DE69316478T2 - Verfahren zur Aussendung und Empfang von Programmen mit bedingtem Zugang mit verringerter Programmschaltzeit - Google Patents
Verfahren zur Aussendung und Empfang von Programmen mit bedingtem Zugang mit verringerter ProgrammschaltzeitInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung hat ein Sendeverfahren und ein Empfangsverfahren von Programmen mit bedingtem Zugang und verringerter Programm-Umschaltzeit zu Gegenstand.
- Die Erfindung kann entweder auf Sendungsebene oder auf Empfangsebene bei Programmen angewandt werden, die nach dem Sendeverfahren gesendet worden sind, oder zugleich bei Sendung und Empfang. Die Anwendung der Erfindung betrifft das Fernsehen, das Radio, die Nachrichtenübermittlung, die Datenübertragung, usw....
- Ein Sendeverfahren und ein Empfangsverfahren von Programmen mit bedingtem Zugang erfüllt schematisch drei Hauptfunktionen:
- a) die erste ist eine Verschlüsselungs-/Entschlüsselungsfunktion. Die Verschlüsselung kann unabhängig oder simultan den Ton; das Bild, die Nachrichten, die Daten, etc. ... betreffen, um diese Komponenten unverständlich zu machen. Die Entschlüsselung beim Empfänger ist möglich, wenn dieser über einen geheimen Parameter verfügt, Kontrollwort genannt;
- b) die zweite ist eine Kontrollfunktion, darin bestehend, die Zugangsbedingungen zu einem Programm oder einer Komponente sowie die Kontrollwörter zu übertragen, die die Entschlüsselung für die berechtigten Benutzer ermöglichen. Diese Informationen werden in "ECM" ("Entitlement Control Message") genannten Nachrichten gesendet. Diese ECM-Nachrichten sind mit dem Programm synchronisiert und werden gleichzeitig mit diesen gesendet. In der Folge wird der übertragungskanal, der das übertragen der ECM-Nachrichten für eine spezielle Zugangsbedingung ermöglicht, mit "ECM-Kanal" bezeichnet;
- c) die dritte ist eine Verwaltungsfunktion, darin bestehend, Zugangsrechte an die Benutzer zu verteilen. Es gibt mehrere Möglichkeiten des Zugangs zu einem Programm, darunter diejenigen, die die Norm D2MAC/P Eurocrypt anwenden: das Abonnement pro Thema, Niveau bzw. Ebene oder Klasse sowie der Kauf von Sendungen, im voraus oder spontan, pauschal oder entsprechend der Dauer. Diese Informationen werden in den EMM ("Entitlement Management Message") genannten Nachrichten ausgesandt. Diese EMM-Nachrichten sind nicht mit den Programmen synchronisiert. Sie können gesendet werden (was bei der Norm D2MAC/P Eurocrypt der Fall ist) oder über andere Wege verteilt werden (z.B. Post oder Telefon).
- Ein D2MAC/P-Eurocrypt-Programm wird z.B. durch mehrere Komponenten gebildet: eine Videokomponente, eine oder mehrere Tonkomponenten und eine oder mehrere Teletext-Komponenten. Jede dieser Komponenten kann mit verschiedenen Zugangsbedingungen verschlüsselt sein und infolgedessen verschiedene ECM-Nachrichten erforderlich machen. Zur Vereinfachung wird in der Folge angenommen, daß alle Komponenten des Programms mit denselben Zugangsbedingungen verschlüsselt sind und daß daher nur ein ECM- Kanal für das gesamte Programm existiert. Aber diese Vereinfachung schränkt die Tragweite der Erfindung in keiner Weise ein.
- Das Schema der beigefügten Figur 1 stellt mehrere verschlüsselte Programme dar.
- Man sieht dort schematisch ein Programm Pl, einem Kanal C(ECM)1 zugeordnet, der die ECM-Nachrichten überträgt, die die Entschlüsselung dieses Programms beim Empfang ermöglichen.
- Die Figur 1 ermöglicht noch einen zweites Programm P2 mit seinem Kanal C(ECM)2 sowie ein ites Programm Pi mit seinem Kanal C(ECM)i.
- Es ist üblich, die Kontrollwörter regelmäßig zu wechseln. Bei der Norm D2MAC/P Eurocrypt z.B. werden diese Wörter alle 10,24 s gewechselt. Die Lebensdauer eines Kontrollworts wird Phase genannt. Es ist also nötig, wenigstens eine ECM-Nachricht pro Phase zu senden, um das neue Kontrollwort an die Decodierer zu übertragen. In der Praxis wiederholt man die ECM-Nachrichten mehrmals während einer Phase (2 ECM pro Sekunde für D2MAC/P Eurocrypt), um einem Fernseher, der sich in das Programm einschaltet, eine rasche Erfassungszeit des ECM zu ermöglichen.
- Die beigefügte Figur 2 zeigt für irgendein Programm P die zeitliche Entwicklung des Inhalts des Kanals C(ECM) für eine Phase des Rangs i und für den Beginn der nachfolgenden Phase des Rangs i+1. In der Phase i ist jede Nachricht ECM durch einen schraffierten Streifen dargestellt. In D2MAC/P Eurocrypt beträgt die Zeit, die zwei aufeinanderfolgende ECM-Nachrichten trennt, 0,56 (wobei diese Zeit in der Folge mit Tecm bezeichnet wird). Die Übertragungsrate des ECM-Kanals ist folglich gleich 2 ECM pro Sekunde für jedes Programm.
- Wenn dieses Verfahren auch in gewisser Hinsicht befriedigt, so weist es doch einen Nachteil auf, wenn der Benutzer das Programm wechselt. Die Programmumschaltung (üblicherweise "zapping" genannte Operation) wird durch Operationen verzögert, die mit dem bedingten Zugang verbunden sind.
- Für jedes Sendesytem mit bedingtem Zugang hängt die Umschaltzeit hauptsächlich von folgenden Wartezeiten ab:
- - die Erfassungswartezeit des Tacq genannten Signals,
- - die Erfassungswartezeit des Dienstkanals, mit Tvoie-serv bezeichnet, der alle Daten bzw. Informationen (Position der Videokomponente, Nummer und Position der Tonkomponenten, Adresse des ECM-Kanals, ...) auf der Multiplexstruktur überträgt,
- - die maximale Wartezeit, um auf eine Tecm genannte ECM zu warten,
- - die Initialisierungs-Wartezeit des PRBS (Abkürzung für "Pseudo Random Binary System"), Tinit-prbs genannt.
- Wenn es sich um ein Digitalsignal handelt, muß man die mit Tdécomp bezeichnetete Dekompressionszeit des Signal hinzufügen.
- Unter den oben genannten Wartezeiten sind nur Tecm, Tcalc und Tinit-prbs mit dem bedingten Zugang verbunden. Die anderen Wartezeiten sind auch ohne Verschlüsselung vorhanden.
- Um diese Frage der Wartezeiten noch zu präzisieren, wählt man das Beispiel eines mit D2MAC/P Euroscrypt arbeitenden Systems. In diesem Fall werden alle Wartezeiten kumuliert bzw. summiert: es wird keine Aktion ausgeführt, solange man nicht das Resultat der vorhergehenden Aktion hat. Die ECM werden gegenwärtig alle 0,5s übertragen (Tecm=0,5s). Die Verarbeitungswartezeit des ECM pro Karte wie der PC2-Karte ist gleich der Summe aus der Selektions-Wartezeit der Leistungszone in der Karte (unter oder gleich 50ms), der Rechenzeit (durchschnittlich 260ms) und der Wartezeit auf das Lesen des Resultats (unter oder gleich 40ms). Sie liegt also in der Größenordnung von 350ms. Sie dürfte mit der zweiten Version der Karte PC2 (Pc2.2) abnehmen. Die Initiahsierungs-Wartezeit des PRBS ist vernachlässigbar (unter oder gleich 5um).
- Die Programmumschaltzeit ist folglich gegenwärtig gleich:
- Tacq+Tvoie-serv+Tecm+Tcalc=Tacq+Tvoie-serv+0, 850 s.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, diesen Nachteil zu beseitigen, indem ein Verfahren vorgeschlagen wird, das ermöglicht, die Umschaltzeit zu reduzieren, indem die Wartezeiten Tecm und Tcalc verringert und die Verarbeitungen parallelisiert werden.
- Um dieses Ziel zu erreichen, schlägt die Erfindung ein Sendeverfahren vor, bei dem man mit jedem Programm die diesem Programm eigene Kontrollnachricht überträgt (die man die mit ECMP bezeichnete Haupt-ECM nennt) und dies mit einer bestimmten Frequenz (Fp), und die den anderen Programmen eigenen Kontrollnachrichten, die man die mit ECMS bezeichneten Sekundär-ECM nennt, mit einer niedrigeren Frequenz (Fs) überträgt.
- Die vorliegende Erfindung hat auch ein Verfahren zum Empfang von Programmen zum Gegenstand, die nach dem soeben definierten Sendeverfahren gesendet werden. Erfindungsgemäß benutzt man die dem gewählten Programm eigene Haupt- Kontrollnachricht (ECMP) zu dessen Entschlüsselung, und man speichert alle die anderen Sekundär-Kontrollnachrichten (ECMS) der anderen Programme, um schnell die Entschlüsselung eines solchen anderen Programmes, das gewählt wurde, durchführen zu können.
- Man nennt:
- - D die Übertragungsleistung des ECM-Kanals jedes Programms (ausgedrückt in ECM/s),
- - Fp die Sendefrequenz der Hauptnachrichten ECMP (in ECM/s),
- - Fs die Sendefrequenz der Sekundärnachrichten ECMS (in ECM/s),
- - N die Anzahl der gesendeten Programme, und erhält dann eine Gesamtübertragungsrate des ECM-Kanals jedes Programms von D=Fp+Fs(N-1).
- Der akzeptablen ECM-übertragungsrate entsprechend sind mehrere Varianten möglich. Um diese Übertragungsrate zu reduzieren, kann man z.B. vorsehen, nur einmal pro Phase ein Sekundär-ECH zu senden.
- - Die Figur 1, schon beschrieben, zeigt die schematische Struktur der Programm- und ECM-Nachrichtenkanäle;
- - die Figur 2, schon beschrieben, zeigt die Struktur eines ECM- Kanals;
- - die Figur 3 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen ECM- Nachrichten-Multiplexing.
- Die Struktur der ECM-Nachrichten an sich wird hier nicht beschrieben, denn sie ist bekannt und betrifft nicht die Erfindung. Man kann sich zu diesem Thema auf die europäischen Spezifikationen bezüglich der MAC/PACKET-Norm beziehen, z.B. auf das Dokument CLC/TC 106 vom Januar 1988 mit dem Titel "Specification of the MAC/PACKET Access Control System : Protocol for ECH and EMM Messages", (29. Dezember 1987).
- Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf drei Multiplexing-Beispiele der verschiedenen ECM-Nachrichten, nämlich die den gewählten Programmen eigenen Haupt-ECM, und die den anderen Programmen eigenen Sekundär-ECM.
- Im ersten Beispiel wird angenommen, daß 15 Programme in D2MAC/Eurocrypt existieren. Erfindungsgemäß sendet man in den ECM- Kanälen jedes Programms die ECM aller Programme. Zum Beispiel findet man in dem Programm 1 die zum Programm 1 gehörenden Haupt- ECM-Nachrichten ECML und die zu den 14 anderen Programmen gehörenden Sekundär-ECM-Nachrichten ECM2, ECM3, ECM4, ..., EMC15.
- Das Terminal benutzt die Haupt-ECM, um das Programm zu entschlüsseln, auf das es geschaltet ist, und es speichert die Sekundär-ECM, um sie im Falle des Umschaltens zu benutzen.
- Die Haupt-ECM können alle 0,Sms gesendet werden (d.h. mit einer Frequenz von Fp=2), während die Sekundär-ECM z.B. alle 7s gesendet werden können (wobei das Verfahren funktioniert, wenn sie wenigstens einmal pro Phase gesendet werden). Bei diesem speziellen Fall ist die zum Übertragen der ECM der 15 Programme erforderliche Übertragungsleistung gleich 4 ECM pro Sekunde.
- Der ECM-Kanal jedes Programms überträgt also in diesem Fall 4 ECM pro Sekunde. Die Figur 3 zeigt z.B. für das Programm 1 den Inhalt des ECM-Kanals alle 0,25 5 während der ersten 7 Sekunden einer Phase. Die ECM-Nummer bezeichnet das Programm, zu dem das ECM gehört. Das Hauptprogramm in diesem Beispiel ist das Programm Nr. 1. Die Nachricht ECML wird in diesem Beispiel alle 0,5 s übertragen.
- In den verschiedenen mit t bezeichneten Intervallen findet man die folgenden ECM:
- - in t=0 : das zum Programm Nr. 1 gehörende Haupt-ECM,
- - in t=1 : das zum Programm Nr. 2 gehörende Sekundär-ECM,
- - in t=2 : wieder das zum Programm Nr. 1 gehörende Haupt-ECM,
- - in t=3 : das zum Programm Nr. 3 gehörende Sekundär-ECM,
- - in t=4 : wieder das zum Programm Nr. 1 gehörende Haupt-ECM,
- - in t=5 : usw....,
- --------
- - in t=26 : wieder das zum Programm Nr. 1 gehörende Haupt-ECM,
- - in t=27 : das zum Programm Nr. 15 gehörende Sekundär-ECM.
- In diesem Beispiel wird für jedes bestimmte Programm die zu diesem Programm gehörende Kontrollnachricht regelmäßig wiederholt und alle anderen, zu den anderen Programmen gehörenden ECMs-Kontrollnachrichten werden sukzessive eingefügt zwischen zwei zu diesem Programm gehörende Nachrichten.
- In dem zweiten Beispiel wird angenommen, daß die Übertragungsgeschwindigkeit der ECM-Kanäle nicht erhöht werden kann. Es ist möglich, die Sekundär-ECM zu senden, indem man akzeptiert, die Sendefrequenz Fp des Haupt-ECM zu verringern (wobei sich die Erfassungszeit des ersten ECM beim Verbinden bzw. Einschalten natürlich vergrößert). In dem Fall, wo N=15 ist und wo die Sendefrequenz FS eines Sekundär-ECM 1/10 beträgt (einmal pro Phase), bekommt man D=2. Die vorhergehende Relation ergibt dann Fp=0,6. Die Haupt-ECM werden also alle l,665 gesendet anstatt zweimal pro Sekunde.
- Wenn das soeben beschriebene Sendevefahren benutzt wird, muß das Terminal nach einer Programmumschaltung nicht mehr ein ECM abwarten, da es die ECM aller Programme schon gelesen und gespeichert hat. Zudem kann die Berechnung des Kontrollworts durch die P2-Karte (die eine Zeit Tcalc erfordert) parallel zur Signalerfassungszeit erfolgen. Die Programmumschaltzeit wird gleich dem Maximum von (Tacq + Tvoie-serv, Tcalc).
- Wenn die Erfassung des Dienstkanals schnell ist, liegt die Dauer (Tacq+Tvoie-serv) wahrscheinlich unter Tcalc. Die Programmumschaltzeit ist dann gleich Tcalc = 350 ms.
- Bei dem dritten Anwendungsbeispiel sind alle ECM aller auf dem Netz gesendeten Programme in einem einzigen ECM-Kanal (ECMS-Kanal) zusammengefaßt, und jedes wird mit der Frequenz Fs gesendet (typischerweise ein- oder zweimal pro Lebensdauer des Kontrollworts).
- Jedes Programm i transportiert außerdem einen weiteren ECM-Kanal (Kanal ECMi), der seine eigenen, mit der Frequenz Fp gesendeten ECM enthält.
- Dieses Beispiel ist insbesondere an das Digitalfernsehen angepaßt, wo mehrere Programme denselben Übertragungs kanal teilen können.
- Es ist abschließend interessant, festzustellen, daß die Erfindung keine Modifikation der PC2-Karte erfordert.
Claims (3)
1. Verfahren zur Aussendung von Programmen mit bedingtem
Zugang und mit verringerter Progammschaltzeit, bei dem:
- man die Informationen bzw. Daten von mehreren Programmen
verschlingt und die so verschlungenen Daten bzw.
Informationen überträgt,
- man, synchronisiert mit jedem Programm, Kontrollnachrichten
(ECM) überträgt, die zu jedem dieser Programme gehören, und
dies mit einer bestimmten Frequenz (Fp),
wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man
außerdem mit jedem Programm die zu den anderen Programmen gehörenden
Kontrollnachrichten (ECMs) überträgt, aber mit einer Frequenz
(Fs), die kleiner ist als die Eigenfrequenz (Fp) des übertragenen
Programms.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
für ein bestimmtes Programm die zu diesem Programm gehörende
Kontrollnachricht (ECMp) wiederholt und zwischen zwei
aufeinanderfolgende, zu diesem Programm gehörende Nachrichten nacheinander
alle anderen, zu den anderen Programmen gehörenden
Kontrollnachrichten (ECMs) einfügt.
3. Verfahren zum Empfang von nach einem der Ansprüche 1 und 2
gesendeten Programmen, bei dem:
- man die verschlungenen Informationen bzw. Daten aller
Programme empfängt,
- man eines dieser Programme auswählt und, für dieses
ausgewählte Programm, aufgrund der zu diesem ausgewählten
Programm gehörenden Kontrollnachricht (ECM) ein
entsprechendes Kontrollwort errechnet,
- man die Informationen bzw. Daten des ausgewählten Programms
mit Hilfe dieses Kontrollworts entwirrt,
- man eventuell den Empfang umschaltet, um ein anderes
Programm zu wählen,
dadurch gekennzeichnet, daß man zudem alle die anderen
Kontrollnachrichten (ECMS) der anderen Programme abspeichert, um schnell
die Entwirrung des anderen, eventuell gerade ausgewählten
Programms durchführen zu können.
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