CN1136671C - 提供卫星多媒体服务的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种卫星多媒体服务系统，它可进行卫星互连网服务、多点数据分布服务和视频与音频发送服务，该系统包括：卫星；终端资源提供装置；互连网资源提供装置；卫星多媒体网间连接装置、卫星天线和接收机。

Description

提供卫星多媒体服务的方法和系统
本发明涉及一种提供多媒体服务的方法和系统；更具体地是涉及一种能够提供卫星多媒体服务，例如互连网、多点数据分布、多点视频/音频分布的方法和系统。
使用多媒体服务可以产生、汇集、传送和处理包含文本、数据、音频、图象、照片、动画以及视频等各种类型信息在内的综合内容。在多媒体产业中，不管这些内容中信息的类型是什么，都要进行数字化然后交互式地提供给使用者。
通信网络被认为是在改善多媒体服务和拓展多媒体市场方面最重要的因素之一。作为多媒体的常规的通信网，有如下一些类型：综合数字业务网(ISDN)、光纤连到室内(FTTH)网、光纤连到控制台(FTTC)网、非平衡数字用户线路(ADSL)、高比特率DSL(HDSL)和采用铜线和/或光纤的混合光纤同轴电缆(HFC)、使用同轴电缆的有线电视局域网(CATVLAN)，以及用于多信道多点分布服务(MMDS)的无线本地环路(WLL)、本地MDS(LMDS)和本地多点通信服务(LMCS)。常规的网络由于铜线、光纤和/或同轴电缆等设施的原因而在服务区域范围及服务同步性方面受到限制，或是由于网络的不稳定性而造成了服务可靠性低的问题。
另一方面，使用卫星作为传输媒介，利用其广阔的服务范围、良好的服务稳定性和服务同步性来扩展多媒体服务市场。通过卫星可以提供大量的通信服务，诸如电视接收服务(TVRO)、卫星新闻收集(SNG)服务、极小孔径终端(VSAT)服务、T1/E1载波小孔径终端(TSAT)服务、卫星移动数据服务(SMDS)、数字广播服务(DBS)和卫星互连网服务。
但是，常规的卫星通信服务有传送速度低、单向发送、由于设施昂贵而可利用率低、由于窗口数据包规模小而导致链路性能低等缺陷。因此，人们希望建立具有高传送速度、可交互式传送、设施费用低以及窗口数据包规模大的卫星通信。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种能够在宽广范围内同步、稳定和相容地进行多媒体服务的方法和系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种提供卫星多媒体服务的方法，包括如下步骤：
对一个用户的连接请求进行确认；
如果用户请求的是卫星互连网服务，则为该用户建立连接并将一个互连网协议地址分配给该用户；
从用户那里接收一个信息请求；
根据用户所请求的服务类型，从卫星互连网服务器、互连网信息提供装置、多点数据信息提供装置、视频和音频信息提供装置之一将被用户请求的信息传送给卫星多媒体网间连接器；
在卫星多媒体网间连接器中将该被请求的信息进行转换，以通过卫星向用户发送；和
接收用户的确收信息并取消连接。
根据本发明的另一方面，提供了一个卫星多媒体服务系统，它可进行卫星互连网服务、多点数据分布服务和视频/音频发送服务，该系统包括：
卫星；
终端资源提供装置，用于将从多个信息提供装置/内容提供装置收到的服务请求送到专用线上；
互连网资源提供装置，用于检查用户是否符合条件，并且如果服务请求是卫星互连网服务，就选择如下操作之一：即检索其中的被请求信息或是从互连网信息提供装置那里请求信息；
卫星多媒体网间连接器，用于根据服务请求从互连网资源提供装置、多点信息提供装置、以及视频和音频提供装置之一接收被请求的信息，并将所接收的信息转换成卫星信号，该信号具有卫星通信所需的预定格式；
卫星天线，用于向卫星发送卫星信号；
接收器，用于从卫星接收卫星信号。
通过结合附图对优选实施例的详述能够使本发明更为明了，附图中，
图1是卫星多媒体服务系统的示意方框图；
图2是卫星多媒体服务系统优选实施例的方框图；
图3是说明卫星多媒体服务系统操作的操作顺序图；
图4是IP首标的结构图；
图5是图2中卫星多媒体网间连接器的方框图；
图6是图2中卫星Rx卡的方框图。
参考图1，这是卫星多媒体服务系统100的示意方框图，其包括卫星1，两个接收(Rx)天线2-1和2-2，两个卫星Rx卡3-1和3-2，一台个人计算机(PC)4，一台服务器5，大陆网6和中央局10。中央局10包括一个信息提供装置7和一个卫星多媒体网间连接器(SMG)8以及一个发送(Tx)天线9。
卫星多媒体服务系统100不仅提供卫星广播服务，而且还提供非平衡交互式多媒体服务，诸如高速卫星互连网服务，多点数据，视频和音频分布服务。
使用PC的个人用户及与卫星多媒体服务的服务器5连接的多个使用者被选择性地分别提供多媒体服务。当请求卫星互连网服务时，一个数据请求通过大陆网6(例如公共交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)以及公共交换数据网(PSDN)等)被传送到一条专用线上，该专用线检查该数据请求是否符合条件，从信息提供装置7所提供的被请求的数据被传送到SMG 8，然后从Tx天线9经卫星1发送到Rx天线2-1和2-2上。
从Rx天线2-1和2-2接收的数据在卫星Rx卡3-1和3-2中经过处理，然后个人用户和每个使用者就分别由PC 4和服务器5得到处理后的数据。
参考图2，这是优选实施例的卫星多媒体服务系统110的方框图，该系统包括卫星1，Rx天线2，卫星Rx卡3，一台个人计算机(PC/服务器)5，大陆网6，信息提供装置7，SMG8，Tx天线9，卫星互连网服务器(SIS)13，互连网信息提供装置18，多点数据信息提供装置19和专用线20。SMG8包括一接口单元11和一个射频单元12。SIS13包括一卫星代理14和一个用户管理系统15。专用线20包括一个光纤数据分布接口16和一个终端服务器17。
当计算机(PC/服务器)5的使用者得到卫星多媒体服务，并且计算机5与大陆网6耦连时，在计算机5产生数据请求并通过大陆网6传送到专用线20的终端服务器17。终端服务器17检查该使用者是否符合条件。当该使用者是符合条件时SIS 13的卫星代理14即检索被请求的信息。
如果被请求的数据储存在卫星代理14中，则预定的使用者的信息被记录在用户管理系统15中，被请求的数据被传送到SMG 8。否则，卫星代理14就从信息提供装置7、互连网信息提供装置18，和多点数据信息提供装置19之一中得到所请求的数据，并将该数据传送到SMG8。
卫星代理14有一个储存装置(未示出)，用于寄存大量的互连网内容，其中所寄存的内容被定期更新以储存在卫星代理14经常使用的内容。
信息提供装置7向SMG8的接口单元11直接提供多点视频和音频。在接口单元11，视频和音频被转换为发送数据流。例如，视频和音频被转换为数字视频广播/运动画面专家组-2DVB(MPEG-2)发送数据流，然后送到RF单元12。在RF单元12。，发送数据流被转换为RF信号。该RF信号从Tx天线9经卫星1发送到Rx天线2。Rx天线2所接收的信号被送到卫星Rx卡3，卫星Rx卡3进行信号处理以向使用者提供视频和音频。
另一方面，多点数据信息提供装置19经专用线的FDDI 16向SMG8提供多点数据。对该多点数据的预定的使用者信息在SMG 8中进行处理。并且该多点数据也可以被直接提供给SMG 8的接口单元11，如图2中虚线箭头所示。
为了提供多媒体服务和提高发送速度，本发明采用了一些特定的技术，下面将加以说明。
本发明在卫星代理14采用了请求注释1323(RFC1323)窗口规模建议，用于卫星互连网服务，以改进由于常规使用的传输控制协议(TCP)窗口规模造成的卫星链路的性能限制。RFC1323是TCP为了提高互连网工程任务能力(IETF)的速度而向高性能扩展的建议。也就是说，本发明优选实施例的230-字节的窗口规模要比常规系统最大窗口规模为216-字节要长得多，因此，减少了确收的次数从而提高了发送速度。
在本发明中，采用了在单一数据流中将视频、音频和数据放在一起发送的DVB/MPEG-2，因此，象卫星互连网服务和多点数据、视频和音频分布服务这样一些多媒体服务可以与卫星广播一起提供。
同时，在本发明中，采用了32位以上的外围元件接口(PCI)总线和即插即用(P&P)系统作为卫星Rx卡3和计算机5之间的接口。通过PCT总线和P&P系统的使用，本发明能够快速地发送象实时运动画面这样大规模的信息。
而且，本发明采用了普及的web-浏览器。
同时，通过使用950-2150MHz的谐振频带，就可以实现宽带传送。而且由于采用了与数字卫星广播相同的发送方式，卫星广播也可以与卫星多媒体服务一样进行。
下面，将结合图2和3说明卫星多媒体服务系统110的操作情况。
操作过程包括连接设置步骤、正常的发送步骤和取消连接步骤。
在连接设置步骤中的步骤301，计算机5的使用者通过大陆网6向终端服务器17发送一个寻呼信号。
在连接设置步骤中的步骤302，终端服务器17向SIS13请求用户确认。
在连接设置步骤中的步骤303，SIS 13的用户管理系统15确认计算机5的使用者，即向终端服务器17发送对用户进行确认的结果。
在连接设置步骤中的步骤304，如果计算机5的使用者是合法的，则终端服务器17为计算机5的用户分配一互连网协议(IP)地址。
在正常操作步骤中的步骤305，计算机5的使用者向SIS13请求信息，例如互连网信息。
在正常操作步骤中的步骤306，SIS 13的卫星代理14检查被请求的互连网信息是否已储存在其中。
在正常操作步骤中的步骤307，如果被请求的数据储存在卫星代理14中，则从卫星代理14中检索所需要的信息，否则，所请求的信息就从互连网信息提供装置18中得到。而且，用户管理系统15根据预定的参数如服务使用时间和信息量产生收费信息。
在正常操作步骤中的步骤308，所请求的信息被传送到SMG 8。
在正常操作步骤中的步骤309，SMG 8将所请求的信息经Tx天线9、卫星1和Rx天线2发送给使用者。
在正常操作步骤中的步骤310，使用者得到在卫星Rx卡3中处理后的被请求的信息。
在正常操作步骤中的步骤311，计算机5通过大陆网6向终端服务器17发送确收信息。
在取消连接步骤中的步骤312，计算机5的使用者向SIS 13的用户管理系统15请求取消连接。
在取消连接步骤中的步骤313，用户管理系统15取消与计算机5的连接。
在取消连接步骤中的步骤314，用户管理系统15断开与终端服务器17的连接端。
图4显示了根据IP数据报格式的IP首标结构，包括版本字段411、字长字段412、服务类型字段413、总长字段414、识别符字段415、标志字段416、分区补偿(division offset)字段417、存在时间字段418、协议字段419、首标确认字段420、源IP地址字段421、目标IP地址字段422、选项字段423、插入字段424、信息字段425。
为了说明的目的，下面分别将用户IP地址、卫星代理IP地址、互连网信息提供装置IP地址、多点数据信息提供装置IP地址称为IPU、IPP、IPI、IPIP。而每个IP首标的源IP地址和目标IP地址则表示为IPS/IPD。
当使用者向SIS13请求信息时，IPU/IPI被设为IP首标地址。如果确定被请求的信息储存在卫星代理14中，IP首标地址被转换为IPP/IPU。而IP首标被传送到互连网信息提供装置18。在得到被请求的信息后，地址被转换为IPI/IPP，并且IP首标被传送到卫星代理14。在卫星代理14中，IP首标地址被转换为IPP/IPU，并将IP首标传送到用户管理系统15。
如果所请求的信息未存储在卫星代理14中，则IP首标的地址转换为IPP/IPI，IP首标传送到互联网信息提供装置18。在获得所请求的信息之后，所述地址被转换为IPI/IPP，IP首标被送到卫星代理14。在卫星代理14处，IP首标被转换为IPP/IPU并送到用户管理系统15。
与卫星互连网服务相似，多点数据分布服务也是通过SIS13提供的。当具有IP地址IPIP的多点数据信息提供装置19向SIS13提供多点数据时，卫星代理14将多点数据处理为IP数据报，以传送到SMG8。多点数据分布服务与卫星互连网服务的不同在于多点数据的预定用户信息是在SMG8中处理的。
参考图5，这是说明SMG 8实施例的方框图。SMG 8包括如图2中所示的接口单元11和RF单元12。SMG 8还包括资源和用户管理系统507、信标信号接收装置513和监视/报警/控制(MAC)系统514。接口单元11包括视频编码器501、音频编码器502、数据编码器503、路由器/网桥504、多路复用器505和量化器506。RF单元12包括前向纠错/直角相移键控(FEC/QPSK)调制器508、均衡器509、上行转换器510、上行链路功率控制器(UPC)511和高功率放大器(HPA)512。
在SMG8，卫星互连网信息多点数据、视频和音频由单一的DVB/MPEG-2发送数据流合在一起以经Tx天线9、卫星1和Rx天线2发送给计算机5的使用者。
从SIS13传送的卫星互连网信息的IP数据报由路由器/网桥504接收然后在数据编码器503中被编码。多点数据从多点数据信息提供装置19直接传送，或从SIS 13传送作为卫星互连网信息。另一方面，视频和音频从信息提供装置7中被提供并在视频编码器501和音频编码器502中分别编码。
被编码后的数据、视频和音频在多路复用器505中被多路复用，然后在量化器506中用DVB/MPEG-2方式被量化。然后插入标题管理消息(EMM)被插入到发送信息流中，以便有符合条件EMM的使用者能够得到多点数据服务。RSMS 507与量化器506耦连，以根据预定的参数如服务使用时间和信息量向多点数据分布服务的使用者产生收费信息。该收费信息也传送给卫星Rx卡3。
在FEC/QPSK调制器508，从量化器506中来的数据流被公知的源编码的FEC方法和信道编码的公知QPSK方法调制，以送到均衡器509。均衡器509采用的公知的均衡方法。
在上行转换器510，从均衡器509来的数据流被转换为具有宽谐振频带的RF信号，例如具有950-2150MHZ带宽的信号，从而使用户能够接收卫星广播。
在UPC 511，从上行转换器510来的RF信号电平在每个预定时间用从信标信号接收装置513收到的信标信号进行控制，以保持一个在雨天衰减环境下预定的电平。在HPA 512，RF信号被放大然后送到Tx天线9。
MAC系统514通过局域网(LAN)与RSMS 507、信标信号接收装置513耦连，以控制、监视、报警和控制其中的每个硬件。
参考图6，这是卫星Rx卡3的方框图，该卡包括一个调谐器601、一个QPSK解调器602、一个FEC解调器603、一个去量化器604、一个去多路复用器605、一个视频解码器606、一个音频解码器607、PCI接口总线608和用户接收限制单元609。
从Rx天线2收到的谐振频率为950-2150的RF信号被送到Rx天线2的调谐器601中，在调谐器601中，RF信号被调成基带。该基带信号依次在QPSK解调器602和FEC解调器603被解调为数据流。该数据流在去量化器604中被去量化，然后在去多路复用器605中被去多路复用，成为各自都有IP数据报格式的视频、音频和数据。视频的IP数据报在视频解码器606被解码，音频的IP数据报在音频解码器607被解码，而卫星互连网和多点数据分布服务的数据的IP数据报经PCI接口总线608被传送到计算机5。
用户接收限制单元609与去量化器604耦连，以储存在SMG8的RSMS 307中对多媒体数据分布服务的用户产生的收费信息。
尽管参考特定的实施例公开了本发明，本领域的技术人员在不违反权利要求中详述的本发明精神和范围的基础上可以容易地作出各种改进、补充和替换。

Claims (13)

1.提供卫星多媒体服务的方法，包括如下步骤：
对一个用户的连接请求进行确认；
如果用户请求的是卫星互连网服务，则为该用户建立连接并将一个互连网协议地址分配给该用户；
从用户那里接收一个信息请求；
根据用户所请求的服务类型，从卫星互连网服务器、互连网信息提供装置、多点数据信息提供装置、视频和音频信息提供装置之一将被用户请求的信息传送给卫星多媒体网间连接器；
在卫星多媒体网间连接器中将该被请求的信息进行转换，以通过卫星向用户发送；和
接收用户的确收信息并取消连接。
2.根据权利要求1的方法，其中的发送步骤包括如下步骤：
如果所请求的服务是卫星互连网服务，且所请求的信息在一个卫星代理中，将该被请求的信息传送给卫星多媒体网间连接器；
如果所请求的服务是卫星互连网服务，且所请求的信息不在卫星代理中，则从互连网信息提供装置接收该被请求的信息并将该信息传送给卫星多媒体网间连接器；
如果所请求的服务是视频和音频分布服务，则从视频和音频信息提供装置接收该被请求的信息并将该被请求的信息传送给卫星多媒体网间连接器。
3.根据权利要求2的方法，其中卫星代理的窗口数据包的规模符合请求注释1323建议。
4.根据权利要求1或2的方法，其中的转换步骤包括如下步骤：
对所请求的信息进行编码；
对所编码的信息进行多路复用；
对多路复用的信息进行量化；
对量化后的信息进行源编码和信道编码；
对编码后的信息进行均衡；
将均衡后的信息频率转换到一个射频；
第一次放大频率转换后的信息，以将信号电平保持在比雨天衰减条件下的预定值高的值；
对第一次放大的信息进行高功率放大，以经过卫星天线发送到卫星上；和
将由卫星接收的信息发送给用户。
5.根据权利要求4的方法，其中卫星代理的窗口数据包的规模符合请求注释1323建议。
6.卫星多媒体服务系统，它可进行卫星互连网服务、多点数据分布服务和视频与音频发送服务，该系统包括：
卫星；
终端资源提供装置，用于将从多个用户处接收到的服务请求送到专用线路上；
互连网资源提供装置，用于检查用户是否是合法用户，并且如果服务请求是卫星互连网服务，就选择如下操作之一：即检索其中的被请求信息或是从互连网信息提供装置那里接收所请求的信息；
卫星多媒体网间连接装置，用于根据服务请求从互连网资源提供装置、多点信息提供装置、以及视频和音频提供装置之一接收被请求的信息，并将所接收的信息转换成卫星信号，该信号具有卫星通信所需的预定格式；
卫星天线，用于向卫星发送卫星信号；
接收装置，用于从卫星接收卫星信号。
7.根据权利要求6的系统，其特征在于所述互连网资源提供装置包括：
卫星代理装置，用于储存预定的信息，并当所请求的信息属于所储存的信息时向卫星多媒体网间连接装置提供所请求的信息；和
用户管理装置，用于检查用户是否是合法用户。
8.根据权利要求6的系统，其特征在于所述接收装置用外围元件接口(PCI)总线向用户发送所请求的信息。
9.根据权利要求6的系统，其特征在于所述接收装置利用即插即用的系统向用户发送所请求的信息。
10.根据权利要求7的系统，其特征在于所述卫星代理的窗口数据包的规模符合请求注释1323(RFC 1323)建议。
11.根据权利要求6的系统，其特征在于所述卫星多媒体网间连接装置包括：
编码装置，用于对来自信息提供装置的所请求的信息进行编码；
多路复用装置，用于对从所述编码装置收到的编码信息进行多路复用；
量化装置，用于对从所述多路复用装置收到的多路复用后的信息进行量化；
编码装置，用于对从所述量化装置收到的量化后的信息进行源编码和信道编码；
均衡装置，用于对从所述编码装置收到的编码后的信息进行均衡；
上行转换装置，用于将从所述均衡装置收到的均衡后的信息转换为射频信号；和
放大装置，用于将从所述上行转换装置收到的射频信号转换为高功率的信号。
12.根据权利要求11的系统，其特征在于所述卫星多媒体网间连接装置还包括资源和用户管理装置，该装置根据服务使用时间和信息量产生收费数据。
13.根据权利要求12的系统，其特征在于所述卫星多媒体网间连接装置还包括标志信号接收装置，用于在每个预定时间补偿雨天衰减。
提供卫星互连网服务的方法，包括如下步骤：
对一个用户的连接请求进行确认；
建立用户的连接并将一个互连网协议地址分配给该用户；
从用户那里接收一个信息请求；
如果该被请求的信息在一个卫星代理中，将该被请求的信息传送给一个卫星多媒体网间连接器；
如果被请求的信息不在该卫星代理中，就从互连网信息提供装置接收该被请求的信息并将该信息传送给卫星多媒体网间连接器；
在卫星多媒体网间连接器中将该被请求的信息进行转换，以通过卫星向用户发送；和
接收用户的确收信息并取消连接。
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