CN102165769A - 用于优化数字电视机顶盒的切换时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明基本涉及一种用于优化在数字电视机顶盒(308)上的业务改变时间的方法，所述数字电视机顶盒(308)通过传输数据分组的通信链路(401)经调制解调器单元(305)链接到电视运营商门户(400)，其特征在于所述方法包括以下不同步骤：-确定(410)链接到所述机顶盒(308)的所述链路(401)的质量；-如果涉及的链路的确定的质量是令人满意的，在所述电视机顶盒(308)禁用至少一种传输完整性监控功能(360)。

Description

用于优化数字电视机顶盒的切换时间的方法
技术领域
本发明的目的是用于优化在数字电视机顶盒上观察到的切换时间的方法。本发明的目标具体地是提供一种方法，使得某些数字电视机顶盒的切换时间减小，而不会造成由一个操作者管理的所有机顶盒所显示的图像质量的损失。
切换时间或业务改变时间指在业务改变命令由数字电视机顶盒用户发出(例如使用适当的远程控制装置)和以下的时间点之间逝去的时间，在该时间点所需的业务实际上在与所涉及的机顶盒相链接的屏幕上显示。通常业务意指用户所指的电视频道，例如全天一个接一个连续广播节目的频道。不过所讨论的业务可以只是音频业务或数据业务或其他的。
一般来说，本发明的领域是数字电视机顶盒。本发明将更具体地在通过互联网接收信号流的机顶盒的背景下被描述；这些机顶盒以下将被称为IP机顶盒，但根据本发明的方法的实施不局限于此类机顶盒。
在数字电视领域，使用数字电视机顶盒，尤其是为了访问一组经加密广播并由机顶盒解扰的电视频道。电视机顶盒是在电视信号(特别是MPEG和DVB格式的数字电视信号)传输系统和显示器之间与调制解调器设备相关联的接口单元。通常，显示器本身包括这些电视信号的解码电路，但这不是必须的。交换的信号大多是数字信号，不过机顶盒也可以能够处理模拟信号。
传输电视节目到这些机顶盒/接收器的传输装置或者是传统的空中传输装置、或同轴的或光纤电缆、或覆盖一定地区的中继卫星、或互联网。机顶盒包括用于接收所传输的信号的接收装置以及格式化装置，该格式化装置用于将接收的信号转换成可直接应用于显示设备的控制单元的信号。对于阴极管，这涉及例如应用到扫描单元的命令和应用到在屏幕上产生彩色像素的不同电子枪的命令。
格式化在参考了针对要被表示的每幅图像的参数表的情况下进行。在不同类型的表之间加以区分：SI(系统信息)表、PSI(节目特定信息)表、NIT(网络信息表)、EIT(事件信息表)、PAT(节目关联表)、CAT(条件访问表)、以及PMT(节目影射表)。
数字电视设计成使得参数信号在数据分组中以流(也就是说随视频信号本身)传输。传输的数据分组被组织成小节，每个小节通常由1024个字节组成，或在某些情况下是4096个字节。不同的分组一旦被接收便被分配到适当的表。属于同一表的分组不一定是划归在同一小节。它们可以共享于连续的小节中，与涉及其它表的或涉及视频、音频、数据或其它信号的信息分组交织。在每一小节中，标识符使得数据分组被分配到其中单个的表中。在接收时，机顶盒不知道以数据分组如何分布开始，但它可以识别小节分段。机顶盒从而必须读取每一小节中的标识符并重新组织数据以将其分配到正确的表中。与不同的表有关的所有参数信号由电视运营商或者传送媒体管理器编辑，被纳入此运营商的流并通过不同的介质被发送给用户。
最终所有表结构由此被分布，特别是根据EN 300 468标准，机顶盒的目的是重建所有的表以获得调谐信息以及要显示给用户的信息。
在传输的复用信号的每个流中，不论所使用的物理支持，都传输PAT(节目关联表)。此表是定义在ISO/IEC 13818-1标准中的PSI表，提供所涉及的复用的信号流中可用业务的列表；这从而提供与每个业务相关联的PMT(节目影射表)的列表，(PSI表定义在标准ISO/IEC 13818-1中)，PMT为每个业务定义与此业务相关联的组件列表。
对于每个业务，在PMT中具体地可找到与此业务相关联的访问控制信息。CAT(条件访问表)使检索该信息并让该信息被传送到机顶盒的微处理器成为可能，机顶盒的微处理器便能确定机顶盒的用户是否具有此项业务的权限。如果有权限，微处理器重发出适当的信息，该适当的信息使获得关于所涉及的业务的数字解密密钥成为可能。后者可以在显示屏幕上被清晰复原。
MPEG2标准使在同一传送流(TS)或频道复用多个业务成为可能。该标准由DVB标准完成，这使得构成和改变业务或在同一个单一的网络内切换复用信号的多个流成为可能。
背景技术
在本领域的现有技术中，IP机顶盒上的切换操作遵循图1中所示的时序图中不同的阶段。在该图中，初始时刻(t＝0)记录为用户执行动作100以完成业务改变的时刻。这种动作最经常涉及按下与机顶盒相链接的遥控器上一个或几个适当的按键。记录切换时间相对于此参考时间的流逝。
第一阶段101存在于由机顶盒的操作软件对用户动作的识别。这一阶段通常持续150ms(毫秒)。此时段特别用来使得操作软件解除特定的切换应用，可能地用于与远程服务器交流以获得不同的请求，并且还验证该用户在此时间段没有传输指令来取消初始接收的切换命令。
然后是第二阶段102，在此期间，IP机顶盒运行IGMP加入命令。这个阶段的持续时间接近400ms；其相当于机顶盒连接时间，它是从执行IGMP加入命令到接收自多播信号的流中提取的第一适当的数据分组所必需的。在陆地的、卫星或有线的机顶盒的情形，机顶盒的连接时间对应于在机顶盒调谐器上发生的动作和实际接收第一数据分组之间逝去的时间。
接着进行对在流中接收的数据的缓冲操作以及对不同组件的解复用。不过由于所涉及的各个组件的硬件设计，这类操作所需的时间可以忽略不计。
然后是获取为执行切换操作所需的不同的表和参数：
因此下一阶段103，通常持续75ms，是PAT获取阶段。
阶段104紧随其后，其平均持续时间为75ms，在该阶段PAT得以获取。
访问监控在下一阶段105执行；它持续约300毫秒并且基本包括：PMT描述符的分析(主要是被标识为CA_descriptor-tag：0x09的描述符)；然后在机顶盒解复用器增加滤波器以接收ECM(在标准ISO/IEC 13818-1中定义的授权控制消息)；接着在与机顶盒智能卡对话中定义用户是否具有对所需的服务的权限；适当时，将ECM解扰成控制字(CW)；该控制字然后被提供给解扰器以访问所需业务的不同组件。
一旦获得不同参数和表格，针对所需服务的音频和视频的解码操作在下一阶段106进行。在音频和视频数据传输至IP机顶盒的音频和视频解码器与在显示屏上实际显示之间所需的时间在1500ms上下。
因此，要在本领域现有技术IP机顶盒进行切换操作，需要接近2500ms的持续时间。
传输至IP机顶盒的信号流通过DSLAM设备或运营商门户。该流然后直接发送到不同IP机顶盒(有用的信号具有累进的衰减)。IP机顶盒距向IP机顶盒提供信号流的DSLAM越远，信噪比越大，重建音视频信号时出错的风险就越大。因此，为了增加从给定的DSLAM可访问的用户数量，而信号不至受到噪声极大影响，最近提出了使用高级保护系统对抗数据传输期间可能发生的错误。这些高级的或校正保护系统也可以使分组传输中由于可能出于不同的原因的故障所致的错误能被校正。最著名的校正系统是CRC(循环冗余校验)。
在上面提到的多播传输的背景下已选定FEC(前向纠错)系统。将来可能选择其他系统，而不会给本发明的方法带来问题。在实施FEC系统时，发射机增加了冗余以使接收机(在这种情况下是IP机顶盒)及时检测到并校正一些可能发生的错误。此外，虽然这种系统需要信息冗余，但是其使得避免重传成为可能，从而有效利用带宽。然而，在单播传输系统，尤其在视频点播应用中，可以使用重传保护系统；这种重传系统的工作原理包括，在由调制解调器或机顶盒发送出适当的请求后，重传无效的或丢失的数据分组。本发明的方法在使用这种保护系统时也找到一个应用。
一般而言，可以认为FEC系统的工作包括如下的方面：由IP机顶盒接收到的信号流由多个复用部分组成。FEC系统分别将音视频部分划分成不同的音视频数据的数据组，至少划分成第一数据组和第二数据组，每个数据组被组织成矩阵形式，第一矩阵和第二矩阵。冗余校正数据对应于矩阵的每一行或列。如果某列中的音视频数据之一出错，那么该涉及的数据可以由与所述列相关联的校正数据和同一列中未出错的数据而被校正。
在图2显示了信号流上切换操作的示例实施例，其中使用了FEC校正系统。这个例子中切换操作的前两个阶段与图1示出的例子中的两个阶段相同。在标记为约为400ms上下的连接时间的阶段102的结尾，跟随有阶段201，至少第一数据组和第二数据组被放入缓冲器，由此存储的音视频部分然后得以校正。
在FEC系统中，第一数据组中的校正数据和第二数据组的数据一同传输。通过在时间上分隔音视频数据和可以被用于校正涉及的音视频数据的校正数据，无法校正的错误的风险从而被限制。这一操作的不利之处是，在可能启动FEC系统校正操作之前至少需存储两个矩阵或两组数据。因此，考虑2.2Mbps/s的SD(简单定义)信号流和8列5行的矩阵大小，缓冲和执行校正所需的时间接近400ms。
当获得校正的音视频部分时，阶段201结束，该结束在用户想要引起业务改变的动作后约950ms。为提供优质的音视频质量，阶段201是至关重要的步骤，因为与功能组件不同，任何音视频数据的损失都有可能造成视觉上的、宏块缺陷、锁定的或抖动的图像、黑屏等。在阶段201的结尾处，是恢复阶段103、阶段104、阶段105和阶段106，这些阶段的细节已在第一示例实施例的说明书中给出。
在这种例子中，切换操作需2900ms上下的时间，因此，可见切换时间有大约20％的大幅增加。
为了改善客户接收的业务质量，越来越多的控制操作被机顶盒的高级校正系统在接收到视频分组时执行(尤其是通过互联网接收到视频分组时)。控制操作尤其可以避免故障，该故障比如是业务丢失(当业务完全不再可用)或业务质量降低(由于某些分组中的错误或某些分组丢失)，其例如可能转换到视频图像像素化。
当数据分组通过传输线路传递受到干扰时，如果这些控制操作是必要的和有效的，例如，对于在集体住宅中的线路，其中传输电缆经常出现在电梯井，电梯井中的启动操作由于它们产生的电磁脉冲会产生对涉及的路线的干扰，从而破坏数据分组；当在所涉及的运营商的门户与目标机顶盒相关联的调制解调器之间的链路具有良好的质量时它们是毫无意义的。
因此，能获益于在运营商的门户与其机顶盒之间良好质量链路的用户将不能从控制操作的实施得到任何益处，尤其是所提到的控制操作；不仅这些用户不能获益所接收的图像质量的提高，而且控制操作的实施实际上对他们具有负面的影响，正如早先所解释的在FEC的情况：切换时间增加。
此外，切换时间是评估由运营商提供的业务质量的重要参数，质量通常由重要机构进行评估。因此，宜提供机顶盒的这种功能，理由是最终用户立即可察觉到。
发明内容
根据本发明的方法提供了一种针对上面概述的问题和麻烦的解决方案。本发明提出了一种解决方案，并不妨碍用户获益于在运营商的门户与他们的接收装置之间的良好质量链路，调制解调器链路通过不起作用的校正系统，该校正系统仅对不良质量链路才有效。为此，本发明提出，所述链路的质量应经测试，并根据所确定的质量，某些校正机制应被禁用或不予以实施。
因此，本发明基本上涉及关于在数字电视机顶盒上观察到的业务改变时间的优化方法，所述数字电视机顶盒通过传送数据分组的通信链路经调制解调器单元链接到电视运营商门户，其特征在于所述方法包括以下不同阶段：
-确定到机顶盒的链路的质量；
-如果为涉及的链路确定的质量是令人满意的，则通过由发送禁用命令组成的操作，在电视机顶盒内禁用至少一种传输完整性监控功能，所述禁用命令是从涉及的运营商门户发送给特定机顶盒应用的。
除了已在前面段落提及的主要阶段之外，根据本发明的方法进一步包括，以下一个或多个附加特征：
-所述至少一种被禁用的传输完整性监控功能是与FEC系统的实施相关联的功能；
-所述至少一种被禁用的传输完整性监控功能是与重传机制相关联的功能或与CRC校正系统相关联的功能；
-针对到机顶盒的链路的质量的确定阶段包括如下的不同操作：
-记录存储在调制解调器或机顶盒中的至少一种业务质量参数；
-将所述至少一种业务质量参数与参考阈值进行比较；
-如果至少一种业务质量参数大于参考阈值，则禁用至少一种传输完整性监控功能；
-至少一种业务质量参数是以下参数中的一种：
-丢分组率；
-带宽指示；
-吞吐量质量指示；
-数据分组接收非连续性指示；
-在预定的时段经校正的和/或未经校正的分组数量的指示；
-在预定的时段机顶盒在降级的工作模式中通过次数的指示；
-机顶盒待机所花时间的指示；
-机顶盒重新启动次数的指示；
-针对所涉及的链路的质量的确定阶段在机顶盒每次从待机模式退出时被启动；
-针对所涉及的链路的质量的确定阶段周期性地被启动；
-所述方法还包括如下附加的阶段：
-测量至少一种完整性监控功能的禁用时段；
-将测量的持续时间与阈值持续时间进行比较；
-如果测量的持续时间超过了阈值持续时间，则在机顶盒内重新激活至少一种完整性监控功能；
-测量到的禁用持续时间是自从由机顶盒接收到第一禁用命令以来逝去的时间；
-所述方法是在IP机顶盒中实施的。
根据本发明的方法的不同附加特征，在某种程度上它们并不是互斥的，可依据所有可能的关联性被组合以形成本发明不同示例的实施例。
本发明还涉及一种能实施根据本发明的方法的数字电视机顶盒，其具有必要特征并可能具有一个或多个刚提到的附加特征。
以下的说明和附图将使本发明和它的不同应用变得更易于理解。
附图说明
这些仅以举例的方式予以提供，绝不施加对本发明的限制。这些附图示出了：
-在图1中，如已经说明的，是一个时序图，其说明了关于数字电视机顶盒通过互联网接收传统的信号流的切换顺序的展开；
-在图2中，也如已经说明的，是一个时序图，其说明了关于数字电视机顶盒通过互联网接收遵从FEC系统的信号流的现有技术切换顺序的展开；
-在图3，是数字电视网络功能的示意图表示，所述数字电视网络支持根据要实施的本发明的方法的示例实施例。
具体实施方式
出现在几个附图中的不同单元，除另有规定外，其使用相同的参考标号。
图3表示使用根据本发明的机顶盒类型设备308的架构300。
在包括使用机顶盒的传统的例子的该示例的实施例中架构300还包括：
-电视319、电话306和微型计算机307，
-调制解调器305，
-互联网304，
-视频音频数据远程资源301，比如远程服务器。
调制解调器305是ADSL(非对称数字用户线路)三网融合调制解调器，其提供针对如下三种业务的用户访问：通过电视319的电视或视频点播(VoD)、通过电话306的电话业务、通过微型计算机307的互联网。
服务器301具体包括编码器302和封装设备303。服务器301发送的数据分组由调制解调器305通过门户400接收。通信链路401将门户400连接到调制解调器305。
访问电视频道或视频点播需要使用机顶盒308，其主要功能是对压缩的视频数据流例如MPEG 2格式的视频数据流进行解码。为此，机顶盒308的数字数据接收器309通过以太网电缆323与调制解调器305链接。注意到，该链接可能是WiFi或WiMAX链接。
在所示的例子中，机顶盒308包括：
-网络缓冲器310，
-由位于程序存储器317中的程序来控制的微处理器316，
-数据存储器318，
-数据地址总线和命令总线312、314、315使得机顶盒308的不同单元互连，并且也使微处理器316与这些单元通信以便管理它们，
-针对MPEG-2数据的机顶盒311，
-AV缓冲器313。
机顶盒308通过数字数据接收器309接收压缩的数据分组，所述数据分组被传送到缓冲器310并随后至MPEG-2机顶盒311经由SCART连接器324在电视319处恢复。
数据存储器318特别设计用于存储为机顶盒308的工作所需的不同信息、值或参数。由此数据存储器具体地包括具有如下变量值的QoS(服务质量)指示，所述变量值例如可以是：
-丢分组率；
-带宽指示；
-吞吐量质量指示；
-数据分组接收非连续性指示；
-在预定的时段经校正的和/或未经校正的分组数量的指示；
-机顶盒待机所花时间的指示；
-对机顶盒重新启动的次数的指示。
在其他示例的实施例，这些指示中的一些可以被存储在调制解调器305的数据存储器(未显示)中。
例如，以百分比表示的丢分组率对应于未递交的数据分组的数量，数据分组未递交大多时候是由于网络拥塞而造成的。
关于在MPEG-2机顶盒311处的音视频呈现指示，原则上有两种与AV缓冲器313的填充速率相关的错误情况：
-“读空”错误：MPEG-2机顶盒311消耗数据比数据到达速度更快。如果MPEG-2机顶盒311没有更多的数据，它无法解压缩后续的图像，在这种情况下已解压的最后的图像停留在电视屏幕319上不动了；
-溢出错误：数据到达比MPEG-2机顶盒311消耗数据的速度更快：缓冲器AV313溢出。在电视屏幕319上将可见扰动。
程序存储器317特别地设计用于管理要执行的不同操作以执行机顶盒308的不同功能。其包含了多种应用，其中有些是专用于本发明的实施。在机顶盒308其他示例的实施例中，这些应用可由特定的电子电路替换。
现在描述根据本发明的方法的示例的实施例。
在所描述的例子中，必要的阶段包括确定通信链路(也称为传输链路401)的质量。
为此，例如，可以想到：至少一种服务质量指示参数，特别地是上面提到的参数之一，应由门户400记录或也可能直接由服务器301记录；为此目的，这些参数事先被存储在数据存储器318的特定的存储区域350。门户400的程序存储器402中的个别应用，称为测量应用410，用于检索该一个或多个参数。
测量应用410由检索的参数与程序存储器402中的应用411(称为计算应用)合作，以从测量的一个或多个参数确定最终的值，每个测量的参数能通过预先确定的系数予以加权。该最终值然后与预先确定的、并存储在服务器301的或门户400的数据存储器420中的参考阈值421进行比较。
假设最终值大于参考阈值，传输线路401被视为是高品质线路。在这种情况下，会导致禁用程序存储器317中的应用360也即传输完整性监控应用。禁用该应用致使取消实施至少一个高级保护系统、FEC系统、重传系统、或可能地CRC校验系统。
在这里描述的例子中，对此功能的禁用通过发送适当的命令来实现，也就是：由门户400通过程序存储器402中的应用412(也即禁用命令发送应用)发送的禁用命令，该命令由程序存储器317中的应用361(也即传输完整性监控应用360的锁定/解锁应用)接收。
根据本发明所设想的实施例，在机顶盒308每次退出待机模式时或者定期地激活测量应用410。
在第一种情况下，程序存储器317的应用362，也即用于退出待机模式的应用，检测到机顶盒308每次退出待机模式并向测量应用410传送适当的命令，使得后者得以启动。
在第二种情况下，程序存储器317中时钟类型的应用363用于定期地向测量应用410发送适当的命令，使得后者得以启动。
在有益的实施例中，作为安全措施，可以想到：自动重新激活通过执行本发明的方法而可能被禁用的高级保护系统。由此可以使用程序存储器317中的计数应用364，其在接收到第一或新的禁用命令时启动。当计数到达存储在数据存储器318中的预定的阈值370时，锁定/解锁应用361被激活以重新启动以前被禁用的高级保护系统。在其它示例的实施例，计数应用被安装在门户400或者在服务器301中。
当然，本发明不仅限于上面已描述的实施例。
因此，根据本发明的机顶盒具体地包括用于实施根据本发明方法的装置，尤其是具有用于有效地激活或禁用高级校正系统的第一应用的程序存储器。

Claims (10)

1.用于优化在数字电视机顶盒(308)上观察到的业务改变时间的方法，所述数字电视机顶盒(308)通过传送数据分组的通信链路(401)经调制解调器单元(305)链接到电视运营商门户(400)，其特征在于所述方法包括以下不同阶段：
-确定(410)到所述机顶盒(308)的所述链路(401)的质量；
-如果为涉及的所述链路确定的质量是令人满意的，则通过由发送(412)禁用命令组成的操作，在所述电视机顶盒(308)内禁用(361)至少一种传输完整性监控功能(360)，所述禁用命令是从涉及的所述运营商门户(400)发送给特定机顶盒(308)应用的。
2.根据前述权利要求的方法，其特征在于，所述至少一种被禁用的传输完整性监控功能(360)是与FEC系统的实施相关联的功能。
3.根据前述权利要求至少之一的方法，其特征在于所述至少一种被禁用的传输完整性监控功能(360)是与重传机制相关联的功能或与CRC校正系统相关联的功能。
4.根据前述权利要求至少之一的方法，其特征在于针对到所述机顶盒(308)的所述链路(401)的质量的所述确定阶段包括如下的不同操作：
-记录存储在所述调制解调器(305)或机顶盒(308)中的至少一种业务质量参数(350)；
-将所述至少一种业务质量参数(350)与参考阈值(421)进行比较(411)；
-如果所述至少一种业务质量参数(350)大于所述参考阈值(421)，则禁用(361)所述至少一种传输完整性监控功能(360)。
5.根据前述权利要求的方法，其特征在于所述至少一种业务质量参数(350)是以下参数中的一种：
-丢分组率；
-带宽指示；
-吞吐量质量指示；
-音视频呈现指示；
-数据分组接收非连续性指示；
-在预定的时段经校正的和/或未经校正的分组数量的指示；
-在预定的时段所述机顶盒在降级的工作模式中通过次数的指示；
-所述机顶盒待机所花时间的指示；
-所述机顶盒重新启动次数的指示。
6.根据前述权利要求至少之一的方法，其特征在于针对所述涉及的链路(401)的质量的所述确定阶段(410)在所述机顶盒(308)每次从待机模式退出时被启动。
7.根据前述权利要求1至权利要求5之一的方法，其特征在于针对所述涉及的链路(401)的质量的所述确定阶段(410)周期性地被启动。
8.根据前述权利要求至少之一的方法，其特征在于，它还包括如下附加的阶段，包括：
-测量(364)所述至少一种完整性监控功能的禁用时段；
-将所述测量的持续时间与阈值持续时间(370)进行比较；
-如果所述测量的持续时间超过了所述阈值持续时间(370)，则在所述机顶盒内重新激活(361)所述至少一种完整性监控功能(360)。
9.根据前述权利要求8的方法，其特征在于所述测量的禁用持续时间是自从所述禁用命令最后一次由所述机顶盒(308)接收到以来逝去的时间。
10.根据前述权利要求至少之一的方法，其特征在于其是在IP机顶盒(308)中实施的。
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