CN1206297A - 宽带交互式媒体 - Google Patents

Abstract

一种整个住宅的宽带交互式多媒体方案对一个用户住宅(200)提供位于一个网络接入节点(NAN)(202)的单一宽带入口点。NAN(202)应用方便,允许用户简单地应用诸如遥控器之类的NAN控制器(210)来与网络(102)的中央控制器(222)相通信,NAN控制器(210)可使诸如电视机(208)、磁带录像机(214)等用户装置连接到住宅(200)内的同轴电缆系统(209)上。

Description

宽带交互式媒体

本发明涉及用户与通信网络相通信，具体涉及用户住所与电缆网络的宽带连接。

当前的电缆电视系统要求对电缆付费频道付费的电缆电视系统的每个用户使用一个机顶盒来解扰另外的加扰视频信号。目前应用的机顶盒在一个时刻只输出一个视频频道的信号。家庭中的每台电视机通常要有一个相关联的机顶盒。对于要接收付费频道的任一台电视机来说，必须由有线电视运营者提供一个独立的机顶盒。不过，该机顶盒限制了用户用他们的电视机选看节目的任选能力。例如，电视机即使具有划分屏幕显示(split screen viewing)的功能，即在荧光屏上能同时看到两个不同频道的节目，但该机顶盒限制用户只能观看一个频道的节目。

新近开发研究的成果允许在同一时刻宽带解扰所有授权的频道。这个开发研究成果在Katznelson的美国专利 5，430，799、题为“多频道电视信号加扰和解扰系统及其方法”的文本中说明了。该专利叙述了在一频道群内可使有选择性地解扰任意频道子集凑效的过程。这类信号允许用户应用他们的电缆现用设备(诸如电缆现用电视机和电缆现用磁带录像机)，而无需机顶盒。

随着最近的开发研究，现在所面临的新的挑战是如何有效地利用全部容量向客户提供对于业务(例如付费电缆频道、按观看次数付费的节目、国际互联网(Internet)web“拍浪”、电缆电话、数字电视、以及电缆可视电话)能更大量和更方便的接入。这些业务应该以相当方便的方式简便地接入给用户。

据此，现在需要通过以一种方便的并对用户友好方式提供宽带的整个住宅交互式多媒体业务，来增加从网络102上对用户可获得的业务。

图1示出常规的多媒体业务及其连接到住所内各用户装置的示意图。

图2示出根据本发明优选实施例的住所的示意图，该住所具有许多用户装置，这些用户装置都耦连到一个网络上。

图3示出按照本发明优选实施例的用以获得加扰信号的方法的流程图。

图4示出按照本发明优选实施例的用以获得数字信号的方法的流程图。

图5示出按照本发明优选实施例的用以获得国际互联网(Internet)业务的方法的流程图。

图6示出按照本发明优选实施例的一种网络接入节点的方框图。

图1示出用户住所例如用户的家庭房屋100以常规布线方式与网络102相交互。网络102包含所有类型的通信系统，其中包括电话、电缆电视(CATV)(在CATV中可包括普通电视网站和付费电影频道以及按观看次数付费的比赛节目)、Intercnet访问(通过计算机／调制解调器或者通过电视机上的web浏览器)、交互式游戏、电视会议和数据传输等。

现今，大多数家庭都具有许多不同的网络入口点。例如，电话机104通常利用已连接到网络102的公共交换电话网(PSTN)的一条双扭绞铜线对106连接到网络102上。计算机108将利用双绞线对连接、ISDN连接，或是通过使用电缆调制解调器的同轴电缆(110)连接，可在网络102上连接到Internet。业已预订到CATV系统的用户将有一个机顶盒112，通过同轴电缆113连接到CATV传输系统中(如果用户的计算机是利用一个电缆调制解调器连接到Internet，则同轴电缆113和110通常是同一个)还连接到用户的电视机114上，以便允许用户接收付费电影频道和按观看次数付费的比赛节目。当网络102里CATV系统的中央控制器向用户授权接通一个付费频道时，机顶盒112就解扰信号并将解扰的信号输出给电视机114。对于接收付费电影频道的第二台电视机116而言，需要一个单独的机顶盒118。

常规系统的附加单元包括遥控器，该遥控器通常是利用红外线(IR)信号与电视机通信，该电视机具有单独的遥控单元也应用红外线信号与机顶盒的通信。每当用户想预订一个按观看次数付费的频道或赛事节目时，他拨叫一个电话号码接通到CATV业务提供者的中央控制器，然后中央控制器授权机顶盒112来解扰该特定频道。

机顶盒的基本局限性是在同一时刻只有一个频道被解扰并被传送到电视机，典型的是在第3频道或第4频道上。这把电视机的能力限制于只接收显示第3频道或第4频道的信号输入。为此，现代电视机中所具有的许多新特点诸如电视机的频道变更显示、划分屏幕显示等得不到发挥。“将机顶盒加到电视机上”的附加特点例如屏幕上显示节目指南也被限制在已直接连接到机顶盒上的电视机上才能收看到。

本发明提供一种便于使用并且允许用户直接应用一个遥控器和各种用户装置例如电视机与网络102的中央控制器相通信的、具有单一宽带入口点通往用户住所的、整个家庭宽带交互式多媒体系统。

图2示出根据本发明优选实施例的用于多媒体网络的整个家庭宽带交互式媒体系统。在这个优选实施例中，用户住所例如住宅200通过网络接入节点(NAN)202连接到网络102上。从NAN202到网络102的连接线是一条同轴电缆和混合的光纤同轴电缆的连接线204。从同轴电缆到混合的光纤同轴电缆的变化不是本发明的要点，在图2中也未示出。NAN202耦连到不同的用户节点例如用户节点206上，然后再通过遍及住宅200布线的一个同轴电缆网209耦连到用户装置例如电视机208上。

图2示出优选实施例中在住宅200外面的NAN202。在另一个实施例中，NAN202位于住宅200内。请注意，尽管在本说明中用住宅200来叙述优选实施例，但本发明可以应用在任何的用户环境中。

至少一个网络接入节点控制器(NAN控制器)210在住宅200内。从住宅内到处都向NAN202发送控制信号。在优选实施例中，NAN控制器210是一个遥控单元，能利用IR信号与任何用户装置例如电视机208或磁带录像机214相通信，还能利用无线射频(RF)信号与NAN202相通信。NAN202利用天线212从NAN控制器210接收RF信号。本领域的技术人员理解，NAN控制器210必须在用户装置的视线内，以便于利用IR信号通信，否则就得利用复杂且昂贵的IR转发器。然而，由于用户利用RF信号可与NAN202相通信，因而他携带一个NAN控制器210在住宅200内到处漫游仍能与NAN202相通信。

虽然这个优选实施例是利用无线RF信号说明的，但本发明也可利用在NAN控制器210与NAN202之间的其它通信链路例如通过同轴电缆系统209的直接有线链路来实现。

可以连接到同轴电缆网209上的其它用户装置包括例如磁带录像机214、摄像机216、电话机218以及通过电缆调制解调器(未示出)的计算机220等。

根据本发明，多个多媒体信号是NAN202从网络102接收的。多媒体信号包括：数据信号，它们例如从Internet接收的或计算机到计算机传送的；CATV信号；经由常规的绞线对铜线或经由混合光纤同轴／同轴线来电话信号；可视电话信号；以及交互式游戏信号等。NAN202配备有各种发射机和接收机，以允许在住宅200内的用户接通所有这些信号。NAN控制器210通常控制“什么样的信号以何种频率发射到何种用户装置”。

为了说明NAN控制器210如何控制来自NAN202的信号，现在具体地讨论CATV信号。CATV信号是以加扰和非加扰形式接收的。非加扰信号通常包括例如依靠广告来支持广播节目的大广播电视公司的信号之类的一些有规律的广播电视频道的信号。加扰信号是一些有规律的电视信号但不依靠广告支持，而由终端用户分别来付费。想收看这种加扰(通常认为精彩的)频道的用户必须请求网络的中央控制器222的授权。如上所述，CATV运营者要向用户提供一种机顶盒，即住宅内的每台电视机要有一个；并控制由该机顶盒可解扰的那些已由中央控制器222授权可供用户观看的精彩频道。然而，在本发明的优选实施例中，来自网络102的、加扰的但已授权可解扰的信号是在NAN202内解扰的，并同时可以供给同轴电缆系统209。在NAN202内进行解扰是应用美国专利5，430，799中所讲述的装置和方法来实现的。

可以理解，从网络上经混合光纤同轴线路到达终端用户的信号是利用50至750MHz频率的RF信号发送的。每个频道约为6MHz宽。从终端用户返送到网络102的上行信号通常使用5至45MHz范围的频率(美国应用这个频率范围，但其它国家例如澳大利亚使用频率范围是5至65MHz)。

在优选实施例中，NAN控制器210向NAN202发送RF控制信号在750MHz至1GHz频率范围内。这时，CATV信号规定在50至750MHz频率范围内，在不久的将来都是这样。NAN202将给定的频道也指定在50至750MHz范围内，用户希望在该频道范围内有任何授权频道(它们是从NAN202得到的)将被发出或播送。例如，一个用户已具有中央控制器222的授权可观看一场所需的按观看次数付费的拳击赛事，他会知道在他们特定的CATV系统上的频道120上从未播送过节目，这可能是一个未授权的付费频道或是一个空频道。于是，该用户利用NAN控制器210上的按钮来请求在频道120上播放按观看次数付费的拳击赛事。这个请求由NAN控制器210用750MHz到1GHz频率范围内的RF信号发送出去。

一旦NAN202收到从用户来的这个所需的付费电视的请求，NAN202就把这个请求在上行方向发送给中央控制器222。中央控制器222从NAN202接收到这个请求，响应它，从而执行存储在中央控制器222内的一个程序，以便检查用户对付费的信用性或能力。该程序检查用户付费能力后，用户在授权NAN202解扰该信号之前应支付按观看次数付费的广播费用。一旦该用户付了费和该存储程序结束，中央控制器222就向NAN202发送一个授权信号。然后NAN202解扰并将按观看次数付费的拳击赛事信号重新调制到与所请求的频道(例如频道120)有关联的频率上。然后该用户将住宅200内的任一台或所有台电视机208调谐到所请求的频道上就可接收该解扰频道。按照这种方式，任一个用户节点206都可在同一时刻接入该多个多媒体信号之中的一个不同的信号。

中央控制器222有时使用“存储和预支”(store-and-forward)方法，用于授权订看节目，而不是实时地授权按观看次数付费电影赛事。这种方法避免了在重要的按观看次数付费的赛事期间导致系统过载。按照这种方法，中央控制器222发出一个“覆盖”(blanket)授权，使NAN202自动解扰该信号。如果用户想收看这个授权的按观看次数付费电影赛事，则该用户可以从NAN控制器210向正请求该赛事的NAN202发送一个信号，同时向电视机208发送一个IR信号，使电视机208调谐到适当的频道上。NAN202登记该用户收看按观看次数收费电影／赛事，并将这个信息发送给中央控制器222，然后该用户为该电影／赛事付费。

另一种对用户友好地接通模拟频道上所载带的、可得到的、按观看次数付费频道的方法，利用NAN控制器210上的PPV(按观看次数付费)按钮。NAN202根据在多个信号中的从中央控制器222所接收到的信息，产生PPV电影或节目的屏幕菜单或矩阵(图3中的步骤310和320)。用户按动遥控器210上的PPV按钮，以便向NAN202发送一个请求。与此同时，遥控器210向电视机208发送一个IR指令，使它调谐到一个指定的频道上(例如频道120)。NAN202把该菜单调制在频道120上成为一个NTSC制式信号(图3中的步骤330)。用户利用遥控器210，通过滚动该菜单或矩阵，来为NAN202中的PPV菜单“领航”，以便选择出所需的PPV电影或赛事(步骤340)。一旦用户作出选择，NAN202就验证该用户被授权收看该PPV电影／赛事(步骤350)(如下文所讨论的)，并解扰该信号(步骤360)。一旦该PPV电影／赛事订看了，NAN202就通过PPV菜单来通知用户：在哪个频道上何时播出该PPV电影／赛事，并将解扰信号连同其它解扰的信号或非加扰的信号一起同时发送给所有的用户节点(步骤370)。用户利用NAN控制器210的IR信号，在合适的时间，调谐到该频道上。

当用户希望订看数字电视频道(MPEG)时除了在订看数字压缩的视频信号时NAN202在接收该信号并解调和解压缩该信号、再将该数字信号变换成模拟的NTSC信号以外(图4中步骤410和420)，还要执行与上面列出的相同的程序(步骤310至350)。然后将该模拟信号调制到一个未用的NTSC频道上(例如频道121或122)，或者通过滤除掉现有的NTSC频道后再插入，以代替该现有的NTSC频道(步骤430)。

根据用户的请求，NAN202从中央控制器222接收到存储在NAN202内的可供用户应用的信息。例如，存储在NAN202中一个屏幕节目指南，用户按压NAN控制器210上的“节目指南”按钮就可以得到它。NAN控制器210向电视机208发送一个IR信号，使它调谐在合适的频道上，还向NAN202发送一个RF信号，以在该频道上发送该节目指南。NAN202在一个格栅上产生该节目指南，用户利用NAN控制器210上的上／下和左／右按钮来“导航”它。存储在NAN202内的其它信息包括有例如学校结业、天气和本地新闻等信息。

继续讨论上面的例子，很有可能：在同一时刻，该住宅200里的一个用户正在看PPV拳击赛事，而住宅200里的另一个用户想看PPV电影频道并请求将它显示在一个不同的频道上(例如频道121)。如果从中央控制器222收到了授权，则NAN202也解扰该电影频道，并通过频道121传送该解扰的电影频道。在住宅200内的任何电视机208只要调谐到频道121，都可以显示该解扰的电影频道。

本发明所具有的、尤其优于机顶盒的的一个大优点是：可以发挥现代电视机的各种功能，例如划分画屏幕显示功能。在上述的例子中，如果用户想看该解扰的电影，但又要知道正进行的拳击赛事如何，则该用户可以应用电视机的划分屏幕显示功能(例如画中画(PIP)和画外画(POP)功能)，即主画面是电影，而在角上显示拳击对抗。住宅200内的每个用户节点都是对许多频率灵活敏捷的。这意味着，每个节点都能接收到由NAN202发送的任何频率，或所有频率。

如果该用户的邻居具有与NAN202相似的一个NAN并使用一个与NAN控制器210相似的NAN控制器，则对该用户重要的是，邻居的NAN控制器不能干扰NAN202的控制和运行。此外，很有可能在一幢住宅200内具有一个以上的NAN控制器210，往往在同一时间向NAN202发送出相互冲突的信号。在住宅200内这种干扰控制信号的问题已由NAN202容易地解决了。在优选实施例中，在一个给定的时间在住宅200内运行一个以上的现用的NAN控制器时，NAN202确定每个NAN控制器210的通信链路的优先权。在另一个实施例中，在住宅200内每个现用的NAN控制器都分配到一个不同的频率用于与NAN202相通信。在又一个实施例中，每个NAN控制器210都分配到一个码，用于与NAN202通信。在再一个实施例中，在NAN202与每个NAN控制器210之间的通信链路是安全保密的。

NAN202便于web“拍浪”和从中央控制器222检索其它信息。当一个用户要接入Internet和web“拍浪”时，他根据NAN控制器210的编程按压“web”键或表明web“拍浪”的某个键，使NAN控制器210向NAN202(图5的510)发送这个信号。对于web“拍浪”，NAN控制器210最好是一个键盘，而不是遥控器。住宅200内同一时间上可能使用这两者，NAN控制器210识别这两者，并象上文所述的那样分配优先权。在NAN控制器210向NAN202发送控制信号时，也向电视机208发送IR信号，使电视机208调谐于合适的频道上(例如频道120)。NAN202通过传送上行数据可启动一个与中央控制器222的Internet对话(步骤520)；在优选实施例中，这是在5至40MHz频率范围内。数据从中央控制器222向NAN202传送，NAN202将该数据格式化，并将它调制到指定的频道上(频道120)(步骤530)。该数据对话便按照这种方式继续进行下去。

图6示出根据本发明优选实施例的NAN202的组成单元的总体示意图。第一个耦连610将NAN202耦连到中央控制器222和网络102。第二耦连620将NAN202耦连到用户节点，在住宅200内至少有一个用户节点。一个解扰器630耦连在第一耦连610与第二耦连620之间，解扰器630如上所述地对加扰的信号进行解扰。图6中的解扰器630是一个总方框图，它包含有许多不同的装置，例如处理器等，处理器执行的功能例如对加扰NTSC信号进行解扰、数字信号的变换、调制等。一个通信链路640耦连到解扰器630上，将NAN202耦连到NAN控制器210，在用户住所或住宅200内至少有一个NAN控制器210。NAN202响应NAN控制器210所发送的各种请求。天线212耦连到通信链路640，用以从NAN控制器210接收无线RF信号。

在优选实施例中，用户使用NAN控制器210，通过NAN202可以接入许多不同的用户可接入的应用。在这些应用之中的一些已在上文说明了。例如，PPV电影和PPV赛事如拳击，如果该用户请求这种应用并且如上文所述地获得批准，则可从中央控制器222上接入它们。其它应用包括从中央控制器222所传送的通用信息，存储在NAN202内，以便于用户立即接入，例如节目指南和本地新闻以及天气。在中央控制器222内还存储的其它的用户可接入的应用包括Internet web浏览(browsing)和web“拍浪”。还有一种用户可接入的应用是将计算机220连接Internet的Internet访问，它可通过网络102的中央控制器222来得到。

Claims (10)

1．一种交互式多媒体系统，其特征在于，包括：

网络接入节点，用以将用户住所耦连到具有至少一个加扰信号的网络上，该网络接入节点作为该网络的通往该用户住所的一个入口点来工作；

该用户住所具有任意数目的用户节点，供用户装置使用；

该网络接入节点从网络接收多个信号，并传送出该多个信号中的任意数目的信号，其中包括至少一个加扰信号，在由网络中央控制器的授权解扰时成为解扰形式，多种信号同时传送到多个用户节点，以使用户能够在任何用户节点处从网络接入节点来的多种信号中动态地选择任一个。

2．根据权利要求1所述的交互式多媒体系统，其特征在于，每个用户节点能够在同一时间接入该多个信号之中的一个不同的信号。

3．根据权利要求1所述的交互式多媒体系统，其特征在于，还包括：至少一个网络接入节点控制器，可在该用户住所内任何地方控制该网络接入节点。

4．根据权利要求3所述的交互式多媒体系统，其特征在于，所述的网络接入节点控制器利用射频(RF)信号与该网络接入节点相通信。

5．一种方法，其特征在于，包括以下步骤：

在网络接入节点处，从一个网络接收其中至少具有一个加扰信号的多个信号，该网络接入节点是该多个信号通往该用户住所的单一入口点；

如果该网络接入节点从网络中央控制器接收到可解扰指定数目的至少一个加扰信号的授权，则在该网络接入节点处解扰许多该至少一个加扰信号；

将该多个信号从该网络接入节点同时传送到该用户住所内的任意数目用户节点，以使每个用户节点在一个给定时间能接入所有的多个信号，并能够单独地从该多个信号中选择任一个，而不会影响另一个用户节点。

6．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的解扰步骤包括：

从该网络接入节点向该网络中央控制器发送一个所需的按观看次数付费广播的请求，该按观看次数付费广播是一个加扰信号；

从该网络中央控制器收到授权，来解扰该按观看次数付费广播；

在该网络接入节点，解扰该按观看次数付费广播；及将按观看次数付费广播传送到该用户节点。

7．根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在该网络接入节点根据该多个信号产生一个矩阵，该矩阵表示一个电视节目指南。

8．一种网络接入节点，其特征在于，包括：

第一耦连，用以将该网络接入节点耦连到一个网络上，在耦连到其上时，该网络接入节点利用该网络来接收和发送多个信号；

解扰装置，当该网络的一个网络中央控制器授权解扰时，用以对从该网络接收的已扰乱的多个信号之中的任一个进行解扰；

第二耦连，用以将该网络接入节点耦连到在一个用户住所内的至少一个用户节点上；

其中，当该网络接入节点耦连到该网络和至少一个用户节点上时，这至少一个用户节点之中的每个可以接入该多个信号之中的每一个，包括已解扰的多个信号中的任一个。

9．根据权利要求8所述的网络接入节点，其特征在于，还包括：一个通信链路，用以将该网络接入节点耦连到在一个用户住所内的至少一个网络接入节点控制器上，其中，该网络接入节响应从该至少一个网络接入节点控制器所传送的请求。

10．根据权利要求9所述的网络接入节点，其特征在于，该通信链路是一个天线，用以将该网络接入节点连接到在该用户住所内的至少一个网络接入节点控制器上。

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