广播式手机电视加扰器设备规范.docx

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广播式手机电视加扰器设备规范

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中国移动通信企业标准

广播式手机电视加扰器设备规范

MobileBroadcastScramblerSpecification

版本号：

0.0.1

中国移动通信有限公司

目录

目录I

前言II

1范围1

2规范性引用文件1

3术语、定义和缩略语1

4设备在网络中的位置2

4.1组网结构2

4.2系统结构2

5功能要求3

6接口要求3

6.1加扰器与编码器之间的接口3

6.2加扰器与复用器之间的接口3

6.3加扰器与手机电视业务平台中的ECMG之间的接口4

6.3.1接口描述4

6.3.2接口通信方式4

6.3.3接口消息格式5

6.3.4接口消息类型5

6.3.5接口参数类型5

6.3.6接口消息定义8

6.3.7错误定义12

6.4ECM数据格式12

7加扰方式12

8性能指标12

附录AECM格式13

附录B密钥流消息格式（MIKEY）13

附录C终端解扰操作流程13

附录DUTC时间13

附录E授权时间定位13

附录FAC格式14

附录G对多个手机电视业务平台的支持14

附录H编制历史14

前言

本标准对广播式手机电视业务开展过程中涉及的加扰器设备提出要求。

本标准主要包括以下几方面内容：

网络结构、设备功能要求、接口要求、加扰算法等方面。

本标准的附录为规范性附录。

本标准由中移号印发。

本标准由中国移动通信有限公司技术部提出并归口。

本标准由标准归口部门负责解释。

本标准起草单位：

中国移动通信有限公司研究院。

本标准主要起草人：

张慧媛、路晓明。

范围

本标准对广播式手机电视加扰器设备提出要求，供中国移动内部和厂商共同使用；适用于基于CMMB承载的广播网络。

规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

[1]

3GPPTS33.246V6.5.0

3GSecurity;SecurityofMultimediaBroadcast/MulticastService（Release6）

3GPP

[2]

ETSITS103197v1.4.1

DVB;Head-endimplementationofDVBSimulCrypt

ETSI

[3]

FIPS197

SpecificationfortheADVANCEDENCRYPTIONSTANDARD（AES）

FIPS

[5]

IETFRFC3830

MIKEY:

MultimediaInternetKEYing

IETF

术语、定义和缩略语

下列术语、定义和缩略语适用于本标准：

AC

AccessCriteria

接收控制信息

CA

ConditionalAccess

条件接收

CP

CryptoPeriod

加扰周期

CW

ControlWord

控制字

ECM

EntitilementControlMessage

授权控制消息

ECMG

EntitilementControlMessageGenerator

授权控制消息生成器（由手机电视业务平台实现）

MJD

ModifiedJulianDate

修正的儒略日期

MUX

Multiplexer

复用器

PAT

ProgramAssociationTable

节目关联表

PMT

ProgramMapTable

节目映射表

SCS

SimulcryptSynchronizer

同密同步器（由加扰器实现）

UTC

UniversalTimeCoordinated

世界协调时

设备在网络中的位置

组网结构

上图表示了加扰器在整个系统中所处的位置。

它接收输入广播数据流，加扰后输出给广播系统。

加扰器将节目流密钥发送给手机电视业务平台，由手机电视业务平台对节目流密钥加密后生成ECM数据，返回给加扰器。

加扰器将ECM数据与加扰的广播数据流同步输出给广播系统。

手机电视业务平台负责完成对业务密钥的授权管理。

系统结构

与加扰器相关的周边模块图如上图所示。

图中CW为控制字，相当于节目流密钥。

ECM中包含加密的节目流密钥及相关参数。

当输入节目流数目超过加扰器的最大接收能力时，应配置多个加扰器。

如加扰器数目大于1，则多个加扰器输出的节目流应经过复用器复用后，再输入广播网络。

如加扰器数目等于1，则加扰器输出的节目流可直接输入到广播网络。

功能要求

加扰器完成的主要功能是：

（1）和ECMG（NAF中的业务密钥管理模块）建立TCP连接，为每一个连接建立一个通道。

（2）在通道内建立所需要的流。

（3）不断产生加扰控制字CW（节目流密钥）。

CW具有更新周期，定期更新。

（4）通过相关的流将加扰控制字CW及AC信息传送给手机电视业务平台。

（5）手机电视业务平台对CW进行加密后生成ECM返回给加扰器。

（6）利用加扰控制字CW对输入的数据流进行加扰并输出。

（7）将返回的ECM输出给复用器。

接口要求

加扰器与编码器之间的接口

物理接口：

以太网接口

方向：

加扰器←编码器

功能：

●输入编码器编码后的音视频流，以RTP/UDP/IP承载。

接口符合符合《RFC3550：

RTP:

ATransportProtocolforReal-TimeApplications》、《RFC3984：

RTPPayloadFormatforH.264Video》和《RFC3016：

RTPPayloadFormatforMPEG-4Audio/VisualStreams》要求。

加扰器与复用器之间的接口

物理接口：

以太网接口

方向：

加扰器→复用器

功能：

●输出加扰后的节目流给复用器，以RTP/UDP/IP承载。

●输出ECM给复用器，以UDP/IP承载。

加扰器与手机电视业务平台中的ECMG之间的接口

接口描述

物理接口：

以太网接口

功能：

加扰器向ECMG发送控制字CW及AC信息等。

ECMG将加密的CW封装后返回给加扰器。

注意ECM包长<=256字节。

接口包括：

Channel_setup

Channel_test

Channel_status

Channel_close

Channel_error

Stream_setup

Stream_test

Stream_status

Stream_close_request

Stream_close_response

Stream_error

CW_provision

ECM_response

接口通信方式

对接口来说，加扰器是客户端，ECMG是服务器。

加扰器事先知道ECMG的Super_CAS_ID、IP地址、端口等信息。

（1）建立通道。

对一个TCP连接只有一个通道。

一旦TCP连接建立，加扰器发送Channel_setup消息给ECMG。

如果成功，ECMG返回一个Channel_status消息。

如果拒绝或失败，ECMG返回一个Channel_error消息，加扰器将关闭TCP连接。

（2）建立流。

通道建立后，加扰器发送Stream_setup消息给ECMG。

如果成功，ECMG返回一个Stream_status消息。

如果拒绝或失败，ECMG返回一个Stream_error消息。

一旦连接、通道、流争取建立，ECM消息将作为对CW_provision消息的响应被传送给加扰器。

（3）流关闭。

当流不再需要或者发生错误时会被关闭。

流关闭总是由加扰器发起的，通过Stream_close_request消息实现。

ECMG返回Stream_close_response消息表示流以被关闭。

（4）通道关闭。

当通道不存在或发生错误时（由加扰器检测到或ECMG报告）通道关闭。

通过加扰器发送Channel_close消息实现，作为结果，连接的两端都被关闭。

（5）通道/流测试和状态。

任何时刻两端之一都可以发送Channel_test/Stream_test消息来检查通道/流的完整性。

作为应答，接收方发送通道/流状态消息或通道/流错误消息。

（6）未预见的通讯丢失。

加扰器和ECMG都可以处理通讯丢失的问题。

某端怀疑可能通讯丢失（如10秒内无数据），可以发送测试消息来检测通讯状态。

如果定时间内未收到状态消息（如10秒内无数据），将关闭，并重新建立通信链路。

（7）处理数据不一致。

如果ECMG收到不一致的数据，它将向加扰器报告错误消息。

如果加扰器收到这样的消息或检测到不一致，它将关闭，并重新建立连接、通道、流。

接口消息格式

接口具有以下通用格式

generic_message

{

protocol_version1字节

message_type2字节

message_length2字节

for（i=0;i

{

parameter_type2字节

parameter_length2字节

parameter_value字节

}

}

接口消息类型

消息类型值

相关接口

消息类型

0x0001

Channel_setup

0x0002

Channel_test

0x0003

Channel_status

0x0004

Channel_close

0x0005

Channel_error

0x0101

Stream_setup

0x0102

Stream_test

0x0103

Stream_status

0x0104

Stream_close_request

0x0105

Stream_close_response

0x0106

Stream_error

0x0201

CW_provision

0x0202

ECM_response

接口参数类型

Parameter_type值

参数类型

类型/单位

长度（字节）

0x0001

Super_CAS_ID

uimsbf

4

0x0002

section_TSpkt_flag

boolean

1

0x0003

delay_start

tcimsbf/ms

2

0x0004

delay_stop

tcimsbf/ms

2

0x0005

transition_delay_start

tcimsbf/ms

2

0x0006

transition_delay_stop

tcimsbf/ms

2

0x0007

ECM_rep_period

tcimsbf/ms

2

0x0008

max_streams

uimsbf

2

0x0009

min_CP_duration

uimsbf/n×100ms

2

0x000A

lead_CW

uimsbf

1

0x000B

CW_per_msg

uimsbf

1

0x000C

max_comp_time

uimsbf/ms

2

0x000D

access_criteria

用户自定义

变量

0x000E

ECM_channel_id

uimsbf

2

0x000F

ECM_stream_id

uimsbf

2

0x0010

nomal_CP_duration

uimsbf/n×100ms

2

0x0011

accesss_criteria_transfer_mode

boolean

1

0x0012

CP_number

uimsbf

2

0x0013

CP_duration

uimsbf/n×100ms

2

0x0014

CP_CW_combination

CP

CW

--

uimsbf

uimsbf

变量

2

变量

0x0015

ECM_datagram

用户自定义

变量

0x0016

AC_delay_start

tcimsbf/ms

2

0x0017

AC_delay_stop

tcimsbf/ms

2

0x0018

CW_encryption

用户自定义

变量

0x0019

ECM_id

uimsbf

2

0x7000

error_status

2

0x7001

error_information

用户自定义

变量

0x8000

CW_ID

uimsbf

5

AC_delay_start：

当AC发生变化后的第一个加扰周期，这个参数用来代替delay_start参数。

AC_delay_stop：

当AC发生变化前的最后一个加扰周期，这个参数用来代替delay_stop参数。

access_criteria：

这个参数包含ECMG产生ECM时所需要的长度、格式的CA系统信息。

例如：

访问ECMG数据中的访问控制信息的指向、封装成一定格式的访问控制信息等。

这个参数包含了与CW_provision消息中的CP相关的信息。

是否需要访问准则及其内容由CA系统供应商决定。

accesss_criteria_transfer_mode：

是个标志。

如果为0，表示只有当参数内容变化时需要accesss_criteria参数；如果为1，表示ECMG要求在每个CW_provision消息中包含accesss_criteria参数。

CP_CW_combination：

当CW为8字节时，为10字节参数；当CW为16字节时，为18字节参数。

由控制字所在的加扰周期号、控制字构成。

控制字的校验位（奇偶）和控制字所在的加扰周期号的校验位（奇偶）相等。

CP_duration：

和nomal_CP_duration不同，这个参数表示特定流的特定加扰周期的实际长度。

CP_number：

加扰周期号。

加扰周期的标志之一，表示和某个消息相关的加扰周期。

它出现在下列消息中：

CW_provision，ECM_response。

CW_encryption：

这个参数表示在ECMG与加扰器之间传送加密的CW。

如果这个参数包含在CW_provision消息中，表示CW是加密的。

如果未包含，表示CW没有加密。

这个参数可以包含加密CW有关的参数。

CW_per_msg：

ECMG每次请求控制字时需要的控制字个数。

如果它的值为y，lead_CW为x，每个和加扰周期n相关的控制字供给消息中将包括从（n+x-y+1）到（n+x）时刻之间所有的控制字。

控制字通过CP_CW_combination参数与加扰周期参数一起发送。

在多数CA系统中，CW_per_msg为1或2。

例如，如果ECMG请求当前的、下一个CW以产生ECM，它将规定至少一个lead_CW。

由于可以将CW缓存，可以把CW_per_msg设为1，这样它总是接收下一个加扰周期的CW，并从缓存中取出前一个加扰周期中接收的CW用于当前的加扰周期。

也可以把CW_per_msg设为2，这样在产生ECM时，包含了两组控制字。

这样减少了对ECMG存储的需求，并且每个CE供给消息中包含了所有的控制字，对热备份也有好处。

所有的加扰器需要至少支持CW_per_msg为1或2。

delay_start：

这个有符号整数代表加扰周期的开始时刻、和这个周期相关的ECM广播开始时刻之间的时间长度。

如果是正数，表示ECM的开始应该根据加扰周期的开始做出延迟。

如果是负数，表示ECM广播的开始在加扰周期开始时刻之前。

这个参数在ECMG与加扰器之间建立通道时发送。

delay_stop：

这个有符号整数代表加扰周期的结束时刻、和这个周期相关的ECM广播结束时刻之间的时间长度。

如果是正数，表示ECM的结束应该根据加扰周期的结束做出延迟。

如果是负数，表示ECM广播的结束在加扰周期结束时刻之前。

这个参数在ECMG与加扰器之间建立通道时发送。

ECM_channel_id：

由加扰器分配，唯一确定加扰器和所有已建立连接的ECMG的ECM通道。

ECM_datagram：

由加扰器传送到MUX的实际ECM消息。

它可以是0长度，表示当前加扰周期没有ECM广播。

ECM_rep_period：

这个整数以ms为单位表示ECM的重复发送周期。

ECM_stream_id：

这个参数在一个通道之内唯一确定一个ECM流。

它由加扰器在流建立之前分配。

error_status：

错误状态。

error_information：

可选参数，用户自定义。

lead_CW：

生成ECM需要事先得到的额外控制字个数。

如果它的值为x，ECMG需要一直和n+x加扰周期相关的控制字来产生n加扰周期的ECM。

多数CA系统的lead_CW为0或1。

例如：

ECMG需要当前CW、下一个CW来产生ECM，则lead_CW为1。

所有加扰器至少支持lead_CW为0或1。

max_comp_time：

这个参数由ECMG在和加扰器建立通道时发送。

它表示当一个通道中所有的流在使用时，ECMG计算ECM所需的最长时间。

这个时间被加扰器用来在衡量ECM_response消息何时可算作超时。

这个值应该比同一个通道的channel_status消息中的min_CP_duration参数小。

max_streams：

在一个通道中，ECMG支持的最大流的数量。

这个参数由ECMG在和加扰器建立通道时发送。

为0表示最大数目未知。

min_CP_duration：

这个参数由ECMG在和加扰器建立通道时发送。

它表示CW最小更新周期。

它应该比同一个通道的channel_status消息中的max_comp_time参数大。

nomal_CP_duration：

表示流的加扰周期。

该流所有的加扰周期都应该取此值，除非需要事件对齐、错误处理。

该参数由加扰器设置。

nomal_CP_duration和实际加扰周期都应该大于等于：

min_CP_duration,max_comp_time加上典型的网络延迟时间。

section_TSpkt_flag：

为0时表示返回ECM采用MPEG-2段格式；为1时表示返回ECM采用MPEG-2TS包格式；为2时表示返回格式私有。

Super_CAS_ID：

32位标志符。

由16位的CA_system_ID和16位的CA_subsystem_ID组成。

对给定的加扰器，它唯一确定一个ECMG。

transition_delay_start：

在清除加扰之后的第一个加扰周期，用来取代delay_start参数。

transition_delay_stop：

在清除加扰之后的最后一个加扰周期，用来取代delay_stop参数。

CW_ID：

40位，CW唯一标识。

利用该CW进行加扰的开始时间。

采用UTC时间。

接口消息定义

（1）通道建立消息（ECMG<=加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

Supper_CAS_ID

1

（2）通道测试消息（ECMG<=>加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

（3）通道状态消息（ECMG<=>加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

section_TSpkt_flag

1

AC_delay_start

0/1

AC_delay_stop

0/1

delay_start

1

delay_stop

1

transition_delay_start

0/1

transition_delay_stop

0/1

ECM_rep_period

1

max_streams

1

min_CP_duration

1

lead_CW

1

CW_per_msg

1

max_comp_time

1

（4）通道关闭消息（ECMG<=加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

（5）通道错误消息（ECMG<=>加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

error_status

1到n

error_information

0到n

（6）流建立消息（ECMG<=加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

ECM_stream_ID

1

ECM_ID

1

normal_CP_duration

1

（7）流测试消息（ECMG<=>加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

ECM_stream_ID

1

（8）流状态消息（ECMG<=>加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

ECM_stream_ID

1

ECM_ID

1

accesss_criteria_transfer_mode

1

（9）流关闭请求消息（ECMG<=加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

ECM_stream_ID

1

（10）流关闭响应消息（ECMG=>加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

ECM_stream_ID

1

（11）流错误消息（ECMG<=>加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

ECM_stream_ID

1

error_status

1到n

error_information

0到n

（12）CW供给消息（ECMG<=加扰器）

参数

消息中的实例个数

ECM_channel_ID

1

ECM_stream_ID

1

CP_number

1

CW_encryption

0到1

CP_CW_combination

CW_per_msg

CP_duration

0到1

access_criteria

0到1

CW_ID

1

CP_number是请求ECM的加扰周期。

根据lead_CW和CW_per_msg，在CP_CW_provision中传送控制字和对应的加扰周期。

例如：

当lead_CW为1，CW_per_msg为2时，加扰周期N的CW_provision消息将包括N,N+1加扰周期的控制字。

除非发生超时或发生错误，加扰器不应在接收到前一个加扰周期的ECM_response消息之前发送CW_provision消息。

在CP_CW_provision中传送给ECMG的控制字与lead_CW和CW_per_msg相关。

下表给出了满足不同ECMG需求的情况。

例子

需求

lead_CW

CW_per_msg

1

每个ECM1个CW；每个CP1个CW

0

1

2

每个ECM包括当前和下一加扰周期的C