DE2550624A1

DE2550624A1 - Breitbandkommunikationssystem mit auditiver, visueller und alphanumerischer informationsverarbeitung im dialogverkehr

Info

Publication number: DE2550624A1
Application number: DE19752550624
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof Dr Haefner; Ludwig Berlin Prof Dr Issing; Volkmar Ing Grad Preuss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-11-11
Filing date: 1975-11-11
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2550624C3; DE2550624B2

Description

Breitbandkommunikationssystem mit auditiver, visueller und al-
nshanumerischer Informationsverarbeitung im Dialogverkehr Die Erfindung bezieht sich auf ein Breitbandkommunikationssystem für interaktive Dienste mit auditiver und/oder visueller Informationsverarbeitung, bei Inanspruchnahme der vollen Bandfreite eines Fernsehkanals für ein individuelles Programm während der gesamten Programindauer durch jeden Teilnehmer, wobei die Zahl d.er Teilnehmer die Zahl der bereitgestellten Kanäle übersteigt, und bei dem ein Dialog in der Weise stattfindet, daß der Teilnehmer auditive, visuelle und alphanumerische Informationen erhält und über einen Rückkanal alphanumerische, auditive oder deregleichen schmalbandige Informationen abgibt.
Neben Großgemeinschaftsantennen- und Kabelfernsehanlagen sind auch Breitbandkommunikationssysteme mit Rückkanal bekannt, bei denen zusätzlich zur üblichen Verteilung von Fernseh- und Hörprogrammen auch eine Nachrichtenübertragung in Gegenrichtung von jeden beliebigen Teilnehmer zur Zentrale möglich ist. Solche Anlagen bieten dadurch die Voraussetzung zur eine zusätzliche Nutzung durch Dienste, die sich in die Kategorien "Sammeln durch Zentrale", "Verteilen nach Anforderung" und "Dialog mit Zentrale" einteilen lassen.
Kabelfernsehanlagen heutiger Technik sind in ihrer typischen Form als Ein-Kabel-System mit Baum-Konfiguration ausgeführt. Sie haben gewöhnlich einen Übertragungsfrequenzbereich von 47 bis 300 NHz in Verteilrichtung bzw. von 5 bis 30 MHz in Sammelrichtung. Die sich daraus ergebende Kapazität von bis zu etwa 30 Ferneseh-Kanälen dient der Programm-Verteilung (Bild und Ton) von der Zentrale an die angeschlossenen Teilnehmer. Ar häufigsten wird dafür unter Verwendung von Ein-Zuben-Koaxialkabeln das Frequenz-Multiplex-Verfahren angewandt.
Für die Sammelrichtung können nur wenige Kanäle zur Verfügung gestellt werden1 um die ohnehin geringe Kanalkapazität in Verteilrichtung nicht noch weiter zu vermindern. Andererseits kann die Kanalkapazität von Breitbandkommunikationsanlagen nicht nennenswert vergrößert werden, besonders wenn wirtschaftliche Gesichtspunkte in die Betrachtung einbezogen werden. Dies gilt, um nur einige Beispiele zu nennen, sowohl für die Verwendung von Mehrfach- oder Mehrtubenkabeln als auch für die Erweiterung des Übertragungsfrequenzbereichs auf die Fernsehbänder IV/V (470 bis 862 YiHz), wodurch theoretisch (bei Nachbarkanalbelegung) weitere 49 Fernsehkanäle genutzt werden könnten.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Breitbandkommunikationssystem zu schaffen, das, über die genannten Erwiterungsmöglichkeiten hinaus, einer größeren Anzahl von Teilnehmer als es der verfügbaren Kanalkapazität entspricht, die Nöglichkeit bietet, unterschiedliche individuelle Programme mit auditiver und/oder visueller Informationsdarbietung auf nichtphysischem Wege darzubieten. Dabei soll sowohl die Individualität der Programmauswahl, des Beginnzeitpunktes des Programmablaufs als auch die Möglichkeit der Unterbrechung des Programmablaufs an beliebiger Stelle sowie der Wahl des Zeitpunkts für den Wiedereintritt in das Programm gewahrleistet sein. Außerdem soll eine individuelle Interaktion (Dialogverkehr) zwischen den Teilnehmern und der Zentrale in freier oder formatierter Form mit Daten oder bei entsprechender Geräteausstattung bei den einzelnen Teilnehmern auch mit auditiver und/oder visueller Information möglich sein.
Ausgehend von einem Breitbandkommunikationssystem der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß in einer Zentrale, in der die einzelnen Programme eingespeichert sind, eine Datenverarbeitungsanlage vorgesehen ist, daß jeder Teilnehmer Speichereinrichtungen für auditive, visuelle und alphanumerische Information sowie eine Kleindatenverarbeitungsanlage zur Organisation des Dialogverkehrs enthält und daß die Übertragung der einzelnen Programme von der Zentrale zu jedem Teilnehmer sowie der Dialogverkehr in der Weise stattfindet, daß die auditive, visuelle und alphanumerische Information auf Anfrage jedes einzelnen Teilnehmers über einen freien Kanal auf die beim Teilnehmer vorhandenen Speichereinrichtungen über spielt wird und jeder Teilnehmer über die Eingabe alphanumerischer und/oder auditiver Information mit der bei ihm befindlichen Klein-Datenverarbeitungsanlage und/oder mit der zentralen Datenverarbeitungsanlage in Dialog treten kann, die jeweils alphanumerische und auditive Informationen bereithalten.
Mit einem derart ausgebildeten Breitbandkommunikationssystem besteht somit in einfacher Weise die Möglichkeit daß einer Vielzahl von Teilnehmern eine VielzZll von Programmen nach individueller Wahl angeboten werden kann, und zwar dadurch, daß derjenige Teil des Dienstes der große Bandbreiten erfordert, (Ubermitstl.ung und Abarbeitung der aus Bewegt- und Festbildern sowie Ton bestehenden Programm- bzw. Dialogieile), durch Benutzung zufällig oder außerhalb der üblichen Sendezeiten regelmäßig frei werdender Kanäle auf beim Teilnehmer oder in von mehreren Teilnekunern gemeinsam benutzten Einrichtungen aufzustellende, mit lokaler Intelligenz für Prozeßsteuerungs- sowie einfache Informationsverarbeitungsaufgaben versehene Speichereinrichtungen mit Wiedergabemöglichkeit auf Anforderung übertragen wird. Die beim Teilnehmer vorhandenen Speichereinrichtungen gestatten nämlich die Bereitstellung und Überspielung der einzelnen Programme z.B. in sendefreien Zeiten, während die Verarbeitung des Programms im Dialogverkehr mit der Zentrale ohne Inanspruchnahme eines breitbandigen Kanales mit einem gegenüber der ursprünglichen Sendezeit festen oder durch den Teilnehmer wählbaren Zeitversatz erfolgen kann. Das Programmangebot setzt sich insbesondere aus Programmen zu Zwecken der Information, wie z.B. Waren- und Dienstleistungsangebote, oder aus Programmen des Bildungssektors zum Zwecke der Aus-Fort- oder Weiterbildung zusammen. Diese Programme können ganz oder zu großen Teilen aus Bewegtbildern bestehen sowie eine Vielzahl von Verzweigungen aufweisen, wobei der der Ver-Zweigung folgende Programmablauf entweder durch freie Wahl des Teilnehmers (z.B. bei Bildungsprogrammen mit Informationscharakter) entsprechend seinem Interesse oder anhand der Bewertung einer im Programmablauf berücksichtigten oder interpretierbaren Antwort nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten (z.B. bei Lehrprogrammen) erfolgen kann.
Einzelheiten der Erfindung werden für eine beispielhafte Systemkonfiguration anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Zentrale in einem Breitbandkomeunikationssystem gemäß der Erfindung Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine beim Teilnehmer vorgesehene Einrichtung.
Ausgangspunkt für das im folgenden näher beschriebene Breitbandkommunikationssystem ist eine Großgemeinschaftsantennenanlage bekannter Art bzw. eine Kabelfernsehanlage, bei der neben den ortsüblich empfangbaren Programmen des Fernseh- und Hörrundfunks weitere anlageninterne und am jeweiligen Ort drahtlos nicht empfangbare Programme verteilt werden. Derartige Anlagen sind nun durch verschiedene Einrichtungen zu ergänzen, und zwar durch Prozeßsteuerungs- und Informationsverarbeitungseinrichtungen, durch Speichereinrichtungen für Dienste-Inhalte, soweit sie aus Daten und/oder alphanumerischen Zeichen (--Ketten) bestehen sowie durch Speichereinrichtungen für Dienste-Inhalte, soweit sie aus Bewegt-/Festbildern oder anderen Bilddarstellungen (z.B. Graphiken) bestehen.
Entsprechend der gewünschten oder angebotenen Beschaffenheit der Dienste, der Ausführungsform der BBK-/Kabelfernsehanlage bzw.

ihrer Anlagentechnik sowie entsprechend dem jeweiligen Stand der Technik der verwendeten, zusätzlichen Einrichtungen können sich diese grundsätzlich an folgenden Stellen des Ubertragungsnetzes befinden:

< tandort in Un- beim

zusätzl < zentral terzen- nnmer

Einrichtungen .

für die >so v

Prozeßcteuerung fs / / \

für die SpeichergJ

Verarbeitwng der v o s /

nicnsteinhale rC

jDaten, an-Zeichen

(-k,et-ten)7 i

für die Speicherg./

der Diensteinhalte

(Bewegt-/Festbil-

der, andere Bild-

darstellungen)

In der obigen Matrix sind sämtlichen Variationen (horizontal, vertikal und Kombinationen) möglich. Beispielsweise sind in den Teilnehmereinrichtungen neben dem Bildspeichergerat (z.B. handel sübli che Magne tbandaufz ei chnungsgeräte, erhältlich auch mit Schaltuhr, Fersehtuner, Standbildwiedergabe etc. oder auch Magnetplattengeräte) auch Mikroprozessoren enthalten, die ganz oder teilweise die Prozeß steuerung übernehmen.

Ebenso könnte die im Rahmen der angebotenen Dienste notwendige Informationsverarbeitung ganz oder teilweise beim Teilnehmer abgewickelt werden.
Schließlich wird für einen nachfolgend beispielhaft erläuterten Verfahrensablauf hinsichtlich der Netzkonfiguration und Anlagentechnik vorausgesetzt, daß ausgehend von einem Ein-Kabel-Baumnetz ohne Vermittlungseinrichtungen (Eintuben-Koaxialkabel), in Verteilrichtung ca. dreißig Fernsehkanäle im Bereich zwischen 47 und 300 MHz, in Sammelrichtung drei Fernsehkanäle im Bereich zwischen 5 und 30 MHz sowie ca. 10.000 bi-direktional im Adressenmultiplex benutzbare Datenkanäle (dafür wird ein Fernsehkanal benötigt) und 10 Streckenabgänge von der Zentrale zur Verfügung stehen. Die Übertragung der Datensignale erfolgt digital im Adressenmultiplex, während für die audio-visuelle Information ein entsprechend der landesspezifischen Fernsehnorm gemäß CCIR aufgebautes amplitudenmoduliertes Bildsignal vorgesehen ist, elches im Bedarfsfalle ebenfalls adressiert werden kann.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Zentrale für ein Breitbandkommunikationssystem in Form einer beispielhaften Anardnung der dort vorhandenen Einrichtungen dargestellt. Neben den in einer Großgemeinschafts- bzw. Kabelfernsehanlage üblicherweise vorhandenen Empfangseinrichtungen 1, 2, 3, 4 für Hörrundfunk, VHF-Fernsehfun, UljF-Fernsehfunk sowie für weitere, über Ricntfunk, Satellit, Kabel oder dergleichen angelieferte Programme enthält die Zentrale eine Speichereinheit 5 mit zum Beispiel mehreren Magnetaufzeichnungsgeräten, Filmlesegeräten, Diaabtastern usw. sowie eine Datenverarbaitungsanlage 6 für Echt-Zeit-Verarbeitung mit Datenbank, an die nacheinander ein Adresseconder/-Decoder 7 und ein Modem 8 angeschaltet sind. Di.e Aus gänge der Empfangseinrichtungen 1 bis 4, der zentralen Speichereinheit 5 sowie des Modem 8 sind über eine Weiche 9 auf das Verteilnetz 10 zusammengeschaltet.
Fig. 2 zeigt den beispeilhaften Aufbau der beim Teilnehmer vorhandenen Einrichtung. Sie zeigt im einzelnen eine Eingangsweiche 11, deren Hochpaßausgang einerseits mit einem Fernseh-Empfangsgerät 12 und andererseits mit einem Kleinrechner mit Datenspeicher 13 verbunden ist, während der Tiefpaßausgang an ein Modem 14 angeschaltet ist. Dieses Modem 14 steht über einem kdressen-Coder/-Decoder 15 ebenfalls mit dem Kleinrechner 13 in Verbindung, der für Prozeßsteuerungs- sowie für Verarbeitungsaufgaben geringen Umfanges ausgelegt ist. Ausgangsseitig ist der Kleinrechner 13 über einen Frequenzumsetzer 16 mit durchstimmbarem Eingangssowie festem Ausgangskanal mit einem Bildspeicher 17 verbunden.
Dieser Bildspeicher ist z.R. ein Klagnetband- oder Magnetplattengerät und enthält zusätzlich einen Fernseh-Tuner, eine Schaltung zur Wiedergabe von Standbildern sowie eine Schaltuhr. Ein weiterer Ausgang des Kleinrechners 13 ist mit einem Datenwiederholspeicher 18 verbunden, der ebenso wie der Bildspelcher 17 an das Fernseh-Empfangsgerät 12 angeschaltet ist. An den Kleinrechner 13 kann bei Bedarf noch ein Drucker 19 angeschlossen werden. Schließlich enthält jede Einrichtung noch ein alphanumerische Tastatur 20, die sowohl mit dem Kleinrechner 13 als auch mit dem Datenwiederholspeicher 18 verbunden ist.
Unter den obengenannten Voraussetzungen und Annahmen ergibt s.ich für die Inanspruchnahme eines Dunstes von der Anforderung bis zur Beendigung folgender Ablauf: Ein Teilnehmer hat die Absicht ein bestimmtes Programm zu beziehen und drückt deshalb zum Zwecke der Anmeldung eines Dialogs mit der in der Zentiale vorhandenen Datenverarbeitungsrnlage 6 eine in seiner Tastatur 20 vorgesehene Meldetaste.
Der dem Teilnehmer zugehörige Kleinrechner 13 übernimmt daraufhin selbsttätig alle Prozeduren (Aussenden der Adresse des Teilnehmers sowie e der Nachricht, daß eine Pro grammanfordenug/ auswahl vorgenommen werden soll) und meldet schließlich dem Teilnehmer, daß eine Verbindung hergestellt und der Dialog aufgenommen werden kann. Nun enthält der Teilnehmer von der zentralen Datenverarbeitungsanlage 6 auf den Bildschirm seines Fernseh-Empfangs-Gerätes 12 eine numerische Übersicht projiziert, welche die möglichen Arten des Verkehrs mit der Zentrale enthält (z.B. Progammanforderung, Informationsanforderung, Programmbearbeitung, Inanspruchnahme der Rechenkapazität usw. ). Die Übersicht kann auch die möglichen Dienste enthalten (z.B. Informationsprogramm, Bildungsprogramm anfordern/bearbeiten, Einkauf usw.). Der Teilnehmer gibt daraufhin die Kennummer des gewünschten Dienstes "Bildungsprogramm anfordern" mit der Tastatur 20 ein. Anschließend erhält er eine numerierte Übersicht über das Angebot an Bildungsprogrammen, z.B.
nach Sachgebieten geordnet, durch übergeordnete Begriffe sinnvoll zusammengefaßt bzw. Detaillierbar. Nach Eingabe der Kennummer des speziellen Bildungsprogrammes erhält er von der zentralen Datenverarbeitungsanlage 6 die Nachricht, ob ein Kanal zum sofortigen Überspielen des Programmes frei ist oder nicht. Kann das Überspielen sofort erfolgen, so erhält der Kleinrechner 13 des Teilnahmers die Anweisung, den Frequenzumsetzer 16 mit durchstimmbarem Eingang auf den entsprechenden Ausgangskanal zu schalten sowie den Bildspeicher 17, z.B. ein Magnetbandgerät in Betriebsbereitschaft zu bringen. Ist beispielsweise keine Bandkassette eingelegt, so teilt dies der Kleinrechner 13 dem Teilnehmer auf dem Fernseh-Bildschirm mit; ebenso fragt er an, ob eine bespielte Kassette tatsächlich gelöscht werden soll.
Wenn kein Kanal für ein sofortiges Überspielen frei ist, so wird der Teilnehmer auf eine vom Zentralrechner 6 geführte Warteliste gesetzt, die dieser systematisch durch Zuteilung freiwerdender Kanäle abarbeitet. Insbesondere während der Nachtstunden und übergen sendefreien Zeiten der an die Allgemeinheit der Teilnehmer nur verteilten Programme ist dies über das Kabelnetz möglich.
Im übrigen obliegt dem Rechner auch Erstellung und Bekanntgabe von Prognosen über den voraussichtlichen Zeitpunkt der Kanalzuteilung.
Besonders Ausbildungsprogramme werden eine bemerkenswerte Anzahl von Verzweigungen enthalten. Alle Verzweigungspunkte sowie die von ihnen abgehenden Wege werden vom Zentralrechner 6 numeriert und seriell vom Bildspeicher 17 aufgezeichnet und paral.lel dazu auch im Kleinrechner 13 des Teilnehmers gespeichert, damit später das Programm vom Teilnehmer möglichst bohne Inanspruchnahme des Zentralrechners 6 abgearbeitet werden kann. Dem Kleinrechner 13 fällt also in Zusammenarbeit mit dem Zentralrechner 6 die Aufgabe zu, während der Abarbeitung des Programmes den Bildspeicher 17 entsprechend den Aktionen des Teilnehmers so zu steuern, daß zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle die richtigen Verzweigungen bzw. die von ihnen ausgehenden Teilabläufe zur Verfügung stehen. Dazu kann es z.B. auch nötig sein - wenn das im Programm vorgesehen ist - den Bildspeicher 17 auf Standbilwiedergabe ZU schalten bzw auch den Ablauf zu stoppen, beispielsweise weil an dieser Stelie im Programm eine Interaktion (Dialog) mit dem Zentralrechner 6 vorgesehen ist. Schließlich wird durch den Kleinrechner 13 auch der Drucker 19 in Betrieb gesetzt bzw. abgeschaltet.
Nach Beendigung der Abarbeitung des Programmes durch den Teilneh mer wird die Verbidung zwischen dem Zentralrechner 6 und dem Kleinrechner 13 auf Anweisung des Teilnehmers unterbrochen.
Grundsätzlich kann das selbe Programm mehrfach durchgearbeitet werden. Der Teilnehmer braucht dann nur die bespielte Kassette aufzubewahren und kann nach seiner zeitlichen Wahl erneut mit dem Zentralrechner 6 in Verbindung treten.
Um den Nutzen der Erfindung hinsichtlich der Versorgung einer großen Teilnehmerzahl mit individuellen Programmen zu quantifizieren, kann folgende Rechnung gemacht werdent: Es wird eine Übermittlungsdauer von 20 Minuten für den Tcil J;e s Programmes angenommen, der auf die außerhalb der Zentrale (meist beim Teilnehmer) aufgestellten Speichereinrichtungen über das Breitbandkommunikationsnetz übertragen wird. (Die Dauer der Inan spruchnahme durch den Teilnehmer kann Im Vergleich dazu erheblich länger sein.) Bei 3 Programmen pro Stunde können demnach auf 30 verfügbaren Kanälen in einer Stunde 90 Programme überni.t-telt werden.
Wenn man ferner von einer Breitbandkommunikationsanlage mit zehh jeweils von der Zentrale abgehenden Streckenäste ausgeht, denen jeweils 1.000 Teilnehmer zugeordnet sind, dann können also 10000 Teilnehmer erreicht werden.
Da für diese Ubermittlungszwecke in jedem Streckenast: jeweils unterschiedliche Programme im gleichen Kanalraster übertragen und bei den Teilnhmern vorhandenen Speiche reinrichtungen zugeführt werden können, verzehnfacht sich die genannte Kanalkapazität, so daß pro Stunde 900 individuelle Programme innerhalb dieser Anlage überspielt werden können. Geht man davon aus, daß derzeit im Durchschnitt eine sendefreie Zeit von ca. 15 Stunden pro Tag zur Verfügung steht, so ergibt sich damit die Möglichkeit, 13.500 individuelle Programme innerhalb von 24 Stunden zu übermitteln.
2 Patentanspruche 2 Figuren L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.Breitbandkommunikationssystem für interaktive Dienste mit auditiver und/oder visueller Informationsverarbeitung, bei Inanspruchnahme der vollen Bandbreite eines Fernsehkanals für ein individuelles Programm während der gesamten Programmuauer durch jeden Teilnehmer, wobei die Zahl der Teilnehmer die Zahl der bereitgestellten Kanäle übersteigt, und bei dem ein Dialog in der Weise stattfindet, daß der Teilnehmer auditive, visuelle und alphanumerische Informationen erhält und über einen Rückkanal alphanumerische, auditive oder dergleichen schmal-: bandige Informationen abgibt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß in einer Zentrale, in der die einzelnen Prograrnme eingespeichert sind, eine I)atenverarbeitungsanlage vorgesehen ist, daß jeder Teilnehmer Speichereinrichtungen f auditive, visuelle und alphanumerische Informationen sowie eine Kleindatenverarbeitungsanlage zur Organisation des Dialogverkehrs enthält und daß die Übertragung der einzelnen Programme von der Zentrale zu jedem Teilnehmer sowie der Dialogverkehr in der Weise stattfindet, daß die auditive, visuelle und alphanumerische Information auf Anfrage Jedes einzelnen Teilnehmers über einen freien Kanal auf die beim Teilnehmer vorhandenen Speichereinrichtungen überspielt wird und jeder Teilnehmer über die Eingabe alphanumerischer und/oder auditiver Information mit der bei ihm befindlichen Klein-Datenverarbeitungsanlage und/oder mit mit der zentralen Detenverarbeitungsanlage in Dialog treten kann, die jeweils alphanumerische und auditive Informationen bereithalten.
2. Breitbandkommunikationssystem nach Anspruch 1> d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Übertragung der einzelnen Programme in sendefreien Zeiten erfolgt.