BRPI9815389B1 - decodificador multimídia para comunicação bidirecional priorizada em um sistema de difusão - Google Patents

Abstract

"decodificador multimídia para comunicação bidirecional priorizada em um sistema de difusão". trata-se de um aparelho decodificador multimidia (10, 20) que suporta uma pluralidade de funções e comunica-se em pelo menos um link de comunicação físico. o decodificador inclui um primeiro processador (75) para decodificar os dados empacotados de acordo com um formato de dados de protocolo internet para proporcionar uma primeira saída decodificada. o decodificador também inclui um segundo processador (15, 85) para codificar dados de acordo com o formato de dados do protocolo internet para a comunicação de retorno com uma fonte de difusão. o decodificador prioriza (15,63) os dados recebidos para processamento pelo primeiro processador e prioriza os dados para codificação para a comunicação de retorno pelo segundo processador. os dados recebidos e os dados para codificação são alocados em, uma prioridade de saída de dados hierárquica desejada baseada em uma função ou em uma característica do protocolo dos dados a serem priorizados.

Description

"DECODIFICADOR MULTIMÍDIA PARA CCMUWICAÇÃO BIDIRECIONAL PRIORIZADA EM UM SISTEMA DE DIFUSÃO" Campo da Invenção Esta invenção diz respeito a comunicação bidi-recional interativa priorizada de múltiplos serviços de dados em um sistema de difusão.

Fundamento da Invenção Os sistemas de caixa set-top de entretenimento doméstico que combinam as funções de Computador Pessoal e de televisão (funções PC/TV) estão aumentadamente tornando-se dispositivos de comunicação genéricos, interativos com o Usuário, de múltiplas fontes e de múltiplos destinos. Tais sistemas são requeridos de se comunicar em diferentes formatos de dados entre múltiplas localizações para uma variedade de aplicações em resposta às requisições dos Usuário. Por exemplo, um sistema de caixa settop pode receber dados de fontes de satélite ou terrestres compreendendo difusões de Televisão de Alta Definição (HDTV), difusões de Sistema de Distribuição de Microonda de Múltiplos pontos (MMDS) e Difusões de Vídeo Digital (DVB) . Um sistema de cais set-top também pode receber e transmitir dados via telefone (por exemplo, a Internet) e via linhas coaxiais (por exemplo TV a cabo) e de fontes tanto remota como locais tal como executores de Disco de Vídeo Digital (DVD), CDROM, VHS e VHS Digital (DVHS™) , Pcs e de vários outros tipos de fontes. É desejável para um sistema de caixa set-top estar apto a suportar a comunicação bidirecional e as funções de controle domésticas e estar apto a acessar e decodificar a informação das múltiplas fontes de difusão. Também é desejável para um sistema de caixa set-top estar apto a combinar sem costuras a informação decodificada para apresentação a um Usuário. Existem uma série de problemas ao alcançar tal sistema. Especificamente, os problemas surgem em adquirir informação de forma eficiente de diferentes formatos de dados de fontes diferentes e priorizar o processamento da informação. Estes problemas são endereçados por um sistema de acordo com a presente invenção.

Sumário da Invenção Um decodificador multimídia compatível com o protocolo Internet de forma vantajosa inclui um sistema para priorizar os dados recebidos para processamento por um primeiro processador e para priorizar dados para codificação para comunicação de retorno por um segundo processador. Os dados recebidos e os dados de retorno são alocados com uma prioridade de saída de dados hierárquica desejada baseado em uma função associada com os dados a serem priorizados ou com uma característica de protocolo dos dados a serem priorizados.

Breve Descrição dos Desenhos Nos desenhos: A Figura 1 apresenta um sistema decodificador escalonável para de forma eficiente se comunicar com uma pluralidade de fontes e para processar dados de formato TCP/IP e MPEG exemplos, de acordo com a invenção.

As Figuras 2 e 3 apresentam características exemplo dos canais de difusão, de dados e de retorno representados no sistema da Figura 1, de acordo com a invenção .

As Figuras 4 e 5 listam o tipo de tráfego de dados e uma alocação de taxa de bits exemplo para os serviços proporcionados via o canal à montante e os canais à jusante da figura 1. A Figura 6 apresenta um sistema de planejamento de prioridade para priorizar o processamento dos pacotes de difusão e de dados para aplicações bidirecionais, de acordo com a invenção. A Figura 7 apresenta um fluxograma de um método para priorizar o processamento dos pacotes de difusão e de dados adequado para uso no sistema da Figura 6, de acordo com a invenção. A Figura 8 apresenta um hub de distribuição de servidor para distribuir os dados de difusão a partir de uma pluralidade de provedores de serviço para o decodifi-cador da Figura 1 e para processar os dados à montante do decodificador da Figura 1, de acordo com a invenção. A Figura 9 lisa e descreve as interfaces exemplo 1 até 10 identificadas no sistema servidor da Figura 8, de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada dos Desenhos A Figura 1 apresenta um sistema decodificador proporcionando comunicação eficiente com uma pluralidade de fontes, de acordo com a invenção. O sistema decodifi- cador de forma vantajosa incorpora um sintonizador, demo-dulador e caminhos de processamento separados para o processamento e decodificação concorrente dos dados codificados em formatos de dados diferentes. 0 sistema decodi-ficador também de forma vantajosa incorpora um caminho de comunicação de canal de retorno separado permitindo uma comunicação de retorno segura com uma fonte de difusão, por exemplo. A modalidade exemplo da Figura 1 suporta a decodificação dos dados em formato TCP/IP (Protocolo de Controle de Transmissão/Protocolo Internet) e MPEG (Grupo de Técnicos de Imagem em Movimento) (por exemplo MPEG2 ISO/IEC 13818-1 de dez de junho de 1994 e ISO/IEC 13818-2 de 20 de janeiro de 1995). Em adição, o sistema de caixa set-top da Figura 1 é compatível com os requerimentos preliminares dos Sistemas de Redes a Cabo Multimídia (MCNS). A arquitetura da Figura 1 permite a decodifica-ção concorrente escalonável (isto é, taxa de bits dinamicamente variável) dos dados representativos de imagem a partir de fontes separadas em formatos diferentes. Como tal, dados de diferentes formatos de dados podem ser processados pelo sistema decodificador escalonável da Figura 1 sem serem codificados de acordo com um formato de comunicação abrangendo camadas mais elevadas. Por meio disso, o sistema decodificador evita atividades ou informações que ofereçam suporte e a ineficiência envolvida ao processar dados hierarquicamente codificados utilizando tal formato de comunicação adicional. 0 sistema decodificador também incorpora um sistema planejador para priorizar o processamento tanto dos dados recebidos como dos dados para comunicação de retorno para uma fonte de difusão, por exemplo. Os dados 5 recebidos e de retorno são alocados em uma prioridade de saída de dados hierárquica desejada baseado nos aspectos incluindo, a) uma função associada com os dados, b) uma característica do protocolo dos dados, ou c) um canal de comunicação físico pelo qual os dados são transportados. LO Funções exemplo executadas pelo decodificador incluem i) Email, ii) Folheamento de página web Internet, iii) telefonia Internet, iv) telefonia convencional, v) fax, vi) videofone, vii) processamento de vídeo, áudio e rádio de difusão e vii) funções de controle domésticas. A priori-L5 dade de saída de dados hierárquica desejada é derivada a partir do perfil ou mapa de prioridade. 0 perfil de prioridade compreende um banco de dados alocando uma prioridade relativa para os pacotes de dados associados com uma função individual, característica de protocolo ou canal 20 de comunicação. A informação do perfil de prioridade compreende a informação default pré-armazenada, informação informada pelo usuário ou difusão de informação para o decodificador a partir de um provedor de serviço, por exemplo. 0 perfil pode também compreender informação de-25 rivada a partir de várias destas fontes.

Apesar do sistema decodificador ser descrito como processando dados recebidos via cabo coaxial em formato compatível com protocolo MPEG e Internet, isto é so- mente exemplo. 0 sistema decodifícador processa dados suportando funções incluindo Email, folheamento de página web Internet, telefonia Internet, telefonia convencional, fax, videofone, vídeo, áudio e rádio e difusão e funções 5 de controle domésticas. Adicionalmente, os princípios da invenção podem ser aplicados a sistemas nos quais os tipos de canais de transmissão e protocolos de comunicação podem varias, ou a sistemas nos quais os tipos de codificação e de modulação também variam. Tais sistemas podem 10 incluir, por exemplo, sistemas de difusão e de comunicação por satélite, terrestres, Internet e Intranet empregando protocolos não compatíveis com MPEG e com a Internet. Adicionalmente, os princípios da invenção se aplicam ao processamento de qualquer forma de dados tal como 15 mensagens de telefone, programas de computador, dados Internet ou outras comunicações, por exemplo.

Em vista geral, no sistema de cais set-top 12 da Figura 1, um primeiro portador modulado com os dados de vídeo de difusão e um segundo portador modulado com 20 dados Internet, por exemplo informação de página web, são recebidos pela unidade separadora/combinadora 25 e processados pelo decodificador de entrada 13 . A unidade 13 sintoniza com os respectivos primeiro e segundo portadores e demodula, corrige erros antecipadamente e prioriza 25 os dados recebidos para proporcionar os dados digitais demodulados para processamento adicional pelo decodifica-dor de saída 20. A unidade 13 também deriva um sinal de vídeo analógico a partir dos dados recebidos e proporcio- na o sinal para a unidade 20. A unidade 20 processa os dados digitais incluindo os dados de vídeo e de áudio compatíveis com MPEG e os dados de protocolo Internet para reprodução de exibição e de áudio pelas unidades 60 e 63 respectivamente. Em outro modo, a unidade 20 também processa os dados de vídeo analógicos a partir da unidade 13 para exibição pelo dispositivo 60.

Um usuário da caixa set-top seleciona uma função a ser executada, por exemplo, a visão de um programa particular ou dados da página web, pela seleção do menu na tela e pelo comando do cursor utilizando a unidade de controle remoto 67. A unidade 15 controla a operação dos elementos do decodificador de entrada 13 e do decodifica-dor de saída 2 0 e responde aos comandos da unidade de controle remoto 67 utilizando dados bidirecionais e o barramento de sinal de controle C. O controlador 15 controla as funções dos elementos individuais dentro das unidades 13 e 20 por estabelecer os valores de registro de controle dentro destes elementos com o barramento de controle C. Em adição, a unidade 15, em conjunto com a unidade 13, inicia e prioriza a geração e a transmissão das mensagens para a comunicação de retorno no link de cabo coaxial com um provedor de serviço, por exemplo.

Considerando a Figura 1 em detalhes, o separa-dor/combinador 25 proporciona um sinal multiplexado em freqüência incorporando o primeiro e o segundo portadores Modulados por Amplitude de Quadratura (QAM) para os sintonizadores 30 e 65. O primeiro e o segundo portadores são de forma independentes modulados QAM utilizando uma constelação de símbolos que podem ser selecionados de 256 ou 64 pontos. 0 sintonizador 30 deriva um primeiro portador modulado com um programa compatível com MPEG repre-5 sentativos de áudio, vídeo e dos dados associados a partir do sinal multiplexado em freqüência. O sintonizador 65 deriva um segundo portador modulado com dados representativos de página web de protocolo Internet a partir do sinal multiplexado em freqüência. Os sintonizadores 10 30 e 65 incluem o demultiplexador de freqüência, o sinto- nizador de freqüência de rádio (RF) e o misturador de freqüência intermediária (IF) e os estágios de amplificação para converter para baixo o sinal da unidade 25 para abaixar as bandas de freqüência para derivar o primeiro e 15 o segundo portadores, respectivamente. O sintonizador 30, em conjunto com o controlador 15, determina se o primeiro portador contém dados de vídeo compatíveis com MPEG digitais ou compreende um sinal de vídeo analógico. Um primeiro portador representa-20 tivo de dados de vídeo digital é proporcionado pelo sintonizador 3 0 para o demodulador 40 via o multiplexador (mux) 35 e um sinal de vídeo analógico é proporcionado via o mux 35 para o processador de exibição 55 no decodi-ficador de saída 20. O sintonizador 65 proporciona o se-25 gundo portador para o demodulador 70. Neste sistema exemplo, o sinal multiplexado em freqüência de entrada a partir da unidade 25 contém 33 Canais de Transmissão Físicos (PTCs 0 até 32). Cada Canal de Transmissão Físico (PTC) é alocado em uma largura de banda de 6 Mhz e contém, por exemplo, até 6 sub-canais, cada um com uma única freqüência portadora. É assumido para propósitos de exemplo, que um 5 usuário da caixa set-top seleciona um sub-canal (SC) para assistir utilizando a unidade de controle remoto 67. 0 controlador 15 utiliza a informação de seleção proporcionada a partir da unidade de controle remoto 67 via a interface 69 para de forma apropriada configurar os elemen-10 tos do decodificador de entrada 13 para receber o PTC correspondendo a freqüência portadora do sub-canal selecionado SC. Seguindo-se a conversão para baixo, o sinal de saída do primeiro portador a partir do sintonizador 30 para o PTC selecionado possui uma largura de banda de 6 15 Mhz e uma freqüência portadora central na faixa de 54 até 806 Mhz. Na discurssão seguinte, um canal RF ou Canal de Transmissão Físico (PTC) refere-se a uma banda de canal de transmissão difusora alocada que abrange um ou mais sub-canais. 20 O controlador 15 configura o sintonizador de freqüência de rádio (RF) e o misturador de freqüência intermediária (IF) e os estágios de amplificação do sintonizador 30 para receber a freqüência portador do primeiro portador PTC selecionado. A saída de freqüência do pri-25 meiro portador convertida para baixo para o PTC selecionado proporcionada pelo sintonizador 30, via o mux 35, é demodulada pela unidade 40. As funções primárias do de-modulador 40 são recuperação e rastreamento da freqüência portadora, recuperação da freqüência de clock dos dados transmitidos e recuperação e correção de erro antecipada dos próprios dados de vídeo compatíveis com MPEG. A unidade 40 também recupera os clocks de amostragem e de sincronização que correspondem aos clocks transmissores e são utilizados para sincronizar a operação do sintonizador 30, do demodulador 40 e do planejador 43. A unidade 40 demodula o sinal do primeiro portador demodulado QAM para proporcionar os dados de saída digitais demodulados. Além disso, na unidade 40, os dados de saída digitais demodulados são mapeados em segmentos de comprimento de byte que são desintercalados e corrigidos de erro Reed-Solomon de acordo com princípios conhecidos. Em adição, a unidade 40 proporciona uma validade de Correção de Erro Antecipada (FEC) ou indicação chave para o controlador 15. A correção de erro Reed-Solomon é um tipo comum de Correção de Erro Antecipada, A indicação de chave FEC sinaliza que a correção de erro Reed-Solomon está sincronizada com os dados sendo corrigidos e está proporcionado uma saída válida. É para ser observado que as funções de sintonização, demoduladora e decodificadora implementadas pelas unidades 30 e 40 (e também pelas unidades 65 e 70) são individualmente conhecidas e geralmente descritas, por exemplo, no texto de referência "Digital Commmunication", de Lee e Messers-chmidt (Kluwer Academic Press, Bostom, MA, USA, 1988). A saída recuperada da unidade 40 está na forma de um fluxo de dados de transporte compatível com MPEG contendo com- ponentes multiplexados de áudio, vídeo e de dados representativos de programa. Este fluxo de transporte é proporcionado para o planejador 43. 0 segundo portador, modulado com dados repre-5 sentativos de página web de protocolo Internet é derivado pelo sintonizador 65 e demodulado e corrigido de erro pela unidade 70. O sintonizador 65 e o demodulador 70 duplicam as funções sintonizadoras e demoduladoras das unidades 30 e 40, respectivamente, e de forma vantajosa 10 proporcionam um caminho de processamento independente permitindo o processamento concorrente dos dados de protocolo Internet e dos dados compatíveis com MPEG, por exemplo. O sintonizador 65 e o demodulador 70 operam da maneira anteriormente descrita em conexão com as unidades 15 correspondentes 30 e 40. 0 sintonizador 65 e o demodula- dor 70 proporcionam dados para o planejador 43 no formato de protocolo Internet representando uma página web selecionada pelo usuário. O planejador 43 em conjunto com o controlador 20 15 prioriza tanto os dados em formato de protocolo Inter- net do demodulador 70 como os dados de fluxo de transporte compatíveis com MPEG do demodulador 40, para processamento pelos elementos do decodificador de saída 20. O planejador 43 e o controlador 15 também priorizam os da-25 dos para a comunicação de retorno via o link de cabo coaxial com uma fonte de difusão, por exemplo. O planejador 43, sob o controle da unidade 15, identifica os pacotes de protocolo Internet individuais da unidade 70 represen- tando uma função específica, como por exemplo a informação da página web requisitada via um browser web. Em adição, o planejador 43, sob o controle da unidade 15, identifica os pacotes compatíveis com MPEG individuais representando um programa específico, como por exemplo, "Seinfeld™" em um canal selecionado NBC™ e os dados associados. Os dados associados compreendem a identificação do pacote e a informação de montagem suportando a de-codificação e a recuperação MPEG de um programa e também incluem informação de sub-imagem auxiliar para exibição de tal como dados de guia de programa. 0 planejador 43 incorpora um demultiplexador para combinar os PIDs dos pacotes MPEG que chegam no fluxo de dados da unidade 40 com os valores PID pré-carregados nos registros de controle dentro da unidade 43 pelo controlador 15. De forma similar, o planejador 43 combina os identificadores de dados, tal como a fonte dos dados e o destino dos dados, o tipo dos dados, endereço IP e códigos Localizadores de Recurso Universal (URL) no fluxo de dados de protocolo Internet da unidade 70 com os valores pré-carregados nos registros de controle dentro da unidade 43 pelo controlador 15. Este processo de combinação serve para identificar os pacotes de dados Internet e MPEG representativos de função e de programa para priorização e processamento adicional. Os pacotes Internet e MPEG identificados resultantes são armazenados na memória e seqüencialmente acessados de acordo com um perfil (mapa) de prioridade predeterminado associando os da- dos possuindo uma característica e função específicas com uma prioridade desejada. Por meio disso, a unidade 43 proporciona dados de protocolo Internet priorizados bu-fferizados incluindo HTLM™ (Linguagem de Marcação de Hipertexto) de página web e os dados Java™ associados (e outros dados, como por exemplo, dados tipo JPEG, GIF, TIF) para o processador HTML™ 75. A unidade 43 também proporciona os pacotes de vídeo, áudio e de sub-imagem MPEG para o decodificador de vídeo MPEG 50, para o processador de áudio 61 e para o processador de sub-imagem 80, respectivamente. O método de operação do planejador 43 e sua implementação são descritos posteriormente em mais detalhes em conexão com as Figuras 6 e 7. 0 decodificador MPEG 50 decodifica e descompacta os dados de vídeo em pacote compatíveis com MPEG priorizados da unidade 43 e proporciona dados de pixel representativos de programa descompactados priorizados para armazenamento na memória representativa de pixel no processador de exibição e no codificador NTSC 55. O processador de áudio 61 decodifica os dados de dados empacota-dos priorizados da unidade 43 e proporciona os dados de áudio decodificados e amplificados priorizados sincronizados com os dados de vídeo descompactados associados para o dispositivo 63 para reprodução de áudio. O processador 75 decodifica a informação web codificada em HTML™ e em Java™ da unidade 43 e proporciona dados de pixel representativos de imagem a página web para armazenamento na memória dentro do processador de sub-imagem 80. O processador 75 também decodifica os dados codificados em outros formatos, como por exemplo, em formatos JPEG, TIF, e GIF e em outras linguagens de marcação, como por exemplo, SGML (Linguagem de marcação Generalizada Pa-5 drão) e proporciona os dados decodificados para o processador de sub-imagem 80 para processamento adicional. O processador 80, sob a direção do controlador 15, formata os dados de pixel de imagem de página web armazenados par armazenamento como ma sobreposição na memória representa-10 tiva de pixel no processador de exibição 55 para reprodução pela unidade 60 como uma exibição juntada. Em adição, o controlador 15 incorpora um browser de página web suportando a execução de um complemento total das funções do browser da página web. Por meio disso, a unidade 15, 15 junto com o processador 75 e o processador 80, proporcionam uma exibição via a unidade 60 de um browser de página web personalizado ou de um browser padrão tal como o Netscape Navigador™ através do qual o acesso a Internet total está disponível. 20 0 processador de sub-imagem 80 incorpora um texto de Exibição na Tela (OSD) e um gerador gráfico utilizado ao decodificar e processar os dados de sub-imagem da unidade 43. O processador 80 também utiliza seu gerador OSD interno ao criar dados mapeados em pixel repre-25 sentando guia de programa, subtítulos, exibições de controle e de informação incluindo as opções do menu que podem ser selecionadas e outros itens auxiliares. O texto e os gráficos produzidos pelo processador 80 são gerados na forma de dados de mapa de pixel de sobreposição sob a direção do controlador 15. Estes dados de mapa de pixel de sobreposição são combinados e sincronizados com os dados de pixel descompactados do decodificador MPEG 50 e com os dados de página web de protocolo Internet decodificados do processador 75 na memória representativa de pixel contida no processador de exibição 55. Os dados de mapa de pixels combinados representando um programa de vídeo no sub-canal SC da unidade 50 junto com os dados de exibição de página web e com os dados de mensagem de texto de sub-imagem associados da unidade 80 são codificados como um sinal NTSC pelo processador 55 e emitidos para reprodução pela unidade 60 como uma exibição juntada. A unidade 55, em outro modo, também codifica o sinal de vídeo analógico proporcionado via o mux 35 a partir do sintonizador 30 como um sinal NTSC para 'saída e reprodução pela unidade 60. O sistema de caixa set-top 12 suporta um complemento total de funções de multimídia em adição ao fo-lheamento web e as funções de processamento de vídeo MPEG exemplo. Estas funções multimídia incluem, por exemplo, Email, Telefonia Internet, telefonia convencional, fax, videofone, rádio, áudio de difusão, armazenamento e funções de controle doméstico. Os princípios de decodifica-ção e de priorização detalhados aqui dentro também são aplicados no processamento de dados para tais funções multimídia. Por exemplo, no processamento dos dados de telefonia Internet, o processador 75 descompacta e deco- difica os dados de áudio compactados codificados no formato de protocolo Internet e designados com um alto nível, como por exemplo, prioridade de processamento em tempo real, pela unidade 43. Os dados de áudio descom-5 pactados são proporcionados pelo processador 75 para a unidade 63 para a reprodução de áudio. Adicionalmente, o processador 75 incorpora as funções para o processamento dos dados multimídia em formatos e protocolos de dados diferentes para apresentação a um usuário seguindo-se ao 10 processamento pelas unidades 80, 55, 60, 61 e 63 de uma maneira similar a esta descrita anteriormente. O controlador 15, em conjunto com o modulador 85 e com o planejador 43, inicia e implementa a comunicação de canal de retorno com um provedor de serviço de In-15 ternet ou de difusão no link de entrada do cabo coaxial via o separador/combinador 25. Uma requisição de mensagem para a informação de página web Internet (ou uma requisição associada com outra função), por exemplo, pode ser iniciada pela seleção do usuário de uma opção do menu 20 exibido na unidade 60. 0 controlador 15, em conjunto com a unidade 85 e com o planejador 43 geram, priorizam e codificam a mensagem de requisição de página web para a transmissão para um provedor de serviço no link do cabo coaxial via a unidade 25. O controlador 15 também deter-25 mina se o acesso a Internet requisitado está autorizado a partir da informação de habilitação do usuário do cartão inteligente ou de acesso condicional, por exemplo, a partir de uma unidade de cartão inteligente (não apresentada para simplificar o desenho). Se o acesso a Internet requisitado estiver autorizado, o controlador 15 inicia a comunicação com um provedor de serviço no canal de retorno. 0 controlador 154, em conjunto com as unidades 43 e 5 85, estabelecem a comunicação com o provedor de serviço utilizando os dados de acesso da requisição pré-armazenados (tal como o número de telefone, endereço IP, código URL e dados de acesso condicional) e gera os dados da mensagem de requisição de página web. Os dados da 10 mensagem de requisição gerados estão em formato de protocolo Internet e incorporam a fonte apropriada, o destino e os códigos de endereço IP. O planejador 43 armazena e bufferiza os pacotes de dados de mensagem de requisição da página web na memó-15 ria e seqüencialmente acessa os pacotes de acordo com um perfil (mapa) de prioridade predeterminado associando os dados de retorno possuindo uma característica e função específicas com uma prioridade desejada. Por meio disso, a unidade 43 proporciona os dados de mensagem de requisi-20 ção de página web priorizados bufferizados para o modula-dor 85. O modulador 85 faz a correção de erro antecipada, intercala e codifica os dados da mensagem de requisição utilizando a modulação QPSK (Chaveamento por Deslocamento de Fase Quaternária). A unidade 85 também opcio-25 nalmente encripta os dados da mensagem de requisição (sob a direção do controlador 15) em um formato de dados seguro e transmite os dados codificados com a prioridade desejada para um provedor de serviço via o link de cabo e a unidade 25. A unidade 85 pode alternativamente codificar, amontoar ou intercalar a mensagem de requisição (ou outros dados de retorno) ou empregar outros mecanismos de proteção para acentuar a segurança dos dados. Tal segu-5 rança dos dados é de particular importância em mensagens do tipo transação eletrônica, por exemplo, envolvendo dados de cartão de crédito. Em adição, o canal.de retorno pode também ser utilizado para funções tais como a) tele-metria incluindo leitura de medidor, b) monitoramento de .0 vídeo e de alarme, c) monitoramento de ambiente doméstico, d) monitoramento de utensílio doméstico, e) encomenda de mercadoria e f) acesso condicional a programa e gerenciamento de habilitação. O método para priorizar os dados recebidos e de retorno empregado pelo planejador 43 é .5 descrito posteriormente em mais detalhes em conexão com as Figuras 6 e 7.

Como descrito anteriormente, a arquitetura do sistema de caixa set-top da Figura 1 proporciona o processamento concorrente independente dos dados de difusão :0 em formatos diferentes e de fontes diferentes (por exemplo, dados de programa MPEG de uma fonte de difusão e dados de página web de protocolo Internet de um provedor de serviço Internet). Esta arquitetura é totalmente escalo-nável e permite a decodificação de dados dinamicamente !5 particionáveis e da largura de banda entre dois caminhos de processamento à jusante (por exemplo, MPEG e Internet) . Como tal, a arquitetura suporta a decodificação concorrente de uma difusão MPEG de um filme HBO e dos da- dos de página Internet acompanhantes, por exemplo. Neste exemplo, os dados de página web acompanhantes são intermitentes e a largura de banda ocupada pelos dados de página web pode ser dinamicamente realocada para os dados MPEG ou para outros serviços de dados suplementares, como por exemplo, guia de programa, Email, etc. A arquitetura também permite o particionamento dinâmico da largura de banda entre o caminho do canal de retorno e os dois caminhos de processamento à jusante. A Figura 2 apresenta as características exemplo dos canais de dados de protocolo Internet e de vídeo de difusão MPEG à jusante. Apesar da Figura 2 apresentar características idênticas para ambos canais à jusante, isto é somente exemplo e as características podem ser diferentes para cada canal. A Figura 3 apresenta as característica exemplo do canal de comunicação de retorno à montante. A Figura 4 lista o tipo de trafego de dados e uma alocação de taxa de bits exemplo para os serviços proporcionados via um canal à jusante da figura 1. A Figura 5 lista o tipo de trafego de dados e uma alocação de taxa de bits exemplo para os serviços proporcionados via o canal à montante da figura 1. A arquitetura de processamento do sistema de caixa set-top 12 da Figura 1 é totalmente escalonável e é capaz de adaptativamente processar dados dinamicamente alocados entre os dois canais ã jusante. 0 sistema de caixa set-top 12 também é capaz de adaptativamente processar dados ocupando uma largura de banda que é dinamicamente alocável entre os canais à jusante e o canal de retorno. . A Figura 6 apresenta um sistema de planejamento de prioridade para priorizar o processamento da difusão MPEG e dos pacotes de dados de protocolo Internet recebidos das unidades 40 e 70 (Figura 1), respectivamente. 0 sistema da Figura 6 também é utilizado para priorizar o processamento dos dados para a comunicação de retorno para um provedor de serviço via a unidade 85 (Figura 1). No sistema da Figura 6, os dados de entrada, como por exemplo, os dados MPEG, TCP/IP de protocolo Internet ou de retorno são colocados em uma pilha de armazenamento de entrada 600 . A interface com a rede 610 identifica o tipo dos dados recebidos na pilha 600 (por exemplo, MPEG, protocolo Internet ou dados de retorno) e formata os mesmos para identificação das características (atributos) pelo planejador inteligente 620. O planejador inteligente 620 responde às mensagens de controle e de sincronização 615 do controlador 15 (Figura 1) ao executar as funções de planejamento inteligente. O planejador 620 (Figura 6) examina os dados formatados a partir da interface 610 para os atributos de função, protocolo e de canal de comunicação contidos no perfil de prioridade 640 armazenado no armazenamento DRAM interno. O planejador 620 também compara os atributos nos dados recebidos com os atributos no perfil de prioridade e confronta os pacotes de dados recebidos pela prioridade de saída desejada baseado nesta comparação. 0 planejador 620 aloca armazenamento na unidade FIFO (Primeiro que entra, primeiro que sai) de saída sequencial 650 baseado na prioridade de saída desejada (por exemplo, crítica, alta, média ou baixa prioridade - 640) e proporciona os dados priorizados confrontados para as localizações de armazenamento alocadas na FIFO 650 via uma interface DMA (Acesso Direto a Memória) de alta velocidade 630. O processador de saída 660 seqüencialmente acessa os dados priorizados a partir da FIFO 650 e formada os mesmos para processamento adicional pelas unidades 40, 70 e 85 (Figura 1). A Figura 7 apresenta um fluxograma detalhando um método para priorizar o processamento dos dados de difusão MPEG de entrada, os dados de protocolo Internet e os dados de retorno adequado para uso no sistema da Figura 6 . Na etapa 705 da Figura 7, seguindo-se ao início na etapa 700, o planejador 620 (Figura 6) recebe os dados de entrada e na etapa 710 recupera a informação de perfil de prioridade a partir da memória. 0 perfil de prioridade hierarquicamente associa uma prioridade de saída desejada em particular com os dados de entrada exibindo um atributo ou combinação de atributos em particular. 0 perfil de prioridade pode ser transmitido a partir do provedor de serviço, informado por um usuário ou pode compreender informação default pré-armazenada ou pode ser derivado a partir de uma combinação destas fontes. Um provedor de serviço está apto a proporcionar categorias de serviço diferentes, cada um oferecendo a um usuário tempos de acesso de dados diferentes em taxas de faturamento diferentes correspondentes por transferir um perfil de prioridade para um sistema de caixa set-top do usuário. 0 perfil de prioridade transferido permite ao provedor de serviço controlar o acesso do usuário à informação recebida. Por exemplo, por transferir (ou pré-instalar) um perfil de prioridade, um provedor de serviço Internet pode proporcionar acesso a Internet em uma taxa de dados mínima de 1 Kbit por segundo a $10 por mês e 5 Kbits por segundo a $20 por mês. Alternativamente, um usuário pode entrar com a informação de perfil de prioridade para configurar seu sistema para processar e comunicar dados ou mensagens em uma ordem desejada ou com uma precedência desejada. A informação de perfil de prioridade pode ser codificada de forma segura por exemplo por encriptação, amontoamento ou codificação para propósito de proteção dos dados a fim de impedir o uso não autorizado dos níveis de alta velocidade e de acesso premiado de serviço, neste caso, a informação do perfil de prioridade é decodificada (por exemplo, decriptada ou desamontoada) pelo controlador 15 (Figura 1) em conjunto com o planejador 620 (Figura 6) antes de seu uso. Tal decriptação ou de-samontoamento pode ser autorizado e implementado em um sistema de gerenciamento de acesso condicional e de habilitação no sistema de caixa set-top 12 da Figura 1 (não apresentado para preservar a clareza do desenho). É para ser observado que o perfil de prioridade pode ser trans- mitido para qualquer um e para todos os nós em um sistema em rede tal como a Internet ou uma Intranet, LAN ou WAN, etc., para garantir a qualidade dos serviços (QOS). Os nós podem incluir dispositivos de rede tal como servidores (hubs de distribuição), gateways, terminais, roteadores e comutadores. 0 perfil de prioridade também pode ser distribuído e utilizado em conjunto com os protocolos de comunicação incorporando os indicadores de prioridade dos dados para recursos de rede de reserva para garantir a qualidade do serviço por todo um caminho de comunicação da rede ou meramente para as seções de um caminho. Tais protocolos de comunicação incluem, por exemplo, Resource ReServation Protocolo (RSVP) Internet , registrado em 14 de junho de 1997; Real-time Tranport Protocol (RTP) Request for Comment documento RFC 1899, de 1 de fevereiro de 1996, ambos documentos estando disponíveis na Internet. A informação de perfil de prioridade também pode ser utilizada em sistemas operando de acordo com padrões definindo elementos do sistema para transações em rede e comunicação multimídia tal como ο H.323 de novembro de 1996 e ο H.324 desenvolvidos pela International Telecommunication Union (ITU).

Na etapa 715 da Figura 7, o planejador 620 identifica os atributos nos dados recebidos na etapa 705. Os atributos identificados incluem (1) características do protocolo, (ii) características do tipo de função e (iii) características do canal de comunicação.

As características do protocolo incluem, por exemplo, (a) um identificador da fonte de dados, (b) um identificador do destino dos dados, (c) um identificador do tipo dos dados, (d) um indicador de prioridade dos dados, (e) um indicador de erro dos dados, (f) um indicador de habilitação, (g) um indicador de protocolo Internet, (h) um indicador de compatível com MPEG e (i) um identificador do pacote.

As características do tipo de função identificam, por exemplo, funções incluindo a) Email, b) folhea-mento de página web Internet, c) telefonia Internet, d) telefonia convencional, e) fax, f) processamento de vídeo de difusão, g) processamento de videofone, h) processamento de rádio de difusão, i) processamento de áudio de difusão e j) funções de controle domésticas tal como alarme, telemetria, utensílio e controle e monitoramento ambiental.

As características do canal de comunicação identificam o tipo de link de comunicação físico, como por exemplo, linha de telefone, link terrestre, de cabo ou por satélite, link de fibra ótica, Rede de Área Ampla (WAN), Rede de Área Local (LAN), Internet, ou Intranet. As características do canal de comunicação também identificam canais diferentes do mesmo tipo do link de comunicação, como por exemplo, linhas de telefone.

Na etapa 720 da Figura 7, o planejador 620 compara os atributos identificados na etapa 715 com os atributos no perfil de prioridade e na etapa 725 confronta os dados de entrada em pacotes com a prioridade de saída desejada baseado nesta comparação. 0 uso de um perfil de prioridade desta maneira proporciona um dispositivo fle-xivo para estruturar a prioridade de uma ampla variedade de dados derivados a partir de uma pluralidade de fontes diferentes. Os dados podem ser de forma vantajosa prio-rizados por qualquer combinação de características de link de comunicação, de protocolo ou de função. Por meio disso, os dados de uma função em particular, ou dados comunicados em um link em particular, podem ser prio-rizados por fonte ou destino ou tipo. Por exemplo, as mensagens de Email podem ser priorizadas de acordo com o identificador da fonte, como por exemplo, pode ser dada uma prioridade mais elevada a Email de certas fontes. De forma similar, as mensagens de retorno para destinos específicos (identificados pelo identificador de destino) podem ser alocadas e codificadas com uma prioridade mais elevada. Adicionalmente, o planejador 620 interpreta os indicadores de prioridade dedicados, como por exemplo, um indicador de tipo de dado de protocolo Internet (precedência) nos dados de entrada e aloca estes dados com a prioridade apropriada. De forma similar, a prioridade de processamento hierárquica também pode ser alocada utilizando o perfil de prioridade baseado nos indicadores de habilidade, no indicador de protocolo Internet, no indicador de compatível com MPEG, como por exemplo, os identificadores de pacote.

Na etapa 730, o planejador 620 aloca armazenamento em uma FIFO (Unidade Primeiro que entra Primeiro que sai 650 da Figura 6) de saída seqüencial baseado na prioridade de saída desejada e proporciona os dados prio-rizados confrontados para as localizações de armazenamento alocadas na FIFO 650 via uma interface DMA (Acesso Direto a Memória) de alta velocidade 630. Os dados em pacote priorizados confrontados são emitidos a partir da FIFO 650 com a prioridade de saída desejada na etapa 733 (Figura 7). Na etapa 735, os dados de saída priorizados confrontados são processados para reprodução e apresentação para um usuário ou para transmissão de retorno para um provedor de serviço. Tal processamento pode envolver codificar e encriptar os dados para, por exemplo, uma comunicação de retorno segura e sincronizar os dados com outros processos da caixa set-top. O processo termina na etapa 740. A Figura 8 apresenta um hub de distribuição servidor 102 para distribuir os dados de difusão e proporcionar serviços multimídia a partir de um ou mais provedores de serviço 109 para o sistema de caixa set-top 12 (Figura 1 e 8) e para processar os dados à montante a partir da unidade 12, de acordo com a invenção. Os dados de difusão modulados QAM tal como dados de vídeo compatíveis com MPEG ou dados de vídeo representativos analógicos de um ou mais provedores de serviço 109 (Figura 8) são proporcionados via um link de fibra ótica 145 e o canal 13 5 para o mux 12 5. A unidade 12 5 proporciona uma saída multiplexada a partir das fontes incluindo os dados de difusão recebidos a partir do canal 135, os dados gerados pelo hub local 137 e dos dados modulados QAM a partir da terminação de modem a cabo 150 (via o conversor ascendente 134). A saída multiplexada a partir do mux 125 é emitida para a interface de comunicação de fibra ótica 120. A unidade 120 se comunica com o sistema de caixa set-top 12 da Figura 1 por transmitir os dados QAM à jusante e receber os dados QPSK (ou QAM) à montante no canal de alta freqüência 110 via o link de fibra ótica 115, o cabo coaxial 105 e elétrico para o conversor ótico 107.

Os dados à montante a partir da caixa set-top 12 são recebidos pela unidade 120 via o canal 110 e rote-ados via o separador 155 e o conversor descendente 160 para o sistema de término de modem a cabo 150. O sistema 150 demodula os dados à montante modulados QPSK a partir do conversor 160 e proporciona os dados à montante demo-dulados para o provedor de serviço 109 via a interface com a rede 154, o comutado do hub opcional 140 e o link de fibra ótica 145. Alternativamente, o comutador do hub opcional 140 pode proporcionar os dados à montante demo-dulados para um dispositivo WAN opcional 130. A unidade 154 do sistema 150 também recebe os dados à jusante a partir do provedor de serviço 109 ou do dispositivo WAN 130 via o comutador 140. A unidade 154 formata e processa os dados à jusante a partir do comutador 140 e proporciona os mesmos para a unidade 152 para a modulação QAM e subsequente conversão ascendente pelo conversor 134. Os dados convertidos para cima 134 são transmitidos para o sistema de caixa set-top 12 via o mux 125 como descrito anteriormente. A Figura 9 lista e descreve as interfaces exemplo 1 até 10 identificadas no sistema servidor da Figura 8, de acordo com a invenção.

As arquiteturas das Figura 1, 6 e 8 não são exclusivas. Outras arquiteturas podem ser derivadas de acordo com os princípios da invenção para realizar os mesmos objetivos.

Adicionalmente, as funções dos elementos do sistema 12 da Figura 1 e as etapas de processo da Figura 7 podem ser implementados como um todo ou em parte dentro das instruções programadas de um microprocessador.

REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Aparelho decodificador multimídia suportando uma pluralidade de funções e comunicando-se em pelo menos um link de comunicação físico, CARACTERIZADO por compreender : um primeiro processador (75) para decodificar dados empacotados de acordo com um formato de dados de protocolo Internet para proporcionar uma primeira saída decodificada; um segundo processador (15, 85) para codificar dados de acordo com o dito formato de dados de protocolo Internet para comunicação de retorno para uma fonte de difusão; e dispositivo para priorizar (15, 43) os dados recebidos para processamento pelo dito primeiro processador e para priorizar os dados para codificar para a comunicação de retorno pelo dito segundo processador, os ditos dados recebidos e os ditos dados para codificação sendo alocados em uma prioridade de saída de dados hierárquica desejada baseada em pelo menos um entre, a) uma função associada com os dados a serem priorizados, e b) uma característica de protocolo dos dados a serem priorizados.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita função compreende uma ou mais entre a) e-mail, b) pesquisa de página da rede Internet, c) tele- fonia via Internet, d) telefonia, e) fax, f) transmissão de vídeo, g) videofone, h) transmissão de rádio, i) transmissão de áudio e j) controle doméstico.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita prioridade de saída de dados hierárquica desejada é alocada baseada no tipo do link de comunicação físico utilizado.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita característica do protocolo compreende pelo menos uma entre a) um identificador de fonte de dados, b) um identificador de destino dos dados, e c) um identificador do tipo de dados.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dito segundo processador codifica os dados em um formato de dados seguro.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dito formato de dados seguro é um ou mais entre a) um formato encriptado, b) um formato codificado, c) um formato amontoado, e d) um formato intercalado.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por incluir: um terceiro processador (50) para decodificar os dados de difusão de vídeo empacotados de acordo com um formato de dados compatível com MPEG para proporcionar uma saída de vídeo de codificada.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO por incluir: um processador de exibição (55, 80) para formar uma imagem de exibição a partir da dita saída de vídeo decodificada.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por incluir: dispositivos para sincronizar (15, 55) a dita comunicação de retorno com a dita decodificação.

10. Aparelho decodificador multimídia suportando uma pluralidade de funções e comunicando-se pelo menos ente um link de comunicação físico, CARACTERIZADO por compreender: um primeiro processador (75) para decodificar dados empacotados de acordo com um formato de dados de protocolo Internet para proporcionar uma primeira saída decodificada; um segundo processador (15, 85) para codificar dados de acordo com o dito formato de dados de protocolo Internet para comunicação de retorno para uma fonte de difusão; um terceiro processador (50) para decodificar dados de difusão de vídeo empacotados de acordo com um formato de dados compatível com MPEG para proporcionar uma saída de vídeo decodificada; dispositivos para priorizar (15, 43) os dados para processamento pelos ditos primeiro, segundo e terceiro processadores de acordo com uma característica do protocolo dos ditos dados para processamento; e um processador de exibição (55, 80) para formar uma imagem de exibição a partir da dita primeira saída decodificada e da dita saída de vídeo decodificada.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita característica do protocolo compreende pelo menos um entre a) um identificador de fonte de dados, b) um identificador de destino dos dados e c) um identificador do tipo de dados.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dito dispositivo para priorizar identifica a dita característica do protocolo por examinar os ditos dados em relação a uma ou mais características contidas em um mapa de processamento de prioridade dos dados associando as características individuais com as prioridades de processamento particulares desejadas.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dito mapa de processamento de prioridade associa os canais de comunicação físicos individuais com as prioridades de processamento particulares desejadas.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dito mapa de processamento de prioridade associa uma função com as prioridades de processamento particulares desejadas e a dita função compreende uma ou mais entre a) e-mail, b) pesquisa de página da rede Internet, c) telefonia via Internet, d) telefonia, e) fax, f) transmissão de vídeo, g) videofone, h) transmissão de rádio, i) transmissão de áudio e j) controle doméstico.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dito mapa de processamento de prioridade é derivado a partir de pelo menos um entre a) dados entrados por um usuário via um dispositivo de entrada de dados, b) dados transmitidos em protocolo Internet em um canal de comunicação físico, d) dados transmitidos em formato compatível com MPEG em um canal de comunicação físico, d) informação default armazenada no dito decodi-ficador multimídia por um fabricante.

16. Método para processar dados multimídia para suportar uma pluralidade de funções, CARACTERIZADO por compreender as etapas de: alocar uma prioridade de saída de dados hierárquica para dados recebidos do protocolo Internet e para dados para comunicação de retorno, a dita prioridade de saída de dados hierárquica desejada sendo alocada baseada em pelo menos um entre, a) uma função associada com os dados a serem priorizados, e b) uma característica de protocolo dos dados a serem priorizados; priorizar os ditos dados recebidos e os ditos dados para comunicação de retorno utilizando a dita prioridade de saída de dados hierárquica alocada; decodificar os dito dados recebidos priorizados de acordo com a dita prioridade de saída de dados hierárquica alocada para proporcionar uma primeira saída decodificada; e codificar os ditos dados priorizados para a comunicação de retorno de acordo com a dita prioridade de saída de dados hierárquica alocada.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita função compreende uma ou mais entre a) e-mail, b) pesquisa de página da rede Internet, c) telefonia via Internet, d) telefonia, e) fax, f) transmissão de vídeo, g) videofone, h) transmissão de rádio, i) transmissão de áudio e j) controle doméstico.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita prioridade de saída de dados hierárquica é alocada baseada no tipo particular do canal de comunicação físico utilizado.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que: o dito tipo do canal de comunicação físico compreende um entre a) linhas de telefone, b) cabo coaxial, c) transmissão terrestre, d) transmissão por satélite e e) fibra ótica.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que: a dita característica do protocolo compreende pelo menos um entre a) um identificador da fonte de dados, b) um identificador do destinos dos dados e c) um identificador do tipo de dados.