IPTV机卡分离方案设计

IPTV机顶盒现状

目前IPTV在各地推广过程中，机顶盒普遍是运营商赠送给用户使用的，但运营商出于成本的考虑，向用户赠送的都是功能简单的基本型产品，所以这种产品升级困难，难以适应未来的高级应用。这种“机卡合一”模式的IPTV机顶盒更多地适用于捆绑经营，既需要运营商投入大量资金，同时也带来硬件终端企业无从发力的尴尬。此外由于不同的运营商所采用的认证系统不同，就必须采用与之相配套的机顶盒，消费者只能被动地接受运营商提供的机顶盒，要收看不同运营商的节目可能需要购买多台机顶盒，对于终端用户这显然是不现实的。

IPTV机卡分离运营模式

机卡分离技术的含义在于让IPTV的接入设备（机顶盒）与CA卡及其软件（卡）无关， 两者通过一个接口产品来连接，IPTV机顶盒预留这个通用的接口。在插入CA智能卡之前，所有IPTV机顶盒软硬件的基本功能都是相同的，而CA智能卡首先要插到IPTV机顶盒上预留的接口上，通过相应的身份认证和注册后，解出相应的节目或享受登记过的服务。从表面上看由于用户使用了CA智能卡增加了接入成本，但由于脱离了CA的束缚，降低了运营商和制造商的使用和制造成本，最终也必将带来用户接入成本的降低。由于采用机卡分离的运营机制，机顶盒产品硬件功能统一化，这就使机顶盒制造商破除了规模生产的瓶颈，使得机顶盒成为通用产品，可实现量产。运营商也不需要去定制机顶盒，减轻了负担，可以专心于服务的提供，从而形成“运营商＋制造商”的双引擎运营模式。另外，由于CA智能卡为可选产品，用户可以自由选购自己需要的个性化服务，并可以选择合适的运营商。总之，如果能够制定并实行IPTV机卡分离标准，必将使整个产业走向充分的市场竞争，突破目前产业瓶颈，给IPTV产业注入新的活力。

IPTV机卡分离解决方案

目前，可用于IPTV机卡分离的有PCMCIA接口技术、USB接口技术、智能卡技术3种方案。

PCMCIA接口技术
这是基于20世纪90年代中期的接口技术标准。随着芯片技术不断发展和价格的下降，CA卡的接口管脚数成为构成其成本的关键， 显然PCMCIA接口的68管脚设计违背了这一成本原则。由于PCMCIA接口成本高、管脚多、可靠性差，如今这种所谓的“成熟”技术，在国外正作为淘汰技术，被迫退出历史的舞台。PCMCIA国际组织宣布，到2007年，PCMCIA的原有并行标准接口PC-Card将IPTV机卡分离方案设计被新标准Express-Card完全取代。

USB接口技术
基于USB2.0接口的机卡分离方案，是清华大学联合全国32家企业在信息产业部的支持下于2002年提出的。USB2.0技术支持480Mbit/s带宽，传输高清电视游刃有余，能轻松实现各种网络的增值服务，几乎所有的IT产品、数码家电、手机都把USB作为标准配置。经过短短几年的发展，USB技术在产品和市场规模等多个方面已经遥遥领先于其他接口，在可靠性和兼容性等诸方面也远比PCMCIA接口更成熟，最重要的是USB接口采用4线制，相比PCMCIA接口在成本上有着不可比拟的优势。另外，由于以USB接口为代表的高速串行技术正在成为行业的主流，所以从事USB项目开发的技术人员为数众多，这就为USB技术开发奠定了雄厚的技术基础。

智能卡技术
智能卡是将具有存储、加密及数据处理能力的集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，并封装成卡的形式。IC智能卡片内集成了中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器EEPROM和RAM，一般ROM中还配有卡上操作系统软件COS（Chip Operating System）。IC卡上的微处理器可以执行COS监控程序，接收从读写器送来的命令和数据，分析命令后控制对存储器的访问。由于这种卡具有智能性，读写器对卡的操作要经过卡上COS，所以保密性更强；而且微处理器具有数据加工和处理能力，可以对读/ 写数据进行逻辑和算术运算。IC智能卡的这些特性非常适合进行身份认证，可以作为IPTV机卡分离的实现方案，但由于IC智能卡接口与目前IT产品不通用，实际推广存在困难。通过对目前3种IPTV机卡分离方案的讨论， 可以看出PCMCIA接口方案已属被淘汰技术， 前景不被看好；USB接口具有很好的通用性，未来前景广阔；IC智能卡的芯片技术很适合进行身份认证，但接口方式不如USB接口通用。由于业界对IPTV机卡分离的标准一直没有一个统一的认识，因而导致机顶盒生产厂家大都采取了观望态度。如何解决IPTV机卡分离接口不统一的问题成为现今IPTV业内关注的焦点。

IPTV机卡分离接口兼容的解决方案

通过上面对目前机卡分离方案的分析，可以看出目前比较适合的是USB接口和IC智能卡接口方案。USB接口采用4线制， 除了电源和地线外， 还有两根D+、D-数据线用来传输串行数据；IC智能卡接口采用6线制，除了电源和地线外，另外还有时钟（CLK）、复位（RST）、编程（Vpp）、串行数据（I/O）4根线， 而且对于上市的产品编程电压线（Vpp）一般不用，所以IC智能卡通常只有5 根线在用。通过对两种接口线上信号的分析，完全有可能将两种接口方案在机顶盒上进行兼容，使机顶盒能够自动识别USB认证卡和IC认证卡。具体方案如图1所示。对机顶盒外部接口可以借用IEEE1394的6线接口形式，认证卡端的接口线功能定义如图2所示。当插入机顶盒的是USB卡时，PDIUSBD12（USB控制芯片） 将自动识别为USB插入，同时80C51上的p1.0、p1.1发送RST和CLK信号， 但在p1.2并未收到IC卡的应答编码序列，通过以上两项即可判断插入为USB卡，然后可通过80C51命令屏蔽处理IC卡信号的p1.0~p1.3端口。当插入机顶盒的是IC卡时，由于PDIUSBD12（USB控制芯片）上的D+悬空没有信号，所以不能正常工作。同时



80C51上的p1.0、p1.1发送RST和CLK信号，并在p1.2收到IC卡的应答编码序列， 由此可判断插入的是IC卡，然后可通过p1.7送出对PDIUSBD12（USB控制芯片）的屏蔽信号。上面提出的IPTV机顶盒机卡分离解决方案可能并不是最佳方案， 但在目前IPTV机卡分离接口标准尚未明朗之时， 对机顶盒生产厂家和运营商而言，这可能是一种相对可行的解决方案。