CN1112640C - 计算机多媒体宽带接入网络系统 - Google Patents

Abstract

计算机多媒体宽带接入网络系统，采用快速交换以太网，通过主干交换设备(4)、分支交换设备(6)与家庭网络(24)、个人电脑(7)、机顶盒(8)、集中式多路解码机(17)等构成，即服务器(1)以带宽连接分支交换设备(6)，分支交换设备(6)以带宽连接家庭网络(24)、个人电脑(7)、机顶盒(8)、集中式多路解码机(17)等用户终端设备，构成分支网络，主干网络的带宽不小于其全部分支网络带宽，以保证服务器(1)硬盘中储存的内容通过该网络无阻塞的传送到用户终端设备。同时，作为家庭网络(24)或用户终端设备与传送网之间的接入网络，与有线传送网(15)、无线传送网(16)连接，局域网内有服务器存储各种节目及相关数据。同时，传送网与Internet连接，经由发收设备或调制器(10)、路由设备(5)通过光纤或双绞线连接主干交换设备(4)，在通过主干交换设备(4)连接到服务器(1)，由服务器(1)的硬盘缓存空间(3)接收用户请求的内容，满足用户的需要。

Description

计算机多媒体宽带接入网络系统

技术领域：

本发明涉及一种计算机网络系统，尤其是需要高宽带的多媒体服务及Internet网络服务的接入网络系统。

背景技术：

接入网络是连接至用户住宅的网络，也被称为本地接入线、本地环路或最后一公里。接入网络的定义可参见美国人乔治.阿比(George Abe)所著的《社区宽带网络》(Residential Broadband)一书中文版的54页、56-60页(电子工业出版社，1999年3月第一版)。

目前向公众提供Internet服务及多媒体服务的网络一般基于电信网络或有线电视网。

电信网在已有的金属线和光纤介质上提供Internet服务及多媒体服务一般有三种方式：

1.拨号线方式。这是目前使用最多的接入Internet的方式。该方式使用户通过音频调制解调器和电话线接入Internet，目前每个用户可用的最大宽带为56Kbps。如果进行视频点播，在实时播放MPEG2的节目时，每个用户需要1.3Mbps以上的宽带，实时播放MPEG2的节目时，每个用户需要3Mbps以上的宽带，而拨号线方式的带宽仅为最小需要带宽的1/20，远不能满足要求。为了在拨号线上存送视频动画，通常采取缩小画面尺寸、牺牲图象质量、减少每秒帧数的办法以达到压缩带宽的目的。因此，目前通过I传送的视频节目其图象质量和效果很难令人满意。

2.综合业务数字网(ISDN)方式。目前每用户最大带宽为160Kbps，比拨号方式的带宽提高了一倍多，尽管已有人提出在此方式下的视频点播方案(见阿尔卡塔尔有限公司提出的《传送视频影片的服务》，中国专利申请号：96110639)，但依然不能满足达到MPEG1质量的实时点播要求的带宽。

3.字用户线(Digital Subscriber Line，DSL)方式。包括非对称数字用户线(ADSL)、对称数字用户线(SDSL)、超高比特率数字用户线(VDSL)、ISDN数字用户线(IDSL)等，一般统称为xDSL。xDSL带宽最高可以达到数十Mbps，可以满足视频点播的要求，是目前已经实现的视频点播系统采用最多的网络连接方式。其中的一种实现方式可参见美国国际商业机器公司提出的[包含视频交换器的多媒体交换网络]，中国专利申请号：96113052，比较完整的介绍，见乔治.阿比所著《社区宽带网络》一书的第四章(电子工业出版社1999年3月第一版)。但采用DSL方式设备昂贵，需要更新交换设备。DSL方式的传播速度与传输距离有关，与线路质量也有关系，离交换局近，线路质量好则传输速度高，离交换局远，线路质量差则传输速度会下降。另一方面，电信网一般是通过电信分局进行交换，用户的每一根电话线都要集中到分局，连接到分局的交换机上，在通过分局交换机连接到通讯枢纽的交换机上。每一个分局特别是在大中城市都要覆盖数万用户，因此，如果电信网要设置服务器，最多只能设到分局一级，这是由目前电信网的拓扑结构所决定。在这种方式下，在向公众提供多媒体服务特别是视频点播服务时，电信网面临两个问题：1.网络传输速度不够。视频点播每用户需要1.4—6Mbps的传输速度，电信网除非在xSDL方面进行大规模投资，否则无法达到视频点播所要求的网络速度。2.服务器I/O吞吐能力。由于电信网的服务器最多只能是到分局，因此多媒体服务器必须具备同时满足数万甚至数十万用户同时进行视频点播的要求，这需要服务器有强大的I/O吞吐能力，而这种服务器造价昂贵。而重新进行网络划分增加分局数量以减少每个分局的覆盖用户数同样投资浩大。

有线电视网目前一般采用光纤同轴混合网(HFC)，其传输速度远高于电信网，被认为是可以同时提供I服务和多媒体服务的理想网络，许多公司和个人在这方面进行了大量的工作，如高会萌提出的《分布式宽频带互联网》，中国专利申请号：98110606，还可参见乔治.阿比所著《社区宽带网络》一书的第三章(电子工业出版社，1999年3月第一版)。但光纤同轴混合网(HFC)在同轴电缆段是树形结构，所有用户共享同一电缆介质，因此，树干和分枝的网络宽带是一样的，同时为了保证电视广播，必须保留一部分频道作为广播频道，分配给视频点播和数据业务的带宽受到限制。因此，如果用户数多，平摊到每个用户的网络宽带就很少，而且目前的光纤同轴混合网多是单向的，必须经过改造才能传送上行信号，需要花费相当的时间和费用，也有不进行改造采用电话传送上行信号，再通过电信局将上行信号交换到服务器来解决这个问题的实现方案，但将带来电信局与有线电视台之间的协调、占用用户电话线、增加用户电话费等问题。此外，有线电视台的分布与电信分局相比更为稀少，服务器I/O能力的问题更为突出。

除电信局和有线电视网外，还有光纤接入网和无线接入网等(参见乔治.阿比所著《社区宽带网络》一书的第五章和第六章，电子工业出版社1999年3月第一版)。这些类型的宽带网络，除了价格昂贵在中国目前难以推广外，也存在着服务器I/O能力的问题。

由于上述网络都是让用户直接接入Internet，因此存在如下问题：目前各种Web站点如雨后春笋般遍布全世界，用户通过HTTP协议利用浏览器访问各Web站点，在这种方式下，每个Web站点实际上是面对全世界。由于HTTP协议是基于TCP协议的，而TCP协议又是一个面向连接的协议，因此，每一个访问某一特定Web站点的用户都与此Web站点建立了连接。当用户数剧增的时候，Web服务器响应将变慢，降低服务质量，增加用户使用成本，甚至无法接受用户连接请求，导致服务器崩溃。另一方面，随着Internet的普及，全世界将会有数亿甚至是数以十亿计的用户在Internet网上，如此之多的用户直接接入Internet会对Internet主干网的通信线路、路由设备、交换设备的产生巨大的压力，影响Internet的服务质量，将会增加经营Internet业务的公司的成本，从而增加用户成本。

上述网络系统均是基于广域网的，由于其覆盖范围大、用户数多，很难以比较廉价的方式实现视频点播服务。究其原因，一方面是希望尽量采用已有的网络设施，而这些网络设施都是广域的。另一方面，率先提出视频点播服务的都是西方发达国家，这些国家相对而言人口密度小，数百户人家可能分布在几平方公里的范围，需要广域网才能覆盖。

实际上，也有在特定条件下提供宽带多媒体服务的局域网方案。其中一公知的技术方案主要用于旅馆酒店以提供客房的视频点播。该方案利用了旅馆酒店已有的有线电视线路和电话线路。客房装有一个模拟式机顶盒，当客人要求点播视频节目时，此机顶盒在电话线上通过电话交换机向服务器发请求，服务器接受请求后将所请求的节目从硬盘上读出并解码为视频和音频信号，选择一个没有被占用的电视广播频道，通过调制器将视频和音频信号调制到该频道上，同时用电话线通知用户端的模拟式机顶盒也调谐到同一频道上接受信号，机顶盒再将信号转换为视频信号和音频信号后送到客房的电视机上播出。此方案的优点是可以利用酒店原有的网络设施，模拟式机顶盒很便宜，总成本较低。但此方案的一个根本性的问题是有线电视的模拟广播带宽有限，以目前中国采用的PAL制为例，其模拟广播带宽的范围为42MHz--450MHz，每个频道占用8MHz带宽，只有51个可用频道，也就是说，在不考虑兼容电视广播的情况下，最多只能有51个用户可以同时进行点播，在有电视广播的情况下，要减去广播占用的频道，可同时点播的用户还会减少。此方案的另一种方式是该有线电视线路传送的模拟信号为数字信号，用户端采用数字式机顶盒或电缆调制解调器加个人计算机，服务器端将数字信号经电缆调制解调器调制后送到有线电视线路上，用户端的设备通过电缆调制解调器解调后再解码为视频信号和音频信号，在显示和播放设备上进行显示和播放。从理论上来说，在有线电视线路上传送数字信号将减少带宽占用，每路MPEG1的数字信号只需占用1.5MHz的带宽，在通带方式下用64QAM调制方式对每个8MHz频道的子载波进行调制后，每个频道将可以传送5路MPEG1信号。由于42MHz--450MHz的频带保留给电视广播，划分了从450MHz--750MHz的频率范围个数字业务，在这一频率范围内，可以同时传送200路MPEG1信号。在这种方式下，为了获得专用通道访问许可，需要一个选频灵活的机顶盒或电缆调制解调器通过上行通道把服务器请求送给服务系统的管理子系统，这个子系统轮流扫描下行通道并从中找出可利用的带宽，然后子系统通知机顶盒或电缆调制解调器调节到这个通道。一旦调准之后，机顶盒或电缆调制解调器开始对这个数字信号进行解调。这种在一根同轴电缆中通过多频道传递数据流对64QAM信号来说是互相冲突的，因此链路中要附加信号处理，以克服不相容问题，需要通过必要的均衡和前向纠错才能使出错率可以接受。这增加了机顶盒及电缆调制解调器的复杂性，从而增加了成本。为了降低成本，实际使用的服务系统和机顶盒及电缆调制解调器大都没有采用对多个子载波分别进行调制的方式，而是采用几带方式调制，因此，实际带宽只有不到40Mbps，也就是可以同时传送20多路MPEG1信号。可以看出，上述方案要么太昂贵，抵消了利用已有线路带来得好处，要么可同时点播的用户太少，无法满足有一定规模的用户群的需要。也有不采用有线电视线路的提供视频服务的局域网方案，如梅格维什国际有限公司提出的《多媒体致能网络》，中国专利申请号：94194482。该方案尽管可以实现视频和音频在局域网上分布，但其网络拓扑结构决定了其要满足成百上千的用户同时点播MPEG1或MPEG2方式的视频节目是很困难的。上述这些局域网方案均不是作为接入网提出的，因此，根本就没有考虑与传送网的接口问题。传送网的定义可参见乔治.阿比所著的《社区宽带网络》一书中文版的55-56页(电子工业出版社，1999年3月第一版)。

发明内容：

本发明的目的是向公众以中国目前的收入水平可以接受的价格提供MPEG1和MPEG2格式的影视节目的视频点播服务。同时，改进目前用户直接接入Internet网所带来的网络和服务器拥挤和阻塞的问题。

本发明采用的技术方案为：采用快速交换以太网，通过可堆叠的主干交换设备、分支交换设备与家庭网络、个人电脑、机顶盒、集中式多路解码机等构成树形拓扑结构，即服务器通过光纤或双绞线以千兆或百兆宽带连接分支交换设备，分支交换设备再通过双绞线以百兆或10兆的宽带连接家庭网络、个人电脑、机顶盒、集中式多路解码机等用户终端设备，构成分支网络，主干网络的宽带大于或等于其全部分支网络宽带，以保证服务器硬盘中储存的内容通过该网络无阻塞的传送到用户终端设备。同时，作为家庭网络或用户终端设备与传送网之间的接入网络，与有线传送网、无线传送网连接，局域网内有容量从100GB到10TB硬盘的服务器存储影视音乐节目、电脑游戏和计算机应用程序及相关数据。同时，传送网与Internet连接，经由发收设备或调制器、路由设备通过光纤或双绞线连接主干交换设备，在通过主干交换设备连接到服务器，由服务器的硬盘缓存空间接收用户请求的内容。通过分支交换设备与家庭网络接入设备或个人电脑、机顶盒、集中式多路解码机等用户终端设备接口或连接电缆的数目为10到2000。服务器上有节目数据库，该数据库对服务器硬盘上存储的影视节目、音乐节目、电脑游戏和计算机应用程序及相关数据进行检索、删除、添加、索引、备份等操作，并且通过本地可交换存储介质及传送网等网络传输截介质对节目数据库管理的影视音乐节目、电脑游戏和计算机应用程序及相关数据进行更新。服务器对缓存空间进行管理。其机制为网络系统中的用户访问Internet上的内容时，会首先查找服务器的缓存空间中是否有要查找的内容，如果有且没有过时，则直接从服务器的缓存空间读出后送给用户。如果没有或虽有但已过时，则让用户通过传送网上Internet访问该内容，在用户对该内容访问的同时，将该内容下载到服务器的缓存空间中。通过路由设备、收发设备或调制器、与有线传送网、无线传送网连接，传送网的传输介质包括：金属线、光纤、光纤与金属线的混合、无线电波等，有线传送网、无线传送网可以接受以有线或无线方式播放的电视广播节目，通过接收采集压缩设备把模拟广播电视信号转换为数字信号。采用以太网协议，通过选择相应饿收发设备或调制解调器与传送网的连接。在物理层和数据链路层的连接方式及协议包括：拨号线、DDN、ISDN、XDSL、帧中继、X.25、以太网、HFC、短波和超短波无线通信、微波通信、卫星通信等，在网络层采用IP协议的有线传送网、无线传送网连接。通过可转换协议的路由设备与采用其它网络协议的传送网连接。

针对用户数从10户起到2000户的区域，构建一个采用树形拓扑结构的局域网与家庭网络或用户终端设备连接。此局域网作为连接用户或家庭网络和传送网的接入网络，与传送网连接。此局域网内有带大容量硬盘的服务器，可以存储相当数量的影视和音乐节目，同时，服务器硬盘还有足够的空间可以缓存相当数量的通过传送网收到的节目，以满足用户不同的需要。

上述树状局域网在数据链路层为快速交换以太网，用户终端设备的网络接口为10MBPS或100MBPS的以太网卡，以五类无屏蔽双绞线连接到分枝网络交换设备。分枝交换设备有足够的接口连接的所有用户终端设备，同时，分枝网络交换设备与主干网络交换设备连接的接口带宽要大于或等于此台分支交换设备所有用户终端设备要求的最大带宽之和，连接介质除在带宽上符合前述要求外，还必须在传输距离上满足现场从分之交换设备到主干交换设备的距离要求。此传输介质可以是一根或多根超五类双绞线、同轴电缆、光纤等。主干交换设备每个接口为100MBPS或1GBPS，可以用堆叠方式将两台或两台以上的交换设备连接在一起，交换设备的背板带宽为此交换设备上所有接口宽带之和，堆叠之间的连接带宽要与背板带宽相适应并可随堆叠设备的增加成正比的增加。服务器通过多个100MBPS的以太网卡与主干网络交换设备连接，设服务器网卡的数量为F，所有用户终端设备的最大带宽之和W，则有：F＝W/100

对于多台堆叠的主干交换设备，服务器网卡应平均地连接到整个堆叠中的每台设备上，换句话说，就是堆叠中的每台主干设备都应有基本相同的接口连接到服务器上，这将减少主干交换设备间的流量。设主干网络交换设备的数量为N，主干交换设备上所有与分枝网络交换设备连接的接口数量为S，服务器的网卡数量为F，每台主干交换设备的接口数为K，则：N＝(S+F)/K

如有小数则加1后去掉小数。

服务器到主干交换设备之间的网络连接的带宽为全部分支交换设备到主干交换设备的网络连接的带宽之和，主干交换设备到分支交换设备之间的网络连接的带宽为该台分支交换设备与全部连接在其上的家庭网络或多种用户终端设备所要求的最大带宽之和。

本发明所要求的服务器在拥有足够大的硬盘空间基础上，可以通过节目数据库管理数百部以MPEG1或MPEG2格式压缩的影视节目和数千首MP3格式的音乐节目，并且可以通过本地可以交换存储介质传送网对节目进行更新。服务器还通过代理服务器软件管理数十甚至几百GB的缓存空间，可以有效的缓存通过传送网获得的I上经常访问的数以百计的WEB站点、FTP站点以及新闻组站点的内容。还可以缓存通过传送网收到的电视广播节目。除了存储影视节目、音乐节目和缓存I的内容和广播电视节目外，服务器还可以存储、管理各种应用软件、数据资料。

通过路由设备、调制解调器或其它收发设备，本发明所述之局域网可以与各种传送网连接，进而连接到I和其它相关的网络和站点上。这些传送网的传输介质和协议可以是多种多样的，如：拨号线、DDN专线、ISDN、XDSL、HFC、光纤、无线电波、卫星通信等，可以选用与传送网传输介质相适应的调制解调器或其它收发设备与传送网进行连接。尽管本发明所述局域网采用IP协议以方便接入I，但可以通过可转换协议的路由设备与不采用IP协议的传送网连接。通过传送网可以接受以有线或无线方式播放的电视广播节目，对模拟电视广播，可采用MPEG1或MPEG2实时采集压缩卡转换为MPEG方式的数字信号，对数字电视广播，由于其本身就是MPEG方式的数字信号，不需要进行转换。接受到的数字信号，以流文件的形式存放在服务器的缓存空间，用户可以以点播方式收看在一段时间内和正在播放的电视广播节目。

在上述解决方案中，通过限定用户数量，将需要宽带和大I/O吞吐量的多媒体服务在本地局域网的服务器上提供并且采用主干段比分枝段有更高带宽的树形网，络拓扑结构，有效的解决了其它方案存在的服务器I/O吞吐能力不足、主干网络拥挤带来的很难以接受的价格实现视频点播的问题。同时，通过建立与传送网的连接使局域网可以作为接入网，使用代理服务器并设置大容量缓存，使得相当一部分对I的访问可以在本地服务器的缓存中实现，加上由本地服务器直接提供的服务，将大大缓解Internet网上Web站点、FTP站点和主干网拥挤的问题。

附图说明：

图1是本发明实施例的网络系统示意图。

具体实施方式：

网络服务器1是系统的核心，必须具有可伸缩的硬盘I/0吞吐能力和网络带宽，同时，还必须具有海量的硬盘存储空间(在中国专利申请号为：99101647.5的发明中提出了一种可满足此需要的网络服务器)。在此海量硬盘存储空间的支持下，服务器1上建有节目数据库2和代理服务器缓存空间3。通过主干网络交换设备4和分枝网络交换设备6与以虚线框表示的家庭网络24的接入设备22、用户家中的个人电脑7、数字式机预盒8或集中式多路解码机17(在中国专利申请号为99101647.5的发明中实施例2即此设备的一种实现)中的以太网卡连接。另一方面，服务器1还通过路由器5收发设备或调制调解器10经有线传送网络15或无线传送网络16与I及有关网络或站点连接。通过有线传送网络15或无线传送网络16接收到的模拟电视广播信号经接收采集压缩设备23转换为MPEG1数字信号，通过主干网络交换设备4送到网络服务器1的缓存空间3中。

其中，节目数据库2的存储空间为10TB，代理服务器缓存空间3为50GB。从服务器1到主干网络交换设备4的网络连接11的带宽为50Gbps，从主干网络交换设备4到分枝网络交换设备6的网络连接12的带宽为5Gbps，从分枝网络交换设备到家庭网络24的接入设备22、用户终端设备7或8的网络通过设备接口19、26连接13的带宽为100Mbps。家庭网络24内部的网络连接25遵循家庭网络的相关标准。从数字式机顶盒8到电视机9之间连接14是视频电缆和音频电缆，传送的是模拟信号。从集中式多路解码机17到电视机9和控制式机顶盒20之间的连接18是视频电缆、音频电缆和控制电缆，传送的是模拟信号和控制信号。从服务器1到路由器5之间的网络连接带宽为100Mbps，从路由器5到收发设备或调制解调器10的网络连接带宽为100Mbps，从收发设备或调制解调器10到有线传送网络15或无线传送网络16的网络连接带宽取决于具体的连接方式和线路，从光纤网的100Mbps和拨号网的几十Kbps。从有线传送网络15或无线传送网络16到接收采集压缩设备23的主干网络交换设备4的网络连接带宽为500Mbps。

在服务器1上运行如下软件：

1.播放服务软件。该软件按照用户的需要，提供视频及音频点播服务和多播服务。

2.代理服务软件。该软件可以通过与Internet的连接，在代理服务器缓存空间3上存储经常访问的站点的内容或作为这些站点的镜象站点，当站点的内容更新时，自动的进行刷新。同时，代理服务软件还将局域网内的地址映射为Internet的官方IP地址，一方面增加安全性，另一方面，可以有效的利用Internet官方IP地址资源。用户可以透过该软件访问Internet。

3.Web服务软件。通过用户的浏览器利用该软件可以使用访问服务器1提供的其它资源，如游戏、图书资料、教育软件、市场行情、网上购物、物业管理等。

4.网络通讯服务软件。为用户提供电子邮件服务，可以为每一个用户开设一个电子信箱，通过I与全球进行电子邮件通信。用户还可以利用该软件以聊天室和新闻组的方式交换信息。

5.用户管理软件。用户管理包括用户的添加与删除，用户访问权限的设置、用户对系统资源使用情况的统计分析、收费设置及计费、统计等。

6.系统管理软件，包括系统资源使用情况的统计分析、系统资源配置、关机与开机、备份与恢复、安全检查与防范、病毒检查与防范、系统日志、维护和修理等。

7.服务管理软件。包括对娱乐类(点播、游戏等)、教育工作类、网上购物类(含商品、订票、劳务等)、通讯交流类(含电子邮件、新闻组、公告板、聊天室、网络游戏、网络电话、Internet访问等)、社区管理类(含防盗、防火、物业管理等)服务及相关软件的安装、设置、开通、维护及统计分析等工作。

8.内容管理软件。包括对娱乐类服务的内容如影视节目、游戏等；网上购物类服务如商品名称、数量、价格、图片等；商品广告类等进行更新、更新相应的目录、统计分析服务内容的访问频率及收益与资源占用比例、调整服务内容以获得最大收益/资源占用比。

9.用户支持软件。通过简单网络管理协议(SNMP)和桌面信息接口(DMI)之类的协议和规范地用户的计算机进行管理和维护；根据不同软件配置用户机参数，提供软件使用说明；根据用户的请求提供的有关服务等使用户可以以最方便的方式使用系统。

在上述硬件和软件基础上，我们可以在节目数据库2存储数百部以MPEG1或MPEG2格式压缩的影视节目和数千首MP3格式的音乐节目，在代理服务器缓存空间3中以流文件方式缓存广播电视节目，而用户在用户终端设备上通过浏览器从节目单上选择自己想要看的节目，包括在48小时内已经播放的或者正在播放的广播电视节目。在选中节目后，播放服务软件将用户选中的节目通过网络传递到用户的终端设备上，对采用机顶盒8的用户，节目解码后，通过视频电缆和音频电缆14直接传送模拟信号到电视机9。对采用个人电脑7的用户，在本机解码后的模拟信号除了可以直接在显示器上显示和通过声卡和音箱播放外，也可以通过视频电缆和音频电缆14传送模拟信号到电视机9上显示和播放。对采用集中式多路解码机17和控制式机顶盒20的用户，节目解码后，通过电缆18中的视频和音频电缆直接传送模拟信号到电视机9，控制式机顶盒20通过专用控制线21和电缆18中的控制电缆传送控制信号给集中式多路解码机7以选取节目和进行交互对话。上述三种方式解码后的音频信号也可以直接送给音响设备进行播放。管理者可以根据用户的需要对节目数据库2中存储的影视和音乐节目进行更新，删除不需要的节目，通过如磁带、光盘等可移动存储介质和有线网络15、无线网络16等网络传输介质添加新的节目到节目数据库2。

采用类似的方式，我们也可以将计算机游戏、各种应用程序等存储在服务器1上，用户可以用通过从服务器1的硬盘上下载到自己的用户终端设备硬盘上的方式来运行这些计算机软件；也可以将服务器1的硬盘看作是自己的本地硬盘，直接从服务器1的硬盘上将程序调入自己机器上的内存中运行。这需要在服务器1的硬盘上存储两种应用程序的形式，一种是未安装形式，给从硬盘到硬盘下载方式用，另一种是安装好的形式，供以服务器1的硬盘作为本地硬盘的用户终端即使用。同样，这些计算机软件可以根据用户的需要用磁带、光盘、有线传送网络15、无线传送网络16等进行更新。

上述软件(包括影视节目、音乐节目、计算机程序等)一般是有偿提供给用户使用的，可以通过计费软件根据用户的不同节目的下载次数、点播次数或使用时间等进行计费和收费。所收费用一部分用于购买节目，另一部分为本系统的经营费用和收益。

将软件(包括影视节目、音乐节目、计算机程序等)储存在服务器1上，通过本地网络提供给用户使用，可以满足影视节目点播所要求的带宽。每个用户点播一部MPEG1的节目需要1.3Mbps以上的网络带宽，点播MPEG2的节目需要7Mbps的网络带宽，成百上千的用户同时点播不同的影视节目将需要数百Mbps的网络带宽。本发明提出的系统从拓扑结构到软硬件的配置保证了每个用户独享10Mbps的网络带宽，主干网上可以根据用户的多少从200Mbps到50Gbps。同时，服务器1可以根据用户数量及其所需要的服务类型提供相应的I/O能力和网络带宽。这种方式将大大降低软件的发行费用，通过传送网，国家有关部门和软件出版发行单位在其办公室旧可以对服务器1存储的节目进行必要的检查和审查，对软件的发行和销售进行监督，可以有效的打击非法软件和盗版软件，在本系统普遍应用后，将大大节约用于此方面的人力、物力。由于本系统采用双相交互式操作，一方面大大方便了用户，另一方面，软件生产商们可以从中获得用户的反馈信息，对其改进和创造满足用户需要的软件产品将会很有益处。

为了更好的向用户提供Internet服务，本系统在服务器1上安装代理服务器软件并设置了海量的代理服务器缓存空间3，当用户访问Internet上的WWW站点时，代理服务器软件首先查找代理服务器缓存空间3中是否有该站点的相关内容，如果有并且没有过时，则通过传送网上Internet访问该站点，在用户对该站点访问的同时，将该站点的内容下载到服务器1的代理服务器缓存空间3中。对著名站点和新闻站点，可采用预定方式，当这些预定站点内容更新时，将会用推方式自动更新服务器1上的代理服务器缓存空间3中的相关内容。对经常访问的WWW站点和FTP站点，可在代理服务器缓存空间3中建立其镜像站点，当原始站点更新时，镜像站点会相应更新。由于用户是通过局域网上网的，同时，本系统通过传送网与I的联接是24小时不间断的。因此，用户只要一开机就已联网，可以随时访问I而避免了拨号上网的种种麻烦。同时，由于代理服务器缓存空间3足够大，要访问的站点一般都会缓存在服务器1上，因此，用户在大多情况下，只需要通过局域网访问服务器1上的代理服务器缓存空间3，速度将以Mbps计，超过拨号上网速度数百倍。通过这种方式访问Internet，除了可以大大加快用户的访问速度外，也大大节约了用户访问Internet的成本。例如系统如果包含3百个用户，他们每天都要访问某一著名站点，每人平均访问时间为0.2个小时，用拨号上网方式总访问时间为60个小时，按每小时六元人民币(市话费加I上网费)计，总费用为360元。而采用本发明提出的这种方式访问该站点，用一个小时将该站点当天所有改变的内容下载到服务器1上的代理服务器缓存空间3中，只要花6元即可。实际上，一般情况下，下载一个站点每天的变化内容即便是通过拨号网也要不了一小时，何况是在专线方式下。由于减少了在Internet网和公共电话网上的时间，降低了对公共设施资源的占用，将会提高网络响应速度，从而提高公用网络的效率。除了如电子邮件、与本网络系统之外的人在聊天室聊天、IP电话等业务外，这种方式都会大大改善访问Internet的速度，节约用户的成本。实际上对电子邮件、个人主页的等业务，由于可以放在服务器1的硬盘上，不需要占用公用设施，在建立和更新主页时不需要通过拨号网和Internet，同样将起到降低费用、提高效率的作用。由于可以在服务器1的海量硬盘上存储大量的信息、许多要上I网查找的信息都可以在本地找到，如股市行情、商品信息、技术资料、法律法规、生活知识、卫生保健知识等，将大大减少上Internet查找这些信息的时间。

本系统作为局域网，可以构建社区管理和物业管理网络，向住户提供防盗防火报警、计费收费等服务，甚至可以将智能化的水表、电表、煤气表联入网内，进行计费和统计，实时采集的数据还可以通过传送网传递到自来水公司、电力公司、煤气公司供其进行优化调度和决策用。

Claims (6)

1.计算机多媒体宽带接入网络系统，通过计算机局域网实现，其特征是：采用快速交换以太网，通过可堆叠的主干交换设备(4)、分支交换设备(6)与家庭网络(24)、个人电脑(7)、机顶盒(8)、集中式多路解码机(17)等构成树形拓扑结构，即服务器(1)通过光纤或双绞线以千兆或百兆带宽连接分支交换设备(6)，分支交换设备(6)再通过双绞线以百兆或10兆的带宽连接家庭网络(24)、个人电脑(7)、机顶盒(8)、集中式多路解码机(17)等用户终端设备，构成分支网络，主干网络的带宽大于或等于其全部分支网络带宽，以保证服务器(1)硬盘中储存的内容通过该网络无阻塞的传送到用户终端设备，同时，作为家庭网络(24)或用户终端设备与传送网之间的接入网络，与有线传送网(15)、无线传送网(16)连接，局域网内有容量从100GB到10TB硬盘的服务器(1)存储影视音乐节目、电脑游戏和计算机应用程序及相关数据，同时，传送网(1)与Internet连接，经由发收设备或调制器(10)、路由设备(5)通过光纤或双绞线连接主干交换设备(4)，在通过主干交换设备(4)连接到服务器(1)，由服务器(1)的硬盘缓存空间(3)接收用户请求的内容。

2.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于：通过分支交换设备(6)与家庭网络接入设备(22)或个人电脑(7)、机顶盒(8)、集中式多路解码机(17)等用户终端设备接口(26)或连接电缆(13)的数目为10到2000。

3.根据权利要求1或2所述的网络系统，其特征在于：服务器(1)上有节目数据库(2)，该数据库对服务器(1)硬盘上存储的影视节目、音乐节目、电脑游戏和计算机应用程序及相关数据进行检索、删除、添加、索引、备份等操作，并且通过本地可交换存储介质及传送网(15)(16)等网络传输介质对节目数据库(2)管理的影视音乐节目、电脑游戏和计算机应用程序及相关数据进行更新。

4.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于：服务器(1)对缓存空间(3)进行管理，其机制为网络系统中的用户访问Internet上的内容时，会首先查找服务器(1)的缓存空间(3)中是否有要查找的内容，如果有且没有过时，则直接从服务器(1)的缓存空间(3)读出后送给用户，如果没有或虽有但已过时，则让用户通过传送网上Internet访问该内容，在用户对该内容访问的同时，将该内容下载到服务器(1)的缓存空间(3)中。

5.根据权利要求1所述的网络系统，其特征在于：通过路由设备(5)、收发设备或调制器(10)、与有线传送网(15)、无线传送网(16)连接，传送网的传输介质包括：金属线、光纤、光纤与金属线的混合、无线电波等，有线传送网(15)、无线传送网(16)可以接受以有线或无线方式播放的电视广播节目，通过接收采集压缩设备(23)把模拟广播电视信号转换为数字信号。

6.根据权利要求1或5所述的网络系统，其特征在于：采用以太网协议，通过选择相应的收发设备或调制解调器(10)与传送网的连接，在物理层和数据链路层的连接方式及协议包括：拨号线、DDN、ISDN、XDSL、帧中继、X.25、以太网、HFC、短波和超短波无线通信、微波通信、卫星通信等，在网络层采用IP协议的有线传送网(15)、无线传送网(16)连接，通过可转换协议的路由设备(5)与采用其它网络协议的传送网连接。