CN1169365C - 用于经过一个通信信道传递数字视频图象和数据的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一个数字视频和数据传递系统，用于经过一个通信信道把数字图象内容、例如因特网的双向数据业务和普通电话业务(POST)传送到终端用户。系统中，频道通常是在电话公司中心局(400)和住宅前端(1300)之间延伸的铜线对。

Description

用于经过一个通信信道传递数字视频图象 和数据的系统和方法
相关申请的交互参考
本文件要求1997年11月4日提交的序列号为60/064,153、标题是“数字图象和数据系统”的临时专利申请的申请日的优先权，因此该专利申请的内容结合在此作为参考，并且和下列美国专利申请相关：“用于经过一个通信信道提供数字图象和数据的计算机系统和方法”(同一申请日提交，代理卷号62004-1040)、“用于在一个数字图象网络中维护定时同步的系统和方法”(同一申请日提交，代理卷号62004-1050)、“用于传送红外线和射频信号的装置和方法”(同一申请日提交，代理卷号62004-1060)，这些申请在此被结合作为参考。
技术领域
本发明涉及数字图象和数据的传递，特别涉及经过一个通信信道传递数字图象和数据的系统和方法。
发明背景
数字图象信号到一个用户的传递已经通过许多方法实现。例如，使用运动图象专家组(MPEG-2)压缩/解压缩方法的已压缩数字图象能够以包括同轴电缆、光纤电缆和卫星的多种媒体传送。在一个用户或订户方面，某些传递系统被认为是″视频点播″或″准视频点播″的系统。可以随时按照期望从提供的多个节目中选择和观看一个特定节目。在视频点播系统中的一个用户可以在任何时间选择一个观看节目。在准视频点播系统中，通常以重复的特定时间给用户一个现存的编程选择。此外，广播图象应用到随每天或每周时间表广播节目，并且同时传给众多的用户。
这些系统通常使所有广播节目信道的用户都能得到，使该用户从中选择希望的节目，通常是利用接近电视接收机放置的某种转换器或解码盒实现该用户选择。例如，在一个通常的电缆电视系统中，所有可用的广播节目通过端接在用户房屋的同轴电缆传给一个用户。通过在供应电缆和该用户房屋之间插入的滤波或扰频器确定可提供到每一特定用户的广播节目。以这种方式，控制对一个用户的可用节目选择。在这些电缆电视系统中，还通过利用转换器盒有效地使用一个″计节目付费″系统。如果该用户期望一个特定节目，则该用户提前联络该电缆服务提供者，以便购买该特定节目。
在卫星数字图象传递系统中的一个用户或订户在其房屋上装设一个小型的抛物面反射天线和专门的电子设备。这些系统使用直播卫星″DBS″频谱把数字图象信号传送到用户。在这些系统中，所有可用的广播节目内容都直接地从在与地球同步的地球轨道中的专用卫星发送到所有用户。与地球同步的轨道是指其中一个卫星绕地球而保持相对于地球的固定位置的卫星轨道。放置在该用户房屋处的接收机单元解码该数据流，以便析取期望的广播节目。
上述的数字图象传递系统的每一个都有缺点。例如，在电缆电视系统中，相当容易从该用户房屋附近放置的电缆偷取或盗用信号。该使得一个未经批准的用户选取在该电缆上的所有可用的广播节目。此外，还有长期存在的电缆电视系统的可靠性问题。
卫星传递系统也有缺点。由于所有的可用广播节目都同时地广播到所有的订户，因此使得带宽配置、信道容量变得很紧张。例如，在比如足球赛季的星期日下午同时地广播体育或高表演的快速运动的广播节目期间，必须把频带附加到某些信道。由于可用带宽的数量是固定的，所以，必须降低用于其它信道的可用带宽。另外，卫星传递系统依赖于抛物面反射天线的正确安装，其必须有到一个或几个卫星的不受妨碍的一个视线，并且要在严酷的天气中抵御信号恶化。此外，象在电缆电视系统或任何系统中那样，其中把所有的频道都传给所有的用户，其用户可能获得未经批准的信道。
其它可用系统通过采用一个可以把特定节目传送到终端用户的异步传输网络(ATM)，把若干图象节目传送到终端用户。很遗憾，ATM系统实现起来昂贵并且由于这些系统使用ATM交换结构，因而容易出现过载，例如大量的用户选择观看多样节目时出现的过载。
因此，在工业中存在解决上述缺陷和不足的需要。
本发明概要
本发明提供一个用于传递数字图象、例如因特网数据的双向数据、以及普通老式电话业务(POTS)的一个系统和方法。
简要地说，在结构上，本系统能够以如下方式实现。用于经过一个通信信道传送数字图象以及数据的系统包括一个广播节目中心，配置来接收多个视频信号以及至少一个双向数据信号。与该广播节目中心通信的一个中心局被配置来接收多个视频信号以及在一个总线上放置该多个视频信号。该中心局还被配置用于传送多个视频信号的至少一个，并且支持经过一个通信信道到至少一个终端用户的至少一个双向数据信号的通信。
本发明以提供一个方法，用于提供多个视频信道以及经过一个通信信道提供双向数据。在这点上，本发明的方法可以被概括总结为下列步骤：在一个总线上放置多个视频信道；从所述多个视频信道的至少之一的一个用户接收一个请求；处理该请求以便确定该用户是否为经授权接收多个视频信道至少之一的用户；以及，如果该用户是被授权接收该多个视频信道所说的至少之一的用户，则经过一个通信信道把多个视频信道之一传送到该用户。
附图简要描述
参照下列附图能够更好地理解本发明。附图中的部件没有必要定值，相反，强调的是附图在于清楚地示出本发明的原理。而且，附图中相同的参考数字表示贯穿若干附图的相应的部件。
图1A是一个示出总体拓扑结构的高水平系统示意图，其中示出本发明的数字图象和数据传递系统；
图1B是一个流程图，示出一个用户通过图1A的这种系统拓扑结构请求一个节目的方式；
图2是示意图，示出从内容提供者11到电话公司广播节目和控制中心100的数字图象的传递；
图3是一个示意图，示出把电话公司广播节目和控制中心100连接到中心局400的结构；
图4是一个方块图，示出位于电话公司广播节目和控制中心100中的本发明的部件；
图5是示出图4的视频控制架200的一个方块图；
图6是示出图5的视频控制模块250的一个方块图；
图7是示出图5的架处理器模块300的示意图；
图8是一个流程图，示出图4的系统管理工作站325的一个可能实施方案的结构、功能和操作的流程图；
图9是中心局400的结构的示意图；
图10A是图9的视频网络接口架450的示意图；
图10B是示出图10A的视频网络接口模块700的一个方块图；
图11A是图9的视频分配架500的示意图；
图11B是图11A的视频输入模块800的方块图；
图11C是示出针对图11B的视频输入模块的一个替换分配方案；
图11D是示出图11A的多视频输出模块850的方块图；
图11E是示出图11A的遥控视频输出模块的示意图；
图12是示出图9的接入架550和低通滤波模块600的示意图；
图13是示出图9的接入架550附加零件的示意图；
图14是示出图12和13的通用接入适配器模块1000的示意图；
图15是图9的中心局主控工作站650的流程图；
图16是用户前端1300的方块图；
图17A是示出图16的智能网络接口(INI)1350的示意图；
图17B是示出其中安装图17A的IR遥控器接口的系统示意图；
图17C是示出图17B的IR遥控收发信机的示意图；
图17D是示出17A的IR遥控器接口1358的示意图；
图18是一个示意图，示出在本发明的数字视频和数据传递系统中的CO帧调节器1100和CP帧调节器1400的定位和一个可能实施方案的示意图；
图19是图18的CO帧调节器1100的示意图；
图20A是示出图19的该传送数据流的自适应速度传送数据流总线规范的示意图；
图20B是一个示意图，示出对于经光链路传送的图20A的八套自适应速度传送数据流进行的格式化；
图21是一个示意图，示出当从图20的自适应格式传送数据流来的数据内容的清除时，保持一固定速度传送数据流总线；
图22是从MPEG-2传送数据流规范中进行的一个摘要，定义图20和21的传送数据流包的开头三个字节；
图23是一个示意图，示出图19的连接1161上包含的传送数据流；
图24A是图19的PID滤波器1110的示意图；
图24B是一个判断流程图，示出图24A的PID滤波器1110的操作；
图25是一个判断流程图，示出图19的PCR析取装置1110的操作；
图26是图19的PCR增量器1140的详图；
图27A是图19的CO数据多路复用器1150的方块图；
图27B是图19的CO数据多路复用器1150的操作状态图；
图27C是图27A的CO数据多路复用器1150的操作流程图；
图27D是图27A的CO数据多路复用器程序包判定操作1152的流程图；
图28是图19的CO帧调节器1100的下行操作(从中心局到用户前端)的示意图；
图29是示出在一个上行(用户前端到中心局)定向的图19的CO帧调节器1100的CO数据多路复用器的示意图；
图30是表明下行方向中的图17A的CP数据多路分解器的示意图；
图31是示出图17A的CP帧调节器1400在上行方向中的CP数据多路复用器1450的示意图；
图32是一个判断流程图，示出CO数据多路分解器1155和CP数据多路分解器1455的操作；
图33是图17A的CP数据多路复用器1450的操作流程图；和
图34是一个示意图，示出图19的CO帧调节器1100的一个替换实施例。
本发明的详细描述
本发明的数字视频和数据传递节目能够以软件、硬件、固件或其组合实现。在最佳实施例中，该数字视频和数据传递程序是以由软件或固件管理的硬件实现的，所说传递程序存储在一个存储器中，由相适的指令执行系统执行。
图8和15的流程图示出图4的系统管理工作站和图9的中心局主控工作站的结构、功能和操作的可能实施方案。在这点上，每一数据块表示一个模块、数据段或代码部分，包括用于实现指定逻辑功能的一个或者多个可执行指令。应该注意，在某些可选实施方案中，在数据块中标注的功能可以出现在图8和15中注释的命令之外。例如，图8和15连续示出的两个数据块实际上可以同时地执行，或该数据块有时可以逆序执行，这取决于所包括的功能，如在下文进一步阐明的那样。
该数字视频和数据传递程序，其包括用于实现逻辑功能的可执行指令的预定排列，可以被具体化为任何计算机可读的存储介质，由一个指令执行系统、设备、或装置使用，例如由一个以计算机为基础的系统、包含系统的处理器、或可以从该指令执行系统、设备或装置提取指令并且执行该指令的一个指令执行系统、设备、或装置使用，或与其结合使用。在本文献的背景中，一个″计算机可读的存储介质″可以是能够包含、存储、传送、传播或转移程序的任何装置，由指令执行系统、设备或装置使用，或与其结合。该计算机可读存储介质可以是例如(但是不局限于)电、磁、光、电磁、红外、或半导体系统、设备、装置、或传播媒质。计算机可读存储介质的更具体的例子包括下列(非耗尽列表)：具有一个或者多个布线的电连接路径(电连接)、便携式计算机软磁盘(磁盘)、随机存取存储器(RAM)(磁性RAM)、只读存储器(ROM)(磁性ROM)、可消除可编程序只读存储器(EPROM或闪速存储器)(磁性EPROM)、光纤(光的)和便携式压缩光盘只读存储器(CDROM)(光的)。注意，该计算机可读存储介质甚至可以是纸或其上打印了程序的适当的存储介质，作为程序能够被电子地捕获，例如通过纸或其它存储介质的光扫描，如果有必要，随后被编译解释或以相配的方式处理，然后存储在一个计算机存储器中。
图1A是一个示出总体拓扑结构的高水平系统示意图，其中示出本发明的数字图象和数据传递系统。在系统拓扑结构10中包括电话公司广播节目和控制中心(TPCC)100、中心局400和用户前端1300。TPCC100从提供广播电视信号的本地的广播电台12、提供MPEG-2形式的编码图象的数字图象信号的内容提供者11接收输入信号，并且从因特网服务提供者(ISP)14接收数据。虽然其中示出的是因特网数据的传送，但是任何不局限于局域网(LAN)的任何数据或任何数字数据都可以根据本发明而被传送。TPCC100经过同步光纤网络(SONET)150与中心局400通信。虽然为了简单示出的是单个中心局，但是TPCC100可以经过SONET网络150与多个中心局位置400通信。同步光纤网络网络150表示一个方式，其中一个TPCC可以与中心局位置通信，并且通常是连接多个中心局与每一TPCC的内部电话公司网络。SONET网络150只用于说明的目的。其它内部网络，例如(但不局限于)一个SDH(同步数字分级体系)网络或在TPCC100和中心局位置400之间通信的任何方法都可能用来在TPCC100和中心局400之间通信。中心局400经过通信信道16与用户前端1300通信。通信信道16可以是能够支持已压缩数字图象、双向因特网数据和POTS通信的任何通信信道，图示出的是普通电话信号通信所使用的铜线对。其它通信信道例如(但是不局限于)一个无线通信信道，比如LMDS(局部多点分配系统)，可能用来在中心局400和用户前端1300之间通信。定位在用户前端1300的是智能网络接口(INI)1350，连接有计算机系统1355、电话机1360、传真机(没有示出)、和电视1365。也可能提供一个可以连接传真计算机的一个附加数字电话学通信线路。本发明的数字图象和数据传递系统和方法操作实现已压缩数字广播节目、双向因特网数据和POTS从TPCC100递交到中心局400，以及从中心局400经过通信信道16递交到用户前端1300。
图1B是一个流程图，示出一个用户通过图1A的这种系统拓扑结构请求一个节目的方式。程序框51中，用户发送发射一个请求到中心局400，请求观看一个特定节目。这请求是在通信信道16之上通过一个控制信道(在下面详细描述)发送。程序框52中在中心局400接收该请求。程序框54中，该中心局通用存取适配器(UAA)处理所收到的请求，该UAA管理由通知该UAA授权情况的中心局主控工作站所提供的请求使用指令表，并且在程序框56中，如果该用户被授权接收该请求的节目，则从中心局400通过通信信道16把节目传给该用户。
图2是示意图，示出从内容提供者11到TPCC100的视频图象的传递。内容提供者11通过卫星17接收一个模拟视频信号。另外，内容提供者11通过卫星17接收数字编码视频信号。应该理解，音频内容伴随该视频信号，并且当涉及图象或压缩数字图象内容时，应该理解该声频信号包括在其中。内容提供者11经过网络13把模拟(或数字)视频信号传送到多个TPCC100。网络13可以(但不局限于)是一个卫星传递网络，或可以是类似于图1的SONET网络150的一个SONET网络。TPCC100从本地的广播电台12接收广播图象广播节目。
图3是一个示意图，示出把TPCC100连接到中心局400的结构。如上讨论，TPCC100从内容提供者11接收模拟或数字形式的图象，从本地的广播电台12接收本地的广播电视，从ISP14接收因特网数据。TPCC100汇集上述的内容，并且经过电话公司SONET网络150或通过在TPCC100和中心局位置400之间用于通信的任何网络，把上述的内容提供到中心局400。
图4是一个方块图，示出在TPCC100中的本发明的部件。其中来自ISP14的TPCC100双向数据、来自内容提供者11(图1和2)的图象内容以及来自本地广播电台12的本地广播节目被组合。双向因特网数据从ISP14经过连接路径128提供到路由选择器101。路由选择器101经过连接路径112与ATM切换器102通信，其ATM切换器102经过连接路径114与SONET分差多路复用器106通信。示出的SONET分差多路复用器106只用于说明的目的，而如果是实现一个SDH网络代替SONET网络150的话，将是一个SHD多路复用器。以这种方式，由TPC100处理因特网数据，并且经过SONET网络150转发到中心局400。而且，经过连接路径114的通信和来自系统管理工作站325的数据被管理和控制，其将在下面详细描述。从内容提供者11提供的图象内容经过连接路径126提供到卫星接收机104。如果来自内容提供者11的提供的图象内容是一个模拟信号的形式，则经过连接路径115提供到MPEG-2编码器109，用于变换为MPEG-2格式。虽然在该最佳实施例中使用MPEG-2，但任何数字压缩技术都可能用来产生该压缩数字图象信号。如果由内容提供者11提供的图象内容是数字信号的形式，则其直接地通过连接路径118提供到视频控制架200。连接路径118表示多个DS-3连接路径，并且在本最佳实施例中是总数为7的DS-3连接路径。DS-3连接路径提供大致45Mb/s的数据传送，并且示意地在使用中。
的确，连接路径118能够产生任意大容量的多个信道，例如(但不局限于)一个OC-3连接路径，提供大致155兆比特的容量。经过连接路径124把来自本地广播电台12的广播节目提供到无线解调器108，其经过连接路径123与MPEG-2编码器109通信。本最佳实施例的MPEG-2编码器109接收该无线广播信号并且根据MPEG-2图象标准将其变换成一个数字视频格式。虽然作为单一项示出，但在现实中使用的是多个无线解调器和MPEG-2编码器。该MPEG-2信号经过连接路径122提供到MPEG-2多路复用器111。经过连接路径121，MPEG-2多路复用器111把该MPEG-2编码的无线视频信号提供到视频控制架200。连接路径121被表示为能够传送MPEG-2数字图象信号的另一连接路径，以及表示为一个DS-3连接路径。
经过连接路径117连接到视频控制架200的还有系统管理工作站(SMW)325。SMW325提供用于TPCC100的监视、管理和控制操作，将参照图8详细地讨论。SMW225还经过连接路径116接于ATM切换器102。因此，通过ATM切换器102和经过连接路径14发送管理和控制信息到SONET分差多路复用器106，用于在SONET网络150上的布局。以这种方式，管理和控制信息被递交到中心局400并且由其接收。
通过更换未被用于传送视频数据的一个空MPEG-2数据包，视频控制架200把地方节目指南和控制信息插入到该数字视频节目。该地方节目指南信息来自SMW325、负责用于监控该数字视频的工作站以及数据传递系统。该节目指南数据库是从一个集中的提供者接收或可以本地产生。通过更换未被用于传送视频数据的一个空MPEG-2数据包，视频控制架200还可以用于把用于用户前端信息的软件更新数据插入到该数字视频节目。具有最近插入数据的图象广播节目则通过SONET分差多路复用器106输入该电话公司(电话通信)专用SONET网络150。路由选择器101把内部的电话通信数据投递网与因特网隔离，只把适当的数据包路由选择到ISP14。ATM切换器102在把因特网数据提供到系统的专用中心局400中提供一个到切换器的强健的互连。此外，路由选择器101和ATM切换器102在上行(从正对中心局的用户前端向到TPCC)和下行(从TPCC到中心局，到用户前端)方向都交换因特网数据。
图5是示出图4的视频控制架200的一个方块图。视频控制架200包括多个视频控制模块对250和架格处理器模块对300。下面参考图讨论模块对。模块对是指一个活动的和一个备用的模块，每一模块配置来执行描述的功能。该对的每一模块都被供给输入的信号，并且每一模块都能够提供输出信号。如果该使用中模块体验一个失效，则备用的模块将执行描述的功能。此外，在讨论中的术语″热切换″是指在装设了该模块的系统中不掉电的情况下替换系统中的一个模块的能力。
卫星接收机104包括多个MPEG-2多路复用器111，经过连接路径126接收来自内容提供者11的网络馈送。MPEG-2多路复用器111接口多个DS-3连接路径118a至118n，利用视频控制架200，每一DS-3连接路径都具有一个备件。每一DS-3连接路径118都接于一个视频控制模块250，以每一DS-3备件接于一个备件视频控制模块250。视频控制模块对250包括一个活动图象视频控制模块和一个备用设备视频控制模块，以一个备件DS-3连接到该备用视频控制模块。MPEG-2多路复用器111还通过一个DS-3连接路径连接到一个视频控制模块对250。
通过DS-3连接路径119，每一视频控制模块对250的输出被提供到SONET分差多路复用器106。视频控制架200中还包括格架处理器模块对300。参照图6详细地讨论视频控制模块250的操作以及参照图7详细地讨论格架处理器模块300的操作。本发明的数字图象以及数据传递系统当前支持到八个数字图象节目组，但是可预知该未来可以支持更多的节目组。一个节目组被定义为单个MPEG-2传送数据流，包含经过单个网络连接运送的数目众多的信道，比如DS-3或OC-3连接路径。因此，多达八个节目组由视频控制架200所支持。这意味着，每一DS-3连接路径，例如118和119传送一个节目组。
通过DS-3传送的一个节目组可以包含大致十个信道，而通过OC-3传送的一个组可以包含大致35个信道。这表明用于使用DS-3的实施方案的80个信道的系统信道容量，以及使用该OC-3连接路径实现系统的大致280个信道的一个最大通道容量。如DS-3连接路径121示出，至少一个组(可能更多组)将包含本地频道，并且DS-3连接路径123包含到SONET分差多路复用器106的8个视频控制模块对。对于最佳实施例来说，包括七个节目的剩余连接路径将包含来自其它信源的图象广播节目，如由DS-3连接路径118以及119示出的那样。节目组可以被多路复用在一起，以便增加总体信道容量。例如，两个一半的全DS-3组可以组合在一起。空闲一个整个的DS-3用于附加广播节目。
图6是示出图5的视频控制模块250的一个方块图。视频控制模块对250在线路118a和118b上接收DS-3数据流，线路118a上的输入是基本数据流，而线路118b上的输入是对应于图5中示出次要或冗余的图象的数据流。这些数据流包含编码的MPEG-2视频信息流。视频控制模块250利用控制和软件更新数据替换在每一节目组中的无效MPEG-2数据包。该节目组包括附加数据。通过DS-3链路119a和119b，如此之类的程序指南和软件更新数据被随后发送到图象网络接口架450。每一视频控制模块250都包含一个基本DS3线路终端和接收机251a，以及冗余DS3线路终端和接收机装置251b。该DS3线路接收机从输入比特数据流析取有用负荷数据，并且准备用于传递到该控制数据插入框256的信息。接收机251a和251b都总是运行的，实现在该输入链路的冗余。板载监视模块252经过连接路径259a和259b监视接收机的状态，并且确定那一个线路接收机信号将被用于经过连接路径而驱动对控制数据插入框256的串行馈送。经过连接路径259a和259b，监视模块252分别地把控制信号发送到基本DS3线路终端和接收机251a，以及冗余的DS3线路终端和接收机装置251b。该控制数据插入框256负责用于把局部控制数据插入到来自该内容提供者的MPEG-2数据流中。通过以必要的数据更换空数据包，用于该INI1350的节目指南数据和可能的软件更新数据被插入。从控制数据插入框256收到的串行数据包含MPEG-2视频数据和附加控制数据。控制数据、软件更新数据和节目指南数据都以同样方法插入到节目组中。新组数据流被利用，经过连接路径262a和262b输入到程序输出块261，其包含基本DS3线路发射机257a和冗余DS3线路发射机257b，形成到图象网络接口架450的冗余链路。如果监视模块252已经认定输出起动线路263，则基本DS3线路发射机257a和冗余DS3线路发射机257b都被启用。在线路119a上输出基本视频信号，并且在线路119b上输出冗余视频信号。
监视模块252用于正确地操作视频控制模块250。监视模块252执行对在视频控制模块250上的所有其它功能块的设置和初始化，并且监视每一功能的状态。监视模块252维护与架处理器模块300通信并且负责冗余控制的启动/等待。如果视频控制模块250经历一个严重故障，则监视模块252改变该模块到停止状态，并且经过连接路径269在下次其轮询状态信息之时警告该格架处理器300。由于该视频控制模块250被设计用于启动/等待冗余，所以期望该视频控制模块250是成对地安装。视频控制模块250的每一个经过连接路径271监视其冗余相邻的故障指示器，并且当该运行的模块故障时立即自动。电压管理模块254负责热切换能力和电源管理。热切换能力是指消除一对视频控制模块的出故障的之一，而不降低视频控制模块所属的视频控制架的能力。
图7是示出图5的架处理器模块300的示意图。格架处理器模块300提供它所装设在其中的格架的冗余控制和监视。格架处理器模块具有多样的应用，并且包括起动该架处理器模块的操作以便实现其被安装所要实现的每一具体应用的固件。例如，虽然在视频控制架200和图象网络接口架450(参照图10的描述)都存在相同的格架处理器，但是该格架处理器根据其中安装该处理器的格架的功能不同而执行不同的操作。这些不同的操作是根据安装该模块的应用目的而由该格架处理器模块中安装的固件确定的。每一格架处理器模块将包括用于所有的可能应用的固件。安装在每一格架处理器模块中的固件将确定其中安装了该模块的格架，并且将执行该硬件代码的适当的数据段。格架处理器模块300与中心局主控(COM)工作站650交互收发配置信息，经过连接路径303相互传递到在同一个格架中安装的任何电路板，并且汇总关于所有的安装板的状态，以便传送回到该COM650。格架处理器模块300存储用于每一线路板的结构数据、检测接线板的安装和替代，并且自动地配置新接线板而不用COM650的介入。格架处理器模块300使用在许多应用中，并且在该数字视频和数据传递系统的所有的格架中，并且包含适当的软件和固件，以便根据其被装设所处的具体情况而实行不同的功能。在执行电源开启程序过程中，格架处理器模块300根据从系统基础设置读出的该格架类型和/或格架地址适当地自身配置。该格架地址可以是由中心局主控工作站(将要参照图9描述)指定的一个数值，或可以是到利用切换器手动地选择的一个数值。在每一格架中将装设两个格架处理器模块。每时将只运行一个，另一个保持在备用模式。该备用格架处理器已经选取了用于该格架的所有的状态和配置的信息，并且将准备倘若该运行的格架处理器经历故障的话，将自动地接续该运行的格架处理器。该格架处理器包括四个功能块：监视模块301、从动接口模块302、以太网模块304和电压管理模块306。监视模块301是一个嵌入的微处理器，带有其相关的存储器和支持逻辑。监视模块301通过若干链路到其同属格架处理器的方法来支持冗余，其处理器包括用于各种故障和线路板现状的硬件指示器。监视模块301还包括用于传送状态、自我测试结果、从属线路板复位状态、以及其它状态信息的双端口寄存器的存储体。其能够通过它的同属格架处理器模块300进行复位和被复位。它使用一个双向串行总线，与在该格架中的从属线路板进行指令和状态的通信。
从属接口模块302检测该格架中的从属线路板的每一个，并且检测是否一个线路板已经被移走以及重新安装。一个从属线路板是放置在描述的任何格架中的任何线路板。从属接口模块302具有用于每一从属线路板的复位线，其可以被脉冲激发以便复位该线路板，或保持对线路板的完全禁止。以太网模块304提供一个手段，通过该手段，格架处理器模块300通过10倍基频(10base)T以太网端口经连接路径303与COM工作站650通信。电压管理模块306实现格架处理器模块300的带电插入和消除。它提供+5VDC和+3.3VDC电源的受控阶跃(rampup)。它还提供一个输出，以便禁止底板输入输出，直到电源已经稳定为止。它还自动地关闭对线路板电源，并且当检测到一个过电流条件时，指示一个故障的存在。当该复位线307被占用时，电压管理模块306还中断线路板电源。
图8是一个流程图，示出图4的系统管理工作站(SMW325)操作的一个可能实施方案的结构、功能和操作的流程图。在这点上，每一数据块表示一个模块、数据段或代码部分，包括用于实现指定逻辑功能的一个或者多个可执行指令。应该注意，在某些可选实施方案中，在数据块中标注的功能可以出现在图8中注释的命令之外。例如，图8连续示出的两个程序框实际上可以同时地执行，或该数据块有时可以逆序执行，如将进一步在下面阐明的那样，这取次于所包括的功能。程序框326中，该用户接口允许访问SMW订户数据库观看334、中心局主控机(COM)状态或节目指南工具。用户接口提供用于增加和管理订户的接口，假定利用该接口观看该分配的COM和监视器中心局设备，提供用于通道映射表和节目指南的接口，并且通过例如java语言和超级文本标记语言(HTML)提供图形用户接口。其它广播节目标准可能用来实现该图形用户接口，java语言和HTML被选择用于该最佳实施例是由于可移植到许多不同硬件平台的优点，其硬件平台可能用来实现本系统管理工作站和中心局主控工作站。该中心局主控或COM工作站是置于每一电话公司中心局400之内的计算机系统。其在下面详细描述。
在程序框327中，该用户建立和控制模块保持包括下列内容的用户信息的主数据库。视频信道存取授权、因特网业务授权、帐户活动(计节目付费(PPV)信息)和服务起动和禁止。该用户建立和控制部件327还分配与和解与相关COM的对应数据库的局部化复制，用于普遍存取适配器(UAA)配置和PPV信息。而且与用户接口326和用户建立和控制模块327的连接，是COM状态显示组件328。COM状态显示组件328提供全部COM的总体状态，并且实现专用的详细COM状态观看。
模块329包括信道映射和节目指南信息，其信息产生用于分配到每一COM的基本信道映射信息，并且产生用于分配到每一COM的节目指南信息。用户建立和控制模块327还与SMW数据库视域334连接，其又与电话通信用户数据库331和SMW数据库332连接。SMW数据库视域334还连接到用户数据库接口模块337。电话通信用户数据库331包含用户信息，用户信息包括用户的名字和地址，而SMW数据库信息包含与用户服务、计节目付费信息以及信道观看信息有关的用户识别信息。用户数据库接口337把用户数据库和记帐信息变换成一个格式编排，其可由电话通信的本地的记帐系统读出。分级的COM管理模块333与用户设置和控制模块327、COM状态显示组件328以及信道映射和节目指南信息模块329通信。分级COM管理模块333管理到分配的COMs的信息的双向传送，并且示范与遥控COM336、338和339的通信。SMW还从中心局主控工作站收集关于用户信道观看选择的统计。
转到图9，其示出一个表明中心局400的结构的示意图。中心局400经过SONET网络150进入到SONET分差多路复用器401，接收结合的数字图象和数据信号。SONET分差多路复用器401经过连接路径408，利用PSTN(公众交换电话网络)语音开关409来交换普通电话业务(POTS)信息。SONET分差多路复用器401还经过连接路径407与切换器406交换数据信息。SONET分差多路复用器401经过连接路径402把视频数据传送到图象网络接口格架(VNIS)450。示出的连接路径402是作为单个连接路径，但是连接路径402在现实中是多个DS-3通信信道，每一通信信道传送一个如上所述的压缩数字图象内容的节目组。VNIS450执行一个协议变换，以便把接收的视频数据变换到一个标准的、压缩的数字视频传送格式，例如(但是不局限于)数字图象广播异步串行接口(DVB-ASI)格式。VNIS450包括多个视频网络接口模块，将参照图10A和10B详细描述。
VNIS450的输出在连接路径404上传送，其连接路径再一次代表多个信道，每一信道包含到图象分配格架500的图象节目组之一。图象分配格架500负责以冗余的方式把数字图象节目组分发到全部接入格架550。将参照图11A-11E详细描述图象分配格架500，并且参照图12更详细地描述接入格架550。图象分配格架500提供八个运行程序组，以及经过连接路径417到接入格架550的八个备用连接路径。连接路径417可以是提供需要负载量的任何连接路径，以便既传送使用中的程序组又传送备用程序组。
接入格架550经过连接路径419与低通滤波器格架600通信，其操作将参照图12详细描述。低通滤波器格架600经过通信信道16与用户前端1300通信。通信信道16可以是一个数字用户线路(DSL)通信信道，除传给用户前端1300的该数字视频信号之外，还包括双向因特网数据(或任何数据)，并且包括支持在用户前端1300以及中心局400之间的POTS服务。要注意的重要一点是，注意该描述是使用一个DSL通信信道，但是信道16可以是支持压缩数字图象传播、双向因特网数据和POTS的任何通信信道。其它通信信道例如(但是不局限于)一个无线通信信道，比如LMDS(局部多点分配系统)，可能用来在中心局400和用户前端1300之间通信。
低通滤波器格架600经过连接路径420把POTS信息传送到PSTN语音开关409，其语音开关又经过连接路径408至分差多路复用器401把电话业务传送到电话公司SONET网络150。
而且，在中心局400包括中心局主控(COM)工作站650。COM工作站650经过连接路径411把控制信息传送到切换器406，并且经过连接路径414传送到VNIS450，以便传送与该网络的操作相关的控制数据信息。COM工作站650还经过连接路径418把信号传送到图象分配格架500，并且经过连接路径416传送到接入格架550。COM工作站650表示该管理工作站，运行控制在中心局400放置装置的操作软件，并且实现本发明的操作。COM工作站650的操作将参照图15详细讨论。
图10A是图9的视频网络接口架450的示意图。中心局400包括SONET分差多路复用器401，从SONET网络150接收结合的图象和数据信号。中心局400包括图象网络接口格架450，其格架450包括视频网络接口模块对700、视频输出模块对750和格架处理器模块对300。每一视频网络接口模块对儿包括一个运行的视频网络接口模块700和一个备用品或待用视频网络接口模块700。每一视频网络接口模块(VNIM)700在DS3线路402上接收一个视频节目组。每一节目组被同时地提供到该运行的VNIM和待用VNIM。如所示出的那样，每一视频网络接口格架450包括八对视频网络接口模块700，每一视频网络接口模块对儿通过一个DS3连接路径接收完整的节目组。每一视频网络接口模块对700把一个完整的节目组提供到广播基础设置1200。将参照图13详细描述的广播基础设置1200与视频输出模块对儿750通信。视频输出模块对儿750把该在连接路径404上的节目数据提供到图9的视频分配格架500。在连接路径404上提供的内容可以是DVB-ASI内容的形式。
视频网络接口格架450还包括格架处理器模块对300，其操作类似于如上所述的操作。视频网络接口模块700的八对儿接收以DS3格式接收该视频信号，并且驱动在广播基础设置1200上的八个节目组作为并行数据。
图10B是示出图10A的视频网络接口模块700的一个方块图。视频网络接口模块700经过冗余的DS-3链路402a和402b接收数字图象广播的一个节目组。从输入信号提取DS-3有用负荷(MPEG-2)数据并且插入到广播基础设置1200，以便传递到视频输出模块750。视频网络接口模块700设计用于运行/待用冗余的链路，包含实现热切换的电路，并且与视频网络接口格架处理器模块300通信用于各种控制目的。在用于冗余链路的输入，把端双重的DS-3信号送给每一模块。视频网络接口模块700包括基本的DS-3线路终端和接收机701a以及冗余的DS-3线路终端和接收机701b。该DS-3线路接收机从输入比特数据流析取有用负荷数据，并且准备用于传递到该并行视频总线驱动器706的信息内容。接收机701a和701b都总是运行的，实现在该输入链路的冗余。监视模块704分别地经过连接路径708a和708b监视接收机701a和701b的状态，并且确定将用哪一个线路接收机驱动对于并行视频总线驱动器706的串行馈送。监视模块704经过连接路径714a把控制信息传送到DS-3线路终端和接收机701a，并且经过连接路径714b把控制信息传送到DS-3线路终端和接收机701b。按照由接线板上的监视模块704的确定，根据哪一个DS-3线路终端和接收机装置被运行的情况，并行视频总线驱动器706经过连接路径709a或709b从DS3线路接收机701a或701b之一接收串行数据。串行数据被重组成原始的8比特字节格式，其中两个控制数据比特与原始的字节连结。如果该监视模块704使得该驱动器被触发，则差分信号，并且在最佳实施例中是在并行视频总线驱动器706中的低压差分信号(LVDS)线路驱动器(没示出)的低压差分信号，在并行视频总线驱动器706上把10比特″字码″发送到20个差动输出线路。
监视模块704用于正确地操作该视频网络接口模块700。它在该模块上完成全部功能的设置和初始化。监视模块704还监视每一功能的状态。监视模块704维护与架处理器模块300通信并且负责冗余控制的启动/等待。万一该视频网络接口模块700经历一个故障，监视模块704将警告格架处理器模块300并且使得视频网络接口模块700变成停止。由于该视频网络接口模块的设计用于启动/等待冗余的链路，所以通常成对地安装，经过连接路径711，每一个监视邻接冗余链路的故障指示器，这将使得其当运行的模块失效时立即运行。相似地，监视模块704经过连接路径712把故障状态提供到在其邻接视频网络接口模块中的相应监视模块。根据上述的过程，电压管理模块702负责热切换能力和电源管理。
图11A是示出图9的视频分配格架500的示意图。中心局400包括视频分配格架500，其包括视频输入模块对儿800、多路视频输出模块对儿850、遥控视频输出模块对儿900、和格架处理器模块对儿300。视频输入模块800对儿经过连接路径404接收作为输入的DVB-ASI格式视频信号。虽然示出的是单一的一对，但是在该最佳实施例中实际上有八个视频输入模块对儿，对应于八个DVB-ASI输入的信号404以及八个DVB-ASI备用输入的信号。每一使用中的视频输入模块800接收有效的节目组，同时备用视频输入模块经过DVB-ASI备用连接路径接收该节目组。每一视频输入模块800把一个节目组提供在广播基础设置1200上。多路视频输出模块对850从广播基础设置1200接收节目组内容，并且作为一个输出提供每一节目组的两个拷贝。因此，复合视频输出模块850驱动16个DVB-ASI输出501。该备用模块一直驱动该备用输出。遥控视频输出模块对儿900可被用于替代多重视频输出模块850，以便提供到数字环路载波(DLC)的连接。通过以大致2.488GHz的频率把八个节目组多路复用到一个串行比特流中，该遥控视频输出模块900把节目组的一个多路复用拷贝输出到单一光纤电缆。该备用模块一直驱动该备用部件在一个备用光纤电缆上输出。
视频分配格架500中还包括格架处理器模块对300，其操作类似于如上所述的操作。每一视频输入模块800对儿以DVB-ASI格式接收多达八个的视频节目组。该复合视频输出模块850驱动冗余视频输出，把视频数据提供到多址格架550(将要参照图12讨论)。如果使用的话，遥控视频输出模块对儿900多路复用该数字图象节目组，以及通过光纤链路把多路复用的数字图象节目组发送到一个接入格架。格架处理器模块300提供该格架的冗余控制以及监视。
图11B是图11A的视频输入模块800的方块图。视频输入模块800以DVBASI格式经过连接路径404接收全部八个节目组。通过特定的格架基础设置，该数据被转换成LVDS并行形式(利用额外添加的控制比特)并且使其可供连接到广播基础设置1200的全部其它模块使用。视频输入模块800设计用于运行/待用冗余的链路，包含实现热切换、与格架处理器模块300通信的专门电路，用于控制目的。DVB-ASI接收机801从八个专用的信道404接收输入信号。每一输入线404都符合DVB-ASI标准。经过连接路径807，线路404上的视频数据从DVB-ASI接收机801发送到LVDS驱动器模块802。LVDS驱动器模块802把从DVB-ASI接收机801接收的串行数据变换为并行形式。专用控制比特添加到每一字节并且该数据被字节对准(将参照图20描述)。
当监视模块806认定本输出起动信号在线路808上时，用于所有的160线路的LVDS驱动器被启动，并且全部八个节目组被驱动到广播基础设置1200，在此它们被同时地供在广播基础设置1200上的全部其它模块可使用。
监视模块806还用于正确地操作视频输入模块800。监视模块806监督在视频输入模块800上执行的所有功能的设置初始化，并且监视每一功能的状态。监视模块806保持与格架处理器模块300的通信并且负责使用中的备用设备冗余控制。万一视频输入模块800经历一个故障，监视模块806将警告格架处理器模块300，并且使得视频输入模块800立即禁动。由于视频输入模块800被设计用于运行/待用冗余设备，所以它被期望成对地安装。每一个都经过连接路径809监视其冗余邻接的故障指示器，并且经过连接路径811提供其自己的故障信息，并且当运行的模块发生故障时立即运行。根据上述的过程，电压管理模块804负责热切换和电源管理。
图11C是示出针对图11B的视频输入模块的一个替换分配方案。遥控视频输入模块825可以被用作视频输入模块800的一个替换选项。遥控视频输入模块825从单一光纤连接路径836接收伴随成帧和额外开销数据的八个10比特并行视频节目组的单一多路复用的拷贝。成帧数据被检测并且将该数据多路分解成八个10比特并行视频节目组。备用模块将一直多路分解备用光纤输入。两个模块之一将把该节目组驱动到广播基础设置1200上。
光接收机826把在连接路径836上的光数据流变换成一个包含在连接路径842上的视频广播节目的电子数据流。时钟再生和数据同步827从该串行数据流再生该串行时钟，并且把该数据重新同步到该时钟。在连接路径844上提供一个2.488GHz的时钟信号，并且经过连接路径843提供该视频广播节目。一个1:16的多路分解/接收器和帧检测器828检测帧比特的开始，并且把该数据多路分解成16比特字码。经过连接路径845提供一个155.5MHz的时钟信号，经过连接路径846提供视频广播节目，并且利用有用负荷提取装置829经过连接路径847交换帧控制信息。有用负荷提取装置829把在连接路径837上的视频节目组的成帧和额外开销比特去除。发送先入先出(FIFO)缓存器831在连接路径837上以先入先出的排列缓存该八个节目组，以便重新同步该并行发送数据速率。经连接路径838，LVDS视频驱动器832把该八个节目组驱动到广播基础设置1200上。如所示出，在其之上传送多路复用节目组的光连接路径应该具有足够的容量，以便传送数据，以便该节目组可以没有任何信息损耗地传送。
监视模块834与格架处理器模块300通信，以便经过连接路径833a设置一个故障比特，并且经过连接路径833b读出一个邻接故障比特。在适当的时候，监视模块834还经过连接路径839起动LVDS视频驱动器832。根据上述的过程，电压管理模块841负责热切换和电源管理。
图11D是示出图11A的多视频输出模块850的方块图。多重视频输出模块850经广播基础设置1200接收来自视频输入模块800的全部八个节目组。该八个节目组被复制n次，并且以DVBASI格式在线路501上从该视频分配格架500传出。多路视频输出模块850设计用于启动/等待冗余的链路，包含实现热切换、与视频分配格架处理器模块300通信以便实现控制的专用电路。
并行视频总线接收机851包含用于160个信号的LVDS接收机，即八个节目组的信号，每一节目组包括20个信号。其通过广播基础设置1200从视频输入模块800接收视频数据。DVB-ASI驱动器856a-856n用于在线路501上创建针对每一节目组的DVB-ASI兼容输出。连接路径857a至857n的每一个都包括容纳有一个节目组的串行数据流。每一节目组在一个输出连接路径上传送，因此每一输出模块包含八个输出。考虑整个系统的可适用性，在一个多路视频输出模块850上可以存在许多DVBASI驱动器模块856。
多路视频输出模块850被设计用于启动/等待冗余链路。监视模块854用于正确地操作该多路视频输出模块850。监视模块854提供对在视频控制模块上的所有其它功能块的设置和初始化，并且监视每一功能的状态。监视模块854保持与格架处理器模块300的通信并且用于启动/等待冗余控制。如果多路视频输出模块850经历一个故障，则监视模块854经过连接路径858告警格架处理器模块300，并且立即进行禁动。相似地，如果监视模块854经过连接路径859检测到相应多路视频输出模块的一个故障，则将立即成为启动。由于多路视频输出模块850被设计用于启动/等待冗余链路，所以任何一对的两个卡都将总是驱动一组冗余输出信号。根据上述的过程，电压管理模块852负责热切换和电源管理。
图11E是示出图11A的遥控视频输出模块的示意图。遥控视频输出模块900在单一光纤链路上输出伴随成帧和额外开销数据的八个10比特并行视频节目组的单一多路复用拷贝，用于发送到数字环路载波(DLC)。该备用模块将一直驱动该备用部件在一个备用光纤链路上的输出。LVDS图像信号接收机901将接收该八个节目组并且经过连接路径914把一个视频信号输出到接收FIFO缓存器904。因为串行发送速度和并行接收数据速度不相等，所以该八个节目组并行数据被缓存在接收FIFO缓存器904中以便重新同步到串行数据速度。接收FIFO缓存器904经过连接路径916提供图象广播节目，经过连接路径918提供FIFO标志，经过连接路径917从帧调节器906接收FIFO控制信号。
帧调节器906把传入数据组织成帧，并且把该成帧比特添加到该帧的开始。如果有必要同步该数据速率，额外的数据字节将被添加到该帧。数据将以16比特字经过连接路径919传送出帧调节器906。来自帧调节器906的16位并行数据流被多路复用成串行数据流，以便经过连接路径911由16:1多路器/发送器907发送到光发送器908。光发送器908选择在连接路径911上的串行数据流，并且将其变换成一个光数据流，用于经过连接路径912在一个光纤上发送。监视模块909和电压管理装置902将如上所述地操作。
图12是示出图9的接入架550和低通滤波模块600的示意图。回到图11A，在连接路径501上的每一多路视频输出模块850的输出被提供到视频输入模块950，最佳实施例中的该模块在连接路径501上也是成对地实现。在连接路径501上的内容是DVB-ASI视频格式。总数为16的DVB-ASI的视频信号被提供到八个视频输入模块950对儿。视频输入模块950的对儿确定哪一个输入的信号(主或备用)是有效的，并且把该节目组驱动到广播基础设置1200。接入格架550还包括通用接入适配器模块(UAA)1000。每一UAA模块1000都从广播基础设置1200接收全部可用的节目内容。UAA模块1000还包括中心局(CO)帧调节器1100，其操作将参考图19详细地讨论。
该广播基础设置有效地把数字图象内容的可利用性扩展到把中心局400链接到用户前端1300的通信信道。所有可用的节目内容总是在广播基础设置1200上可用。广播基础设置1200同时的实现所有用户可用所有的数字视频内容。以这种方式，本发明实现该系统的所有用户同时地接收同一个广播节目内容而不实际上影响信号的质量，并且不过载中心局的交换能力。以同一个方式，实现所有用户观看不同广播节目内容而不过载系统。该广播基础设置有效地把数字图象内容的可利用性扩展到把中心局400链接到用户前端1300的通信信道。它有效地把所有的频道广播到在接入格架550中执行选路操作的物理位置。因此，不需要把全部频道广播到用户前端。
UAA模块1000把视频和数据业务提供到多重用户。随着系统扩展，附加的接入格架和UAA被添加，以便服务新用户。在接入格架550中，冗余视频输入模块被用于以DVB-ASI格式接收该八个视频节目组。每一UAA模块可经广播基础设置1200获得视频广播节目。其独有的特点是，对每一通用接入适配器模块1000来说，在广播基础设置1200上可获得几百个图象广播节目信道。以这种方式，在一个用户前端1300的终端用户可以具有接收任何可获得广播节目内容的选择，只要该用户被授权了该请求的信道。以这种方式，终端用户具有对所有可用的广播节目内容的接入，不必要把全部的广播节目数据发送到每一用户位置。本发明的此独有特点允许在中心局400和用户前端1300之间使用普通铜线对或能够支持压缩数字图象、双向互连网数据和POTS的传送的任何通信媒质或方法，以便把数字图象广播节目提供到每一需要的用户。在接入格架中，数字图象信道被有效地广播到所有的UAA模块1000。
此外，与到每一用户的数字视频的传递结合，双向数据交换(即一个因特网连接路径)和POTS可在同一个信道上被同时地获得。
UAA模块1000经过连接路径419把视频节目内容和因特网数据提供到低通滤波器格架600。低通滤波器格架600包含多个低通滤波模块1050，每一配置用于接收通用接入适配器模块的输出。每一低通滤波模块1050把图象节目内容和数据与POTS信息结合，并且把结合的信息经过通信信道16送到一个用户前端。如当前配置，每一UAA模块1000可以服务四个用户接口线路，但是能预测，在技术上的进步将实现附加容量而不背离本发明的范围。
UAA模块1000从广播基础设置1200接收数字图象内容，并且按照要求把图象广播节目传送到用户。用于所有的四个用户的因特网数据输入至包括UAA模块1000的接入格架550上的10BaseT连接器。
图13是示出图9的接入架550附加零件的示意图。图13专门示出广播基础设置1200，包含从视频输入模块950分配到每一通用接入适配器模块1000的八个节目组。广播基础设置1200由八个数字图象节目组的设置形成。在一个最佳实施例中，每一节目组以并行格式传送MPEG-2数字视频数据。接于每一通用接入适配器模块1000的广播基础设置1200允许所有的终端用户接入所有可用的视频广播节目。所有可用的节目内容总是在广播基础设置1200上可用。广播基础设置1200同时地实现所有用户可用所有的数字视频内容。以这种方式，本发明实现该系统的所有用户同时地接收同一个广播节目内容，并且允许大量的用户收看各种节目而不实际上影响信号的质量，并且不过载中心局的交换能力。
图14是示出图12和13的通用接入适配器模块1000的示意图。在此最佳实施例中通用的接入适配器(UAA)模块1000把数字图象内容和以太网数据业务提供到使用非对称数字用户线(ADSL)技术的n个用户。此技术包括速度自适应数字用户线(RADSL)技术和任意及全部xDSL技术的变化。此外应该理解，在不背离本发明范围的条件下能使用任何数字数据传送技术，例如(但不局限于)经过一个铜线对，或任何可以支持数字视频信号传送的传输介质，双向因特网数据以及POTS。其中使用的xDSL技术只用于说明的目的。示出而最佳实施例假定一个UAA模块1000可以服务四个用户前端位置。应该理解的是，未来的实施方案可以通过每一UAA模块1000增减所服务的用户前端位置的数量。在该最佳实施例中，UAA模块1000接收八个数字视频节目组，但是可以预测，其未来可以支持附加的节目组。UAA模块1000允许每一用户从用于观看的这些节目组选择一个特定节目。对于观看的一个节目的选择是使用其中示出作为控制信道1011的xDSL链路中的一个控制信道实现的。通过使用控制信道，用户通过通信信道16通知该中心局400接收一个特定节目的期望。注意，该用户不须知道它们正在选择哪一个节目组或节目ID。用UAA1000把节目组和节目ID被映射到频道编号。另外，控制信道1011允许用户选择使用以太网数据业务。以太网数据可以利用代替数字图象广播节目，或附加到数字视频广播节目。该以太网数据信道被设计用于改进对因特网至因特网服务提供者14的高频带双向存取。
LVDS视频总线接收机1009从广播基础设置1200接收该数字图象节目组，并且把该差分信号变换到单一最终信号。该单一最终信号随后经过连接路径1012发送到多路复用器1008。多路复用器1008接收八个节目组，并且在连接路径1014上提供单个节目组到每一用户的CO帧调节器1100。多路复用器1008使监视模块1007选择包含由用户选择的频道的节目组，并且发送该节目组到用户的CO帧调节器1100。CO帧调节器1100的操作将参照图19详细讨论。多路复用器1008可以同时独立地服务多述n个CO帧调节器。监视模块1007把将要被选择的希望的节目组写入到在CO帧调节器1100中的一个寄存器。CO帧调节器1100则指令多路复用器1008从连接路径1012上的输入中选择适当的节目组。CO帧调节器1100随后从该节目组选择单一节目，并且发送该节目到DSL收发信机1001，用于经过通信信道16发送到用户前端1300。CO帧调节器1100把该接口提供到多路复用器1008。另外，多路复用器1008可以提供一个监视模块1007的接口，但是对于该最佳实施例来说，CO帧调节器1100可以更便利地提供对监视模块1007的接口。多路复用器1008从连接路径1012上的八个节目组选择一个节目组，并且把选择的节目组路由选择到适当的CO帧调节器1100。CO帧调节器1100随后滤波来自这节目组的希望的节目，将其与来自桥路器1004的因特网数据组合，并且经过通信信道16把该组合的信号传送到一个用户。实际上，当一个用户选择一个将要观看的特定信道时，监视模块1007确定该节目组以及在将要析取该选择信道的节目组中的数据包标识符(PIDS)。监视模块1007通过CO帧调节器1100命令多路复用器1008选择适当的节目组，并且命令CO帧调节器1100滤波确定的PIDS。以这种方式，选择节目被传送到该用户。
为了获得对因特网数据的选取，在此最佳实施例中，集线器模块1006在一个口上以10Mb/s接收10baseT以太网数据，并且转播该数据到其它每一个端口。桥路器1004在集线器模块1006的10baseT(LAN)连接路径和TTL电平(WAN)数据之间提供一个接口。桥路器1004获悉连接到桥路器1004的用户前端的设备的地址(即以太网或介质存取控制(MAC)地址)，并且滤出不对应于那些地址的数据。在WAN一侧，经过连接路径1016连接到CO帧调节器1100。每一用户有一个桥路器和一个CO帧调节器。CO帧调节器1100经过连接路径1016与桥路器1004相互发送接收以太网数据，并且经过连接路径1011与监视模块1007相互发送接收控制信道数据。应该注意，以太网和该10baseT连接路径只是在中心局和用户前端之间实现双向因特网数据传送的可能实施方案。使用本发明的概念可以传送任何数据。CO帧调节器1100还经过连接路径1014从多路复用器1008接收一个数字视频节目组。CO帧调节器1100把数据输出到xDSL收发信机1001，并且以对应于已经选择(由监视模块1007)的XDSL运行方式的一个速率从DSL收发信机1001接收数据。如上所述，将参考图19详细描述CO帧调节器1100的操作。XDSL收发信机1001与帧调节器1100相互发送和接收TTL数据。XDSL收发信机1001还经过连接路径16与每一用户相互收发XDSL数据。
监视模块1007包含一个微处理器，用于实现与用户的控制信道相互传递，以便通过本地总线1017与格架处理器模块300通信，并且在UAA模块1000上提供控制和读出状态。典型的监视模块1007的功能包括但是不局限于通过CO帧调节器1100实现每一用户的控制信道(串行数据端口)收发、确定对应于由用户选择频道的节目识别和节目组、并且把所选节目组和节目ID发送到CO帧调节器1100。其它功能包括配置xDSL收发信机1001、执行测试端口测试该XDSL收发信机、读出插件地址、执行串行数据端口与格架处理器300的通信、监视xDSL收发信机1001和桥路器1004的状态、以及复位在UAA1000上的模块。
电压管理模块1002实现UAA模块1000带电插入到一个基础设置，不引起基础设置总线上的任意错误并且不损坏UAA模块1000上的装置的任何部件，即不损坏在插入同一个基础设置中的其它部件上的任何装置。一个热切换控制器集成电路被用于执行该功能，并且该集成电路提供对该微处理器系统的一个开启电源复位。
图15是中心局主控工作站650的流程图。中心局主工作站650操作如下。程序框651提供该用户接口，其提供对用于UAA1000任务的用户数据库的连接。用户接口651也提供该接口，利用该接口配置和监视中心局400设备，并且通过例如java语言和超文本标记语言提供一个图形用户接口。用户数据库和控制程序块652维护用于用户信息的系统管理工作站325的内容的一个局部化镜像，包括下列内容：视频信道存取授权、因特网业务授权、帐户活动(计节目付费(PPV)信息)、服务起动和禁止以及频道观看统计。用户数据库和控制程序块652还实现记帐信息的上载和用户信息的下载。用户数据库和控制程序块652还配置该UAA1000，用于包括初调服务和服务中的任意改变。硬件设置和状态显示程序框654提供下列功能：初始化中心局400设备，监视中心局400设备的状态，包括用于状态信息的格架处理器模块300的管理轮询以及用于计节目付费买入的UAA的管理轮询。硬件设置和状态显示程序块654还提供对卡配置的一个数据库的接入，用于在大量的模块同时被替换的情况下的迅速重新配置。
嵌入的控制网络程序块656执行在COM650和中心局400设备之间的传送信息的操作。嵌入的控制网络656还允许应用程序员接口(API)定义系统支持的信息/命令的类型。系统管理工作站接口程序块657提供在中心局主工作站650和定位在TPCC100的系统管理工作站325之间的双向通信。COM650还提供必要的逻辑程序，用于处理来自用户希望的节目观看有关的处理请求、收集用户习惯观看信道(即在特定的时间周期上观看的信道)的统计、以及指定在UAA模块1000上提供数字图象内容、双向因特网数据和POTS的通信端口。
图16是用户前端1300的方块图。数字图象和数据通过通信信道16从中心局400输入用户前端1300。在该最佳实施例中，通信信道16表示支持POTS通信的一个数字用户线通信信道。另外，通信信道16可以是能够支持压缩数字图象、双向因特网数据和POTS的通信的任何通信信道，包括但是不局限于一个无线通信信道。此外，在INI1350和计算机1355、电视1365和电话1360之间的连接路径还可以用各种连接路径方法实现，例如但是不局限于用无线技术实现。
通信信道16接于智能网络接口(INI)1350。计算机1355、电视1365和电话1360被示出连接到INI1350。INI1350还可以支持附加的POTS通信线路1353a和1353b，可以同时以数字信号的形式存在。INI1350的结构和操作将在下面讨论。
图17A是示出图16的智能网络接口(INI)1350的示意图。INI1350包括连接到通信信道16的RADSL(速度自适应数字用户线)调制解调器1351。示出的虽然是使用RADSL调制解调器1351，但是本发明的数字图象和数据传递系统可以使用任意的通信技术，用于在用户前端1300和中心局400之间的通信。电话机1360也连接到RADSL调制解调器1351。RADSL调制解调器1351也经过连接路径1353a和1353b支持附加的POTS装置，其可以是数字业务的形式。
处理器1354接到IR遥控器接口1358、RADSL调制解调器1351、CP帧调节器1400、MPEG-2芯片设置1356和图形处理器1357。处理器1354控制INI1350的操作，以便从MPEG-2芯片设置1356把一个视频和音频电视信号提供到电视1365，并且经10baseT以太网连接路径1359从以太网接口1352把数据提供到计算机1355。处理器1354还提供一个串行数据连接路径，用于排除错误和维护，并且可以同时提供一个用于低数据速率装置的连接路径，例如但是不局限于辅助工具或告警监视装置。处理器1354还接于IR遥控器接口1358。
参考图17B，IR遥控器接口1358(包含在INI1350中)允许通过静态RF分配系统1361与一个或者多个IR遥控收发信机1362的RF信息的双向通信。一个IR遥控收发信机1362可以被定位在每一观看/控制位置。
图17C是示出图17B的IR遥控收发信机1362的示意图。RF信息的通信是通过变换由IR接收机1367b接收的、来自一个手持遥控器的已收IR通信信号实现的。构成的IR接收机1367b应该接收全部已知的载频，例如在32到40KHz范围中的载频，以及接收全部编码。在最佳实施例中，已收信号的包迹被用于控制一个400MHz移频键控(FSK)发射机1363a，其经过主RF信号通路1374在静态RF分配系统1361上把信号发送到INI1350。FSK发射机1363a和FSK接收机1366b(以及图17D的FSK接收机1363b和FSK发射机1366a)通过连接路径1377接到主RF信号通路1374，它是示出的能够把不同发射机和接收机成功地耦合到主RF信号通路1374的任意连接路径。该链路可以通过一个75欧姆表的同轴电缆实现，通过其它方法，例如通过(但是不局限于)一个无线连接路径实现。还包括360MHzFSK接收机1366b和IR发射器1367a，其应该有足够的能力通过一个IR信号控制各个装置。
图17D是示出17A的IR遥控器接口1358的示意图。IR遥控器接口1358解码经过主RF信号通路1374在收发信机控制器1372中接收的信息，并且通过连接路径1376把一个数字字码传到处理器1354(图17A)。收发信机控制器1372还在IR接收机1367b和处理器1354(图17A)之间传输信息。以上述相似的形式但是以360MHz的频率，处理器还可以控制连接到主RF信号通路1374的装置，以及通过360MHzFSK发射机1366a控制RF分配系统1361。
RF调制器1368从MPEG-2芯片组1356接收音频与视频输入(图17A)。射频放大器1369以及非反射陷波滤波器1371保证在RF调制器1368和主RF信号通路1374之间只传有用信号。
该系统允许RF电视信号和双向控制信号的同时传输。多个IR遥控收发信机1362能够被装设在单一系统中。该系统不依赖该遥控器的载频也不依赖一个具体代码实施方案。在处理器1354中的软件控制之下解码该IR发射器的编码和控制。
图18是一个示意图，示出在本发明的数字视频和数据传递系统中的CO帧调节器1100和CP帧调节器1400的定位和一个可能实施方案的示意图。CO帧调节器1100定位在中心局400并且置于UAA模块1000(没示出)，并且接收图象广播节目内容。CO帧调节器1100还通过因特网14接收和传送数据业务。CO帧调节器1100与调制解调器1351通信，以便通过通信信道16与放置在用户前端1300的相应的调制解调器1351通信。CP帧调节器1400定位在INI1350之内并且既以MPEG-2格式输出一个数字视频节目到MPEG-2解码器1356，又通过网络接口1352与计算机1355传送数据业务。
图19是图18的CO帧调节器1100的示意图。CO帧调节器1100经过连接路径1161，以包含多个节目的自适应MPEG-2传送数据流的形式，把一个节目组接收到数据包识别(PID)滤波器1110中。一个MPEG-2传送数据流包括传送数据包的连续数据流。全部传送数据包是188字节长度。该第一个字节设置为0×47，以便帮助同步；该比特模式不是唯一的，并且能够出现在这数据包中的其它地方。还包括传送分组标题，是一个数据包识别(PID)字段，该识别区分来自传送数据包有用负荷的传送数据包的有用负荷与其它PID数值。根据MPEG-2协议，传送数据包可以包含有用负荷、适应字段，即继有用负荷之后是一个适应字段。当存在该适应字段时，提供与数据流有关的附加信息。
信息的附加段之一是一个节目时钟基准(PCR)值。MPEG-2的编码器和解码器都把27MHz时钟用于其事务处理。这些时钟驱动一个系统计时器(STC)，不断地提供递增的时间标记值。编码器使用其自己的STC，以便时间标记发送到该解码器的数据。解码器从编码器接收该数据流，并且使用自己的STC，以便确定何时把时间标记的数据发送到它的内部单元。为了简单，该编码器和解码器没示出。但是，因为两个完全不同的时钟驱动STC计数器，所以将不可避免地在两个计数器之间有细微的变化，这是由于操作、环境条件的变化引起的。当数据接收时，这些变化能够引起解码错误。结果是，尽管这两者可以是在世界的相反侧，仍然期望一个把解码器的时钟同步到编码器的时钟的方法。在描述的解决方案中是使用包含在适应字段中的PCR值。
当随着数据流离开该编码器而把PCR值插入到传送数据流中时，该PCR值是精确地在此时的该编码器中的STC的复制。ISO/IECIS13818-1国际标准(1994)，MPEG-2系统命令从该编码器到该解码器传输延迟是一个常量。通过对于此条件的要求，到达该解码器的传送数据包将是以和它们离开编码器时精确相同的节奏和时间中的相对定位。结果是，这解码器能够把事实上接收的PCR值与解码器自己的本机STC比较。如果该接收的PCR(STC)超前本机的STC，则解码器能够推断该本地的27MHz时钟比遥控的时钟稍微慢一点。如果该接收的PCR(STC)滞后本机的STC，则解码器能够推断该本地的27MHz时钟比遥控的时钟稍快一点。这解码器的时钟设计使得其速度被精细地改变，因此可以使用由PCR值提供的信息，以便把其STC对准遥控编码器的STC。
回到图19，数据包识别(PID)滤波器1110(将参照图24A和24B详细描述)接收在连接路径1161上的多个节目传送数据流，并且把该多个节目传送数据流解析成单一节目传送数据流用于在连接路径1162上输出。产生的传送数据流被发给异步先入先出存储装置(异步FIFO)用于暂时存储器。
PCR析取装置1130(将参照图25详细描述)监视在连接路径1162上的单一节目组的内容，并且搜索一个PCR字段的出现。当PCR析取装置1130检测到一个PCR字段时，它从该数据流析取、或更精确地复制该PCR字段，并且经过连接路径1164把该PCR值锁存到PCR增量器1140。PCR增量器1140(将参照图26详细描述)经过连接路径1164接收PCR字段，并且在每一27MHz周期上把其值递增1。PID滤波器1110、异步FIFO缓存器1125、PCR析取装置1130和PCR增量器1140都从由基础设置设计提供的共同的27Mz时钟操作，传送一个自适应格式传送数据流(图20A)。重要的是，在CO帧调节器1100中的上述部件由输入到CO帧调节器1100的用于图20A的该自适应格式传送数据流1161同一个时钟所计时，因此使得该CO帧调节器按照一个同步单元经济地实现。
当CO数据多路复用器1150(其操作将参照图27A、27B、27C和27D详细描述)已准备好发送MPEG-2数据包时，其经过连接路径1166检查异步FIFO装置1125的内容。如果有将要发送的数据包，CO数据多路复用器就发送该数据包。如果该数据包包含一个PCR字段，CO数据多路复用器1150将知道可从PCR增量器1140获得该PCR字段的修改版本。在此情况中，CO数据多路复用器1150将通过重新确认(deasserting)在连接路径1171上的PCR运行信号来使得该PCR增量器1140停止运行，以使PCR增量器1140的输出稳定。CO数据多路复用器1150重写，或重新标记用于原始数据包的该修改的PCR值，作为发送到调制解调器1351(图18)的数据包。如果没有MPEG-2数据包被发送，CO数据多路复用器1150则相反地发送一个包含来自连接路径1169的数据业务的数据包。因为用于MPEG-2的视频时钟基准是使用一个27MHz的时钟编码，因此应该注意，当被时钟同步到该CO帧调节器的数据是以相同的速率，即27MHz时钟控制时，该最佳实施例具有实用性。但是，不论何时该CO帧调节器的数据被同步在与编码的视频时钟控制基准相同的速率，本发明的CO帧调节器的PCR重新标记特征都能够成功地操作。具体地说，直到该数据包被准备好发送到该调制解调器之前，本发明的CO帧调节器只简单地在自适应格式总线的每一27Mz时钟周期的基础上调整PCR字段的一个单元。
CO数据多路复用器1150还把控制频道1174添加到数字视频内容和因特网数据。通过利用未使用在中心局400和用户前端1300之间传送的每一数据包中出现的传送-优先权标志位(不论数字图象内容、因特网数据或空值数据)，建立控制信道1174。通过使用(或更准确地说是超载)出现在中心局400和用户前端1300之间传送的每个传送数据包中的该传送-优先权标志位，经过在上行和下行两个方向都是一个低速控制数据频道的控制信道1174发送控制信息。CO帧调节器1100和CP帧调节器1400使用该附加位在上行和下行方向中都形式一个串行数据流，通过该数据流从定位在用户前端1300的用户传送例如广播节目请求的控制信息。以这种方式，有可能发送低速的串行消息而不干扰该MPEG-2节目或通常的数据业务。在CO帧调节器1100中的通用异步收发信机(UART)单元和CP帧调节器1400使用这些比特产生和接收串行消息，因此提供在通信信道16的两侧的主机处理器之间的一个通信链路。
图20A是示出图19的该传送数据流的自适应速度传送数据流总线规范的示意图。该自适应格式传送数据流总线是以一个恒定27MHz数据速率时钟控制的，由t＝1/(27×106)秒指示，与输入信号的速率无关。通过利用由信号1176和27MHz时钟示出的一个附加DVALID位，并且预示其分别的字节是否包含有效数据，该总线允许任意数据速率的一个传送数据流被传输(直到8×(27×106)b/s)。由信号1177表示的附加数据包同步位(PSYNC)被添加，以便标记在每个MPEG-2传送数据包流中的第一个字节。此设计使得本发明在接收众多不同电话速率的输入传送数据流方面具有灵活性。通过只存储与认定为是使用中的线路1176上的DVALID信号相关的字节，从传送数据流1161中提取有用的数据。就此有用的数据的析取而言，该接收装置知道，线路1177上的PSYNC信号根据在每个传送数据包的第一字节认定。
图20B是一个示意图，示出对于经光链路传送的图20A的八套自适应速度传送数据流进行的格式化。图20A的自适应速度传送数据流包括八个10比特并行数据流。该八个数据流组合形式一个基本的80比特字。串行数据流被组织成帧，其示例之一示出如帧1201。每一帧包括一个80比特的额外开销码字1201a、一个80比特速率-调整码字1201b和十三个80比特有用负荷码字1201c至1201n，形成1200比特长度的一个帧。
额外开销码字1201a包括32成帧比特1202和一个四比特的有用负荷指针1206，在中间有四十四个未使用的比特。成帧比特表示一个帧的开始，并且被用于把该串行数据同步到在遥控视频输入模块825中的输出并行数据(参考图11C讨论的)。该有用负荷指针1206表示该有用负荷数据是否以在该速率调整码字1201b、第一有用负荷码字1201c或第二有用负荷码字1201d(没示出)中开始。以这种方式，串行数据流调整该数据速率以便匹配电路该输入数据速率。注意，该80-比特额外开销码字1201a被分成十个8比特字节，但是该速率调整码字1201b和有用负荷码字1201c-1201n被分成八个10比特并行自适应速率传送数据流，每一个包括八个数据比特，DVALID比特1176(图20A)、和PSYNC比特1177(20A和21)。
图21是一个示意图，示出一个任意速率节目数据流，从该数据流产生27MHz速率的(图20A)自适应格式传送数据流。通过使用由图20A的DVALID和PSYNC比特启动的选择同步，由信号1161示出的该任意速率传送数据流被变换。如可看到的间隔t＝1/α秒，其中0＜α＜27×106。以这种方式，任何随机的传送数据流都可以自适应地转换到图20A中示出的27MHz的传送数据流。
图22是取自ISO/IEC113818-1-表2-3的一个传送数据流定义表，它定义一个每一ITU-TRec.H.222.0的传送数据包，该数据包规定图20A、20B和21的传送数据流数据包的前三个字节。如图所示，每一数据包的前三字节足以确定每一数据包的PID字段。注意，字节二包含比特4-OPID[12:8]数据包ID高端(PIDH)，而字节三包含比特7-OPID[7:0]表明数据包ID低端(PIDL)。PIDH和PIDL比特的使用将参照图24A-B详细讨论。
图23是一个示意图，示出图19的连接路径1161上包含的数字视频节目组。一个节目组包括一个或者多个节目，由频道1178示出包含例如有线电视新闻广播网(CNN)以及频道1179包含例如家庭票房(HBO)。虽然为了简单示出两个频道，但是每一节目组可以同时地携带许多信道。这些节目通过利用数据包ID(PID)字段加以区分。示出的是一个实例节目组，其中包含在这节目组中的几个节目被过滤降低到单个节目。由一个终端用户预定，所示的CNN节目1178从数据包ID过滤操作1110发出。
图24A是图19的PID滤波器1110的示意图。PID滤波器1110包括多个8比特锁存器1111a-1111n，每一锁存器用于接收在连接路径1161上的该8-比特传送数据流。锁存器1111还包括两个附加比特，PSYNC比特是在连接路径1177上接收，而DVALID比特是在连接路径1176上接收。在连接路径1176上的DVALID比特把时钟起动信号提供到8-比特锁存器1111。结合在图20A、20B和22中的描述，PID滤波器1110把用于包含不希望的PID值的所有数据包的DVALID标志都设置为低值。以这种方式，通过分析在连接路径1116上的PIDL比特和在连接路径1117上的PIDH比特，从包含该节目组的传送数据流1161只提取希望的节目。在连接路径1116上的PIDL比特和在连接路径1117上的PIDH比特形成在连接路径1118上的当前数据包识别字节。
比较器1121分析在连接路径1118上的当前PID值和在连接路径1119上的期望PID，并且如果它们匹配，即该当前PID1118是该期望的PID1119，则比较器1121把一个输入提供到锁存器1122。如果该PSYNC信号被认定是在连接路径1177上，并且比较器认定在连接路径1191上的一个信号，则锁存器1122认定在连接路径1192上的一个信号，用于输入到“与”门1112。如果“与”门1112接收来自锁存器1122的输入信号以及在1176上认定的DVALID信号，则“与”门将使得该DVALID信号通过锁存器1114解除认定，同时包含期望数据包ID的被滤波的节目组在连接路径1162上提供异步FIFO缓存器1125(图19)以及PCR析取装置1130(图19)。
图24B是一个判断流程图，示出图24A的PID滤波器1110的操作。在程序块1123中，PID滤波器接收一个新数据包。在程序块1124中，确定该数据包是否包含期望的PID值。如果该PID值是期望值，则在程序块1126中的数据包ID滤波器将等候下一个数据包。如果该PID值不是期望值，则在程序块1127中，PID滤波器1110将把该数据包标记为无效的数据包，然后在程序块1126中等候下一个数据包。
图25是一个判断流程图，示出图19的PCR析取装置1130的操作。在程序块1131中，PCR析取装置接收一个新数据包。在1132中，PCR析取装置1130确定该数据包是否包含一个PCR值。如果在这新数据包中不包含PCR值，则PCR析取装置1130将在程序块1134中等候下一个数据包。倘若该数据包包含一个PCR值，则在程序块1136中，PCR析取装置1130将把该值锁存到PCR增量器1140中。PCR析取装置1130则在程序块1134中等候下一个数据包。
图26是图19的PCR增量器1140的详图。在线路1164上，多路复用器1141从PCR析取装置1130接收一个新PCR值。当由连接路径1171上的PCR运行信号的确认指令时，PCR寄存器1144将存储通过多路复用器1141在连接路径1147上接收的新的PCR值。PCR寄存器1144通常是一个43比特的寄存器。只要该PCR运行信号被认定在连接路径1171上，则根据每个27MHz时钟周期，或者提供在连接路径1164上的该新PCR值、或在连接路径1146提供的当前PCR值加一被锁存到PCR寄存器1144中。经过连接路径1167把寄存器的当前值提供到CO数据多路复用器1150，以使CO数据多路复用器1150能够把该字段重新插回到该MPEG-2数据流，如其经过连接路径1168被发送到用户前端1300那样(见图19)。此技术使得该PCR字段由正确的数量修改，以便保持系其精确性。对于每个27MHz时钟周期，PCR装载传送数据包被延迟，该PCR字段被递增一个单位以便补偿。当CO数据多路复用器1150已准备好把PCR装载传送数据包发送到用户前端1300时，其通过解除认定在连接路径1171上的PCR运行信号而停止该PCR增量器运转，并且把更新的PCR字段装回到其原始的传送数据包中(将参照图28详细说明)。
再次参考图19，通过使用一个传送数据流接口，使数据在27MHz同步该相同的时钟脉冲源用于该PID滤波器1110PCR析取装置1130、异步FIFO缓存器1125和PCR增量器1140、其PCR值以27MHz时钟周期的单位表示。这使得所有的这些单元按照一个简单的同步硬件设计实现。应该注意，与输入传送数据流相关的该27MHz数据时钟可以从被使用在该编码器中的该27MHz时钟变化。因此可能使添加到该PCR字段的量可以非常微小地改变一个产生值，使得编码器时钟被本地再生。但是，在两个时钟之间的PCR增量器1140运行的短时间上的这种变化是非常小的。在试图再生编码器时钟的场合通过使用该数据时钟控制，CO帧调节器1100将显著地减小实施方案的成本。异步FIFO缓存器1125和PCR运行信号1171提供了在所有的其它单元和CO数据多路复用器1150之间的一个缓存器，这是另外一种真正的同步的设计，因此由调制解调器1351提供的数据时钟调整。
图27A是图19的CO数据多路复用器1150的方块图。多路复用器1151经过连接路径1167从PCR增量器1140接收一个新数值、经过连接路径1169接收数据业务输入、经过连接路径1166以延迟节目的形式从异步FIFO缓存器1125接收数据、并且从判定程序1152接收输入。判定程序1152认定或解除认定在连接路径1171上的PCR运行信号，以便停止或继续PCR增量器1140的操作。多路复用器1151进行选择，从异步FIFO缓存器1125发送数据、数据业务1169或根据当前请求经过连接路径1167以一个新数值替换一个数据包的PCR字段。多路复用器1151经过连接路径1168把该最终的传送数据流提供到调制解调器1351，以便经过低频带宽度通信频道116传送该数据流。
图27B是一个状态图，示出图27A的判定程序1152的操作。在状态m0、m1和m2中，包含视频广播节目内容的一个字节从异步FIFO缓存器1125中读出并且经过连接路径1168发送到调制解调器1351。在状态m3中，再一次从异步FIFO缓存器1125读出一个字节并且发送到调制解调器1351。如果比特5被设置，则转到状态m4，否则转到状态m做等待。在状态m4中，再一次从异步FIFO缓存器1125读出一个字节并且发送到调制解调器1351。如果零，则转到状态m等待，否则转到状态m5。在状态m5中，再一次从异步FIFO缓存器1125读出一字节并且发送到调制解调器1351。如果比特4被设置，则转到状态m6，否则转到状态m等待。如果该状态机达到m6状态，则在该数据包中出现一个PCR值，因此旧的值以一个如下的新数值代替。
在状态m6、m7、m8、m9、m10和m11中，从异步FIFO缓存器1125读出一个字节并且抛弃。在线路1171上的该PCR运行信号被解除认证。在后续的六个时钟周期的每一个期间，与新PCR字段(连接路径1167)相关的六个字节被传输，替代与该旧的PCR字段相关的六个字节。
在m等待状态中，从异步FIFO缓存器1125读出一个字节并且发送到调制解调器1351，以及等候下一个数据包判断(1152)。
在状态i0中，标准MPEG-2同步字节(0×47)被发送到调制解调器1351。在状态i1中，字节0×1F被发送到调制解调器1351。在状态i2中，字节0×FE被发送到调制解调器1351。在状态i3中，字节0×1α被发送到调制解调器1351，其中α是适当的连续_计数器值。状态i1和i2发送被用于因特网数据的PID值；在此最佳实施例中，使用0×1FFE的PID值。应该注意，任意随机值都可以使用，假定该值在整个设计上一致，并且不与任何正在使用的其它PID相抵触。连续计数器是一个标准的4比特字段，如本专业已知的那样，该计数器对于同一个PID的每个传送数据包递增一次。在i等待状态中，因特网数据的一个字节被发送到调制解调器1351，并且随后的数据包判断(1152)被等待。
在状态n0中，标准MPEG-2同步字节(0×47)被发送到调制解调器1351。在状态n1中，字节0×1E被发送到调制解调器1351。在状态n2中，字节0×FF被发送到调制解调器1351。在状态n3中，字节0×1β被发送到调制解调器1351，其中β是适当的连续-计数器值。在n等待状态中，字节0×FF被发送到调制解调器1351，并且随后的数据包判断(1152)被等待。
图27C是图27A的CO数据多路复用器1150操作的流程图。在程序块1153中，CO数据多路复用器1150已准备好发送一个新数据包。在程序块1154中，确定一个MPEG-2节目组是否准备好被从连接路径1166发送(图19)。如果可获得一个MPEG-2节目组，则在程序块1156中经过连接路径1168发送到调制解调器1351。如果没有MPEG-2节目组被准备，则在程序块1155中CO数据多路复用器1150将确定是否已经达到该数据限额。如果已经达到该数据限额，则在程序块1157该CO数据多路复用器1150将发送一个空值数据包。如果在数据块1155中确定没有达到该数据限额，则CO数据多路复用器1150将在程序块1158中发送一个数据业务数据包。
图27C是图27A的CO数据多路复用器程序包判定函数1152的流程图。在程序块1181中，完成该选择以便发送一个MPEG-2节目组，程序块1181与图27B的程序块1156相对应。在程序块1182中，确定将要被发送的数据包是否包含一个PCR值。如果该数据包不包含一个PCR值，则在程序块1183中发送该MPEG-2节目组。如果在程序块1182中确定该数据包确实包含一个PCR值，则在程序块1184中解除认证在连接路径1171(图19)上的PCR运行信号，并且以在连接路径1167上可获得的新PCR值替换旧的PCR值。
图28是图19的CO帧调节器1100的下行操作(从中心局400到用户前端1300)的示意图。通过把在连接路径1164(图19)上析取的PCR值经过连接路径1172锁存到PCR增量器1140、并且解除认定对PCR增量器1140(图19)的PCR运行信号1171，来自多路节目信源传送数据流1161的分别的数据包被有选择地转送为较慢的传送数据流1168，发送到调制解调器1351。根据图26的描述，对于包含该PCR字段的数据包执行PCR场调节。
图29是示出在一个上行(用户前端1300到中心局400)定向的图19的CO帧调节器1100的CO数据多路复用器的示意图。虽然为了简单对图19做了省略，除了CO数据多路复用器1150之外，CO帧调节器1100包括CO数据多路分解器1155。CO数据多路分解器1155经过连接路径1168从用户前端1300接收双向因特网数据，并且经过控制信道1174接收控制信息。CO数据多路分解器把该因特网数据经过连接路径1169路由选择到例如计算机1355(没示出)。控制信道1174的操作如上讨论。
图30是表明下行方向中CP数据多路分解器1455的示意图。在连接路径1456上从DSL调制解调器1351接收视频广播节目内容和数据。CP数据多路分解器1455分离经过连接路径1457的用于输入到MPEG-2解码器1356(图18)的视频广播节目内容以及经过连接路径1459用于输入到计算机1355(图18)的双向因特网数据。还假定，到CP数据多路分解器1455的输入是控制信道1174的数据，其操作已参考图19讨论。
图31是示出图17A的CP帧调节器1400在上行方向中的CP数据多路复用器1450的示意图。经过连接路径1459在CP多路复用器1450中接收双向因特网数据，并且传送到DSL调制解调器1351，用于经过通信信道16的通信。注意，CP数据多路复用器1450只在上行方向中经过控制信道1174发送双向因特网数据以及控制信息。
图32是一个判断流程图，示出CO数据多路分解器1155和CP数据多路分解器1455的操作。程序块1186预示一个新数据包的到达。在程序块1187中，确定该数据包是否包含数据业务。如果该数据包不包含数据业务，则在程序块1188中该数据多路分解器等候下一个数据包。如果在程序块1187中确定该数据包确实包含数据业务，则在程序块1189中该数据业务被析取并且该数据多路分解器在程序块1188中等待下一个数据包。
图33是图17A的CP数据多路复用器1450的操作流程图。在程序块1401中，CP数据多路复用器1450已准备好发送一个新数据包。在程序块1402中确定该数据限额是否已经达到。如果已经达到该数据限额，则在程序块1404该CP数据多路复用器1450将发送一个空值数据包。在程序块1402中如果确定该数据限额没有达到，则在程序块1406中，CP数据多路复用器1450将经过通信信道16以调制解调器1351发送一个数据业务数据包到中心局400。这也示出该上行数据是传送数据包中的数据格式。对于本发明的设计来说虽然没必要操作，但是其促进标准化。CP数据多路复用1450只产生数据业务数据包和空数据包。
图34是一个示意图，示出图19的CO帧调节器1100的一个替换实施例。在本实施例中，CO帧调节器1100添加一个新节目到一个现有的传送数据流。执行与参照图19描述的一样功能的部件给予相同的参考数字，并且将不被再详细描述。如可以看到的那样，一个被添加的节目在连接路径1551上提供到异步FIFO缓存器1125。PCR提取器1130还以与监视图19的PID滤波器1110的输出的相似形式监视在连接路径1551上的传送数据流。PCR提取器1130、PCR增量器1140和异步FIFO缓存器1125都执行如上所述的相同功能。节目多路复用器1550替换了CO数据多路复用器1150，并且经过连接路径1552接收现有的节目数据流。节目多路复用器1550将以与新节目相关的数据包代替输入的空数据包，并且在连接路径1554上提供一个包括新的n+1个节目数据流的一个输出。
在不实质离开本发明范围和原理的条件下可以完成本发明上面描述的实施例的许多变化和修改。所有的这种修改和变化都将包括在本发明的范围之内。

Claims (15)

1.用于经过单一通信信道传送数字视频和数据的系统，包括：
一个广播节目中心，配置来接收表示多个视频节目的多个视频信号，所说的广播节目中心还配置来处理至少一个双向数据信号；
与所说的广播节目中心通信的一个中心局，所说的中心局配置来接收表示所述多个视频节目的所述多个视频信号，并且在一个总线上同时放置所述的多个视频节目；所说的中心局还配置来处理所说的至少一个双向数据信号，所说的至少一个双向数据信号包括一个电话信道；和
位于所说的中心局中的装置，用于同时把表示所述多个图象节目的所述多个视频信号的任一个传送到多个终端用户位置的任一个和停止该传送，并且支持所说的至少一个双向数据信号经过单一通信信道到所说的多个终端用户位置的任一个的通信。
2.如权利要求1的系统，还包括用于精确地控制表示所述多个视频节目的所述多个视频信号、以便传递到所说多个终端用户位置中的任一个。
3.如权利要求1的系统，其中在所说的中心局中的该所说总线的布置允许多个终端用户位置同时接入表示所述多个视频节目的所述多个视频信号的任意数目。
4.如权利要求1的系统，其中所说的总线允许连接到所说的中心局的任意终端用户位置从表示所述多个图象节目的所述多个视频信号的任一个中选择。
5.如权利要求1的系统，还包括用于从所说的终端用户位置通信到所说的中心局的装置，以便请求表示所述多个视频节目的所述多个视频信号之一。
6.如权利要求1的系统，还包括一个包含在所说的中心局之内一个视频网络接口格架。
7.如权利要求1的系统，还包括一个包含在所说的中心局中的一个视频分配格架。
8.如权利要求1的系统，还包括一个包含在所说的中心局中的一个接入格架。
9.如权利要求8的系统，其中所说的总线置于所说的接入格架之中。
10.如权利要求1的系统，还包括装置，用于同时地给至少一个电话信道提供给表示所述多个视频节目至少之一的所述多个视频信号的至少之一和所说的至少一个双向数据信号。
11.用于经过单一通信信道提供多个视频信道以及双向数据的一种方法，包括步骤：
a)在一个总线上同时放置分别表示一个图象节目的多个视频信道；
b)从多个用户位置至少之一接收对于所述多个视频信道至少之一的一个请求；
c)处理该请求，以便确定所说的至少一个用户位置是否为经授权接收所说的多个视频信道至少之一的用户；和
d)如果所说的至少一个用户位置是被授权接收所述多个视频信道的所说至少之一的用户，则经过单一通信信道同时把表示所说的至少一个视频节目的所述多个视频信道至少之一传送到所述多个用户位置的任一用户，所述多个视频信道中的至少一个表示所述至少一个视频节目，并且所述双向数据在所述至少一个用户位置停止。
12.如权利要求11的方法，还包括步骤：同时地为所说的多个视频信道至少之一提供一个双向数据信道。
13.如权利要求11的方法，还包括步骤：同时地为所说的多个视频信道至少之一提供至少一个电话信道。
14.如权利要求11的方法，还包括步骤：同时地为所说的多个视频信道至少之一提供一个双向数据信道和至少一个电话信道。
15.如权利要求11的方法，还包括步骤：监视的由每一用户位置请求的所述多个视频信道的每一个，以便收集通过所说的用户位置请求的全部视频信道的历史；并且
在一个数据库中保持所说的历史。
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