CN1228977C - 无线家庭网络中的隐藏数据流 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种将隐藏数据流(214)埋藏进组合网络数据流(210)中的方法和装置。在优选实施例中，网络数据流(210)是一MPEG-2型的视频数据流，隐藏数据流(214)被嵌入从而使其在网络数据流(210)中既不容易被检测到也不容易被移除。具有一无线接发器(170)的家庭网关(100)经该网络数据流(210)与住宅(20)中的设备(180-188)通讯。隐藏数据流(214)或者由内容提供商(220)、或者由住宅(20)中的网关(100)将之与主数据流(212)嵌在一起。在设备(180-188)处，隐藏流(214)可被移除并以适于设备(180-188)的方式呈现给用户或由用户使用。至于怎样将隐藏流(214)呈现给设备(180-188)的指令可嵌入隐藏流(214)本身之中。隐藏数据流(214)还可进一步用于控制对网络数据流(212)的访问以及控制其余的网络数据流的内容。通过允许访问隐藏数据流(210)而产生的收入可用于补助无线网络组件的成本。

Description

无线家庭网络中的隐藏数据流
相关申请的交叉参考
本申请要求于2000年12月22日申请的美国专利申请09/746,817的利益。
技术领域
本发明涉及数字通讯流中的隐藏通讯信道的使用，特别是涉及可被控制且可隐藏在无线家庭网络中的隐藏数据信道。
技术背景
许多年来，广告一直作为新媒体格式发展的主要财务支持之一。在有线电视和按次计费事件出现以前，商业广告使得电视服务可被免费提供给消费大众。
将商业信息呈现给大众的能力还支持了免费的无线电服务，且大大降低了报纸和杂志的消费者的支出。
随着因特网和万维网的出现，人们进行了大量尝试以建立一种将商业信息有效呈现给因特网用户的方法。在图形网站浏览器的发明出现后3年内，网站上的旗帜广告是因特网上普遍存在的部分。在最开始，旗帜广告被认为是发送商业信息给因特网用户的有效手段。例如，Amazon.com的最初的大部分用户均被也出现在每个商业站点的旗帜广告所吸引。
然而，随着因特网的发展和旗帜广告的“点击”量的下降，广告商对旗帜广告接近消费者的能力开始有清醒的认识。由于旗帜广告的广告率的下降，广告商开始寻找其他接近因特网消费者的办法。不久出现了很多旗帜广告的变异形式，其中包括当一网页被访问时出现在其自己的窗口中的“弹出”广告。一些用户认为弹出广告太烦扰了，其中很多对旗帜广告已很适应。这样，弹出广告也不是受欢迎的因特网广告方法。因此，广告商放弃寻找其他接近通过有限容量的万维网接口的因特网用户的方法。
弹出广告和旗帜广告通常均是从网站内容提供商或他们的代理处定制。当用户从站点请求一网页时，站点选择一广告并将其呈现给用户。通常基于每看一次或每点击一次支付给站点费用。与站点放在一起的广告仅在站点的内容吸引用户时才有价值。对广告商而言，最有价值的站点趋向于“门户”站点，这些站点以大量有用的内容吸引用户。一些门户站点直接与因特网接入提供商联合，使得这些站点被设为接入提供商的用户的默认主页。
不幸的是，经站点内容提供商放置的广告还没有像大多数传统的无线电和电视媒体那样成功。这可能由以下几个同时存在的因素造成。
第一，消费者有忽略旗帜广告并同时拒绝弹出广告的反应。由于放置在站点上的广告必须经HTML、Java或有关的语言传输，广告商目前已放弃寻找使用这些语言的创新方法以接近消费者。
第二，由于广告是放置于站点之上，不能保证广告被成功地传送给用户。在站点内容提供商与终端用户之间的媒介均在数据流的控制之中。因特网接入提供商可以利用他们对传递途径的控制来改变或替换广告。此外，因特网用户可以使用复杂的程序使不想要的广告不出现在屏幕上。
第三，通过单一的广告活动来接近大量观众的可能很小。当因特网门户站点比其他站点能接近较大的观众群时，为满足他们的需要，复杂的使用会使主页被改变。因此，即使最大的门户站点也一直面临值得注意地广告收入的减少。
最后，由于网站广告范例认为用户将一直使用因特网访问实际的网站，这些广告不能与其他类型的因特网用途相关联。比如，下载音乐文件或流的用户甚至可不使用网站作为其获取那些文件的接口。作为选择，将来的电视可不首先访问传统的网页、而直接通过因特网访问视频节目。因此，这种技术的用户不会是网站广告的潜在观众。因此，随着越来越多的数字内容可在因特网上获取，网站广告将变得越来越没有意义。
将广告呈现给因特网用户的另一种办法是将广告与用于与因特网作用的硬件相结合。例如，一些公司提供免费的或削价的计算机硬件给用户，以借此交换呈现经剪裁的广告给用户的权利。用户同意提供其人口统计学信息，这使得硬件提供商可以较高的广告率将经剪裁的广告卖给广告商。不幸的是，由于到硬件的广告流既不是很安全又与被浏览的站点结合得不是很好，从而产生了一些使硬件“删改”的程序，从而减少了广告在用户屏幕上的出现次数。
接下来需要的是一种将商业广告信息链接到因特网内容的新方法。这种方法不应依赖于网页的存在，而且允许商业信息被直接链接到内容，不管是在源头还是在用户的位置。理想地是，允许商业信息被链接到内容的同一方法也能够用于提供到家庭的附加通讯信道。该信道能够被有选择地使用，比如用于以下目的：提供商业信息、增加带宽、提供与主要信息关联的内容、控制主要信息的加密，或用于传送控制信号。
发明概述
本发明通过提供一内含在网络数据流中的隐藏数据流来满足这些需要。这种隐藏数据流能被嵌入无线局域网络，在该网络中，数据流可以从数据源传送给家庭中的终端用户设备。
在本发明的一个实施例中，商业数据流被深深地嵌入数字数据源。该商业流直到数字数据为被终端用户访问而被解码之前是检测不到的。在那时，商业流能够从数字数据中移除，也能以适于数字数据的方式呈现给用户。
视频材料能够从其源处以MPEG格式或将来这种格式的变化格式被传送。在MPEG中被编码的数据能够是隐藏的商业数据流。该隐藏数据流不能被控制数据流的任何单位所检测，包括因特网接入提供商或家庭宽带入口点。当数据流进入家庭时，其通过一无线局域网络散布。在家庭设备上的无线发送器端口可接收这种信号。该端口可将MPEG传输解码为适于设备的格式，如为HDTV装置，解码为HDTV信号。该端口也能够解码隐藏的商业信道。在该商业信道中的数据允许商业信息接下来以广告商希望和选择的方式与用户共享。例如，商业电视可以中断正常的MPEG信号。二者选一地，弹出广告可能出现在屏幕上，或者屏幕的一个区域被保留用于广告。当然，隐藏的商业信道不应过分改变所传输的数据，从而使不能解码商业信号的设备还能够在没有太严重的信号降级的情况下呈现整个MPEG信号。
在第二实施例中，在家庭环境中，提供了一具有到因特网的宽带通讯路径的网关。该网关进一步用作无线LAN收发器或基站。网关有权使用商业信息的原始资料。网关接着将商业信息嵌入隐藏的商业数据路径中，该路径隐藏在到家庭中的设备的无线信息中。设备上的接收器接收该无线信息，并解码该信息为正常的数据路径，该数据路径包含通过网关在因特网上接收的数据以及包括商业信息的商业数据路径。商业信息接下来以适于设备的方式经设备呈现给用户。
在本发明的第三实施例中，实施例1和2中的商业数据路径上的商业信息被卖给广告商。广告销售的收入用于降低无线网络部件的成本。
在本发明的第四实施例中，隐藏的数据流被有选择地使用以传送一额外的通讯信道进入家庭。信道本身能被用于向理解信号的设备指出信道应该被打开还是关闭。在信道中的内容可以是与基于主信道的内容相关联的内容。该额外的内容可补充主要内容。做为选择，隐藏的数据流可包含用于解码主信号的指令。此外，隐藏的数据流可包含设备和数据源之间的控制信号。该控制信号可改变主数据信道中的内容，甚至可用于传送一对用于访问和改变主数据流的帐户进行收费的授权。隐藏的数据信道也能够用于主数据信道上的信号的额外带宽，或用于传送与主信道上的数据完全不相关的内容。也就是说，隐藏的数据流能被用于打开或控制设备的不同特征。通过有选择地授权隐藏数据信道的使用，收入可增加。该收入可被用于减少无线网络部件的成本。
附图简要说明
图1是使用现有技术网关和媒体服务器的现有技术家庭网络的示意图。
图2是使用本发明网关的家庭网络的示意图。
图3是为在电视上回放而用于在因特网上获取视频原始材料的网络和相关的数据流的示意图，其中商业信息由内容提供商植入。
图4是为在电视上回放而用于在因特网上获取视频原始材料的网络和相关的数据流的示意图，其中商业信息由本发明的网关植入。
图5是为在因特网设备上回放而用于在因特网上获取HTML网页数据的网络和相关的数据流的示意图，其中商业信息由本发明的网关植入。
图6是本发明使用广告收入补助本发明中使用的网关和适配器的成本的方法的流程图。
图7是表明用于将数据流和设备的不同操作方式进行组合的可能的源及位置的网络和相关的数据流的示意图。
图8为本发明系统的示意图，该系统表明使用中央授权去控制哪个设备有权访问隐藏数据流。
图9为使用能力去控制对隐藏数据流的访问的第一方法的流程图，该控制作为一种创收源以补助网络部件的成本。
图10为使用能力去控制植入隐藏数据流的权力的第二方法的流程图，该控制作为一种创收源以补助网络部件的成本。
具体实施方式
优选的无线数据协议和数据埋藏容量
本发明要求无线协议和数据埋藏技术的使用，下面将对其进行详述。这些基本的技术存在于现有技术中，且不构成本发明的一部分。因此，这些技术的细节将不在这里叙述。然而，组合这些技术的方法以及这些技术被放在哪的使用构成本发明的一部分，这一部分将在下面进行详述。
本发明使用的无线协议最好是能够支持多信道的高带宽协议，该带宽至少为HDTV信道所要求的20Mbps带宽。尽管几个开发者均提出了这种无线协议的规格，但用于本发明的协议最好是有萨尔诺夫公司(普林斯顿，新泽西州)开发的G2(或者“Gigatoo”)协议。该协议于2001年进行商业化应用，提供50个各自独立的40Mbps、总计2Gbps的信道。该协议使用机密的、正在处理的专利技术提供无线带宽，包括多天线的使用，以抵抗多路径失真。
G2协议在分配在5.6GHz区的无许可证的国家信息基础设施频段(U-NII)工作。在该区可使用的总的U-NII带宽为300MHz。由于一个单G2信道占用6MHz带宽，因此至多50个G2双道无线信道可同时工作。
G2协议包括对高达80Hz的多普勒失真的补偿。这考虑到了G2协议与在无线覆盖区移动的手持设备一起使用的情况。G2协议还允许低电平的使用，这使得电池操作的用途切实可行。
本发明中使用的数据埋藏技术基本上是将两个信道或数据流组合为一个单一数据流的方法。目前有许多技术可实现这一结果，包括基本的频率和时分多路复用技术。然而，基本的多路复用技术不是最佳选择，因为他们很容易检测。一旦被检测到，如果某数据流不受欢迎，则人们非常容易过滤出组合数据流中的该数据流。因此，本发明使用将一数据流以不容易被检测到的方式埋藏到另一数据流中的技术。
萨尔诺夫公司曾经开发了一种那样的技术。萨尔诺夫数据埋藏技术部分地通过利用MPEG和类似MPEG的比特流中的冗余编码的语法元素值来工作。类似MPEG的比特流是被音频和可视数据的压缩、编码和数字传输的基础工业集团所接受的比特流定义。
在MPEG-2比特流定义中，编码的语法元素值之一是最重要的。萨尔诺夫技术包括强行编码语法元素重要值并以将被隐藏的数据替换非重要语法元素值。该技术对于本发明特别有用，因为其不是很显著地改变MPEG比特流的主要内容的可用性。萨尔诺夫技术允许在2GbpsMPEG-2比特流中有90Mbps隐藏数据流。该数据隐藏技术还使用机密的、正在申请专利的技术。
尽管本发明将在下面使用G2无线技术和萨尔诺夫数据隐藏技术来进行描述，但不超过本发明范围的其他技术也可以使用。比如，任何具有足够带宽来传送高精度视频信号的无线技术均可用来替代G2技术。此外，其他的隐藏或组合数据流的技术也能用来合并商业数据流和一被请求的内容数据流。当然，这并不意味着下面描述的G2无线技术与萨尔诺夫数据隐藏技术的组合不产生意想不到的、相互促进的结果。
现有技术的家庭网络
由于对家庭网络的基本技术及功能性的理解对理解本发明是非常重要的，因此本发明的详细描述开始于现有技术的描述。图1所示为访问用于使用因特网网关30的住宅20的因特网10的一个例子，这在现有技术中是已经预期的。该现有技术网关30用作住宅20中的设备和因特网10之间的主链接。网关30具有一WAN接口32(如ADSL接口)、多个以太网端口34和其他的如家庭电话网络设备(HPNA)接口36的访问端口。HPNA接口36沿HPNA结构允许网络通过现存的家庭电话线路连接到计算机。类似的被提议的技术还包括通过已经存在于家庭中的电力线进行通讯的家庭设备网络。
以太网端口34可用于将各种标准计算装置，如计算机42和因特网设备44，连接到因特网10。网关30的共享因特网访问到各种装置40、42、44的使用在现有技术中已经很确定。
将无线LAN收发器或基站46连接到网关30的一个以太网端口34也是可能的。根据IEEE标准802.11b，该无线收发器46允许产生11Mbps的无线网络。该网络可被任何具有遵守802.11b标准的接收器或收发器的装置(如计算机48)访问。在电视机50中结合一802.11b收发器也是可想像的。这就允许从电视机50的因特网访问，甚至可能允许电视机50播放存储在计算机40或42上的或从因特网10接收的压缩视频信号。类似的技术还可用于将家庭立体声设备52连接到无线基站46。
将家庭自动化设备54连接到网关30也是可能的。设备54可包括家庭安全装置，该装置可通过因特网10或标准电话服务(图1中未示出)访问安全服务。设备54还可包括可被用于控制住宅20中的环境的控制器。这样的控制器可控制灯、供暖系统甚至自动门和窗。从家庭自动化设备54到外部服务提供商和公用服务的访问可通过因特网10提供，反之亦然。
媒体服务器60的概念在现有技术中也是很确定的。如服务器60的媒体服务器通常负责家庭网络中的音频和视频材料的存储和指导。如图1所示，媒体服务器60通过网关30中的以太网端口34可对因特网访问。媒体服务器60通常包括一用于连接到一大硬盘62的端口61，该大硬盘上存储有数字编码的音频/视频材料。作为选择，硬盘62可与媒体服务器60组成一体，或者可用其他的存储介质代替硬盘62。媒体服务器60还将具有输入端口64、66，这样的输入端口64可用于传统的有线电视68，或者输入端口66可用于传统的电视或收音机调谐器70。类似的用于卫星电视、DVD播放机和录音机、录像机、可携式摄像机和数码相机的输入端口均是媒体服务器概念中很确定的部分。
图1所示的住宅20中的网关30、媒体服务器60和其他的部件通常被认为形成一家庭网络22。
首选的包括媒体服务器性能的网关
图2示出了本发明的网关100。该网关100综合了图1现有技术中的网关30、媒体服务器60、硬盘62以及无线收发器46的功能。尽管所有这些性能存在于一封装网关100的盒子中是可预期的，但对于本领域技术人员来说，在不改变发明实质的情况下将部分性能移到外部组件也是显而易见的。
网关100的功能是提供到因特网10的访问，以及向住宅20中的不同设备180-188提供外部电视和无线电源12。在本说明书中，无线局域网络的覆盖区是指住宅20，即使本发明可用于只要发起人想发送商业信息到个体下载数字数据的所有区域。
在图2中，设备180-188被显示为立体声系统180、电视182、计算机184、因特网设备186以及自动化设备188。这些设备180-188仅仅是代表，数量及功能的变化以及各种这样的设备180-188均在本发明范围之内。此外，尽管设备180-188被显示和描述为相互独立的设备，但这并不是本发明的必要条件。事实上，图2及后面的附图所示的设备180-188可以是存在于一个设备中的分离的应用。
网关100具有一连接到因特网10的WAN接口部分110。该WAN接口最好能够管理具有XDSL线以及双通道数字电缆的双通道接口。WAN接口部分最好能够使用单XDSL和数字电缆连接管理并发服务的多个层面。优选的WAN接口部分110使用一芯片上的可重构系统(RsoC)，其提供可重构功能和固定的功能的混合，这些功能为一根DSL线上的声音、音频、视频会议或视频多媒体服务处理各种传输协议。例如，WAN接口部分110允许一单XDSL线用于同时处理流动视频和网站访问。
为连接模拟和数字电视和无线电源12，网关还包括一调谐器部分120。该调谐器部分120包含从数字电缆、数字广播、卫星电视甚至模拟电视接收电视信号的功能以及接收无线电广播信号的功能。除接收这些信号以外，调谐器部分120的优选实施例还包括从源12选择和接收单信道的调谐器。为允许同时观察来自源12的多个信道，在调谐器部分120中包括多个调谐器是必要的。理想地，网关100将在调谐器部分120中包括一用于住宅20中每台电视182的电视调谐器。
尽管优选的调谐器部分120包括从上面描述的所有源12解码信道的性能，但是排除部分性能的调谐器部分仍应在本发明的范围之内。例如，一些人可能希望开发一没有无线电信号性能的调谐器部分120，或者没有接收模拟信号的性能。此外，包括多个用于不同的音频/视频信号源的调谐器也应在本发明的范围之内。前述的减少或增加功能不会实质上改变本发明。
网关100的优选实施例还包括一防火墙部分130。防火墙部分130保护住宅环境不受通过WAN接口部分110的不受欢迎的电子侵扰，该防火墙部分130在永远在线XDSL技术和电缆调制解调器技术用于因特网访问时特别重要。
智能部分140和数据存储部分150包含使本发明网关100运作所必须的逻辑和存储。由这两部分140、150处理的功能之一是包含由上面描述的图1中媒体服务器60和硬盘62提供的性能的能力。例如，对于网关100，接收用户信号是必须的，该信号选择所想要的视频节目的源和信道。这些信号的编译以及所请求的节目的发送均由智能部分140处理。此外，解码(或解调)存储在数据存储部分150中的信号或经调谐器部分120接收的信号通常也是必须的。一旦这些信号被解码，智能部分140接下来必须以设备180-188中的无线接收器所期望的格式对这些信号进行编码(或调制)。例如，优选实施例以MPEG-2视频比特流在收发器170上传输所有信号。因此，从调谐器部分120接收的模拟电视信号必须被解码并接着编码为MPEG-2比特流。在这种情况下，所有的模拟电视信号均由网关100转换为数字的MPEG-2比特流。
此外，智能部分140支持在MAC层的多个协议，包括视频、DVD、IP、以太网网络及蓝牙协议。这就允许多种设备180-188和其他的计算装置与网关100一起使用。
智能部分140还能包括多种改善调谐器部分120中的调谐器的性能和有效性的技术。例如，模拟电视信号通常受到各种各样的人工制品的影响。智能部分140中可包括一COMB滤波器，该滤波器可在模拟电视信号发送到设备180-188中的一个或多个之前将部分人工制品的干扰滤掉。
最后，智能部分140还包含编码住宅20内部的商业信道所必须的逻辑。该商业信道及与其关联的逻辑，将在下面结合图3-5进行更详细的描述。
加密/解密部分160保证住宅20中的无线网络的隐私。该部分160自动加密设备180-188想要的数据，并解密从设备180-188接收的数据。这有助于在无线收发器170和设备180-188的作用延伸到住宅20之外时保持网络的隐私和安全。
无线发送器170负责传送数据到设备180-188，并负责从设备180-188接收数据。尽管上述的优选实施例使用较高带宽的G2系统，对于无线发送器170，使用IEEE802.11b是可能的。较高带宽的使用允许住宅中的设备180-188中的每个设备可分配一独立的信道。例如，首选的G2系统具有处理50个独立信道的容量，每个信道可运载高达40Mbps，总容量为2Gbps。由于20Mbps是传送一HDTV信号所必须的容量，该信道容量允许每个信道传送两个完全的HDTV信号。50个信道的使用允许设备180-188为了一个纯信道而通过类似于无绳电话使用的载波感应技术与收发器170协调。协调能力使得多个收发器170在相互范围内(如相邻的住宅)可同时操作。
设备180-188中的每个均包含或利用能向收发器170发送信号和从收发器170接收信号的装置。该装置也必须能够从用户接收指令并编码这些指令以供网关100的智能部分140使用。最后，该装置必须能够将从网关100接收的数据转换为可由设备180-188处理的数据。例如，包含电视图象的MPEG-2视频流必须被该装置解码为电视182通常期望的模拟或数字音频/视频信号并呈现给电视182，最初，该装置可能会采用在物理上与设备180-188分开的适配器的形式。该适配器应具有一与网关100通讯所必须的天线，还应进一步包括一输入装置，如遥控器、键盘或鼠标。最后，设备180-188本身可能具有这种适配器。
商业信道
图3为使用本发明的具有代表性的网络结构200。在该图中，电视182使用网关100在因特网10上获取视频信号210。在这种情况下，视频信号210经一MPEG-2编码的视频流210接收。内容提供商220是视频信号210中的视频原始资料222的提供者。使用本发明，内容提供商210能够将商业信息224与视频原始资料222进行结合，并确保商业信息224在送到终端用户的整个过程中保持与原始资料222在一起。在本说明书中，术语商业信息224用于指为将信息散布给那些不想获得该信息的人，发起人愿意为这些信息支付的所有信息。因此，术语商业信息224应覆盖广告产品和服务、宗教的和政治的信息、公共服务型的信息以及其他这种类型的信息。
在一单数据流210中组合商业数据流212及主数据流214可通过使用一采用了数据隐藏技术的编码器226而得以完成。在优选实施例中，其可通过使用上述的由萨尔诺夫公司开发的技术得以完成。作为结果的数据流210是一MPEG-2编码的视频信号。商业数据流212被嵌入数据流210中，冗余编码的语法元素值通常在MPEG比特流中发现。使用萨尔诺夫技术，MPEG流210的主数据流部分214不受影响，因此主数据流部分214包含由内容提供商220原始提供的所有视频原始资料222。
萨尔诺夫数据隐藏技术的主要好处之一就是嵌在MPEG-2流210中的商业数据流不会改变流210的整体可用性。因此，同样的数据流210可被MPEG-2设备接收，且主数据流214中发现的视频源222的播放不会因隐藏的商业数据流212的存在而受到影响。即使接收MPEG-2设备接收信号210也不会觉察到商业数据流212的存在。
萨尔诺夫数据隐藏技术的另一好处是商业数据流212不容易被检测到并被移除。从而，将商业数据流212与主数据流214链接并保证没有中间物可检测和移除商业数据流212是可能的。此外，商业数据流212埋藏在MPEG-2流210中的方式确保商业数据流212在随后的再次复用是可幸存，只要视频本身不被解码为象素。
此外，两个数据流212、214同时存在于MPEG-2流中使得两个数据流212、214非常容易同步。结果，内容提供商220能够设计商业信息224，因为有信心使信息224在回顾视频源222期间能在适当的时机呈现给用户。
在图3所示的情况下，MPEG视频信号210是在因特网10上传送给本发明网关100。在优选实施例中，网关100觉察到MPEG信号210中的商业数据流212的存在，但不对MPEG流210做任何改变。网关100宁愿在不改变其内容212、214的情况下将信号210传送给电视182。
如上面所讨论的，电视182可能通过一适配器从网关182接收信号210，如图3中所示的适配器230。该适配器230是经过特别构造的以从网关100接收信号并将所接收的信号呈现给电视182。因此，适配器230在结构上必须具有一从网关100接收信号210的接收器232。在优选实施例中，接收器232和网关100均采用萨尔诺夫G2无线协议来接收和发送无线LAN信号。
尽管在图3中没有示出，对于适配器230，解密从网关100接收的信号210是必须的。如上面所述，网关100在传输信息之前加密所有到设备180-188的信息。因此，每个适配器230必须包括解密信息的能力。该解密能力可被包含在适配器的接收器部分232。由于接收器232也可能用作发送电视182到网关100的信号的发送器，因而接收器232也应该具有加密信号的能力。当然，将加密性能从适配器230去除也应在本发明的范围之内。
除了接收器232以外，适配器230还包含一解码器234，该解码器将信号210中发现的商业数据流212和主数据流214解码回视频源222和商业信息224。这两个部分222和224接下来通过呈现逻辑236呈现给电视182。该呈现逻辑包含将数据222、224呈现为电视182可接受的格式所必须的转换器。
此外，在检视视频原始资料222期间，呈现逻辑236还确定怎样将商业信息224呈现给电视182。在电视前后关系中，可能的选择包括一商业中断，在该中断中，视频原始资料222排队等待并被商业信息224中断，非常像商业广播电视。其他的选择包括商业信息224的画中画呈现、电视画面中的专门的商业区(如屏幕下部的条)、允许部分视频原始资料222通过该图象还可被看见的半透明图象、或者甚至是如网站上使用的弹出窗口。在优选实施例中，这些选择中的每个是共存的，商业信息224本身包含信息224应怎样呈现给设备180-188的指令。
适配器230还必须具有接受用户控制输入并传送该用户控制输入给网关100的能力，这由用户控制238实现。有很多物理方法可用于允许用户控制命令被输入给适配器230，包括红外和无线电频率遥控器、键盘、鼠标、屏幕命令和触屏式填充。适配器230在用户控制238本身中可包括一个或多个这些物理方法，或者适配器230可简单地接受已进入电视182(或者与适配器230相联的任何设备180-188)的命令。
适配器230的优选实施例还包括一高速缓存器240，该缓存器可用于缓存视频原始资料222、商业信息224、甚至给用户控制238的信号以及来自用户控制238的信号。高速缓存器240可用于各种目的，如存储商业信息224，从而在传送给电视182之前可积聚一完整的信息。在这种情况下，高速缓存器240可补偿商业数据流212中的带宽限制。高速缓存器240还能在呈现逻辑236等待预示信号应该被呈现的时间信号时保存商业信息224。类似地，在商业信息224呈现给电视182时，高速缓存器240能被用于视频原始资料222。
最后，适配器230将随意地包括状态信息242。状态信息242允许适配器230以各种模式进行工作。如下面详细阐释的那样，对于网关100，发送一信号给适配器230从而使其不再解码隐藏的商业信息224是可能的。当在这种“关”或“哑”模式下工作时，适配器230在没有提取商业信息224的情况下简单地将组合数据流210传递给呈现逻辑。网关100也可将适配器230设为“开”或“正常”模式，这样，适配器230再次开始提取商业信息224。适配器230的当前状态存在状态信息242中。状态信息242还可存储其他在适配器230工作期间需要的状态信息。
本发明的另一实施例如图4中的网络结构所示。在该图中，内容提供商220提供没有任何商业信息的视频原始资料222。作为替代，视频原始资料222使用仅具有主数据流254的标准MPEG-2视频流252在因特网10上传送。
该MPEG-2视频流252接着被网关100接收并被解码回视频原始资料222。网关100接着将原始资料222与主办者258提供给网关100的商业信息256进行组合。主办者258可以是内容提供商220本身，或者是与内容提供商220有关联的机构。作为选择，主办者258也可是与内容提供商220没有任何关联的机构。
不管是否关联，主办者258提供即将与视频原始资料222组合的商业信息256给网关100。商业信息256可通过因特网10传送给网关100，或者通过其他通讯媒介，如简单的电话连接或无线传送。商业信息256也可永久地存储在网关100的存储装置150上，或者通过移动媒介提供给网关100。最后，胜于使用上述方法之一提供商业信息256的完整内容给网关100，主办者258可使用上述方法之一仅仅指出网关100应怎样获得信息256。这可以通过简单地提供想要的信息256的因特网地址给网关100而得以实现。
网关100接下来使用类似于图3所示的内容提供商220使用的编码器226的编码器260将视频原始资料222与商业信息256进行组合。该编码处理的结果是一MPEG-2数据流270，该数据流270使用网关100的无线LAN协议传送给适配器230。所传送的数据流270现在包含主数据流272(与MPEG流252的主数据流254相同)中的视频原始资料222以及商业数据流274中的商业信息256。适配器230接下来使用上述的与图3有关的同样的技术将视频原始资料222和商业信息256呈现给电视182。
尽管MPEG-2视频流210、252、262主要设计来编码音频/视频数据，但将任何类型的数据编码进这种视频流210、252、262是可能的。本发明网关100利用这一事实将在设备180-188与其自身之间的所有无线信息编码进MPEG-2流，即使设备180-188没有期待视频数据。由于所有从网关100传送的无线数据均以MPEG-2流的形式传送，因而使用萨尔诺夫数据隐藏技术产生一与设备180-188相关的隐藏商业数据流212、274总是可能的。
这种能力在图5所示的网络结构300中得到了使用。在该图中，因特网设备186用于浏览因特网10上的网站310。当前浏览的HTML网页312被传送给因特网10上的网关100并在网关100完整地被接收。
希望呈现商业信息256给因特网设备186的主办者258确保网关100有权使用这样的信息256。网关接下来使用其编码器260将HTML网页312和商业信息256组合为一新的MPEG-2数据流320。在这种情况下，包含网页312的非视频HTML通信量在MPEG-2流320的主数据流322中传送给因特网设备186，而商业信息256在商业数据流324中传送。
因特网设备186经适配器330从网关100接收数据流320。适配器330通过接收器332接收数据流320。所接收的数据流320接下来在解码器334中被解码回原来的HTML网页数据312及主办者258准备的商业信息256。
直到这个时候为止，适配器330还非常像用于电视182的适配器230。两个适配器230、330均具有一接收器232、332以及一解码器234、334，并将主数据流272、322和商业数据流274、324转换回他们原始的元素。此外，两个适配器230、330均具有一用户控制部件238、338，一存储器高速缓存器240、340，以及一状态存储器242、342。然而，因特网设备适配器330中的呈现逻辑336非常不同于适配器230的呈现逻辑236。适配器230因需要呈现电子数据给电视182而包括对于电视182所必要的转换器，以显示适配器230呈现的数据。而适配器330的呈现逻辑必须呈现数据给因特网设备186，因此呈现逻辑336将以HTML格式、Java格式以及因特网设备186可接受的任何其他格式呈现数据。
此外，呈现逻辑336必须确定商业信息256应怎样呈现给因特网设备186。比如，信息256可通过永久放在因特网设备186的屏幕的一部分上的类似旗帜的广告而被呈现。信息256也可被呈现为一弹出广告窗口、一音频信息、或者甚至是一在HTML页312的同一窗口或单独的窗口中流动的流动视频广告。与网页312一起呈现商业信息256还存在其他的可能，本发明不限于任何特定的方法。呈现逻辑336最好能够实施所有已知的方法，这些方法基于商业信息256本身所包含的指令组合信息256与网页数据312。开发信息256的主办者可对用于特定信息256的方法做出最后的决定。
对于网站310，提供已经隐藏进一同时具有商业数据流的MPEG数据流中的HTML网页数据312是可能的，非常像图3所示的那样。然而，不像图3中数据是通常期望以MPEG数据流在因特网上传送的视频源222，基本HTML数据通常不希望是MPEG格式。因而，如果网站确实隐藏了HTML网页312在MPEG流中，网站310必须确定终端用户使用了本发明并能解码出HTML数据和商业信道。如果终端用户没有使用本发明，隐藏的HTML数据312在MPEG数据流中不会被认可。
上面的阐述表明本发明允许商业信息224、256直接链接到从因特网下载的确定想要的数据。如图3所示，内容提供商220可在将数据放置在因特网10上之前添加商业信息224、256。或者，如图4和图5所示，家庭中的网关100可将商业信息224、256与想要的数据组合。想要的数据可采用视频原始资料222的形式，也可采用其他类型的数字数据形式，如图5的HTML网页。根据设备180-188的能力及放置在商业信息224、256中的指令，商业信息224、256被显示在设备180-188上。很显然，本发明提供了一种附着商业信息224、256到从因特网数字下载的数据的新方法。
使用商业数据流补助硬件
本发明的另一方面利用该因特网上的广告新方法以从广告商处获取收入并使用这些收入补助网关100和适配器230、330的成本。图6展示了这样的方法400。
方法400中的第一实际的步骤402是出售广告给主办者258。一旦广告被出售，主办者258提供将与本发明(步骤404)一起使用的商业信息224、256。
从步骤402获得的广告收入接下来被用于折抵网关100和有关的适配器230、330(步骤406)的成本。据估计，通过商业数据流212、274、324的使用而产生的广告收入，可导致网关100的成本可直接与具有少于100个网关10C的带宽的蓝牙802.11(b)无线基站相竞争。当然，简单地为了增加使用的网关100的基数，在步骤402中的广告收入产生以前，降低网关100和相关的适配器230、330的成本是必要的。
一旦一个用户具有了网关100及所需的适配器230、330，商业信息224、256接下来在步骤408被隐藏进想要的数据流。该步骤408的细节在上面进行了描述。根据终端用户使用的设备180-188的性能以及商业信息224、256本身中的指令，隐藏的商业信息224、256接下来被呈现给终端用户。(步骤410)。该方法在步骤412终止。
隐藏数据流的选择性的使用
除上述的商业数据流外，在家庭中的无线局域网络中嵌入隐藏数据流的能力还可以多种方式补充。图7所示为包含本发明无线网关510的住宅500。网关510包含一能够将主数据流或信道514与隐藏数据流或信道516组合进一单组合数据流518的编码器512。隐藏数据流516隐藏在上述的组合数据流518中。因此，在组合流518中很难检测到隐藏数据流516的存在，且组合流518被当作主数据流514的功能等价物。组合数据流518接着被传送给传送器520，该传送器520将组合信号518传送给住宅500中的设备530-534。
这些信号的源或者是本地源540，或者是远程源550。本地源540包括可播放普遍分布的固定媒体(如DVD542、音乐CD544、音频或视频带546)的装置。或者，如媒体服务器548这样的计算机可用作本地源540。远程源550将通过某种类型的远程源接口560(如天线562、WAN564或电缆566接口)在住宅500中接收。远程源550通常通过一中间媒介570进入住宅500，如因特网服务提供商、有线电视运营商、本地电话服务提供商、或者甚至一本地电的或其他应用提供商。
这些源540、550中的每个均可向网关提供将被网关510中的编码器512组合为组合信号518的主信号514和隐藏信号516。组合两种信号的本地编码器512的使用在上面已结合图4进行了描述。作为选择，本地或远程源540、550可直接提供组合后的信号518给网关510。比如，DVD制造商可在DVD上编码一组合的信号518，该组合信号518具有包含传统DVD内容的主信道514和包含在传统内容上增加的隐藏信道516。做为选择，为阻止中间媒介570监视或过滤基于隐藏信道516的数据，远程源550可传送组合的信号518给住宅500。远程源550传送组合信号518的例子在上面结合图3进行了描述。
组合流518可被视为主数据流514的功能等价物。因而，接收装置完全不会觉察到隐藏数据流516且还能够使用主数据流514。这样的接收装置的一个例子如图7所示的哑装置530。该装置530能够接收组合数据流518，但不会觉察到隐藏数据516的存在。因此，哑装置530将仅检测主数据流514，并将仅能够使用该数据。
装置532、534两个均可被视为“智能”装置，因为他们包含允许他们将所接收的组合数据流518分离为主数据514和隐藏数据516的电路和/或程序。然而，在本发明中，具有一在“关”模式下工作的装置是可能的，如图7所示的关装置532。在该模式中，关装置532工作，好像其是一哑装置，并仅提取数据流中的主数据514。相反，装置534在“开”模式下工作，并能从网关510传送的组合信号518中提取主数据流514和隐藏数据流516。
能够解码隐藏的信号516的装置532-534可被网关510传送的信号控制。因此，网关510可发信号是开装置534在关模式下工作，使关装置532在开模式下工作。在这种情况下，网关能有选择地控制哪个装置532-534有权访问隐藏数据流516中的数据。
在这种远程方式控制装置532-534的一种方法是使用隐藏数据信道516的一部分作为控制信号通道，允许控制信号被发送给远处的住宅500中的装置532-534。因为即使关装置532也需要能够接收和响应控制信号，关装置532即使在关模式下也应利用其电路解码和监视嵌入的隐藏数据流516。然而，当在关模式时，所解码的隐藏数据流516除了用于监视对于定向到特定装置532的控制信号的数据流516以外，不用于其他任何目的。
为了有选择地发送控制信号到特定的装置532-534，控制信号不得不包含一识别装置532-534的唯一的地址。由于由网关510进行的发送的范围在地理上是有限制的，对于每个装置532-534，仅需要在发送器520的本地范围内具有唯一的地址。当然，使每个装置在全球范围内具有唯一的地址更为有利，如由以太网MAC地址提供的唯一地址。通过提供一全球唯一标识符，就不需要确保在同一网络内没有两个装置共享同一地址。
全球唯一标识符还允许在装置532、534上进行更集中的控制。例如，远处的源550能够有选择地控制哪个装置532-534能够访问和使用在其组合数据流518中的隐藏信道516。做为选择，网关510可有选择地对与隐藏信道516相关的装置532-534应在什么时候和应怎样工作保持控制。由于网关510可经WAN接口564进行集中地控制，一中央权力单元可控制装置532-534在什么时候访问隐藏信道516，这与有线电视提供商可远程控制经由住宅中的有线转接盒对信道的访问非常相像。
这种能力可以被多种方式支持。图8所示为一环境600，其中中央权力单元610控制不同住宅630中的装置620的状态。尽管图8中未示出，这些装置包含或连接到适配器，如图4所示的适配器230。一远程的源640提供组合信号650，该组合信号650可从住宅630中的每处进行访问并经网关622在住宅630中传送给装置620。组合信号650包含一主信道652和一隐藏信道654。远程源640可与中央权力单元610进行通讯以帮助确定哪个住宅630中的哪个装置620被允许访问隐藏信道654。
隐藏信道654在环境600中可被用于不同的目的。例如，隐藏信道654可提供补充主信道652中的内容的内容。作为一个例子，主信道652上提供的音乐可以用隐藏信道654上的关于音乐的额外信息进行补充，如歌词或艺术家的背景信息。作为选择，具有视频的主信道652可叙述隐藏信道654上的交互内容，如体育赛事广播的“猜下一比赛”游戏。
此外，隐藏信道654可被用于提供和控制对主信道652的访问。例如，主信道652可呈现音乐视频给电视屏幕，同时隐藏信道654允许用户搜索和选择被播放的视频。隐藏信道654还可允许用户控制主信道652的暴力和色情内容的级别，或者以与主信道652当前内容相关的有吸引力的词语和有趣的事实覆盖主信道652。
加密主信道652并将用于主信道652的解密匙放在隐藏信道654上也是可能的。接收加密的主信道652的装置620在主信道652被解密前有权访问隐藏信道654。此外，由于解密匙与加密的内容同时提供，随时间改变解密匙并因此增加加密的安全性是可能的。
该种类型的多功能性是可能的，因为隐藏信道654简单地是一数字通讯信道。因而，其可携载其使用的指令。例如，在承载用于主信道652的解密匙的例子中，用于主信道652怎样被解密的指令可被包含在隐藏信道654中。这样，不仅是解密匙可在隐藏信道654中发现，整个解密运算法则也可被传送。在这种情况下，对每个装置620均提供解密能力是不必要的。宁愿在每个装置620中提供一常规用途CPU，该CPU能够从隐藏信道654接收指令并执行这些指令。
该同一多功能性可被用于产生一按次计费型的系统，在该系统中，主信道652仅在用户为访问支付过后才能够被访问。这很容易被实现，因为装置620可包含一用户控制内容238、338，如上面描述的那样，该用户控制内容238、338能够与用户交互。因而，每个装置620可通过隐藏信道654简单地接收指令以呈现给用户为访问主信道652支付的选择。用户与装置620交互，装置620将用户的响应传送回网关622。网关622接下来授权中央权力单元610或远程源640从用户的信用卡中收费，并接下来指示装置620允许用户解密主信道652。作为选择，隐藏信道654可提供一从装置620通过网关622到远程源640的不受干扰的通讯路径。当提供到主信道652的免费的、未加密的访问时，同样的支付授权可用于允许用户访问隐藏信道654上的内容。
概括上述例子的一种描述是隐藏信道654用于打开或关闭装置620的特征。例如，装置620可具有提供当前播放的音乐视频的背景信息的能力，或者提供到经过主信道652的加密内容的访问。这些特征可预先规划进装置620中，也可使用嵌入隐藏信道654的指令来规划。或者，这些特征可通过控制访问隐藏信道654的能力而被激活或终止。哑装置530或在关模式532下运行的智能装置均不具有使用或控制这些特征的能力，因为这些装置530、532无权访问隐藏信道654。
上面的环境600还可用于允许中央权力单元610到其他的显示器、仪表以及控制对隐藏信道654中发现的带宽的访问。装置620的默认条件是关条件，其中组合数据信号650被当作似乎其仅包括主数据信道652。隐藏数据信道654的带宽存在于该系统中，但其可通过中央权力单元610或者通过建立在网关622或装置620中的其他智能装置打开。带宽接着被提供给第三方和住宅拥有人以交换支付给中央权力单元610的费用，或者提供给具有打开访问隐藏信道654的能力的其他方。带宽可用于各种目的，包括上面阐述的装置特征的提供。
因该带宽或因打开装置特征的能力而收取的费用可用于补助无线网络组件的成本，如装置620和网关622。图9提出了一种方法660，其中，这些收入按这种方式使用。该方法660的步骤662通过各种装置620而用于限制对隐藏数据流654的访问。也就是说，装置620在关模式下工作以阻止对隐藏数据流654的访问，除非这样的访问已经被特别授权。
在步骤664中，因允许一些装置620访问隐藏数据654而收到一些费用。从而，在步骤666中，已经支付过费用的装置620被允许访问隐藏数据流654。通过这种方法660产生的收入可用于补助建立步骤668中住宅630中的无线局域网络所需要的组件。明确地，该收入可用于降低接收无线信号的网关622、装置620、和/或装置620使用的适配器的价格。该方法在步骤670结束。
图9的方法660通过在特定的装置620处开关对隐藏数据流654的访问产生收入，因而或者为装置620产生额外的带宽，或者激活先前不可使用的装置的特征。其还可能通过控制将隐藏数据流654与主数据流652结合为组合数据流650的能力来产生收入，如图10的方法680所示。该方法680开始于一假定，假定存在能够从组合数据流650提取隐藏数据流654的一些装置620，如步骤682所示。通过控制组合隐藏654和主652数据流的能力(步骤684)而获得收入。在获取收入或取得承诺后，数据流652、654被合并入组合数据流650(步骤686)并接下来经网关622传送给装置620(步骤688)。所产生的收入在步骤690用于补助网络组件，方法680在步骤692结束。
不管是通过控制装置620访问隐藏数据流654而产生的收入，还是通过控制隐藏数据流654进入组合流650的能力获得的收入，方法660和680中的收入均用于减少消费者无线网络组件的成本。实际上，到显示器、仪表的能力以及控制隐藏数据流654中的带宽允许产生收入，其反过来补助组件620、622的成本。这加速了包含隐藏数据流654的无线网络标准的采用，其进一步增加了通过调节流654而获得收入的能力。
本发明不限于上述细节，因为可在不离开本发明的精神或范围的情况下对本发明做出修改和变化。例如，上面的描述指访问因特网上的数据。很清楚地，本发明同样可应用于任何网络上获得的数据，无论是私有的还是公共的。此外，尽管本发明最好使用萨尔诺夫公司的G2无线技术以及萨尔诺夫数据埋藏技术，不超出本发明范围的其他技术也可使用。而且，尽管所讨论的适配器230、330仅与电视182和因特网设备186相连接，开发用于图2示出的其他设备的适配器也是本发明的一部分，除了大量图中未示出的设备外，无论是已知的还是未知的。最后，尽管上面的讨论描述住宅、家庭中的无线网络，本发明同样适于办公室、仓库、工厂、机场、宾馆、广场、城市公园以及任何其他地方的无线网络，只要发起人有兴趣发送商业信息给在网络上下载数字数据的终端用户。因为出现了许多那样的选择，本发明不限于上面的描述。

Claims (17)

1、一种用于控制对隐藏在组合数据流中的隐藏数据流进行访问的系统，包括：
a)一用于将隐藏数据流和主数据流组合为组合数据流的编码器，组合数据流用作为主数据流的功能等价物；
b)大量本地存储单元，每一本地存储单元具有
i)一用于发送无线局域网络信号的网关，无线信号包含组合数据流和控制信号；
ii)至少一用于接收无线信号的具有一适配器的设备，该适配器具有
(1)一用于接收包含有组合数据流的无线信号的接收器；
(2)一能够将组合数据流解码为隐藏数据流和主数据流的解码器；
(3)一用于确定适配器是在第一状态还是第二状态的状态存储器，第一状态为所接收的无线信号被解码为隐藏数据流和主数据流，第二状态为所接收的无线信号在没有解码的情况下被呈现给设备，状态存储器的状态可由控制信号控制；且其中对于组合数据流内的同一位置，在用于第一适配器的状态存储器在第一状态的同时用于第二适配器的状态存储器在第二状态。
2、如权利要求1的系统，其中控制信号在隐藏数据流中被发现。
3、如权利要求1的系统，其中每个适配器具有唯一的地址，且进一步地，控制信号有意地经过适配器的唯一地址识别适配器。
4、如权利要求1的系统，其中主数据流被加密，且进一步地，解密主数据流所需的解密匙存在于隐藏数据流中。
5、如权利要求4的系统，其中隐藏数据流进一步包含解释怎样利用解密匙解密主数据流的指令。
6、如权利要求4的系统，其中隐藏数据流进一步包含用于向终端用户呈现一有偿访问主信道的选择，从而主数据流在用户选择有偿访问前不会被解密。
7、如权利要求1的系统，其中隐藏数据流包含对基于主数据流的内容进行补充的内容。
8、如权利要求1的系统，其中隐藏数据流包含对基于主数据流的内容进行控制的控制通讯信息。
9、如权利要求1的系统，其中隐藏数据流控制对设备的特征部分的访问。
10、如权利要求1的系统，进一步包括：
c)一与网关通讯的中央权力单元，该中央权力单元能够请求网关向一个或多个适配器发送信号，从而改变他们的状态存储器的状态。
11、如权利要求10的系统，其中每个适配器具有唯一的地址，其中控制信号有意地经过适配器的唯一地址识别适配器，且进一步地，中央权力单元指示网关转换通过唯一地址所识别的至少一个适配器的状态。
12、如权利要求11的系统，进一步包括一与网关通讯的远程源，该远程源向网关提供组合数据流。
13、如权利要求12的系统，其中中央权力单元不批准网关访问隐藏信道，除非远程源为这样的访问向中央权力单元进行了支付。
14、一种呈现隐藏信息及有用数字信号的方法，根据终端用户使用的设备的性能，有用数字信号计划被终端用户察觉到，该方法包括：
a)将隐藏信息和有用数字信号组合为一组合数字数据流，该组合按照隐藏信息不容易在组合数字数据流中被检测到的方式进行，组合数字数据流充当有用数字信号的功能替代物；
b)在广域网上传送组合数字数据流至本地网关；
c)在本地网关的无线局域网络上传送组合数字数据流；
d)从无线局域网络接收组合数字数据流；
e)将组合数字数据流解码为隐藏信息和有用数字信号；及
f)根据终端用户使用的设备的性能，将有用数字信号及隐藏信息呈现给多个终端用户以使其察觉该有用数字信号。
15、根据权利要求14的方法，其中商业信息的呈现是采用选自下述技术之一来完成：在设备的显示屏中的弹出窗口中的视频呈现；在显示屏中的小于显示屏的区域的视频呈现，该区域专用于呈现商业信息；暂时中断呈现有用数字信号而在整个显示屏中的视频呈现；音频信息；或者允许部分有用数字信号的内容通过该图象还可被看见的半透明图象。
16、一种在有用数字信号中分发隐藏数据流的方法，包括：
a)在广域网上分发有用数字信号给多个本地网关；
b)在多个本地网关处将隐藏信息和有用数字信号组合为组合数据流，使得组合数据流当作有用数字信号的功能替代物；
c)在多个网关处的无线局域网络上传送组合数据流；
d)从无线局域网络接收组合数据流；
e)将组合数据流解码为隐藏信息和有用数字信号；及
f)呈现有用数字信号及隐藏信息给多个终端用户。
17、根据权利要求16的方法，进一步包括下述步骤：在将隐藏信息与有用数字信号组合之前，本地网关先在广域网上接收隐藏信息。
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