CN1199885A - 数据接收装置和数据接收方法 - Google Patents

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Abstract

一种数据接收装置及其方法,从广播网接收数据并重构成计算机可用的包。端子1的输入数据由调谐器10解码,并由多路信号分解器11分离。音频/视频信号由A/V解码器16转换为模拟信号并从端子4输出。分组器12将数字数据流从TS包重构为IP包,广播网上的IP地址根据地址转换表13a转换为互联网上的IP地址。重构的IP包通过路由选择部分13选择的LAN接口14输出到计算机。还可提供收费控制部分17。本装置紧凑且通用性高。

Description

数据接收装置和 数据接收方法
本发明涉及一种用于把接收到的数字数据通过例如数字卫星广播网输出到计算机的数据接收装置和数据接收方法。
通常使用的接收装置仅能接收音频数据和视频数据的广播流并从一个外部接口输出音频/视频流，诸如用于有线电视广播或卫星广播的接收装置。
其中有些接收装置具有除了能接收音频/视频流外，也能接收可被计算机使用的数字数据的功能，并且可以通过一个输出口将数据流输出到计算机。尽管如此，还没有一种接收装置具有将接收到的广播数据以IP(互联网协议)数据报(data gram)来输出的功能。
为了在计算机上可使用从广播网接收的数据，需要在每台计算机上安装一块专门的电路板。不过这样会导致接收装置不仅缺乏通用性，而且不太容易处理。
鉴于上述现有技术的发展情况，本发明的目的在于提出一种数据接收装置和数据接收方法，它能将由广播网发送的数字数据转换成IP数据报，并输出到计算机或诸如此类的设备中。
根据本发明，提出一种用于接收包括数字数据的广播数据和将广播数据输出到计算机的数据接收装置。该数据接收装置包括：作为广播数据输入口的第一接口、用于重构输入广播数据成预定包的分组器(packetizer)以及把重构的数据包输出到计算机的第二接口。
根据本发明，它还提出一种用于接收包括数字数据的广播数据并将广播数据输出到计算机的数据接收方法，这种数据接收方法包括：分组步骤，将输入广播数据重构成预定的协议包(protocol packet)；路由选择步骤(routingstep)，在输出重构的预定包到计算机时，重写首标信息，并根据协议包控制响应数据的路由。
根据本发明，可以实现一种数据接收装置和数据接收方法，它能将由广播网发送的数据转换成IP数据并将IP数据输出到计算机。
附图的简要描述
图1示出依据本发明的数据接收装置的一个实施例。
图2示出依据本发明的数据接收装置的关键部件结构的方框图。
图3A和图3B是用于解释依据本发明的数据接收装置中的数据流程示意图。
图4是用于解释IP数据包生成过程示意图。
图5示出IP首标的详细结构图。
图6示出依据本发明的数据接收装置的结构的特定例子的方框图。
图7示出依据本发明的数据接收装置的前面板结构的一个例子。
图8示出依据本发明的数据接收装置的前面板结构的另一个例子。
图9示出依据本发明的数据接收装置的前面板结构的另一个例子。
图10示出依据本发明的数据接收装置的后面板结构的一个例子。
现在结合附图将详细介绍本发明的优选实施例。
图1示出本发明的数据接收装置的一个实施例。
这种数据接收装置除了具有能接收视频数据和音频数据流和输出接收数据流的普通广播接收装置的功能外，还具有接收可被计算机使用的数字数据的功能。该数据接收装置也有一个外部输出接口，用来将接收到的视频数据和音频数据的数字数据流输出。
具体来说，根据本发明的数据接收装置101，它有：一个广播接口1a，通过同轴电缆等连接到广播网上；一个PC接口2a，用于通过LAN(局域网)连接到个人计算机20上；一个电话接口3a，用于通过电话网连接到外部网上，如互联网(Internet)；以及一个AV设备接口4a，用于输出接收的A/V(音频/视频)数据。
这种数据接收装置101其特征在于：上述所有接口都集中于单个盒子中，结构紧凑。而传统装置是把这些接口布置在一块电路板上，插入计算机20的一个扩展槽中。所以，只需简单地将这种数据接收装置101安装于计算机20和广播网或电话网之间，并同连接器连接，广播网上传送的数据就能被转换为IP数据，以便计算机20使用。
图2示出依据本发明的数据接收装置的关键部件结构的方框图。
这种数据接收装置的基本功能是：能接收大容量单向电路诸如卫星广播网上传输的数字数据，并将接收的数字数据输出到计算机。因此，这种数据接收装置有如下三个接口。
作为第一接口的广播接口1a是在端子1通过同轴电缆连接到广播网上的广播接口。广播接口1a包括一个调谐器10，用来接收数字收星广播或有线电视广播。
连接的广播网不仅限于卫星广播或有线电视广播，也可以是使用地波的广播网。
作为第二接口的PC接口2a是一个计算机接口，经由端子2同个人计算机进行数据的传送和接收。通常，PC接口2a包括一个LAN接口，用于通过LAN与计算机连接。在此情况中采用的LAN是基于以10Mbps的传送速度进行基带传送的10BaseT，或基于高性能串行总线的IEEE1394标准，即一个串行接口标准，它允许以100M/200M/400Mbps的传输速度混合传输控制信号和信息信号。
作为第三接口的电话接口3a是一个外部连接接口，用于与外部网，如互联网相连。作为电话网，采用在3.4kHz的频带内传输模拟音频信号的PSTN(公共交换电话网)，或以从64kbps到128kbps的速度传输数字信号的ISDN(综合业务数据网)。这些电话网可以通过调制解调器或ISDN的端子适配器连接到端子3。
这种数据接收装置也可以视所要求的功能只包括广播接口1a和PC接口2a。另外，除上述接口外，也可以使用ATM(异步传递方式)或FDDI(光纤分布数据接口)。
调谐器10用来从由端子1输入的广播数据中选择某个期望的频道并输出其数据流。这种数据流包含计算机可用的数字数据，也包含音频和视频数据。
多路信号分解器11收集和分类由调谐器10选择的数据流中具有相同PID(分组标识符)的数据包。因而，作为多路复用广播数据的音频数据、视频数据和数字数据因而能够被相互分离开来。
分离开的音频数据和视频数据被传送到A/V解码器16，并且数字数据被传送至分组器12。下面对此进行说明。
A/V解码器16用来将来自多路信号分解器11的视频数据流和音频数据流解码成模拟信号。解码后的模拟信号从A/V输出端4输出。
根据被多路信号分解器11分离开的数字数据的流向，接下来将对这种数据接收装置作将进一步的介绍。
在随后的说明中，假定一台计算机通过PC接口2a经过电话接口3a同一个互联网的服务提供商相连接。每个接口分配有IP(互联网协议)地址，并且数据流是IP数据报。
如上所述，由多路信号分解器11分离的数字数据被传送至分组器12。分组器12的作用是完成传输流包单位或格式的转换，比如，为了符合数字卫星广播的传输标准，并生成基于互联网协议的预定数据包。
这里，来自多路信号分解器11的TS(传输流)包被重构为IP(互联网协议)包，然后传送到路由选择部分13。IP包就是一组数据，也被叫作IP数据报(data gram)。
路由选择部分13用来选择数据接收装置中数据的路由，并且根据选择的路由，转换目的地址。路由选择部分13选择在广播接口1a、PC接口2a和电话接口3a之间的路由。控制信息或者包含在由广播接口1a输入的广播数据中，或者包含在从与PC接口2a连接的个人计算机输出的数据中。
LAN接口14是一个用于通过端子2与计算机进行数据传送/接收的接口，而且是一个连接LAN的接口。
调制解调器15是一个用于通过与端子3连接的电话网与外部网进行数据传送/接收的接口。当电话网是ISDN时，要单独使用一个端子适配器。
收费(accounting)控制部分17用来控制接收收费广播节目时费用。这样的控制被称作CA(Conditional Access，有条件接入)控制。如果需要，才提供收费控制部分17。收费控制部分17能够根据内存卡上记录的条件，将产生的收费信息通过电话网传送给广播服务提供商。
在上面的描述中，输入数据接收装置的广播数据是未加扰的。但是实际上数据常常是加扰的。这种情况下，要在调谐器10之后增加用于音频/视频数据的解扰器，以及在分组器12之后增加数据解扰器。
现在参照图3来介绍依据本发明的具有上述基本结构的数据接收装置的操作。
首先介绍在个人计算机和外部互联网连接提供商之间利用数据接收装置传送和接收IP数据报的情况。
通过构成PC接口2a的端子2和LAN接口14所接收到的IP数据报被传送至路由选择部分13。当此IP数据报要传送至电话网时，电话接口3a就被选中，数据被传送至调制解调器15。调制解调器15通过连接在端子3上的电话网，呼叫互联网连接提供商，在完成了连接操作之后，把IP数据报从端子3发送给电话网。
通过电话网来自互联网连接提供商的数据从端子3经由调制解调器15输入到路由选择部分13。这时，PC接口2a就被选中，接收到的数据被输出到计算机中。
作为通过PC接口2a、从路由选择部分13输出IP数据报的通信协议，采用的是标准互联网协议。在同互联网连接提供商进行PPP(点对点协议)连接的过程中，数据接收装置得到了事先分配给每个接收装置(个人计算机)的IP地址。另外，获得这个IP地址之后，数据接收装置接入由数据卫星广播服务提供商管理的互联网上的鉴别服务器(Authentication Server)，从而获得广播网上使用的每个接收装置的IP地址。在路由选择部分13中，互联网上的IP地址和广播网上的IP地址的对应关系作为一个地址转换表13a被存储在存储器(RAM)中。
在以下对数据的说明中，在从计算机传送请求信息给外部网诸如互联网中，使用双向电话网，并且响应此请求来自互联网的数据由一个大容量单向广播网接收，如数字卫星广播网或有线电视网。
正如图3A所示，来自个人计算机的请求信息通过PC接口2a传给了路由选择部分13。这时，根据地址转换表13a，路由选择部分13将IP数据报首标部分中的IP数据地址重写为广播接口1a的IP地址。然后，含有被重写的IP地址的数据报经过检查和(check sum)重计算处理后，从调制解调器15经由电话网发送给互联网。重写过的IP地址对(IP address pair)存储在地址转换表13a中。即，地址转换表13a显示了在广播网上使用的IP地址和在互联网上通常使用的IP地址间的对应关系。
如图3B所示，凭借地址转换，来自互联网服务器的数据被传送给诸如数字卫星广播网的广播网，然后经过数据接收装置中的广播接口1a、多路信号分解器11、分组器12、路由选择部分13以及PC接口2a，由个人计算机接收。具体来讲，调谐器10通过广播接口1a接收传输流包，分组器12将此传输流包转换为IP包后传送给路由选择部分13。IP数据报的首标部分的分配在广播网上的IP目的地址作为一组IP包被重写为请求相关数据的计算机的IP地址。之后，PC接口2a被选中，并且IP数据报被传送至个人计算机。
不仅上面介绍的地址重写法可以实现使用这种数据接收装置的广播接口1a的双向通信，而且其它一些方法也能实现。
现在来说明一下IP包。
图4是IP包的结构示意图。
IP包60的大小由TCP/IP(传送控制协议/互联网协议)所规定。如果用户要求的大小超过了规定大小，数据将被分成若干IP包。
当数据需要加密时，通常根据64位的明文(plaintext)进行加密。如果被加密的IP包60的数据长度不是64位的倍数，需填充无效数据，使整个IP包60成为64位的倍数，这样就形成了IP包61。
为了某个特定用户，经过加密处理的IP包61形成了IP包62，追加一个MAC首标70。MAC首标70包括8位的SSID(服务器系统ID)、24位的UDB(User Depend Block，用户相关块)1、和32位的UDB2。尤其是在MAC首标70的UDB2中，写有与IP首标中的目的IP地址相似的目的IP地址。
IP首标中的目的IP地址是加密的，因此除非经过解码，否则对于接收装置侧，它是不可知的，但是，由于MAC首标70中含有同样的目的IP地址，所以接收侧只需简单地以硬件方式从MAC首标70中读出目的IP地址，就能发现此数据块是否为用户所要。
在UDBl中，设定有3位的PBL(Padding_Byte_Length(填充字节长度))、1位的CP(Control_Packet(控制包))、1位的EN(Encrypted_or_Not(是否加密))、1位的PN(Protocol_Type Available_or_Not(是否有协议类型))、2位Reserve(备用)，以及16位的协议号(Protocol Type(协议类型))。
PBL是填充字节长度，并且表示了加密时填充的无效数据长度。为了接收加密IP包的用户能够知道正常的数据长度，PBL必不可少。
CP是用来识别用户要求的数据或系统操作必需的控制数据是否存在于IP包中的一个位。通常当用户发出请求时接收到的MAC帧63中的CP表明不是控制数据而是数据存在。
EN是表示IP包是否被加密器加密的控制位。根据此位信息，用户决定是否对接收到的MAC帧63进行解码处理。PN是表示在协议类型区中是否有有用信息的控制位。这两个控制位被追加在IP包62中。
在UDB2中，除了目的IP地址外，也可能设置有表示IP包中信息类型的内容ID。稍后将对内容ID进行说明。在UDB2中设置有是识别目的IP地址还是内容ID的SSID。
MAC帧63中附加有一个CRC(循环冗余校验)，这样数据在传送侧经过CRC计算后，数据接收侧就能检查接收的MAC帧是否被正确地传送。生成的16位的CRC被附加到MAC帧63的最后部分。
MAC帧63被转换为一个比如符合MPEG2规定的区段(section)，然后MAC帧63附加在区段(Sec)首标71之后，这样又形成了一个叫做私有区段64的区段。
要发送的私有区段64被分成若干传输包651，652，…65n。
图5显示用于这种情况的IP包60的IP首标，在这个IP首标中，设置有用户目的IP地址74和发送者IP地址73。其中目的IP地址74为32位。
现在将进一步详细说明作为本发明的实施例的数据接收装置。
图6示出依据本发明的数据接收装置的结构的一个特定例子的方框图。
响应某个特定用户的要求经过广播网传输的数据是由用户侧的接收天线31接收并传给特定用户的数据接收装置的。
接收天线31所接收到的信号被转换成为IF信号并从端子1输入到数据接收装置32中。在数据接收装置32中，经过调谐器33、A/D转换器34、解调器35和解码器36，信号被转换成为数字信号。解调器35和解码器36的动作由CPU42管辖的微机51控制。
接下来，经过解调和纠正处理后的加密TS包数据被传送至解扰器37。
解扰器37在TS包级上对加密TS包数据进行解扰处理。在这个例子中，解扰器37从加密TS包数据中的首标部分读出PID部分的值和解扰控制部分的值，并判断服务提供商是否提供了相应于此值的TS包解码密钥。如果提供了解码密钥，解扰器37就使用解码密钥对加密TS包的有用负荷(payload)部分进行解码，并输出解码后的TS包。如果没有提供密钥，解扰器37就取消该加密TS包。
解码后的TS包被提供给多路信号分解器38。多路信号分解器38将与TS包数据多路复用的音频数据和视频数据分离开后，把音频数据传送给音频解码器39，视频数据传送给视频解码器40。音频解码器39从音频输出端子4a输出模拟音频信号，视频解码器40从图像输出端子4b经由一个NTSC编码器41输出模拟视频信号。剩下的TS包数据被传送到分组器45。
分组器45的作用是把来自多路信号分解器38的TS包重构成IP(互联网协议)包。由分组器45重构的IP包(或叫IP数据报)经由数据解扰器46，被发送到路由选择部分47。数据解扰器46的作用是在IP数据报被加扰的情况下进行解扰。这一操作中的解码密钥存储在双端口RAM(DPRAM)48中，与标识符相对应。
路由选择部分47的功能是选择IP数据报的输出路由：是通过LAN接口49输出给计算机，还是经由调制解调器54传送给与电话网连接的外部网。该操作由控制装置CPU42控制。
CPU42是用来控制数据接收装置的运行的控制装置。具体地说，CPU42控制DPRAM48的读取和参照表值的设定。CPU42还根据从ROM44读入RAM43的程序来控制多路信号分解器38和DPRAM48。CPU42还控制经由调制解调器54和电话网向外部网的请求的发送。这些控制操作是通过主总线55执行的。
另外，CPU42可以处理从IC卡读入器53读取的数据，以便如果需要则生成解码密钥或者收费信息。
最后，介绍依据本发明的数据接收装置的外观形状。
该数据接收装置放置在一个箱式结构中，正如上面所描述的，它有：一个广播接口，与广播网连接；一个计算机接口，与LAN连接；以及一个外部接口，与电话网连接，这些接口都位于背面。该数据接收装置还具有与通常商业化的广播传送/接收装置相似的广播接收功能。
图7示出数据接收装置的前面板的结构的示例。
前面板上，是指示各种运行状态的指示器。此例中，有指示电源开/关状态的电源指示器80、指示连接状态的连接指示器85、以及指示发现发送数据冲突(collision)的冲突指示器87。
图8示出数据接收装置的前面板的结构的另一个示例。
这个例子，除了图7所有的指示器外，还有一个B1指示器81、B2指示器82、Tx(传送)指示器83、Rx(接收)指示器84和模拟指示器86。
图9示出数据接收装置的前面板的结构的另一个示例。提供了电源指示器80、Tx指示器83、Rx指示器84、连接指示器85、模拟指示器86和冲突指示器87。
图10示出数据接收装置的后面板的结构的一个示例。
后面板上有：一个调谐器接口(调谐器I/F)连接器91，用来连接广播网和调谐器；一个网络接口(网络I/F)连接器92，用来连接计算机和LAN等；一个电话接口(电话I/F)连接器93，用来连接电话网和调制解调器。这些连接器91、92和93分别同端子1、2、3一一对应。
另外，还设置有：音频R/L输出连接器94A和94B，用于模拟音频信号的输出；视频输出连接器95A和95B，用于模拟视频信号的输出；以及S视频输出连接器96A和96B，用于S视频信号的输出。电源连接器100用于为该数据接收装置提供电源。
根据本发明，接收由广播网传输的数据并将其转换成为可在个人计算机上统一处理的IP包，然后将IP包输出。因此每个用户通过电话网从计算机上发出请求，响应用户的请求，广播网上传输的数据可被计算机使用。而且，由于互联网上分配的IP地址和广播网上分配的IP地址是自动转换的，用户不必明白这两种IP地址的区别就能接入互联网。
另外，实现上述功能的装置紧凑地封装在单个盒子中，提供所有必要的接口。因此，这样的数据接收装置通用性高，而不受诸如计算机类型限制的影响。通过使用该数据接收装置，诸如数字卫星广播网一样的大容量单向电路就可以很容易地用于从互联网一类的外部网上高速下载大量数据。

Claims (11)

1、一种数据接收装置，用来接收包括数字数据的广播数据并将接收的广播数据输出到计算机，所述装置包括：
第一接口，是广播数据的输入口；
分组器(packetizer)，用于将输入的广播数据重构为预定的包(packet)；和
第二接口，用于把经过重构的包输出到计算机。
2、如权利要求1所述的数据接收装置，其中广播数据是从卫星广播网或有线电视网输入的。
3、如权利要求1所述的数据接收装置，其中重构的预定的包是互联网协议(Internet Protocol)包。
4、如权利要求1所述的数据接收装置，其中第二接口是与局域网连接的接口，以及，重构的数据包是通过局域网输出到计算机的。
5、如权利要求1所述的数据接收装置，其中第二接口是基于高性能串行总线的IEEE 1394标准。
6、如权利要求1所述的数据接收装置，还包括：一个第三接口，用于同电话网连接；一个路由选择装置，用于根据接收的广播数据的内容，在第一接口、第二接口和第三接口之间选择路由。
7、如权利要求6所述的数据接收装置，还包括一个控制装置，用于根据接收的广播数据来控制路由选择装置。
8、如权利要求6所述的数据接收装置，其中路由选择装置有一个地址转换表，用来把广播网上分配的地址转换为互联网上分配的地址。
9.一种数据接收方法，用来接收包括数字数据的广播数据并将接收的广播数据输出到计算机，所述方法包括以下步骤：
分组步骤，将输入的广播数据重构成为预定的协议包；和
路由选择步骤，在把重构的预定的包输出到计算机时，重写首标信息，并控制对应于协议包的响应数据的路由。
10、如权利要求9所述的数据接收方法，其中广播数据是从卫星广播网或有线电视网输入的。
11、如权利要求9所述的数据接收方法，其中重构的预定的包是互联网协议包。
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