漫谈机卡分离技术与一体机的发展

摘要
本文详细介绍了几种机卡分离技术，结合数字电视的技术发展，讨论了中国机卡分离技术和一体机面临的市场困境和机会。
关键词
机卡分离；DVB-CI；UTI；CableCard；一体机
在数字电视体系中，为了解决节目的收费问题，需要通过条件接收系统（CA）加密传输的内容，以保证业务运营的顺利进行，CA系统成为了保证数字电视收费的关键。但不同厂家的CA系统存在较大的差异性，不同地区、不同运营商的机顶盒不能通用，机顶盒厂家需针对不同运营商、不同CA进行开发和集成工作。为了解决数字电视终端通用性问题，DVB组织提出了将数字电视终端与条件接收系统完全分离的技术方案，称为“机卡分离”。本文将就机卡分离的相关热点问题进行介绍和分析。
一 、机卡分离的标准简介
1. DVB-CI和DTV-CI
1996年，欧洲DVB组织发布了基于PCMCIA接口的DVB-CI协议的标准草案,目前广泛使用的版本是1997颁布的CENELEC EN50221 Common Interface Specification for Conditional Access and otherDigital Video Broadcasting Decoder Applications 和1999年颁布的 ETSI TS 101699 V1.1.1 Digital Video Broadcasting (DVB); Extensions to the CommonInterface Specification 两个标准，规定了条件接收模块CAM卡（Conditional AccessModule）的技术规范。
2006年3月29日，信息产业部公布了《SJ/T 11336-2006 数字电视接收机条件接收接口规范第1-1部分：DTV-CI技术规范》、《SJ/T 11337-2006数字电视接收机条件接收接口规范第1-2部分：DTV-CI测试规范》。这两个规范，实际上是欧洲DVB－CI规范的中国文本，底层协议和技术框架几乎一致，与DVB-CI仅有细微的区别：
* 剔除了其中冗余部分；
* 增加了有关PC 卡内容；
* 增加了对内容保护和扩展应用的支持。
因此，大多数厂家生产的CAM模块，均可同时用于中国标准和欧洲标准，习惯上将这两个标准均视作DVB-CI。
2. CI PLUS（CI+）
从2006年起，为满足对版权保护和增值应用的需求，DVB组织开始制定DVB-CI2.0标准，但因成员较多，分歧较大，一直未能正式推出。在这一背景下，由SONY、Samsung、Philips、Panasonic四家电视机厂家和Neotion、SmarDTV两家CAM卡厂家组织成了CI+ Forum，自行制定CI+标准。2008年11月，该组织颁布了CI PLUSV1.1，正式进入了市场运作阶段。
采用CI+技术后，需对前端CA系统进行升级，同时更换CAM卡和电视机，现正处于推广阶段，已有少数运营商开始小规模采用。
3. UTI
2008年1月26日，信息产业部颁布了《SJ/T 11376-2007UTI数字电视接收设备条件接收接口规范 第 2-1 部分通用传输接口（UTI）技术规范》和《SJ/T 11377-2007 数字电视接收设备条件接收接口规范 第 2-2 部分通用传输接口（UTI）测试规范》两个规范，推出了一种采用USB接口的机卡分离技术UTI标准。从公布的标准情况看，UTI本质上是用USB协议对CI的码流进行打包。USB与CI接口，除了物理层的定义之外，并没有本质的区别。
4. CableCard接口
2000年，美国CableLabs公布了基于PCMCIA接口、由DVB-CI演绎过来的CableCard1.0机卡分离规范，FCC将其定义为POD卡（Point of Deploymentmodule）。2005年，CableLabs又公布了CableCard2.0标准，相对于其它机卡分离标准，CableCard突出了对双向业务的支持能力。从2005年3月到2009年5月，该标准前后共修改了18次，平均每3个月修改一次，可见标准制定的艰难。
二 、机卡分离技术面临的挑战
机卡分离的本意是将非通用的CA从终端中分离出来，希望由此促进终端的标准化和通用化。但经过10多年的发展，相关技术已经发生了很大变化，数字电视运营商已经由仅提供音视频节目转变为多业务运营商，机卡分离技术面临着许多制约因素和新课题。
1. 机卡分离技术的不确定性
在短短两年内，信产部就公布了两个技术体系完全不同的机卡分离标准DTV-CI和UTI，两个标准之间的关系如何协调、如何发展、如何过渡，并无明确的指导意见，给运营商和制造业都造成了极大的困惑。近年来，由于版权保护意识的日益提高，对机卡分离提出了更高的技术要求。欧洲发展了十多年的DVB-CI技术正已开始向CI+逐步转变，美国cablecard则发展到了2.0版本。从技术发展的角度看，DVB-CI显然已经不能满足技术发展和行业发展的需要。
在技术的转变中，欧美都面临着一些难以克服的困难。CI+与DVB-CI仅仅是物理接口相同，技术并不兼容，所有支持DVB-CI的电视机和机顶盒均无法使用CI+，必须全部更换。美国的cablecard发展也十分不顺利，几起几落，经过多年的发展，仅有200万台左右的终端。美国cablelabs已表态，认为解决机卡分离的最好方法是采用下载式的条件接收系统DCAS，终端的CA将通过软件的方式安装到机顶盒中，不需要CAM卡或cablecard就可以实现机卡分离，更为方便，成本也更低廉，该技术已得到了意法半导体、博通、卓然、恩智浦等主流芯片厂家的支持，先后推出了多款支持DCAS的芯片投入市场，传统的机卡分离方案已经面临着新技术的巨大挑战。
2. 数字电视技术飞速发展的制约
近年来，数字电视的编解码技术发展很快，从MPEG2标清→MPEG2高清→H264标清→H264高清→AVS标清→AVS高清；音频标准有美国的杜比、DTS、中国的DRA（广晟）；增值业务有NVOD、数据广播、浏览器、中间件、双向互动、IPTV；技术的发展很快，更新的周期很短。在调制方式方面，继DVB-C、DVB-S、DVB-T之后已经开始出现了更先进的调制方式DVB-C2、DVB-S2、DVB-T2。采用一体机，则每次技术进步都必须更换电视机，业务扩展的成本十分高昂。运营商将因为害怕用户投诉而拒绝采用新技术，从而延缓技术进步，阻碍技术创新，中国的AVS视频编码和DRA音频编码等自有创新技术的推广和应用将更为艰难。
另一方面，由于数字电视标准的涵盖面非常广，除了视音频标准，还有数据广播、股票、NVOD等增值业务，一体机厂家要满足这些需求，必然要走向定制开发，每个城市一种型号，成本将非常高昂。机卡分离技术仅仅解决了CA分离后的标准化问题，但不能解决兼容不同音视频标准、不同下载器、不同数据广播、不同增值业务分离的技术问题。一体机如何适应数字电视技术的飞速发展，电视机厂还未有妥善的解决方案，一体机的标准化路程还很漫长。
3. 电视机的发展方向是专业显示屏
电视机刚出现时，往往配有接收天线，只能接收地面无线电视。公共天线系统出现后电视机开始出现天线输入口。再随着技术的发展，电视机配备了AV、分量、S端子、AVI、HDMI、VGA、DiiVA等各种形式的输入输出接口，而且接口种类和数量还在不断地增加，说明电视机已经逐步发展为DVD机、机顶盒、蓝光影碟机、ipod等“多种影音设备的显示装置”，电视机只是一种约定成俗的讲法。这些外接设备，都和机顶盒具有一个共同特点，就是产品的更新周期快，附加功能丰富多样。在录像机时代，也有厂家推出了集录像于一体的电视机，但是推出市场后发现，录像部分由于有机械装置，故障率高，维修麻烦，加上录像机被很快淘汰，这类产品也很快被淘汰了。DVD早已非常成熟，将DVD机和电视机集成在一起也很容易，但市场上并没有这类产品。各种电视机音视频新接口的不断出现，已经从根本上决定了一体机本身面临的困惑和矛盾。
4. 机顶盒对信息产业的带动作用
数字电视的发展，为我国信息产业的发展提供了难得的契机。数字电视机顶盒，是一个嵌入式软件为主体的硬件产品，是典型的软硬结合的数字家电产品。一台机顶盒，目前除了CPU、内存和数字解调器这些部件外，其他的软硬件全部是国内生产的。在机顶盒所产生的GDP中，已经有三分之二是完全在中国产生的，这一比例甚至已经远远高于PC行业，是典型的“中国创造”，而不仅仅是中国制造。机顶盒的发展，为中国培养了一大批高水平的嵌入式软件开发人员，这符合中国信息产业发展的总体布局，为中国信息产业的升级换代奠定坚实的人才基础和物质基础。
有不少电视机厂家正是敏锐地捕捉到了这一情况，长虹、创维很早就在内部成立了单独运作的机顶盒公司，近年来业务发展非常迅速，已经在筹划分拆上市。从这点看，机顶盒也是电视机厂的主营业务，相互之间并没有矛盾。
数字电视采用机卡分离方案，个别终端厂家为了占领市场和节约成本，将只生产能够接收节目、不考虑其他附加功能的低端机顶盒，在市场上倾销，打击名牌大厂的产品销售，出现“劣币驱逐良币”的山寨现象。将使数字电视产业的终端厂家长期处于世界整个产业链中的低端部分，为获取微薄的加工费苦苦挣扎，不利于整个产业获得更高的附加值，不利于创新产业的发展，不利于产业的升级。同时，这也不利于有线电视运营商向用户提供更多的增值业务，不利于将来开展互动电视业务，不利于推广数字家庭行动计划，不利于三网融合试验工作的推进，不利于有线电视行业向综合业务提供商转变。
5. 移动通信行业的机卡分离
国内数字电视的机卡分离方案主要受移动通信手机终端机卡分离成功经验的启发，但随着时代的发展，手机行业也正发生着深刻的变化。
中国采用GSM技术时，互联网并不成熟，连短信、彩铃等业务都还没出现，手机只有通话功能，业务单一，机卡分离容易实现。与此对应，欧洲1996年已经提出了数字电视机卡分离的概念。
进入3G时代，移动通信也开始进入增值业务时代，中国移动、中国电信、中国联通的手机也已经不能通用，机卡分离仅限于同一运营商内部，移动通信机卡分离的使用范围被大大压缩。美国AT&T为推广业务，与苹果合作，推出了具有丰富增值应用的手机iphone。为提升业绩，AT&T与苹果签订了排他性条款，在美国，iphone手机只能由AT&T独家销售，iphone手机不能用于其它运营商（被黑市解锁的不在此列）。手机的机卡分离因为增值业务的发展和丰富已经出现了方向上的重大调整。移动通信行业的这些经验，值得借鉴和深思。
三 、国外机卡分离的市场情况
1. 欧洲地区
欧洲是一体机使用最为广泛的地区，主要是地面数字电视信号（地面波）接收一体机，也有既支持有线数字电视和地面数字电视的一体机。但在用户最多、增值应用最为丰富的欧洲卫星电视市场，市场上却没有卫星电视一体机。
2. 日本
由于日本统一了卫星数字电视和地面数字的标准，日本的一体机既支持卫星信号接收，又支持地面数字电视信号接收。
在日本几乎不推广有线数字电视一体机的主要原因：
* 日本卫星电视、地面数字电视较为普及，有线电视用户数比例较少；
* 日本政府要求有线电视需要将地面数字电视节目内容透传，导致差异不大；
* 日本有线电视市场较为低迷，有线电视用户主要收看基本电视频道，运营商收入来源主要依靠基本收视包月费用，付费增值业务难以推动。
3. 美国
美国的一体机主要是地面数字电视一体机，其主要原因是：
* 有线电视运营商主推付费电视频道、付费资讯服务以及各种双向业务；
* 美国本土付费收看电视的文化浓厚，用户对于付费点播、双向互动电视等业务有较为强烈的消费欲望；
因此，美国有线电视运营商纷纷退出一体机的推广，改为大力推广集PVR、上网（互动）和点播等功能一体的机顶盒，以达到更好的效果。美国各种电视传输模式市场竞争的变化，其市场关注重心逐渐从有线电视转移到地面数字电视，近年来又转移到IPTV。
四 、结束语
结合机卡分离的标准体系、业务发展、欧美现状三个因素分析，可以看出：
一体机适用于标准统一、业务单一的情况，尤其对只收看电视频道的用户的购买和使用比较方便。而采用机顶盒接收信号的方式，则可以实现更多的功能，适用于运营商需要推广更多服务或用户有更多需求的情况。
对于国内市场而言，地面电视和直播星村村通项目的业务都只有电视业务，技术规格全国统一，没有CA，不需要智能卡，最有条件成为一体机的主导市场，国内家电厂家应利用目前家电下乡的有利时机向广大农村提供可同时接收卫星数字电视和地面数字电视的一体机，于国于民于己都将十分有利。有线数字电视市场，目前正处于技术进步和网络整合的关键期，各地的规范不尽相同，还是应该以机顶盒接收的方式为主。
机卡分离的核心问题是业务运营。如果运营商认为业务仅是视频业务，且在四年内不会增加任何新业务，则可以考虑推广一体机。反之，运营商应慎重行事，先着手做好业务的全盘规划，再进行一体机的相关工作。尤其是随着三网融合的进行，IPTV渐行渐进，并将逐步进入千家万户，机卡分离一体机的市场定位仍将是一个值得业界深思的一个课题。
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