CN1937741A - 用于记录广播节目的设备 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的设备包括临时存储广播节目片段的节目存储器，并可以与相似的设备共享节目片段，从而在时移的时刻重新组合广播节目。通过在诸如接入网聚集节点(DSLAM、DLC、光纤聚集器、远程DSLAM)、和/或交换机、路由器、和/或家用终端的网络节点中集成根据本发明的设备，可以实现分布式个人视频记录器。

Description

用于记录广播节目的设备
技术领域
本发明一般涉及广播(或多播)节目的记录，所述节目例如分组网中广播电视(TV)节目或无线电节目。广播节目的记录能够将这类节目时移地传递给广播业务的用户或订户并且由用户时移地体验这种节目，从而使收看者或收听者摆脱广播时间表的限制。例如，采用时移电视观看，用户不必及时赶回家中观看预定的TV节目或现场直播的活动。记录的电视节目随时可由收看者观看。
背景技术
记录广播TV节目并向用户提供时移电视业务的现有方案可以分为两种：基于家庭的方法，其中用户具有提供该业务的家用设备，通常称为PVR或者个人视频记录器；以及基于网络的方法，其中应用服务提供商的服务器提供给用户相同的体验。
家用PVR设备，例如索尼公司的高清晰度数字视频记录器DHG-HDD500与已知的模拟VCR或磁带录像机非常相似，但是具有用于记录TV节目的内置存储器(例如硬盘或RAM)。图1给出了从广播TV头端102接收广播TV节目的家用PVR设备111、112和113的配置。TV节目通过包括DSLAM(数字用户线接入复用器)121、122的网络进行广播，所述DSLAM121、122用以端接最近一段距离的点到点ADSL(非对称数字用户线)连接。家用PVR设备111、112和113位于ADSL终端用户调制解调器之后，所述调制解调器端接各个用户家里的ADSL连接。诸如图1中111、112、113的家用PVR设备可以预先编程，从而在指定时间记录广播TV节目。数字家用PVR设备能够记录TV节目并在以后的时间观看，在记录节目的同时从头观看节目，或观看一个以前记录的节目同时记录另一个节目。某些数字家用PVR还具有先进的特征，例如在观看正常的广播节目的时候暂停或倒回。为了在观看广播TV时暂停该广播TV，家用PVR开始记录正被观看的广播节目并在记录进行中的广播的同时，根据观看者的指示继续播放该节目。
家用PVR设备是一种在实时观看TV节目时提供诸如暂停或倒回等高级功能的很好的解决方案。家用PVR设备知道用户观看的节目，并且在用户发出的暂停或倒回指令时临时存储该TV节目。但是由于家用PVR设备具有存储限制以及到客户家的接入链接(例如，图1中的ADSL连接)具有容量或带宽的限制(例如，xDSL技术只能同时满足1-5个TV信道的预定)，家用PVR设备在作为对所有广播信道提供时移TV业务的解决方案时具有缺陷。因此，由于不能记录在每个广播信道上的每个节目，因此家用PVR设备一直需要事先编程。
此外，家用PVR设备的使用受到用户遗留问题的限制。改变的是内容存储在家用PVR设备的本地存储器中。这提出了内容保护的问题，该问题超过了线性广播的传送而需要的接入权限，其中内容在TV屏幕上被观看并然后实质上消失。家用PVR设备的本地存储器的存在增加了权限并使其明显地更复杂。对用户而言存在新的可能性，例如将存储在家用PVR上的音乐片断、游戏更新等下载到移动电话、PDA或手提电脑等。这些可能性在内容的保护方面向网络运营商提出了新的挑战。例如采用了家用PVR，不可能限制允许的回放时间以提供按次计费商业模式。
家用PVR和与使用记录内容相关的某些遗留问题在Ron Katz的论文“Analysis of Conditional Access Models for PVRs”中有描述，通过以下因特网链接可以得到该论文，URL：
http://www.broadcastpapers.com/BcastAsia04/BAsia04NDSPVRs.pdf
在基于网络方式中，网络服务器或网络PVR的功能与家用PVR的相同，但是在这种情况下，设置在网络内的设备执行VCR/PVR功能。图2给出了具有包括在网络201中连接用户家到广播TV头端202的网络PVR203的网络配置。例如网络201还包括终止到用户的xDSL连接(例如ADSL或VDSL连接)的DSLAM221和222。例如图2中的网络PVR203的网络PVR设备典型地为单元和的视频点播服务器的组合，所述单元记录从广播TV头端202接收的多个广播或多播TV和视频信道，所述视频点播服务器当用户请求内容时，发送和单播所述内容。
依靠中央服务器(网络PVR)的基于网络方式是用于记录每个广播信道上的每个节目的合适方案，因为网络运营商知道提供的信道的数量，并具有足够的可用带宽把这些信道传送到服务器设备。然而，基于中央服务器的方案对流入大量用户的庞大的数据流是不具有可缩放性的，这是因为向观看时移节目的每个用户提供从中央服务区域发出的单播数据流。从中央区域向大量的用户提供单播数据流是不可能的：例如，具有1Gbps的容量的链路只能同时向大约200个用户提供单播视频流。其次，在中央服务器终止所有处于网络中心的远端控制功能(例如倒回、暂停)的需求进一步限制了基于网络的PVR方案的可缩放性。
在网络中提供更多的服务器可以临时的解决上述基于网络PVR方案的某些可缩放性缺陷。但是，这样的方案包括大量的整体存储容量，并因此不具有成本效益。
用于时移广播业务体验的中央服务器的结构类似于如视频点播的点播业务的结构，在Ran Oz、John B.Carlucci和John Horrobin的论文“Optimal Network Architectures for On-Demond Service”中对其进行了讨论，通过以下URL可以获得该论文：
http://www.bigbandnet.com/documents/Architectures_for_On_Demand_Services.pdf
发明内容
依照本发明，分别由权利要求1和权利要求18限定的记录广播节目的改进的设备和方法克服了现有技术的上述缺点和不足。根据本发明的设备具有节目存储器，其中临时存储广播节目的片段，并能与相似设备共享节目片段，从而在时移的时刻重组广播节目。如权利要求9到权利要求17所限定的，根据本发明的设备典型地被集成在网络节点中，所述网络节点例如接入网聚集节点(DSLAM、DLC、光纤聚集器、远程DSLAM)、和/或开关、路由和/或家用终端。
由于本发明，PVR功能以分布的方式嵌入网络中。所有广播信道上的所有节目能够以片段的方式存储在分布式设备中，并且能够在客户不必预先编程记录的情况下通过重新组合他/她选择的节目向用户提供时移服务。每个设备中不再必须存储所有以前的节目。甚至不必存储完整的节目。每个设备只需要存储节目的较小的临时片段。片段可以是滑动时窗(例如包含经过单元的内容过去的5-15分钟)，或者可以是节目的固定时间(例如最初5-15分钟等)的片段。
由于设备存储节目片段而不是整个节目，本发明减小了存储和处理的需求。由于网络中每个设备所需的存储容量的减小，所需的存储器能用RAM技术代替硬盘技术具有成本效益地实现。因此，本发明能够避免分布在网络中的机械部件(例如硬盘)，从而使得整个结构在操作中更加稳固和经济。
由于没有向诸如中央内容管理器的中央管理系统施加负担，本发明非常具有成本效益。为了重新组合节目，负责重新组合的设备在控制通道层搜索节目片段，降低中央管理系统的成本。为了实现这一点，所有设备共同智能地工作，形成对等合作网络。
一旦设备在相邻设备发现节目片段，则相邻设备在数据通道层与请求设备共享该节目片段。换言之，节目片段从相邻设备直接流送(stream)到请求设备。例如在DSLAM的情况下，DSLAM A通过城域网向DSLAMB流送该节目片段。
当前发明还减少了关于上述家用PVR的遗留问题，因为在运营商的控制下，存储节目片段的分布式设备典型地包含在网络节点中，从而由运营商简化了内容的保护并被施加了特定的商业模式。
可选地，如权利要求2所限定的，根据本发明的设备基于预先配置的记录配置文件(profile)/算法记录节目片段。该配置文件避免了每个单元记录相同的片段。
可替代地，如权利要求3所限定的，根据本发明的设备基于动态协商的记录配置文件记录节目片段。然后分布式设备在控制通道层相互协商。例如，协商可以产生如权利要求4和5限定的记录配置文件。例如，第一设备可以在广播后把节目的每个视频帧在长度为2分钟的滑动时窗中存储5分钟，而网络中别处的第二设备可以把10分钟的节目片段存储超过2小时，等等。
典型地，如权利要求6所限定的，协商将考虑诸如节目存储器的可用存储容量、可用处理能力、连接的可用带宽、网络拓扑信息、用户配置文件等参数。这些参数的选择能在规则的时间或根据请求在分布式设备之间共享，从而每个设备能使用信息以确定存储哪些节目片段以及联系哪些其他设备以协商更多片段的存储。
可选择地，根据本发明的设备进一步结合了权利要求7限定的用户请求终止功能。这样，当从用户接收到请求时，分布式设备开始寻找与该请求相关的节目片段，从而节目能被重新组合并流送到客户。
在确定与哪个设备或网络单元联系以便于接收特定片段时，请求设备需要考虑诸如可用处理能力，以及向网络单元流送片段的链接上的可用带宽的参数。这在权利要求8中进行了限定。例如，如果第一DSLAM经其连接的一个用户的请求，为了重新组合节目需要节目的片段，并且第一DSLAM知道在第二和第三DSLAM都能获得该片段，则第一DSLAM必须确定与哪个DSLAM联系从而获得节目片段。典型地，第一DSLAM请求具有最强处理能力和充分可用带宽的DSLAM在其输出链路上流送该片段。
附图说明
图1示意了现有技术中已知的家用个人视频记录器方案；
图2示意了现有技术中已知的基于网络的个人视频记录器方案；
图3示意了包括根据本发明的设备的分布式实施例的网络，所述设备用于记录广播节目；
图4示意了根据本发明记录广播节目设备的实施例。
具体实施方式
图3显示了广播TV头端302和网络301，通过网络301，广播TV头端302连接到用户设备。形成网络301一部分的聚集网络是基于xDSL的。终止ADSL或VDSL用户环的两个DSLAM在图3中表示为321和322。这些DSLAM321和322除了传统的DSL线路终端板和网络终端板之外，还分别包括附加的分布PVR板331和332。分布式PVR板331和332表示依照本发明记录广播TV节目的设备。这些板331和332能依照在板间动态协商的记录配置文件记录由广播TV头端302广播的TV节目的片段。板331和332还可以终止用户请求信号例如频道切换和远端控制信号，并且依靠这些用户请求能以对等方式合作从而在时移的瞬间重新组成用户请求的TV节目。同样，没有在图3中显示的网络301中的其他DSLAM，以及没有在图3中显示的诸如边界路由器、交换机等的其他网络单元或NE可以装备与331和332相似的分布式PVR板。这些板相互合作以分布方式存储由广播TV头端302依照动态协商的记录配置文件广播的TV节目，并当用户请求时重新组合TV节目，然后以单播方式流送到用户。
例如，当接入网络供应商向终端客户提供IPTV业务时，网络单元321和322主动参与多播或广播传送过程。例如通过因特网组管理协议，IGMP，告知网络单元321或322哪个终端客户观看哪个信道，并且网络单元321或322将复制属于该TV信道的分组以转发到适当的终端用户。由于这些网络单元321或322已经主动参加正常的广播传送的事实，对它们来说把部分分组复制到它们的分布式PVR331或332的节目存储器中是很容易的。存储的信息能在用于提供时移业务的一段时间之后被流送。
图4为更详细地显示了分布式PVR板401内容的功能框图，其对应于图3中的板331和332。板401包含在网络单元NE1中，所述网络单元可以是例如DSLAM321或DSLAM322。图4中的分布式PVR板401包括快速分组流送处理器411、节目存储器412、第二板上处理器，该第二板上处理器一方面在413终止和处理用户请求，另一方面与其他网络单元在414终止和处理对等协商。用户请求终端413在控制层可操作地连接到诸如用户403的用户的客户设备，同时对等协商终端414在控制层可操作地连接到诸如NE2、NE3、NE4的其他网络单元。分组流送器(streamer)411在数据通道层可操作地将诸如用户403(例如可以是TV调谐器、解码器、机顶盒、DSL调制解调器、PC...)的用户的客户设备连接到其他网络单元，以及可选地连接到备用服务器(例如存储全部TV节目的中央服务器)。分组流送器411可以连接到的其他网络单元和服务器可以在图4中用402表示。分组流送器411在板处理器内与节目存储器412以及用户请求终端413和对等协商终端414内部连接。
节目存储器412能由硬盘或(更加优选的)RAM存储器实现。例如，它是具有1至5G字节存储容量的小的存储单元，其中存储了将由分组流送处理器411应用的视频分组。
分组流送处理器411依据例如数分钟广播节目的哪些小片段将要存储在存储器412中，来了解记录配置文件。记录配置文件并不是预先配置的。相反，网络中所有的分布式PVR相互协商哪些节目的哪些片段被存储在不同的分布式PVR以及存储多长时间，从而动态地产生和改变这些记录配置文件。例如，协商结果可以是在第一分布式PVR(例如，图3中的331)中，在广播后把节目的每个视频帧存储5分钟，在第二分布式PVR(例如图3中的332)中仅存储节目的10分钟内容，但对其存储至少2小时，等等。每个点上的分组流送处理器411及时地了解协商的记录配置文件/算法并从广播的TV节目中选择视频分组，所述广播的TV节目依据记录配置文件必须存储在存储器412中。
为了协商记录配置文件，板上处理器预知结合在对等协商终端414中的对等代理功能。通过协商，保证所有的片段分布在整个网络，并甚至能无缝地从网络的一个节点转移到另一节点，从而来自客户的请求能在最小的带宽、存储器等条件下获得最佳服务。因此，在协商中考虑下面的参数：
-分组流送器中可用的本地处理能力；
-节目存储器中可用的本地存储容量；
-网络单元之间的网络拓扑；
-可用网络带宽，例如到客户的DSL环路上的可用网络带宽；
-由直接连接的客户观看的节目；
-节目所需要的冗余级别；和
-万一不能通过分布式PVR设备之间的合作重新获得节目片段，则负担加给可选的中央(传统)网络PVR，所述网络PVR存储了全部节目并且作为备用服务器。分布式PVR之间使用对等协议以便于在规则的时间间隔共享上述参数值。分布式PVR使用上述参数以修改其记录配置文件或者建议其他网络节点修改记录配置文件。
从订户(例如用户403)接收的、用于时移观看TV节目的新请求被终止在用户请求终端413，所述用户请求终端413集成在上述板上处理器中。对于用户请求，用户的远程控制信号例如被封装进实时流协议或RTSP信号，并被转发到用户请求终端413。于是，用户请求终端413指示分组流送器411向用户403流送请求的节目。知道不同网络单元的记录配置文件的对等协商终端414指示分组流送器411到哪里获得不同节目片段。特定的节目片段从本地节目存储器412中读取，然而要向其他网络单元请求没有存储在本地存储器412中的其他节目片段。到哪个网络单元或对等体(peer)请求缺少的节目片段是由对等协商终端414进行选择的。对于对等体的选择，诸如到对等体的数据路径的可用带宽、对等体的可用处理能力等参数都是需要考虑的。最后，万一节目片段不能被任何网络对等体传送，分组流送器411可以请求存储全部节目的中央备用服务器转发该片段。分组流送器411具有从不同的片段中重新组合出节目的能力。另外，可以使用例如时间标签或者位于视频分组报头的序列号。
另外，结合了用户请求终端413和对端协商终端414的板上处理器在终止了来自客户的远程控制信号后，使用节目存储器412中的本地存储容量用以尽可能地隐藏来自网络的请求：例如，当用户暂停广播TV节目时，设备401开始在节目存储器412中对节目进行一段时间的缓存，以便于准备好30秒之后用户重新按下“播放”。
尽管参照了特定的实施例对本发明进行说明，应该清楚本领域的技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围内进行各种改变和修改。因此应该理解为本发明覆盖了落在本专利申请中所公开和要求的基本原理的精神和范围内的任意和所有的修改、变体和等同物。例如，xDSL技术可以被替换为其他接入技术(例如，PON或基于电缆的接入网)，记录配置文件可以被预定义并存储在ROM中，而不是上述实施例中被动态地调整。用于协商记录配置文件的参数和或用来确定哪个网络节点被请求流送特定节目片段的参数可以与上面定义的不同(例如，不同的选择或参数的组合、加权的参数组等)，分布式PVR不必以卡或板的形式实现，而可以是单独的设备或将来可以集成为单个芯片，414和413不必集成在一个板处理器上，而是能形成分离的元件，等等。

Claims (18)

1.一种用于记录广播节目的设备(401)，所述设备(401)包括节目存储器(412)，其特征在于，
a.所述设备(401)包含在分组转发网络单元(NE1)中；以及
b.所述节目存储器(412)适于或被控制为临时存储所述广播节目的节目片段；以及
c.所述设备(401)进一步包括与相似设备(331、332)共享节目片段的装置(411)，以便在时移的时刻重新组合所述广播节目。
2.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，
d1.所述设备(401)进一步包括记录配置文件存储器，用于存储预定义的记录配置文件，所述节目片段将根据所述记录配置文件被存储在所述节目存储器(412)中。
3.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，
d2.所述设备(401)进一步包括端对等通信终端(414)，用于动态地与所述相似设备(331、332)协商记录配置文件，所述节目片段将根据所述记录配置文件被存储在所述节目存储器(412)中。
4.根据权利要求3的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述记录配置文件指示将要存储在所述节目存储器(412)中的所述节目片段在所述广播节目中的相对时间间隔。
5.根据权利要求3的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述记录配置文件指示包含将要存储在所述节目存储器(412)中的所述节目片段的滑动时窗的长度。
6.根据权利要求3的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述记录配置文件考虑所述设备(401)和所述相似设备(331、332)的一个或多个参数，所述参数包括所述节目存储器(412)中的可用存储容量、可用处理能力、连接上的可用带宽、网络拓扑参数、用户配置文件。
7.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，
e.所述设备(401)进一步包括用户请求终端(413)，用于终止和处理用户请求信号。
8.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述设备(401)进一步包括向其他设备(331、332)请求节目片段的装置(414)，所述其他设备(331、332)是基于所述其他设备(331、332)的一个或多个参数选择的，所述参数包括可用处理能力、连接上的可用带宽、网络拓扑参数。
9.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述设备(401)包含在接入网聚集节点中。
10.根据权利要求9的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述接入网聚集节点是数字用户线接入复用器(321、322)。
11.根据权利要求9的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述接入网聚集节点是数字环路载波机。
12.根据权利要求9的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述接入网聚集节点是光纤聚集器。
13.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述设备包含在分组交换网络节点中。
14.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述设备包含在分组路由网络节点中。
15.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述设备包含在远程单元中。
16.根据权利要求15的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述远程单元为微型数字用户线接入复用器。
17.根据权利要求1的用于记录广播节目的设备(401)，其特征在于，所述设备包含在家用终端内。
18.一种用于记录广播节目的方法，其特征在于，所述方法包括：
a.在网络化的分布式设备(331、332)中临时存储所述广播节目的节目片段；以及
b.在所述分布式设备(331、332)之间共享节目片段，以便于在时移的时刻重新组合所述广播节目。
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