CN1224975A - 数字视频接收器、条件访问模块和其间的数据传输方法 - Google Patents

数字视频接收器、条件访问模块和其间的数据传输方法 Download PDF

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Abstract

数字视频接收器、条件访问模块和在它们之间传输数据的方法,数字视频接收器具有与条件访问模块相连的多线路插口,所述插口具有用来发送和接收传输流数据的预定的多条线路,并且具有用来发送和接收控制数据以及资源/应用数据的预定的多条线路,所述方法包括有选择地经过多条传输流线路发送资源/应用数据。

Description

数字视频接收器、条件访问模块和 其间的数据传输方法
本发明涉及数字视频接收器，条件访问模块以及它们之间的数据传输方法，更具体地说，本发明涉及给控制数据提供更高流通速率的系统。
如附图1举例说明的，已经建议提供一种带有务件访问子系统(CASS)4的数字视频广播(DVB)接收器2。例如，通过对所发送的广播节目解扰，CASS模块4控制对广播服务的访问。CASS模块4还可以保存服务提供商所控制的服务授权信息。服务提供商可以使用携带解扰器密匙的加密信息和服务管理信息与CASS模块4进行通信。
为了使CASS模块4对由DVB接收器2所接收的传输流，例如活动图象专家组(MPEG)传输流进行解扰，在DVB接收器和CASS模块之间提供一种接口。所述接口具有能将传输流送到CASS模块4的多条线路6，并且还具有能将传输流送回到DVB接收器2的多条线路8。
如图所示，一般还认为，应当在DVB接收器2和CASS模块4之间提供命令接口10。命令接口10在DVB接收器2和CASS模块4之间提供有关DVB接收器2和CASS模块4的运行的通信。
命令接口10最好是一种轮询(具有中断选择)字节宽度连接。DVB接收器2检测模块4是否有数据要发送，然后一次一个字节地把它从模块4读回；如果DVB接收器2有要发送的数据，则它将检查其缓冲器是否空闲，然后一次一个字节地向模块4发送所述数据。
因此，所述接口是通过发送具有横跨接口10的固定的最大尺寸的包来工作的。这些包的最大尺寸是由DVB接收器2或模块4的缓冲器尺寸来控制的。在接口初始化时，DVB接收器2读取模块缓冲器的尺寸。
因此，命令接口10的最大位速率容量是比较小的。
一般认为CASS模块4能够用于除了仅仅解扰传输流的其它用途。例如，CASS模块4能够用于一种交互方式，与DVB模块2的遥控器通信，与DVB接收器2的调制解调器通信，或产生显示在电视机屏幕上的较复杂的图形。对于这些功能，命令接口数据速率受到某种限制，例如，在工作中产生不希望有的延迟，以及在屏幕上产生蠕动。
本发明的目的是至少减轻这些问题。
按照本发明，提供一种操作具有用来连接到条件访问模块的多线路插口的数字视频接收器的方法，所述插口具有预定的多条用来发送和接收传输流数据的线路，并具有预定的多条用来发送和接收控制数据以及资源/应用数据的线路，所述方法包括：
经过多条传输流线路有选择地发送资源/应用数据。
还提供一种数字视频接收器，它包括：
与条件访问模块连接的多线路插口，所述插口具有预定的多条用来发送和接收传输流数据的线路，并具有预定的多条用来发送和接收控制数据以及资源/应用数据的命令线路，其中：
所述接收器被安排来有选择地在多条传输流线路上发送和接收资源/应用数据。
还提供一种用来连接到数字视频接收器的多线路插口的条件访问模块，所述模块包括：
用来向对应的插口线路发送和从对应的插口线路接收传输流数据的预定的多条线路；
用来向对应的插口线路发送和从对应的插口线路接收控制数据的预定的多条命令线路；其中：
所述模块包括在所述多条传输流线路上有选择地发送和接收资源/应用数据的装置。
可以根据若干因素中的一个或多个因素来选择资源/应用数据经过传输流线路的路由。
接收器或条件访问设备可以具有这样的装置，当不需要条件访问模块处理传输流数据时，所述装置在传输流线路上有选择地发送和接收资源/应用数据。
这样，当条件访问模块不处理传输流，并且在其它情况下传输流只流过条件访问模块时，传输流线路可以用于资源/应用数据。
当资源/应用数据所需的数据速率超出命令线路的容量时，接收器或条件访问模块还可以经过传输流线路有选择地发送和接收资源/应用数据。
这样，当正在使用应用或资源、需要非常高的数据速率时，传输流线路可以用来提供应用/资源的满负荷工作。
接收器或条件访问模块还可以包括在不被条件访问模块处理的传输流虚信道中有选择地发送和接收资源/应用数据的装置。
这在条件访问模块只被用来处理经过传输流线路、以传输流的形式发送的某些时分多路复用虚信道的场合特别有用。条件访问模块仍然能够处理所需的传输流虚信道，而且能够利用本发明经过传输流线路保留的虚信道发送高数据速率资源/应用的资源/应用数据。
接收器最好包括当正在经过传输线路传发资源/应用数据时，用来重新选择经过条件访问模块的传输流数据的路由的装置。
能够用多种方法来控制重新选择数据的路由。例如，用户可以只控制接收器将传输流线路用于资源/应用数据，接收器可以自动地根据其工作的电流负载选择传输线路的使用，或者，在各个虚信道有选择地用于资源/应用数据的情况下，可以根据时序和传输流的多路复用虚信道的作用来切换所述重新选择路由。
为了减轻接收器中微处理器或资源管理器的工作负载，所述接收器最好还包括为经过传输流线路接收的资源/应用数据选择指向适当的资源的路由、而不需资源管理器干预的装置。
数字视频接收器最好是一种DVB接收器，在这种情况下传输流可以是一种广播传输流。然而，本发明也能够用于其它具有宽带输入的系统，例如，接收来自互联网连接或DVD,DVCR存储装置的信号源的高带宽传输的系统。
从下面结合附图、仅仅作为例子的描述，将能够更清楚地了解本发明，附图中：
图1举例说明带有CASS模块的DVB接收器；
图2示意地说明与CASS模块配合的数字视频接收器中的资源配置；
图3举例说明图2实施例的变化；
图4示意地说明数字视频接收器中资源的直接访问。
图5举例说明图4实施例的变化；
图6举例说明用于诸如图2和图4中所示的系统的转换装置；
图7(a)和(b)举例说明图3和图5的第一和第二传输流处理装置。
以下的描述涉及广播的接收。然而，应当指出，它同样可以适用于任何宽带传输流接收或输入。
建议提供一种数字视频接收器，诸如与条件访问子系统(CASS)模块4配合的数字视频广播(DVB)接收器2。
DVB接收器2接收并解调含有若干对应于广播站的虚信道的传输流。这些信道中特殊的广播信道或指定的节目可能被加扰，以便只允许那些被授权的用户访问。
CASS模块4通常可以通过对发送的广播解扰来控制对广播服务的访问。CASS模块4可以保存由服务提供商所控制的服务授权信息，并且服务提供商可以利用携带解扰器密匙的加密信息和服务管理信息与CASS模块4进行通信。
CASS模块4通过接口6,8,10与DVB接收器2相连接。
图1举例说明DVB接收器2和CASS模块4之间的连接。具体地说，DVB接收器2接收并解调传输流，并经过传输流路线6将其发送给CASS模块4。如果CASS模块4是为传输流的虚信道中的任意一个所设计的，则因此它将处理这些虚信道。通常，这要包括将发送的数据解扰。然后CASS模块4通过适当地处理虚信道而经过传输流线路8使传输流返回到DVB接收器2。
为了允许DVB接收器2和CASS模块4之间的控制通信，命令接口还备有控制线路10。
DVB接收器2利用内部视频/音频解码器来处理返回的传输流。按照用户所作的选择，它从传输流中、例如、从特定的虚信道中选择所需的数据，并依靠线路12将所需的音频和视频信号输出到电视监视器上。
最好以分开的可替换的部件的形式提供CASS模块4。在这种情况下，一般认为DVB接收器2和CASS模块4之间的接口具有PC卡物理结构，例如，由PCMCIA(个人计算机存储卡行业协会)所规定的。所述接口在机械结构上应当是相同的，并且在电气上应当与标准PC卡接口相似。然而，为了提供字节宽度的MPEG传输流输入和输出线6,8，所述接口要重新定义几个管脚/线路。将在余下的管脚上设置命令接口线路10。
应当注意，由于DVB接口将接受标准PC卡，所以DVB接收器应当为任何新的插入卡提供标准PC卡接口，并且仅仅在一旦所述接口已确定被插入的卡是兼容CASS模块4的DVB公用接口时，它才切换到DVB接口格式。
由DVB接收器2和CASS模块4所构成的系统中的各部分通称为应用和资源。这些部分可以归于DVB接收器2或CASS模块4中。以下的描述涉及资源全部归于DVB接收器2一侧的情况。
如图2中所示，资源可以包括：用来显示信息或图形(以及电视图像)的屏幕14；用来在返回信道上进行通信、例如用于交互式应用的调制解调器16；控制系统功能的遥控装置；以及其他条件访问支持20。当然，实际上，在接收器2中的资源本身可以只包括这些装置的驱动/恢复。
应用24通过打开通向所述资源的会话来访问资源，然后经过所述会话完成与所述资源的所有通信，在应用和资源之间传送应用/资源数据。
应用可以是关于宽任务范围的。例如，设想应用是关于处理节目授权以及与用户的通信以处理每次观看付费或预约请求的条件访问。具体地说，CASS模块4可以接收表示应付另外的预约费的代码。然后CASS模块4中的应用可以打开通向屏幕资源14的对话、以便显示表示应付预约费用的信息。然后用户可以使用遥控资源18与CASS模块4中的应用通信，表示要更新预约并输入信用卡的详细信息。然后CASS模块4中的应用可以访问调制解调器资源16，以便向服务提供商发送预约和信用卡详细信息。相似的操作可以用于启动为特殊的每次观看付费的节目付费。
在另一应用中，CASS模块4可以控制屏幕资源14来显示由遥控资源18所控制的交互式游戏的比较复杂的图形。
如上所述，对于在物理层上操作PC卡，命令接口10是一种轮询(带有中断选择)字节宽度连接。DVB接收器2的主处理器控制命令接口低级物理层。主机检测模块4是否具有要发送的数据，然后从模块4中一次读回一个字节，如果主机有要发送的数据，它将检查主机缓冲器是否空闲，并且一次一个字节地将数据发送到模块4。
所述接口的最低层-链路层通过发送具有横跨接口的固定的最大尺寸的包来工作。这些包的最大尺寸由主机或模块的缓冲器的尺寸来控制。作为接口初始化的一部分，主机读取模块缓冲器的尺寸。所述模块可以具有16字节的最小缓冲器尺寸，而主机最小缓冲器尺寸为256字节。主机和模块两者的最大缓冲器尺寸为65536字节。命令接口的这种实施方案的最大位速率容量由(主机或模块中较小的一个的)缓冲器尺寸和轮询速率所决定。
因此，命令接口位速率容量取决于主机和模块的最小的缓冲器尺寸，以及主机所使用的物理层轮询时间间隔。256字节的最小主机缓冲器尺寸和假定的合理的10毫秒的轮询时间间隔，给出的位速率为：
1/10ms×256×8=204.8kbit/s
如果在每一方向上使用分开的缓冲器，则每一方向同时都具有这样的位速率。
 对于最初为接口-简单的条件访问模块设想的应用，这种位速率是足够的。的确，所述命令接口能够用来发送上述应用/资源数据。然而，所述命令接口的有限的总线速率对于高级的应用场合会成为问题。
设想一些由于用户的作用而要访问DVB接收器2的屏幕的应用。如同其它的系统一样，希望图形表示能够在分辨率、颜色和速度方面具有合理的质量。可以证明，在所述图形是经由具有被限制在204.8kbits/s的位速率的所述命令接口来驱动的情况下，要实现这样的质量是困难的。
增加接收器2和模块4的缓冲器的尺寸有可能改善位速率的容量。这将提高接口10的位速率容量，但是需要考虑其它因素。DVB接收器2与所述接口一样是一种具有许多软件任务的实时系统。这些任务需要有规律地运行，并因此需要任务的调度。
为了以全部容量为具有256字节缓冲器的接口服务，需要256次访问。这些访问每次需要花费大约100ns，给出整个访问时间为25.6μs。这一时间还需要加上访问指令周期，所述周期取决于主接收器2所使用的微处理器。利用DMA(直接存储器访问)技术，有可能从计算中去掉访问指令周期。然而，访问周期仍将耗尽处理时间。
来自利用其它资源的其它应用的其它信息量也能加重命令接口10的工作量。特别是，密集地使用命令接口10的应用会对其它应用的用户所察觉的性能产生有害的影响。相反，其它应用的信息量将损害繁重的用户应用的性能。
如上所述，DVB接收器2和CASS模块4之间的接口有两个部分，即，传输流线路6,8和命令接口控制线路10。传输流线路6,8供进、出模块4的、每一路以最高58Mbit/s工作的两路传输流使用。作为本发明的一部分，建议使用这些线路6,8来传输数据到资源和应用，并且传输来自资源和应用的数据。具体地说，象MPEG这样的传输流能够传输具有适合于特定资源的格式的应用数据，而不加重命令接口10的数据负担。
参考图2，在正常广播接收期间，广播流经过传输流线路6被发送到CASS模块4进行适当的处理，并且，经过处理的广播流通过传输流线路8被送回到DVB接收器中做进一步的处理，例如，通过视频/音频解码器26进行处理。然而，如图2所示，资源管理器22也与传输流线路6,8相连。因此，资源/应用数据可以经过传输流线路6,8在资源管理器22和应用24之间发送，而不是经过传输流线路6,8发送广播传输流。
当然，如果传输流6,8用来在资源和应用之间传输控制数据，携带接收器的视频和音频信号的传输流将被中断。然而因为以下的两个理由，这可能不是一个大的问题：
第一，使用需要利用传输流线路的这样大量数据的应用，例如图像操作，它未必需要显示广播信号。
第二，下面将指出，当广播传输流需要某种处理，例如解扰处理时，只需通过CASS模块4发送该广播传输流。包含在传输流中的广播信号将经常不需要解扰。在这些情况下，有可能提供这样的DVB接收器2：其内部结构能够为广播传输流重新选择经过接口并直接到达DVB接收器2的视频解码器26的路由。这样，即使传输流线路6和8被用于资源和应用之间的资源/应用数据，DVB接收器2仍然能够显示广播视频图像。图6中示意地说明了合适的转换机构。
这种转换机构对传输流信号起作用，并使接收的广播流能够以正常的操作方式切换到CASS模块4中。
这种转换机构还具有另外两种用于资源管理器22的连接。这样，所述转换机构能够为从CASS模块4接收的高位速率应用/资源数据选择经过传输流线路6,8直接到达资源管理器22的路由。所述转换机构还使资源管理器22能够经过传输流线路6,8向CASS模块4输出数据流。利用这种转换机构，在CASS模块4不需要处理广播传输流的情况下，可以不中断地发送广播传输流、以便由DVB接收器的其余部分处理，例如，传送到解码器26。
图3举例说明图2电路的变化，其中更加详细地示出转换装置。具体地说，为来自宽带传输流输入端和资源管理器的输入数据以及到达解码器和资源管理器的输出数据分别设置第一和第二传输流处理装置30,32。
图7(a)举例说明第一传输流处理装置30。这包括：分别起源于宽带传输流输入端和资源管理器的输入端A和B；向着CASS模块的输出端X和向着第二传输流处理装置32的输出端Y。
第一传输流处理装置30最好由主接收器形成并控制。它可以在输出端X上输出来自输入端A或输入端B的数据，以及在输出端Y上输出来自输入端A的传输流数据。这样，当资源管理器22正在传输流线路6上向模块4发送数据时，第一装置30能够为传输流数据重新选择到达第二装置32的路由。
图7(b)举例说明第二传输流处理装置32。它包括分别来自CASS模块和第一传输流处理装置30的输入端A和B；向着资源管理器的输出端X和向着解码器的输出端Y。
第二传输流处理装置32最好由主接收器形成并控制。它可以在输出端X输出来自输入端A的数据，并且可以在输出端Y输出来自输入端A或输入端B的传输流数据。这样，当资源管理器22正在传输流线路8上从模块4接收数据时，第二装置32能够为从第一装置30接收的传输流数据重新选择到达解码器26的路由。
当然，这只是第一和第二传输流装置的重要功能，并且它们可以以不同的方式构成，例如，它们可以一起构成单一部件。的确，在实际中，它们的功能很可能被集成在接收器硅片的其余部分中。
DVB接收器2在传输流线路上所接收的资源/应用控制数据能够如图2和图3所示的那样被发送到资源管理器22。资源管理器22最好能够利用命令接口10或传输流线路6,8接收资源和应用的资源/应用数据。因此，在正常电视接收期间，在使用低数据速率应用/资源的情况下，可以经过命令接口10发送适当的数据，同时经过传输流线路6,8发送广播信号。在使用高数据资源/应用的情况下，不是经由传输流线路6,8发送资源/应用数据到资源管理器22，而是为广播传输流重新选择不经过CASS模块4直接到达视频解码器26的路由。
在某些高数据速率的应用中，资源管理器22本身可以降低数据传输速率。由资源管理器或CPU直接或间接地经过直接存储器存取(DMA)引擎处理资源/应用数据的缺点是或者直接加重处理器的负荷或者占用处理器总线的带宽。因此，如图4所示，一般认为可以为在传输流线路上接收到的资源/应用数据重新选择直接到达特殊的高位速率负载资源28的路由。具体地说，应用按正常方式打开通向资源28的会话。但是，资源28是一种特殊设计的资源24，例如，“传输流图形数据输入”。当这种资源28被打开时，DVB接收器将被告知所述应用想使用传输流接口，用来将资源/应用数据输入到给定的图形装置，即，资源28。在资源/应用数据经过传输流线路6,8的同时，命令接口10可以用来处理控制和状态信息。对于图形装置资源，可以按标准多用户数据管理系统-CC(DSM-CC)协议的格式来传送数据。具体地说，以传输流包的形式经过DVB通用接口传输流接口传送DSM-CC协议。
如同图2所示的实施例那样，当传输流线路6,8在这种情况下将应用与高位速率负载资源28连接时，图6中的转换装置可以用来允许为广播传输流重新选择直接到达解码器26的路由。
类似地，有可能提供如图5所示那样的第一和第二传输流处理装置30,32。
如图所示，DVB接收器2接收资源/应用传输流数据，并利用专用的硬件或直接存储器存取(DMA)技术，为所述数据选择到达高位速率资源、例如图形装置的路由。图形资源可以包括定制的专用硬件或者在数字电视接收机的主微处理器保存的图形例程库中的应用程序接口(API)。
上面说明所涉及的是传输流线路(6、8)专门用于广播信号或资源/应用数据的系统。然而，正如人们所熟知的，传输流经常以时分多路复用的方式来传送多个虚信道。
通常，CASS模块4将只对那些虚信道中的一个或一些起作用。因此，也有可能利用不经过CASS模块4处理的虚信道来实施本发明。
这里建议，首先检查经过传输流线路6,8由CASS模块4或DVB接收器2接收的数据，以便确定它是与广播信息有关还是与资源/应用信息有关。使用这种方法，可以为与广播信号有关的包适当地选择路由，并且，可以为与资源/应用信息有关的包选择或者直接或者通过资源管理器22到达应用24或者资源的路由。
第一和第二传输流处理装置30,32有可能进行这种操作。的确，借助于这种时分多路复用，以下操作是可能的：第一装置30的输出端X将输出包括来自宽带传输流输入和资源管理器/高位速率资源两者的包的传输流，而输出端Y将只输出传输流中从宽带传输流接收的部分。
利用传输流线路6,8，应用数据能够以高达58Mbits/s的速率传输。这种速率高于命令接口所能实现的速率，并且即不受DVB接收器2或模块4中的缓冲器尺寸的限制，也不受DVB接收器2所使用的轮询速率的限制。
传输流线路6,8的使用提供了进出DVB接收器2的专用数据部分，而命令接口10使用相同的8位总线来读写CASS模块4。
如上所述，DVB接收器2能够为资源/应用数据提供专用的通道：或者经过DVB接收器2的主微处理器或者使用专门硬件。这使得DVB接收器2能够处理资源/应用数据，而不加重命令接口10的负载，所述接口可以传送其它实时信息量。
专用硬件的最佳利用可以根本不需要DVB接收器2的微处理器来处理数据。传输流转换可以用来为传输流重新选择直接到达专用硬件端口的路由，可以选择一个包一个包地发送的方式。这将使得DVB接收器2的主微处理器有更多的处理能力用于其它的任务。

Claims (13)

1．一种数字视频接收器(2)包括：
与条件访问模块连接的多线路插口，所述插口具有预定的用来发送和接收传输流数据的多条线路(6,8)以及预定的用来发送和接收控制数据和资源/应用数据的多条线路(10)，其特征在于：
所述接收器(2)被安排来有选择地经过所述多条传输流线路(6,8)发送和接收资源/应用数据。
2．根据权利要求1的接收器(2)，其特征在于还包括至少一种资源(14,16,18,20)和资源管理器(22),资源(14,16,18,20)使用所述资源/应用数据，资源管理器(22)用于根据需要为所述资源/应用数据到达所述资源(14,16,18,20)或者从所述资源(14,16,18,20)接收所述资源/应用数据选择路由。
3．根据权利要求2的接收器，其特征在于还包括为通过所述传输流线路接收到的资源/应用数据在不需要所述资源管理器(22)的干预的情况下直接到达合适的资源(28)选择路由的装置。
4．根据权利要求1,2，或3的接收器，其特征在于还包括在经过所述传输线路发送资源/应用数据时，用来为传输流数据重新选择通过所述条件访问模块(4)的路由的装置(30,32)。
5．根据权利要求1,2，或3的接收器，其特征在于还包括在经过所述传输线路发送所述资源/应用数据时，用来为传输流数据重新选择通过所述条件访问模块(4)的路由的装置(30,32)，其中，根据用户的选择、接收器的操作、以及传输流的多路复用虚信道的时序和利用中的一个或者多个来控制所述重新选择路由的装置(30,32)。
6．根据权利要求1,2，或3的接收器，其特征在于具有当不需要所述条件访问模块(4)处理传输流数据时、有选择地经过所述传输流线路(6,8)发送和接收资源/应用数据的装置。
7．根据权利要求1,2，或3的接收器，其特征在于具有当所述资源/应用数据的数据速率超过命令线路(10)的容量时、有选择地经过所述传输流线路(6,8)发送和接收资源/应用数据的装置。
8．根据权利要求1,2，或3的接收器，其特征在于具有在不被条件访问模块(4)处理的传输流虚信道中有选择地发送和接收资源/应用数据的装置。
9．一种与数字视频接收器(2)的多线路插口连接的条件访问模块(4)，所述模块包括：
用来向所述插口的对应的线路发送传输流数据以及从所述插口的对应的线路接收传输流数据的预定的多条线路(6,8)；以及
用来向所述插口的对应的线路发送控制数据和资源/应用数据以及从所述插口的对应的线路接收控制数据和资源/应用数据的预定的多条命令线路(10)；其中：
所述模块(4)包括经过所述多条传输流线路有选择地发送和接收资源/应用数据的装置。
10．根据权利要求9的模块，其特征在于具有当不需要所述条件访问模块(4)处理传输流数据时、有选择地经过所述传输流线路(6,8)发送和接收资源/应用数据的装置。
11．根据权利要求9的模块，其特征在于具有当所述资源/应用数据的数据速率超过命令线路(10)的容量时、有选择地经过所述传输流线路(6,8)发送和接收资源/应用数据的装置。
12．根据权利要求9的模块，其特征在于具有在不被条件访问模块(4)处理的传输流虚信道中有选择地发送和接收资源/应用数据的装置。
13．一种操作数字视频接收器(2)的方法，所述数字视频接收器具有与条件访问模块(4)连接的多线路插口，所述插口具有用来发送和接收传输流数据的预定的多条线路以及用来发送和接收控制数据和资源/应用数据的预定的多条线路，所述方法包括：
经过所述多条传输流线路(6,8)有选择地发送资源/应用数据。
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