CC BY
4в
естник АПК
Агроинженерия № 4(16), 2014 ■ ■
27
УДК 621.397.12
Бондарь С. Н., Жаворонкова М. С., Хорольский В. Я. Bondar S. N., Zhavoronkova M. S., Horolsky V. Y.
АБОНЕНТСКИЙ ДЕКОДЕР СИСТЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ДОСТУПА К ПРОСМОТРУ ПРОГРАММ КАБЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
SUBSCRIBER DECODER SYSTEMS LIMITED ACCESS TO VIEWING CABLE TV
Проведен анализ систем ограничения доступа к просмотру программ кабельного телевидения. Представлена функциональная схема разработанного абонентского декодера (выполненного на базе активных управляемых режек-торных фильтров) адресной системы ограничения доступа к платному ТУ-контенту. Обоснована целесообразность использования в качестве режекторных фильтров - режектор-ных инверсных фильтров Чебышева, синтез которых предлагается проводить посредством разработанного пакета прикладных программ, представляющего собой модель синтеза активных режекторных фильтров широкополосного абонентского доступа к платному ТУ-контенту.
Ключевые слова: широкополосный абонентский доступ, ТУ-контент, режекторный фильтр.
The analysis cistem limit access to viewing of cable TV programs. The functional diagram of the developed subscriber decoder (made on the basis of active controlled notch filters) address system to restrict access to Pay TV-content. Expediency used as notch filters - notch inverse Chebyshev filters. Synthesis of which is proposed to carry out by the developed software package, re-presenting a model synthesis of active notch filters are widely-band subscriber access to paid TV-content.
Key words: broadband access, TV-content, notch filter.
Бондарь Сергей Николаевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры
автоматики электроники и метрологии
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8-919-737-63-60
E-mail: Bond_SN@mail.ru
Bondar Sergey Nikolaevich -
Ph.D., assistant professor of Automation Electronics and Metrology Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8-919-737-63-60 E-mail: Bond_SN@mail.ru
Жаворонкова Мария Сергеевна -
кандидат технических наук, доцент кафедры
автоматики, электроники и метрологии
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8-918-885-93-16
E-mail: Ghavoronkova_MS@mail.ru
Zhavoronkova Maria S. -
Ph.D., assistant professor of Automation Electronics and Metrology Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8-918-885-93-16
E-mail: Ghavoronkova_MS@mail.ru
Хорольский Владимир Яковлевич -
доктор технических наук, профессор кафедры
электроснабжения и эксплуатации электрооборудования
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)51-21-54
E-mail: stgau@stgau.ru
Khorolsky Vladimir Yakovlevich -
Doctor of Technical Sciences, Professor power supply and operation of electrical Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8(8652) 51-21-54 E-mail: stgau@stgau.ru
В настоящее время телевидение является наиболее массовым средством донесения информации до потребителя. Телевидение будущего - это интерактивное телевидение и по сути своей платное.
К «светлому» техническому будущему, конечно, нужно стремиться, но не стоит забывать
и о «сером» настоящем - об оплате услуг, предоставляемых кабельными операторами.
Системы ограничения доступа к просмотру программ кабельного телевидения характеризуются большим разнообразием реализуемых методов скремблирования, рис. 1, но в целом подразделяются на три типа, табл. 1.
Таблица 1 - Типы систем скремблирования
Типы систем Особенность Достоинства Недостатки
Адресные системы кодирования с максимальными возможностями Доступ к отдельным каналам Высокая оперативность переключения Высокая стоимость
Системы с адресуемыми ответвителями и сплиттерами Доступ к отдельным группам (пакетам) каналов Высокая оперативность переключения. Средняя стоимость Низкая защищенность
28
,,„ „„„,„,„,„„,„„. Ставрополья
научно-практическии журнал
Продолжение
Типы систем Особенность Достоинства Недостатки
Безадресные системы с «отрицательными» и «положительными» фильтрами Доступ к отдельным каналам или пакетам каналов Низкая стоимость Низкая защищенность. Отсутствие оперативности переключения
Рисунок 1 - Методы скремблирования сигналов
Без сомнения, первый тип систем наиболее эффективен, но достижение максимальных возможностей, как правило, базируется на цифровой обработке сигналов, что в случае аналогового телевидения даже при использовании оптимизированных структур цифровых фильтров [1, 2, 3] и аналого-цифровых преобразователей [4, 5, 6, 7, 8, 9], влечет за собой значительную стоимость абонентского декодера.
В случае двух последних типов систем наиболее эффективные основываются на прин-
Декодирование предполагает «положительную» режекцию [10.
Благодаря основному достоинству данных систем - низкой стоимости (табл. 1) - они получили широкое распространение, несмотря
ципах наложения сигнала помехи (рис. 2), приводящей к возникновению биения на изображении и поражению сигнала звукового сопровождения (несущая частота 6,75 МГц) и цветности (поднесущая частота 4,5 МГц):
/п=2,25МГц ' 2 = /п=4,45МГц (1) /п=2,25МГц ' 3 = /п=6,75МГц (2)
!, МГц
на то, что не в полной мере отвечают требованиям, предъявляемым к системам ограничения доступа к просмотру программ кабельного телевидения:
Рисунок 2 - Спектр сигнала при наложении сигнала помехи
в
естник АПК
Ставрополья
№ 4(16), 2014
Агроинженерия
29
- сигнал изображения должен быть искажен до такой степени, чтобы просматривать его без декодера было невозможно;
- качество изображения, восстановленного декодером, должно субъективно восприниматься не хуже, чем качество изображения открытых каналов;
- система должна быть максимально защищена от взлома, т. е. создание пиратского декодера должно быть сложно технически и нецелесообразно экономически;
- система должна быть полностью совместима с существующими распределительными сетями;
- стоимость оборудования должна быть как можно ниже.
Недостаточное соответствие требованиям в значительной степени обусловлено использованием в составе абонентских декодеров неуправляемых пассивных режекторных фильтров.
Альтернативой имеющихся систем может стать адресная система, абонентские декодеры которой выполняются на базе актив-
ных управляемых режекторных фильтров, а сами абонентские декодеры устанавливаются в квартирах абонентов непосредственно перед антенным входом телевизора. Абонентские декодеры с учетом доступной элементной базы будут обладать невысокой стоимостью при наличии высоких параметров и возможности оперативного включения по желанию оператора. Для осуществления функций управления оперативным включением/выключением фильтров целесообразно руководствоваться известными методиками управления [10] с использованием интерфейса Я8-232С.
С учетом использования различной скорости передачи посылок (для каждого жилого дома своя) общая емкость адресов территориально ограниченных пользователей ТУ-контента может достигать десятков тысяч, что более чем достаточно, даже в случае крупных населенных пунктов.
Функциональная схема разработанного абонентского декодера, адресной системы ограничения доступа к платному ТУ-контенту, приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Функциональная схема абонентского декодера адресной системы ограничения доступа к платному ТУ-контенту:
МП - магистральный приемник; СЗ - схема запуска; Рег - регистр; Ком - коммутатор; ВК - временной ключ; РФ - режекторный фильтр; СУ - схема управления.
Функциональная схема схемы запуска представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Функциональная схема СЗ:
Тр - триггер; ЭЗФ - элемент задержки фронта; ТШИ2И - триггер Шмитта с инверсным выходом и логическим элементом 2 И на входе; ЭЗ - элемент задержки; СчФ - счетчик на 8 со схемой формирования;
ИЛИ - элемент ИЛИ; ДЦ - дифференцирующая цепь.
В ходе исследований был проведен ана- тры Чебышева [11] в большей степени удовлет-лиз характеристик основных типов фильтров воряют требованиям (малые искажения в поло-[11, 12, 13] и сделан вывод. Инверсные филь- се пропускания, высокая крутизна ЧХЗ в полосе
Ежеквартальн"й^
,,„ „„„,„,„,„„,„„. Ставрополья
научно-практическии журнал
расфильтровки), предъявляемым к режектор-ным фильтрам широкополосного доступа к IV-контенту.
В силу этого в целях успешной реализации режекторного фильтра (рис. 3) был разработан пакет прикладных программ [14], представляющий собой модель синтеза активных режектор-ных фильтров широкополосного абонентского доступа к платному ТУ-контенту.
Структурно модель синтеза состоит из трех частей, обеспечивающих:
- расчет параметров звеньев режекторных фильтров при аппроксимации по Чебы-шеву инверсной;
- расчет параметров элементов схем звеньев режекторных фильтров;
- отладку (коррекцию параметров элементов) схем звеньев режекторных фильтров.
В целях наглядности и оценки физической реализуемости разработанной модели синтеза активных режекторных фильтров широкополосного абонентского доступа к платному ТУ-контенту был синтезирован режекторный фильтр абонентского декодера, обеспечивающий доступ к третьему ТУ-каналу.
Результаты расчетов параметров фильтра приведены в таблице 2 и на рисунках 5, 6.
Таблица 2 - Параметры фильтра
Параметр Величина Параметр Величина
Нижняя частота среза полосы пропускания 79,447 МГц Верхняя частота среза полосы пропускания 1с2 79,553 МГц
Нижняя частота среза полосы задерживания 79,494 МГц Максимальное затухание в полосе пропускания Атах 0,2 дБ
Верхняя частота среза полосы задерживания ^2 79,506 МГц Минимальное затухание в полосе задерживания Ат|п 30 дБ
Полоса задерживания режекторного фильтра (по уровню Ат,п) 12 кГц Полоса частот режекторного фильтра на уровне Атах 106 кГц
Результаты отладки модели фильтра приведены на рисунке 7 и в таблице 3.
Рисунок 5 - ФЧХ режекторного фильтра
Рисунок 6 - ЧХЗ режекторного фильтра
Рисунок 7 - Анализ ЧХЗ Таблица 3 - Результаты отладки модели режекторного фильтра
Параметр Величина Параметр Величина
Л "тах.НЧ 0,2 дБ Л "тах.ВЧ 0,19 дБ
Л птт 32,4 дБ Л птттт 0 дБ
в
естник АПК
Ставрополья
№ 4(16), 2014
Агроинженерия
31
Литература
1. Бондарь С. Н., Жаворонкова М. С. Синтез и анализ нерекурсивного цифрового фильтра с целочисленными коэффициентами // В мире научных открытий. 2013. № 2-1 (38). С. 80-100.
2. Бондарь С. Н., Жаворонкова М. С. Анализ целесообразности реализации алгоритма синтеза КИХ-фильтра на принципах использования округленных коэффициентов фильтра с известными параметрами // Методы и технические средства повышения эффективности средств связи : сб. науч. статей / Ставропольский филиал ПГУТИ. Ставрополь, 2012. С. 34-40.
3. Бондарь С. Н., Жаворонкова М. С. Анализ целесообразности реализации алгоритма синтеза КИХ-фильтра на принципах перебора возможных комбинаций каскадного соединения элементарных звеньев // Методы и технические средства повышения эффективности средств связи : сб. науч. статей / Ставропольский филиал ПГУТИ. Ставрополь, 2012. С. 26-34.
4. Хорольский В. Я., Бондарь С. Н., Бондарь М. С. Повышение эффективности высокоскоростных аналого-цифровых преобразователей за счет введения блока определения знака и инвертирования отрицательных напряжений // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия «Технические науки». 2007. № 3. С. 15-17.
5. Хорольский В. Я., Бондарь С. Н., Бондарь М. С. Составной быстродействующийаналого-цифровой преобразователь. Патент на изобретение RUS 2311731 22.05.2006.
6. Хорольский В. Я., Бондарь С. Н., Бондарь М. С. Устройство аналого-цифрового преобразования. Патент на полезную модель RUS 61968 31.05.2006.
7. Хорольский В. Я., Бондарь С. Н., Бондарь М. С. Устройство преобразования напряжения в код. Патент на полезную модель RUS 63626 25.12.2006.
8. Хорольский В. Я., Бондарь С. Н., Бондарь М. С. Аналого-цифровой преобразователь. Патент на полезную модель RUS 63625 09.01.2007.
9. Жаворонкова М. С., Бондарь С. Н. Перспективы совершенствования систем сбора данных // Техника и технология. 2012. № 3. С. 30-31.
10. Высоцкий Г. Системы ограничения доступа к просмотру программ кабельного телевидения [Электронный ресурс] (краткий обзор). URL: http://perkis.narod.ru/ Tv_technolog/method/method.htm. (дата обращения: 9.10.2014.).
11. Бондарь М. С., Бондарь С. Н., Хорольский В. Я. Пакет моделей синтеза активных ре-жекторных фильтров при аппроксимации по Чебышеву инверсной. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011611355.
References
1. Bondar S. N., Zhavoronkova M. S. Synthesis and analysis of non-recursive digital-filter with integer coefficients // In the world of scientific discoveries. 2013. № 2-1 (38). Р. 80-100.
2. Bondar S. N., Zhavoronkova M. S. Analysis of the feasibility of al-rithm synthesis FIR filter on the principles of the use of the rounded filter coefficients with known parameters // Methods and means of improving the effectiveness of communication: Sb. scientific articles. Stavropol Stavropol branch PSUTI, 2012 Р. 34-40.
3. Bondar S. N., Zhavoronkova M. S. Analysis of the feasibility of al-rithm synthesis FIR filter on the principles of enumeration of possible combinations of cascading elementary units // Methods and means of improving the effectiveness of communication: Sb. scientific articles. Stavropol Stavropol branch PSUTI, 2012 Р. 26-34.
4. Horolsky V. Y., Bondar S. N., Bondar M. S. Improving the efficiency of high-speed analog-to-digital converters by introducing a unit for determining the sign and invert negative voltages // News of higher educational institutions. The North Caucasus region. Series: Engineering. 2007. № 3. Р. 15-17.
5. Horolsky V. Y., Bondar S. N., Bondar M. S. High-speed-conductive composite analog-to-digital converter. Patent for the invention RUS 2311731 22.05.2006.
6. Horolsky V. Y., Bondar S. N., Bondar M. S. Apparatus the analog-to-digital conversion. Utility model patent RUS 61968 31.05.2006.
7. Horolsky V. Y., Bondar S. N., Bondar M. S. Conversion device-voltage code. Utility model patent RUS 63626 25.12.2006.
8. Horolsky V. Y., Bondar S. N., Bondar M. S. Analog-to-digital transformation-ducer. Utility model patent RUS 63625 09.01.2007.
9. Zhavoronkova M. S., Bondar S. N. Prospects for improving data collection systems // Equipment and technology. 2012. № 3. Р. 30-31.
10. Vysotsky G. System to restrict access to viewing of cable TV programs (for a summary). URL: http://perkis.narod.ru/Tv_ technolog/method/method.htm. (дата обращения: 3.10.2014.).
11. Bondar M.S., Bondar S.N., Horolsky V.Y. Package models synthesis asset-tion notch filters for the approximation of the inverse Chebyshev. Certificate of state registration of the computer number 2011611355.
12. Bondar M. S., Bondar S. N., Horolsky V. Y. Package models synthesis asset-tion notch filters for the approximation of Chebyshev - Kauer. Swee-mony of the state registration of the computer number 2011611352.
32
,,„ „„„,„,„,„„,„„. Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
12. Бондарь М. С., Бондарь С. Н., Хороль-ский В. Я. Пакет моделей синтеза активных режекторных фильтров при аппроксимации по Чебышеву - Кауэру. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011611352.
13. Жаворонкова М. С., Бондарь С. Н. Разработка пакета прикладных программ схемотехнического синтеза активных фильтров устройств обработки сигналов // Техника и технология. 2011. № 5. С. 16-17.
14. Бондарь С. Н., Жаворонкова М. С. Модель синтеза активных режекторных фильтров широкополосного абонентского доступа к платному ТУ-контенту. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2012661257.
13. Zhavoronkova M. S., Bondar S. N. Development of the application package schematic synthesis of active filters processing devices signa-fishing // Engineering and Technology. 2011. № 5. P. 16-17.
14. Bondar S. N., Zhavoronkova M. S. Model synthesis of active notch filters shih-wide-band subscriber access to Pay TV-content. Certificate On State registration of computer programs number 20126612:
