CN1153464C - 点对多点双向通信系统及其实现交互式通信的方法 - Google Patents
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Abstract
一种点对多点双向通信系统及其实现交互式通信的方法，所述双向通信系统包括服务器前端设备，所述服务器前端设备通过电缆网络和/或无线空间和多个用户终端设备建立双向通道，所述服务器前端设备接收所述用户终端设备通过上行频道传来的、表示该用户终端设备目前所处下行通路频率的信息，并根据该信息把需输送给该用户设备的数据流复接在该用户设备目前所处的频道的电视节目数据流中发送出去，以实现交互式通信。
Description
技术领域
本发明涉及一种在点对多点通信系统，特别是涉及在有线电视网络中的点对多点双向通信系统及其实现交互式通信的方法。
背景技术
目前已有的有线电视网络大都采用点对多点广播通信方式，即有线电视台前端设备以广播方式发送多频道电视及其它数据广播节目，各个节目占据不同的射频频道，所有的节目经频分合成后在同一树状结构的电缆网络中传送至所有用户端，用户端机顶盒或电视机用选频的方法(通过前端调谐器)选择处于某个频道的节目，并将其解调出来后，送至用户界面(电视机屏幕)。对于数字电视节目，通常多套节目数据流以时分复用的方法合成后经调制在同一频道中传送，所以解调后的数字信号要经过数字信号处理从中选出一个节目送至用户界面。这类系统构成概图如图1所示，前述电视台前端设备包括多个节目服务器1、发送机2和合成器3。各类电视节目在节目服务器1中合成后送入发送机中调制成已调制模拟信号后经上变频调制到不同的射频频率后通过合成器3接入电缆网4(亦可光缆/电缆混合网)。机顶盒5从电缆网4中选择所需频道的信号并将其解调，经数字信号处理后取出需要的电视节目(若为电视节目)送至电视机6。对于数字电视节目，其对应的节目服务器一般包括多个数字电视服务器13(包括节目源，编码器等)和一个数字复接器14，每个数字电视服务器13对应一个电视节目，各个输出的电视数字信号流经数字复接器14以时分复用的方式复接后成为一数据流后送往发送机。
随着技术的发展和用户需求的提高，交互式服务逐渐有了发展市场。用户终端设备(机顶盒或交互式电视机)和服务供应商(电视台等)前端设备之间的双向通信网是这种交互式服务得以实现的基础，服务供应商通过该双向网可实现各种网络管理功能，如机顶盒软件升级，加密节目管理，收费管理等，而用户则可得到各种交互式服务，如节目点播，网上银行，上网浏览，发电子邮件等。目前已得到广泛应用或即将得到推广的双向网络主要有以下几类：
1.双向电话调制解调器系统
该系统的框图如图2所示，该系统的电视节目服务供应部分与传统的单向广播网类似。不同的是在电视台有一交互式控制器7，它可控制数个可进行交互式服务的节目服务器1，交互式控制器7本身有电话调制解调器群(机内或外接)，通过电话网8及位于用户端的电话调制解调器9(位于机顶盒5内部或独立外接)与机顶盒5构成双向通路，从而用户可通过该双向通路与交互式控制器7取得联系而获得交互式服务，同时电视台亦可通过它实现网络管理功能。用户还可通过该电话调制解调器9及电话网8与网际网服务供应商设备10取得联系而实现上网服务。上网的终端设备可为普通电视机6加键盘亦可为PC机12。用户也可通过网际网与同时连接在网际网上的交互式控制器7进行通信从而实现交互式服务。
这种系统的好处是对原网络系统改造小，成本低，其缺点是双向数据传输太慢，因而无法满足日益增长的对各种宽带数据服务的要求。
2.电缆下行加电话调制解器上行系统。
这种系统构成框图如图3所示，通常用户上网需要下载大量数据但仅上传少量数据，故一般希望有高速下行通路和一般速度上行通路。为了满足这个要求，该类型系统的上行通路仍采用传统的电话调制解调器通过电话网来建立，而下行通路则通过占用一个电缆中的频道来传输数据而实现，即交互式控制器7将欲送往用户的数据送至发送机2(该发送机2亦可位于交互式控制器7中)后变成处于某一频道的模拟射频信号，再经合成器3与其它电视节目频道合成后，通过电缆4送给各机顶盒5。各用户的数据通常在交互式控制器中以时间复用的方式合成后送出。这样每个机顶盒5都可接收所有的数据但仅从中提取属于该机顶盒的数据。
在某些情况下，交互式控制器7亦可将欲发送的数据送至某些节目服务器1中的数字复接器14中，先与其它电视节目进行数字复接再调制、变频后下传给机顶盒5。(如图4所示)
一般机顶盒5中仅有一单频道数字接收机，若采用图3所示系统，该机顶盒将无法同时收看电视节目和取得电缆下载数据服务。采用图4所示系统，则仅当该机顶盒工作在含有数字和电视节目复接信号的频道里时，才能同时又看电视又得到下载数据服务。为了能同时自由地选择看电视和得到通过电缆下载数据的服务，目前欧洲和北美所提出的相关标准中均采用双单频道接收机的方案，该方案能解决上述问题，但其缺点是很明显的，即双单频道接收机机顶盒的成本会远大于单频道接收机机顶盒的成本。
3.电缆双向传送系统
这种系统构成框图如图5所示，该系统不仅下行数据通过电缆传送，上行数据亦通过电缆传送，从而组成一高速双向回路。该类系统与类型2很相似，仅在电视台前端多一上行接收机16，用于接收从机顶盒5通过电缆发送来的上行信号(该上行接收机16亦可位于交互式控制器7内部)。通常情况下当用户数较多时，交互式控制器7会有多个下行通路频道和多个上行通路频道，这样用户可分散在不同的下行和上行通路中，从而降低网络拥挤程度。与类型2所述系统类似，下行数据可与电视节目时分复接后送出(如图4所示)。与类型2的情况一样，目前欧洲和北美的标准中为了使机顶盒能同时自由选择电视节目和获得其它数据服务，都采用双单频道接收机机顶盒的方案，从而使机顶盒成本大幅度上升。
发明内容
本发明所涉及的系统和方法的目的就是为解决目前已有标准中所采用的双单频道接收机方案所带来的高成本问题。采用本发明的方法可使仅有单个频道接收机的机顶盒能同时自由地选择收看电视节目和获得其它数据服务。
为了达到上述目的，本发明提供一种点对多点双向通信系统，包括服务器前端设备，所述服务器前端设备通过电缆网络和/或无线空间和多个用户终端设备建立双向通道，所述服务器前端设备接收所述用户终端设备通过上行频道传来的、表示该用户终端设备目前所处下行通路频率的信息，并根据该信息把需输送给该用户设备的数据流复接在该用户设备目前所处的频道的电视节目数据流中发送出去；其中
所述服务器前端设备包括：交互式控制器、合成器、多个节目服务器及多个单频发送机和上行接收机，各类电视节目在所述节目服务器中合成后送入所述单频发送机中，然后经调制后通过所述合成器发送至接入网；
所述用户终端设备包括与所述服务器前端设备相连的单频收发机；
所述交互式控制器周期性地在至少部分下行信道中向所述单频收发机发送管理信号；
所述上行接收机接收来自所述单频收发机的、表示该单频收发机目前所处信道的信号并将其送至所述交互式控制器；
所述交互式控制器根据来自所述单频收发机的、表示该单频收发机目前所处信道的信号，将需输送给该单频收发机的数据流复接在该单频收发机目前所处的频道的电视节目数据流中发送出去。
为了达到上述目的，本发明还提供一种在点对多点双向通信系统中实现交互式通信的方法，所述点对多点双向通信系统包括服务器前端设备和多个用户终端设备，所述服务器前端设备和所述多个用户终端设备通过电缆网络和/或无线空间建立双向通道，所述服务器前端设备包括交互式控制器和上行接收机，所述用户终端设备包括与所述服务器前端设备相连的单频收发机，该方法包括以下步骤：
从所述交互式控制器周期性地通过所述双向通道中的下行信道向所述单频收发机发送管理信号；
在所述上行接收机接收来自所述单频收发机的、表示所述单频收发机目前所处信道的信号；
把所述上行接收机所接收的表示所述单频收发机目前所处信道的信号送至交互式控制器；
从所述用户终端设备通过上行频道将表示所述用户终端设备目前所处下行通路频率的信号传送给所述服务器前端设备；
在所述服务器前端设备把需输送给所述用户终端设备的数据流复接在目前用户设备所处的频道的电视节目数据流中；
通过所述双向通道把复接有需输送给所述用户终端设备的数据流的所述电视节目数据流发往所述用户终端设备。
以下通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为数字有线电视广播网络系统概图。
图2为由电话调制解调器作为交互通信手段的数字有线电视广播网络系统概图。
图3为由电缆下行加电话网上行构成交互通信回路的数字有线电视广播网络系统概图。
图4为数据信号与数字信号复接方法示意图。
图5为由电缆上、下行构成交互通信回路的数字有线电视广播网络系统概图。
图6为交互式控制器与多路数字电视节目复接方法示意图。
具体实施方式
本发明所涉及的一种频分复用点对多点双向通信系统，其服务器前端设备中有多个单频发送机，其用户终端设备有一单频收发机，用户终端设备将其目前单频接收机所处下行通路频率通过上行频道告知服务器前端设备，而服务器前端设备则将需输送给该用户设备的数据流复接在目前用户设备所处的频道的电视节目数据流中发送出去。这里所说的服务器前端设备可以为前述的交互式控制器7，而上行通路可以是由电话调制解调器建立起来的上行通路，也可以是由电缆回传通路建立起来的通路。所述的点对多点系统可以是前述的有线电视网络，亦可是目前得到飞速发展的LMDS(本地多点分配系统)无线网络(这种网络以无线链路代替有线网中的电缆)。一种采用该方法的系统框图如图6所示。在图6中，上行接收机16可以是上行电缆接收机，亦可以为位于电视台的电话调制解调器。
如图6所示，当交互式控制器7得知目前机顶盒下行接收机所处频道后，可以将欲发往该机的信号送至相应频道所对应的节目服务器中，与其中的数字电视节目在数字复接器中进行时分复接后通过发送机2后变成位于相应频道的射频信号经由合成器3送入电缆4(或空中，对于LMDS系统)最终到达相应的机顶盒5。
机顶盒5和交互式控制器7之间可以通过以下信令来实现上述交互式控制过程：
1、交互式控制器周期性地在部分或全部下行信道中发送网络管理信号，网络同步信号，上行信道描述信号(如上行信道为电缆或电话调制解调器，电缆上行信道中心频率，调制方式，数据速率等)，上行发送控制信号等。
2、机顶盒开机后即自动扫描下行频道，获得上述周期性网络管理信号。若上行信道为电缆中的频道，则自动转至相应上行频道，进行初始化过程，如网络同步，功率调整，入网登记等，其过程可与现有欧洲或北美标准所述过程类似，但机顶盒需告知前端设备其目前所处下行频道信息。
3、机顶盒开机后，若用户仅收看电视而不进入交互式过程，机顶盒则仅不断接收上述网络管理信息并在用户切换频道时告知交互式控制器目前新的频道信息，但当上行为电话调制解调器时，机顶盒则无需立即将其所处下行频道信息告知交互式控制器。为了节省网络资源，即使在电缆上行系统中机顶盒亦可以不立即告知交互式控制器目前其所处下行频道信息。
4、当用户欲进入交互式服务过程时，机顶盒立即将目前下行频道信息告知交互式控制器(若以前尚未通知)，交互式控制器通过相应的下行频道与机顶盒建立双向通信联系。
5、在进入交互式服务过程后，若用户欲转换当前下行工作频道(切换至另一频道接收新的电视节目)，机顶盒立即将欲切换至的新工作频道的信息告知交互式控制器，并继续在原频道中接收来自交互式控制器的信号。交互式控制器收到相应机顶盒欲切换频道信息后或者将少量未发完信息继续发完或者立即停止该用户信息发送并给出收到切换要求证实信息。机顶盒收到证实信息后即切换至新的频道，再与同时切换到新频道的交互式控制器建立新的通信。若双方在新的频道中无法在一定时间内建立通信，则意味着通知信息或证实信息有丢失，任何已切换方必须回至原频道重新进行通知和证实过程。
本发明提出的方法可使仅有一个单频数字接收机的机顶盒可以同时自由地选择收看电视节目和得到交互式数据服务，从而大幅度地降低了机顶盒的成本。由于采用这种方法需要将数据插入所有或者大部分的电视频道中，故前端成本会有所增加，但当数据用户数量很大时，前端本来就需要在多个频道中传送数据，所以采用本方法造成的额外下行频道增加数并不很多，故成本增加有限。但从全网总成本角度来衡量，网内所有机顶盒成本的节约将远大于前端服务成本的增加，故具有明显的经济效益。
Claims (4)
1、一种点对多点双向通信系统，包括服务器前端设备，所述服务器前端设备通过电缆网络和/或无线空间和多个用户终端设备建立双向通道，其特征在于：所述服务器前端设备接收所述用户终端设备通过上行频道传来的、表示该用户终端设备目前所处下行通路频率的信息，并根据该信息把需输送给该用户设备的数据流复接在该用户设备目前所处的频道的电视节目数据流中发送出去；其中
所述服务器前端设备包括：可转换地与各节目服务器相连的交互式控制器、合成器、多个节目服务器及多个单频发送机和上行接收机，所述节目服务器将节目信号送入所述单频发送机中，然后通过所述合成器发送至所述电缆网络和/或无线空间；
所述用户终端设备内有一单频收发机；
所述交互式控制器周期性地在至少部分下行信道中向所述单频收发机发送管理信号；
所述上行接收机接收来自所述单频收发机的、表示该单频收发机目前所处信道的信号并将其送至所述交互式控制器；
所述交互式控制器根据来自所述单频收发机的、表示该单频收发机目前所处信道的信号，将需输送给该单频收发机的数据流复接在该单频收发机目前所处的频道的电视节目数据流中发送出去。
2、根据权利要求1的点对多点双向通信系统，其中所述交互式控制器周期性地向所述单频收发机发送的管理信号包括网络管理信号、网络同步信号、上行信道描述信号、以及上行发送控制信号中的至少一种信号。
3、一种在点对多点双向通信系统中实现交互式通信的方法，所述点对多点双向通信系统包括服务器前端设备和多个用户终端设备，所述服务器前端设备和所述多个用户终端设备通过电缆网络和/或无线空间建立双向通道，所述服务器前端设备包括交互式控制器和上行接收机，所述用户终端设备内有一单频收发机，其特征在于包括以下步骤：
从所述交互式控制器周期性地通过所述双向通道中的下行信道向所述单频收发机发送管理信号；
在所述上行接收机接收来自所述单频收发机的、表示所述单频收发机目前所处信道的信号；
把所述上行接收机所接收的表示所述单频收发机目前所处信道的信号送至交互式控制器；
从所述用户终端设备通过上行频道将表示所述用户终端设备目前所处下行通路频率的信号传送给所述服务器前端设备；
在所述服务器前端设备把需输送给所述用户终端设备的数据流复接在目前用户设备所处的频道的电视节目数据流中；
通过所述双向通道把复接有需输送给所述用户终端设备的数据流的所述电视节目数据流发往所述用户终端设备。
4、根据权利要求3的在点对多点双向通信系统中实现交互式通信的方法，其中从所述交互式控制器周期性地向所述单频收发机发送的管理信号包括网络管理信号、网络同步信号、上行信道描述信号、以及上行发送控制信号中的至少一种信号。
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