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有线电视台(广电网络公司)如何有效检测法轮功非法信号的攻击

2004-11-25 北京博汇科技公司ARES安全监播项目组 依马狮网


    我们国家采用的卫星直播系统一般是符合DVB-S标准的传输系统,也就是说信源编码采用MPEG2标准,并将多路信源转换的MPEG2码流按DVB标准多路复用为一路TS流信号。复用的TS流经QPSK调制(信道编码)后,通过地球站发射到卫星转发器(上行),下行信号经过天线接收、数字卫星接收机解调(高频头)解码(MPEG2解码)为音视频信号。音视频信号进入本地的有线电视网络,传到全家万户。
    法轮功的非法攻击主要是用自己的信号非法覆盖卫星转发器的上行信号,造成各地下行接收的信号由原来的正常信号转变为法轮功的非法信号。由于有线电视频道总多,一般模拟频道有50多个,数字频道有150多个,加上法轮功攻击的频道随机性和时间不确定性,值班人员稍不留意,就观察不到正常信号被法轮功非法信号覆盖的现象。有的电视台出现了法轮功信号播送出去长达10几分钟或20几分钟都没有被发现的情况,给观众造成了误解和迷惑,带来很不好的社会影响。
    如何通过仪器或监测设备有效检测法轮功非法信号的攻击?从法轮功的攻击手段和卫星直播的原理可以知道,在法轮功非法信号开始覆盖正常信号时,由于TS传输流的编码结构、复用结构、表格参数、名称都会发生突变,数字卫星接收机在解复用和解码时会出现解码不连续、解码缓冲区溢出、各种解复用和解码参数重新初始化等内部过程,对应输出的音视频信号会出现短时间的马赛克、画面静帧、画面黑屏(注意不是信号中断,因为数字卫星接收机输出的视频信号始终有同步头)、声音短时间丢失或突变等现象。
    从上面的分析可以看出,我们可以采用两种有效的方式来有效检测法轮功的非法攻击。一种是采用带QPSK解调的码流监测设备或者码流分析仪结合工程型卫星接收机(这种接收机除音视频信号输出外,还能输出完整的TS流)。一旦码流监测设备发现TS流的表格结构发生变化就会及时报警,有的码流监测设备如博汇公司的ARES还能检测到TS流的其他变化:如ETR290的报警、带宽的变化、包计数的不连续、TS流内容特征的变化(频道名,频道内的多个节目名,每个节目的视频流和音频流的ID号等发生变化)。所以在非法信号覆盖正常信号的开始,码流监测设备能检测到大量的TS流突变错误并准确报警,在监测报警的同时还可以进行码流录制。这种方法需要的码流实时监测模块数量对应有线电视接收前端的TS流的数量(注意不是卫星接收机的数量,因为一个TS流可以对应4到14个节目)。一般来说一台主机加若干码流监测模块就可以实现全实时全天候的监测,如ARES码流监测系统一个机箱可以插4路、10路、21路码流检测设备。
    另一种有效监测法轮功非法攻击的方式是从卫星接收机输出的音视频信号入手。根据上面的分析,在非法信号覆盖正常信号的开始,由于TS流发生突变,数字卫星接收机输出的音视频信号会对应出现短时间的马赛克、图像静帧、画面黑屏、声音丢失等信号异态。现在的音视频质量和内容监测设备如博汇公司的ARES能够非常准确地检测到上述异态,及时报警并进行音视频MPEG4压缩格式录像。这种监测方式比码流监测方式成本要低一些,如ARES一个监测单元可以完成16通道的音视频信号实时监测和报警,多个监测单元加上一台集中控制机可以组成几百个频道的实时监测系统。另外ARES音视频质量和内容监测设备已经实现了和DVSTATION码流监测设备的完整的结合,通过一台集中控制机可以设置多个质量监测单元、内容监测单元、码流监测单元的监测参数和报警域值;每个监测单元的报警信息可以及时汇总到集中控制机,同时可以传给多个远程客户端。
    如果要研制专门对付法轮功非法攻击的设备,还可以采用另外两种方式。一种彻底的方式是在信号上星前,在进行信源编码或码流复用时加上一个唯一的标志(称为电子台标或水印)。在下行接收时,首先检测电子台标,如果电子台标合法,则正常输出信号,如果不合法,则及时阻断非法信号。这种方法的缺点是要生产专门的卫星接收机或者生产一种专门的解密卡,成本高,需求小,不可能批量生产。
    另外一种可行的方法是通过音视频内容监测的方法来识别画面中的台标。如果画面中的台标和合法的预留台标相似性大,则判断为合法信号,如果相似性小或者画面中的台标消失,则判断为非法信号。这种方法很吸引人,但实现起来有一定的难度。如需要区分转播新闻联播时,两个台标叠在一起的现象,还需要区分个别电视台在播放广告时台标消失的情况。博汇公司正在进行这方面的功能开发,其ARES产品有很强的内容监测能力,一台机器可以实现16个通道的内容实时检测,通过图像剪影、特征匹配、计算机视觉等一系列算法,在不远的将来实现台标的精确识别是完全可能的。
    检测到非法攻击后,如何及时阻断非法信号的播出?一般电视台采用两种方法,一种是简单地关闭对应频道的调制器电源,可以人工关闭,也可以通过监测报警系统联动遥控关闭。另一种方法是在卫星接收机和调制器之间加上多路2:1切换器/切换矩阵/插播器等设备。通过切换器或插播器可以阻断非法信号同时将播出信号切换到彩条或者应急的垫片上;通过切换矩阵可以将播出信号切换到其他合法的频道如中央一台和省一台的信号上。

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