ITTO20010154A1 - Sistema di trasmissione di segnali audio e video a terminali di telefonia mobile umts e terminale mobile per impiego col sistema. - Google Patents

Sistema di trasmissione di segnali audio e video a terminali di telefonia mobile umts e terminale mobile per impiego col sistema. Download PDF

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ITTO20010154A1
ITTO20010154A1 IT2001TO000154A ITTO20010154A ITTO20010154A1 IT TO20010154 A1 ITTO20010154 A1 IT TO20010154A1 IT 2001TO000154 A IT2001TO000154 A IT 2001TO000154A IT TO20010154 A ITTO20010154 A IT TO20010154A IT TO20010154 A1 ITTO20010154 A1 IT TO20010154A1
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IT
Italy
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umts
multimedia
channel
protocol
transmission system
Prior art date
Application number
IT2001TO000154A
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English (en)
Inventor
Alberto Morello
Vittoria Mignone
Paolo Casagranda
Original Assignee
Rai Radiotelevisione Italiana
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Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo:
"Sistema di trasmissione di segnali audio e video a terminali di telefonia mobile UMTS e terminale mobile per impiego col sistema"
DESCRIZIONE
L’invenzione riguarda un nuovo sistema di trasmissione di segnali multimediali a terminali di telefonia mobile UMTS e un terminale mobile per impiego col sistema.
I sistemi di telecomunicazione quali PSTN, GSM e UMTS sono concepiti come sistemi cellulari bidirezionale con collegamenti ‘uno-a-uno’, in cui ogni terminale ricetrasmittente è controllato da una rete cellulare, con esecuzione di una serie di procedure atte a localizzarlo e tenerlo continuamente in contatto con la stazione base a cui è assegnato. I flussi di dati, sia in arrivo che in partenza da ogni terminale, sono unici e privati per quel terminale. Ogni comunicazione inizia con un colloquio bidirezionale con la stazione base e con una procedura di connessione nella quale al terminale viene assegnato un “canale” in trasmissione e ricezione, caratterizzato da divisioni di tempo o di frequenza e, nel caso dell'UMTS, da specifiche sequenze spread-spectrum. Non è prevista, se non per le informazioni di controllo, una modalità in cui un terminale sta solo in ricezione su un flusso di servizi comuni a tutti gli utenti. Per consentire il mantenimento di un gran numero di conversazioni private simultanee fra i terminali, la rete cellulare comprende tipicamente un gran numero di antenne di trasmissione a bassa potenza che coprono piccole aree. Più alto è il traffico interattivo che la rete deve garantire, più piccolo deve essere il formato delle celle, le quali possono arrivare anche a una densità di 100 celle per chilometro quadrato. Pertanto il costo d'una rete di telecomunicazione cellulare è alto e un aumento di traffico comporta costi supplementari della rete.
Più in particolare, il sistema UMTS è inoltre progettato per consentire la trasmissione e ricezione, oltre che di segnali audio tipici della telefonia tradizionale, anche di immagini e di video e in genere di segnali multimediali, fra i quali, oltre a segnali privati provenienti da un altro terminale d'utente, si prevedono in particolare servizi di tipo informativo e di intrattenimento, per esempio informazioni meteo in forma multimediale, video-clip musicali, notiziari sportivi e d'attualità. Come noto all'esperto nel ramo, nel sistema UMTS tali funzionalità sono implementate mediante adozione di protocolli di interscambio di dati in formati diversi, quali Internet Protocol (IP), MPEG e simili.
In contrasto alla telecomunicazione senza fili, la radiodiffusione consiste in trasmissioni unidirezionali di tipo “uno-a-molti” ed è adatta a distribuzione di contenuti di tipo audio/video/multimedia. Le reti di radiodiffusione terrestri della radio e della televisione usano trasmettitori di alta potenza che coprono vaste aree di servizio (per esempio regioni). I servizi di diffusione digitali utilizzano i sistemi DVB (Digital Video Broadcasting) e DAB (Digital Audio Broadcasting) per il flusso radiotelevisivo uni-direzionale ad alta capacità. I costi della rete ripartiti per utente sono bassi (dell'ordine di pochi decine di Euro per famiglia all'anno) e un aumento dei ricevitori (entro l’area di copertura) non comporta aumenti dei costi di rete. Per converso, le reti digitali di radiodiffusione nelle bande VHF e UHF non offrono sufficiente capienza per essere utilizzate per il trasporto verso l’utente di Internet e telefonia.
Sono stati fatti tentativi di integrare i servizi digitali radiofonici e televisivi con i servizi cellulari di telefonia e multimedialità verso i terminali mobili, ma finora tali tentativi si sono limitati a sovrapporre le due reti separate (broadcasting e telecomunicazione), mantenendone immutate le rispettive tecnologie proprie. La rete di radiodiffusione dà l'accesso a servizi interattivi (ad esempio il commercio elettronico e l’accesso ad Internet) attraverso la guida elettronica ai programmi (EPG), ma l'interattività è gestita tramite le reti cellulari. In questo scenario il sistema è ibrido DVB/UMTS (oppure DAB/UMTS).
Scopo principale dell’invenzione è ora di realizzare un sistema di trasmissione di segnali audio e video che consenta di fornire servizi audiovisivi di radiodiffusione a basso costo a terminali mobili d'utente atti a fungere simultaneamente da terminali di telefonia mobile UMTS, permettendo all’utente di mantenere il collegamento sia colla rete cellulare di telecomunicazioni che con i servizi audiovisivi di radiodiffusione (ad esempio, il terminale deve potere squillare per una telefonata ricevuta, anche durante la ricezione d'un programma radio/televisivo; l'utente ricevendo uno spot radio/televisivo, deve poter attivare un collegamento al sito Web relativo).
Un altro scopo dell'invenzione è di realizzare tale sistema di trasmissione senza aumento apprezzabile del costo di fabbricazione e delle dimensioni del terminale mobile d'utente rispetto a un terminale UMTS convenzionale.
Ancora un altro scopo è di realizzare tale sistema di trasmissione utilizzando impianti e infrastrutture di radiodiffusione già disponibili, senza necessità di investimenti in nuovi impianti.
Un ulteriore scopo è di rendere disponibile all'utente servizi d’informazione e intrattenimento a costi d'esercizio nettamente più bassi di quelli connessi all'uso della rete telefonica UMTS.
I suddetti e altri scopi e vantaggi, quali risulteranno dal seguito della descrizione, sono raggiunti dall'invenzione con una struttura e protocolli di rete avente le caratteristiche recitate nella rivendicazione 1. Le rivendicazioni subordinate si riferiscono ad altre caratteristiche vantaggiose dell'invenzione.
L’invenzione verrà ora descritta nel dettaglio in alcune sue realizzazioni preferite, date a titolo d’esempio non restrittivo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:
la Fig. 1 è una rappresentazione schematica di una rete cellulare UMTS e di un sistema di trasmissione secondo l'invenzione entrambi interagenti con terminali telefonici mobili UMTS;
la Fig. 2 è un diagramma rappresentante l’architettura protocollare del sistema secondo l'invenzione;
la Fig. 3 è un diagramma esplicativo riferentesi al trasporto di tabelle descrittive utilizzate nell'invenzione; e
la Fig. 4 rappresenta, in forma di schema a blocchi, un terminale telefonico mobile utilizzabile nel sistema secondo l'invenzione.
DESCRIZIONE DI REALIZZAZIONI PREFERITE
L’invenzione si basa sull’utilizzo di due reti sovrapposte funzionanti su allocazioni di frequenza distinte. Con riferimento alla Fig. 1, una pluralità di antenne 10 costituiscono le celle di una rete di telecomunicazioni bidirezionale UMTS con copertura cellulare (nel seguito identificata come CELLULARE), per i servizi interattivi (come ad esempio la telefonia e l’accesso a Internet), le quali antenne 10 sono in comunicazione con più terminali d'utente 12, che verranno descritti nel seguito. I terminali d'utente 12 sono inoltre collegabili in una rete unidirezionale di diffusione (nel seguito identificata come BROADCAST), caratterizzata da trasmettitori ad alta potenza e grande area di copertura, quale il radiotrasmettitore 14, per la diffusione dei servizi multimediali radiofonici e televisivi su una banda di frequenze portanti diversa dalla portante della rete cellulare.
L’invenzione si basa sul concetto di utilizzare le modalità e i protocolli del sistema UMTS sia per i servizi interattivi (sistema UMTS convenzionale), sia per i servizi di radiodiffusione (broadcasting) verso terminali d’utente mobili.
Mentre i terminali si notificano e rimangono agganciati alle reti cellulari UMTS che trasportano i servizi interattivi (telefono, Internet), le reti broadcast UMTS (nel seguito dette anche B-UMTS), come proposte dall’invenzione, trasportano servizi unidirezionali di radiodiffusione (audio/video e multimedialità) agli stessi terminali UMTS, basandosi su protocolli di genere multicast streaming di tipo UDP-IP. Tali reti non colloquiano in modo bidirezionale con i singoli terminali. La rete broadcast opera inoltre su frequenze diverse dalla rete cellulare, e utilizza le infrastrutture di radiodiffusione correnti.
Nella realizzazione dell’ invenzione, il sistema UMTS che opera sulla rete di tipo broadcast viene modificato rispetto a quello tradizionale, in modo da non attuare le procedure bi-direzionali di controllo del terminale: localizzazione del terminale, inoltro / richiesta delle chiamate, controllo della potenza e del fascio trasmissivo, assegnazione delle sequenze di spread-spectrum per il colloquio. La trasmissione di un servizio diffusivo non è infatti subordinata all’apertura di una connessione con un terminale specifico, ma procede in modo continuo, indipendentemente dalla presenza e dal numero dei terminali riceventi (così come avviene nei sistemi di diffusione DVB o DAB). La stazione base di tipo broadcast utilizza quindi protocolli IP di tipo unidirezionale (tipo UDP-IP), e instrada tutti i servizi di tipo diffusivo sulla portante a radiofrequenza, assegnando a ciascun servizio una specifica sequenza di spread-spectrum cioè uno specifico "canale" UMTS.
Il sistema secondo l'invenzione si basa su procedure e protocolli di comunicazione secondo la raccomandazione 3GPP dell'UMTS. La normativa per servizi di streaming audio/video secondo la raccomandazione 3GPP, attualmente in via di definizione, si basa però sul principio della richiesta ("on Demand") da parte dell'utente e su un'allocazione, con procedura bidirezionale, di un canale dedicato ad ogni singolo utente. Per ovviare alle procedure bidirezionali tra stazione base e terminale d'utente, il sistema secondo l'invenzione prevede l'introduzione nella stazione base di uno o più terminali virtuali, i quali, all'inizio della trasmissione, richiedendo i servizi di streaming, avviano le procedure di scelta dei parametri di trasmissione per i vari canali di streaming. Questi parametri andranno poi memorizzati nelle tabelle SI e inviati agli utenti, secondo le procedure stabilite dall'invenzione. Ogniqualvolta si verifichi una variazione dei servizi offerti, l’invenzione prevede che si avvìi nuovamente una procedura di richiesta da parte dei terminali virtuali. Questo procedimento permette di evitare modifiche alla normativa 3GPP dell'UMTS; qualora la normativa introducesse formati e procedure per lo streaming audio/video in modalità broadcast, esse potrebbero essere utilizzate nel sistema dell'invenzione.
L’architettura protocollare del sistema dell’invenzione può essere suddivisa in due macro-livelli, come illustrato nella Fig. 2: un macro-livello radio, basato sulla normativa 3GPP, comprendente il livello fisico (PL, Physical Layer, facente riferimento alla serie 25.2 della normativa 3GPP), il livello 2 (Data Link Layer, facente riferimento alla serie 25.3 della normativa 3GPP) e il livello 3 (Network Layer, facente riferimento alla serie 25.4 della normativa 3GPP); e un macrolivello superiore IP e i protocolli di livello superiore (UDP, RTP, ecc.).
Sempre con riferimento alla Fig. 2, i protocolli a livello superiore di IP definiti in questa specifica sono basati su UDP. Ciò non esclude l’utilizzo di altri protocolli per il livello superiore.
L’Application Layer ospita i contenuti. I contenuti, in generale, possono essere costituiti da audio e video o dati. L’audio e video sarà preferenzialmente codifi cato secondo MPEG-4 (standard ISO/IEC 14496 e successivi aggiornamenti); la complessità di codifica potrà essere limitata a profili (qui non descritti) che stabi liscano la complessità delle operazioni di decodifica. I contenuti potranno essere codificati con altri standard attualmente presenti sul mercato (formato MPEG-4 Microsoft, RealVideo e RealAudio, ecc.) o sviluppati in futuro, non intendendosi qui limitare le possibilità di codifica dei flussi audio e video. I dati potranno essere file, immagini, pagine web. Non si limita qui la codifica dei dati e degli oggetti multimediali ad uno standard in particolare.
I contenuti sono organizzati in opportune strutture, facilmente incapsulabili nei livelli successivi. Si può usare RTP (standard H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, V. Jacobson: "RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications", RFC 1889, Gennaio 1996, ma si veda anche, per MPEG-4 Y. Kikuchi, T. Nomura, S. Fukunaga, Y. Matsui, H. Kimata: "RTP Payload Format for MPEG4 Audio/Visual Streams", RFC3016, Proposed Standard, Novembre 2000, e per altri formati MPEG si veda D. Hoffman, G. Fernando, V. Goyal, M. Civanlar “RTF Payload Format for MPEG1/MPEG2 Video", RFC2250, Gennaio 1998) nel caso di flussi MPEG-4; non verranno utilizzati invece i protocolli di gestione della sessione quali RTSP (H. Schulzrinne, A. Rao, R. Lanphier: " Real Time Streaming Protocol (RTSP) ”, RFC2326, Proposed Standard, Aprile 1998) e SDP (M. Handley, V. Jacobson: “SDP: Session Description Protocol", RFC2327, Proposed Standard, Aprile 1998) in quanto richiedono un canale di ritorno. Anche l’uso di pacchetti RTCP (si veda lo standard RTP) o di protocolli per il controllo della qualità del servizio su un canale secondo l'invenzione non è previsto, ma non si esclude in caso di funzionamento ibrido con un canale di ritorno (ad esempio a standard UMTS). Nel caso di dati, pagine web, immagini o altri oggetti multimediali, è necessario usare protocolli basati su UDP, che non utilizzino canali di ritorno. Un esempio di protocollo per il trasferimento di dati che è adatto allo scopo suddetto è quello noto come BTFTP ( " Broadcast Trivial File Transfer Protocol”, Internet Drafìt) e descritto nella domanda di brevetto italiano No. T02000A000439, despositata il 12 maggio 2000 dalla Richiedente. UDP Layer, secondo lo standard (si veda J. Posteli "User Datagram Protocol", RFC768, Agosto 1980) è il livello intermedio che permette di utilizzare protocolli senza canale di ritorno, e quindi adatti alla natura broadcast del sistema. Esso contiene funzionalità di trasporto e, parzialmente vista la natura monodirezionale del canale, di sessione. Con UDP è possibile attuare il multiplexing/demultiplexing dei contenuti di un singolo indirizzo IP, attraverso il meccanismo delle porte.
L’IP Layer definisce, secondo lo standard (si veda J. Postel: " Internet Protocol", RFC791, setembre 1981), il livello di trasporto e la sintassi per i datagrammi IP, che possono basarsi su IPv4, ma anche, preferibilmente, su IPv6. L’indirizzo del singolo datagramma è definito nell’IP Layer. La modalità UMTS Broadcast utilizzerà indirizzi IP Multicast per distribuire i contenuti a tuti i terminali o a gruppi di terminali. L’ indirizzamento IP Multicast, oltre a rendere UMTS Broadcast perfetamente interoperabile con il mondo Internet, è particolarmente adato alla natura diffusiva del sistema. L’ indirizzamento IP Unicast potrà essere utilizzato per casi particolari in cui sia necessario configurare un singolo terminale UMTS. I datagrammi IP avranno una MTU (Maximum Transfer Unit) adata all’ incapsulamento nel livello UMTS.
Per quanto riguarda Γ indirizzamento, l’invenzione prevede che esso sia definito dall’IP Layer. Nel seguito si farà riferimento allo standard IPv4. L’utilizzo di indirizzi Multicast per l’invio dei contenuti (224.0.0.0 fino a 239.255.255.255; si veda anche il documento J. Reynolds, J. Posteli “Assigned Numbers", RFC 1700, Otobre 1994) rende flessibile e standard l’invio di contenuti.
Per la codifica dei flussi audio/video si prevede l’utilizzo dello standard di codifica MPEG-4, nella versione standardizzata dal gruppo MPEG (standard ISO/IEC 14496 dell’Otobre 1998 e successivi aggiornamenti). Non si esclude la possibilità di utilizzare standard diversi da RTP per il trasporto di MPEG-4 (tipo Microsoft); ciò dipende dalle capacità di decodifica del terminale UMTS.
Per quanto riguarda la descrizione dei contenuti, una scelta di realizzazione del sistema consiste nel trasportare tute queste informazioni nell’Application Layer di SC, in opportune tabelle dete Service Information, o SI, benché sia anche possibile trasportare le informazioni a livello RADIO. Le SI si presentano come file testuali ASCII, il cui contenuto è conforme allo standard XML (si veda W3C Recommendation: “Extensible Markup Language (XML)”, Febbraio 1998, II edizione, Otobre 2000). Le Service Information del canale SC dovranno essere trasmesse su un indirizzo IP e porta note; una realizzazione prevede indirizzo IP 230.1.2.3 e porta 53000.
A livello di accesso radio, secondo l’invenzione, la stazione trasmitente Broadcast-UMTS emete:
informazioni generiche per il proprio funzionamento del terminale d’utente, così come specificate nella normativa UMTS, tra cui informazioni di sistema comuni a tuta la cella (ad esempio indicatore della sequenza di scrambling sul canale di trasporto BCH), informazioni per la sincronizzazione del terminale, segnali pilota per effettuare la stima del canale di trasmissione, rispetivamente corrispondenti ai canali fisici P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel), PSCH (Physical Synchronisation Channel) e CPICH (Common Pilot Channel) della normativa 3GPP.
informazioni sui servizi diffusivi presenti sul canale a radiofrequenza. Questa informazione (cosiddetta Service Information) serve a guidare l’utente nella scelta dei servizi. Nella realizzazione preferita, tale componente assume la forma di una tabella contenente l’elenco di servizi presenti nel canale radio e le informazioni necessarie al livello fisico del ricevitore per sintonizzarsi su di essi (ad esempio: sequenza di spreading, sequenza di scrambling, codifica, ecc.); è preferibilmente, ma non esclusivamente, trasportata dal canale di trasporto FACH (Forward Access Channel) corrispondente al canale fisico S-CCPCH (Secondary Common Control Physical Channel), la cui strutura è riportata nella raccomandazione ETSI TS 125 211 v3.4.0 "Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD) In alternativa, la tabella SI può essere trasportata dal canale di trasporto PCH (Paging Channel), sempre corrispondente al canale fisico S-CCPCH, inoltre associata al canale fisico PICH (Paging Indicator Channel), normalmente utilizzato per avvertire il terminale mobile della presenza di informazioni sul Paging Channel, qui utilizzato per avvertire il terminale mobile della presenza di variazioni della tabella SI contenuta nel Paging Channel. Come ulteriori alternative le SI potrebbero essere trasportate sul canale BCH, o su un canale dedicato DCH. Le informazioni necessarie al ricevitore per collegarsi al canale di trasporto della Service Information (tra cui la sequenza di spreading associata) sono fissate a priori o trasmesse nel canale BCH e sono note al ricevitore. La trasmissione di questo canale di informazione avviene continuamente in modo ciclico, in modo tale che ogni terminale, all’accensione, possa collegarsi immediatamente a questo canale e ricevere informazioni circa i servizi fomiti;
- i vari servizi di streaming audio/video multimediali, che viaggiano su canali di trasporto dedicati DCH, eventualmente suddivisi su più canali fisici, attraverso il CCTrCH (Code Composite Transport Channel). L’assegnazione dei canali fisici viene effettuata al trasmettitore sulla base dei servizi che si vogliono trasmettere e delle caratteristiche del canale di trasmissione, e memorizzata nella tabella SI.
La descrizione dei contenuti non è necessaria ma è preferita, secondo l'invenzione, essendo il mezzo più immediato con cui il terminale può raccogliere informazioni sulle trasmissioni in tempo reale.
La realizzazione preferita dell’invenzione è costituita da un segnale compatibile collo standard UMTS, emesso dalla stazione trasmittente, formato da più flussi di informazione, denominati canali e caratterizzati, a livello RADIO, da opportune sequenze spread spectrum. Uno dei canali (canale di servizio, SC nel seguito, per brevità) sarà dedicato nella realizzazione preferita alla descrizione di altri canali e dei contenuti associati a ciascuno di essi. Il canale SC deve avere caratteristiche note al terminale (sequenza spread spectrum), che si collegherà ad esso durante linizializzazione. Dopo essersi collegato al canale SC, il terminale estrarrà da esso informazioni sugli altri canali contenuti sul canale fisico di trasmissione (sequenze di spreading, bit-rate e descrizione dei contenuti degli altri sotto-canali dal canale SC). Il ricevitore, una volta estratte le informazioni contenute nel canale SC, potrà presentare un menù all’utente e sintonizzarsi sul canale appropriato in caso di scelta dell’utente. In alternativa, le tabelle SI possono essere memorizzate su un sito internet, scaricate dall’utente attraverso la rete UMTS cellulare e memorizzate sul terminale. Ogni volta che il gestore della tabella SI ne varia il contenuto, lo deve comunicare agli utenti (ad esempio tramite SMS) perché aggiornino la copia memorizzata sul terminale.
Il terminale d’utente, connettendosi alla rete B-UMTS, riceve informazioni di sistema e segnali pilota per la sincronizzazione e l’equalizzazione del canale di trasmissione, e la tabella SI contenente informazioni circa i servizi disponibili. La tabella viene memorizzata sul ricevitore e riaggiomata periodicamente o su segnalazione da parte della stazione trasmittente (ad esempio su canale PICH). Alla selezione da parte dell’utente del programma desiderato, il ricevitore ricerca nella tabella le informazioni circa il canale o i canali fisici DCH da elaborare e passare ai livelli successivi.
Le Service Information utilizzeranno almeno le tabelle descritte nel seguito: Tabella di associazione tra sequenze di spreading e canali; con il formato seguente (qui e in seguito non si inserisce il preambolo XML per rendere più sintetiche le informazioni):
<ssat>
<channel c=cO ss=sO></channel>
<channel c=cl ss=sl></channel>
<channel c=c2 ss=s2></channel>
...
</ssat>
Il tag <ssat> indica Γ inizio della tabella. Il tag <channel> indica Γ inizio della descrizione dell’associazione tra una sequenza di spreading e un canale. Il canale numero cO è per esempio associato alla sequenza di spreading sO. Da questa tabella, il ricevitore ricaverà le sequenze di spreading per ogni canale. Il numero cO permette di riferirsi al canale in modo simbolico.
Tabella di associazione tra canali e contenuto dei canali:
<ccat>
<content c=chO>
<description text=”Stringa di descrizione”></description>
<toc ad=aO port=pO display=dO></toc>
<service ad=saO port=spO type=”Service type”></service>
<bitrate b=bO></bitrate>
</content>
...
</ccat>
Il tag <ccat> indica l’inizio della tabella. Il tag <content> indica l’inizio della descrizione dell’associazione tra un canale chO e le caratteristiche di quel canale, come specificato nei tag successivi. Il tag <description> associa al canale una etichetta, visualizzabile sul menu del ricevitore, che indica il contenuto del canale in maniera comprensibile per l’utente (stringa della chiave text). Il tag <toc> specifica che all’indirizzo multicast aO, sulla porta pO, sarà trasmessa in carousel una tabella di descrizione dettagliata del canale in esame. Il tag <toc> è quindi utile per canali che contengano più di un flusso audio video o dati. Se la chiave display ha un valore diverso da zero, la tabella dei contenuti <toc> sarà il primo oggetto presentato (quindi l’utente potrà direttamente navigare in un menu locale del canale). Se display è uguale a 0 o non è presente, il servizio descritto in <service> sarà il primo oggetto presentato (quindi l’utente vedrà subito, ad esempio, il flusso audio/video del canale). Il tag <service> specifica le caratteristiche del servizio principale contenuto nel canale; saO è Γ indirizzo multicast, spO è la porta; la chiave type specifica il tipo di servizio, come Internet Media Type (si veda J. Reynolds, J. Posteli "Assigned Numbers”, RFC 1700, Ottobre 1994 e aggiornamenti successivi), informazione necessaria a livello applicazione per l’interpretazione dei contenuti. Il tag <bitrate> definisce quale bO il bitrate del canale. Si noti che ciascuno dei tag descritti è opzionale. Il tag <content> dovrà essere ripetuto per ogni canale.
Ogni canale dedicato ai contenuti potrà inoltre contenere, come specificato dal tag <toc> della precedente tabella, una Tabella dei Contenuti (Table of Contents), che descriva in dettaglio i servizi aggiuntivi eventualmente presenti.
Tutti i canali che non siano di servizio (come il SC) sono destinati al trasporto dei contenuti audio/video e dati. Ogni canale potrà contenere diversi flussi audio/ video e dati, compatibilmente con la banda assegnata al canale. La Table of Contents specifica del canale ha la seguente sintassi:
<ctoc>
<subservice s=sO>
<description text=”Stringa di descrizione”></description>
<service ad=saO port=spO type=”Service type”></service>
<bitrate b=bO></bitrate>
</subservice>
...
</ctoc>
con significato dei tag analogo a quello della tabella <ccat>.
Il trasporto di tutte le tabelle è operato su Application Layer. Le tabelle vengono ripetute nel canale SC periodicamente. Le tabelle dei contenuti <ctoc> di ogni canale, qualora presenti, sono ripetute periodicamente. La realizzazione preferita utilizza BTFTP (Broadcast Trivial File Transfer Protocol) per il trasporto delle tabelle su UDP, ma non sono esclusi altri protocolli di trasporto. La Fig. 3 sintetizza quanto espresso sopra.
L’uso delle tabelle XML costituisce la realizzazione preferita nell’invenzione. Una realizzazione alternativa consiste nell’uso di tabelle codificate secondo la normativa MPEG e DVB-SI (IS013818-1, EN300-468), sostituendo all’informazione PID (packet identifier) l’informazione sul canale (numero di canali). Si noti che questa sostituzione limita fortemente la possibilità di descrizione dei contenuti a livello Applicazione, in quanto non sarà possibile riferirsi ai diversi servizi eventualmente presenti su ogni canale, al momento attuale. In questo senso, successive standardizzazioni DVB (ad esempio la possibilità di descrivere in dettaglio nelle DVB-SI servizi a livello IP) verranno recepite nelle successive implementazioni del sistema in esame.
La Fig. 4 rappresenta, in forma di schema a blocchi, un terminale mobile d'utente UMTS perfezionato secondo l'invenzione, atto a interagire colle due reti CELLULARE e BROADCAST. Il terminale 20 comprende in primo luogo un ricetrasmettitore UMTS 22, collegato a un'antenna 24 per ricevere un segnale UMTS a radiofrequenza dalla rete CELLULARE, demodularlo e decodificarne il livello fisico (o livello radio) e per eseguire le operazioni inverse di codifica e modulazione per la trasmissione attraverso la stessa antenna 24, come noto all'esperto nel ramo.
Il terminale 20 comprende poi circuiti di decodifica video/audio 26, che provvedono a decodificare i livelli IP e superiori (UDP o simili, nonché formati audio e video quali MPEG, RealAudio, ecc.), come noto nel ramo, pilotando un display grafico 28 e un altoparlante 30. Il trasferimento di dati dal ricetrasmettitore UMTS 22 ai circuiti di decodifica 26 avviene attraverso un'unità di controllo 32, avente diversi compiti gestionali, noti nel ramo, quali rilevare gli avvisi di chiamata provenienti dalla rete e generare opportune segnalazioni per l'utente (squillo sull'altoparlante 30 e/o informazioni sul display 28), ricevere comandi da una tastiera 34 del terminale e generare le azioni opportune (chiamata verso la rete, servizi interni al terminale, ecc.), e naturalmente trasferire i dati audio e video ricevuti ai circuiti di decodifica video/audio 26.
Il terminale 20 comprende ancora, sempre in modo per sé noto, un microfono 36 che pilota un codificatore 38, il quale invia i dati codificati all'unità di controllo 32, la quale ha anche il compito di trasferirli al ricetrasmettitore 22 per la trasmissione verso la rete.
Secondo l'invenzione, il terminale 20, oltre ai suddetti componenti funzionali sostanzialmente noti, comprende poi un ricevitore 40, collegato alla stessa antenna 24, per ricevere segnali dalla rete BROADCAST, demodularli e decodificarne il livello fisico (o livello radio), analogamente al ricetrasmettitore 22. Anche il ricevitore 40 è collegato all'unità di controllo 32 per trasferirle i segnali ricevuti, affinché l'unità di controllo 32 li trasferisca a sua volta ai circuiti di decodifica 26, per la visualizzazione o riproduzione finale sul display 28 o altoparlante 30. Tuttavia il ricevitore 40 è normalmente inattivo, e può essere attivato da un comando di abilitazione che gli perviene tramite una linea 42 dalla tastiera 34, per esempio per pressione di un tasto o con altra procedura.
Pertanto, secondo l'invenzione, l'unità di controllo 32, oltre ai compiti convenzionali indicati sopra, ha anche quello di ricevere e inoltrare ai circuiti di decodifica 26 i segnali provenienti dal ricevitore 40, e più precisamente uno dei canali compresi in tali segnali, in base alla selezione proveniente dalla tastiera. Per esempio, l'utente potrebbe fare una scansione dei servizi o programmi disponibili in quel momento, mediante pressione di un tasto di avanzamento, oppure, se la gamma di programmi gli è nota, selezionando direttamente uno specifico programma mediante una combinazione di tasti. In ogni caso l'unità di controllo 32 continua a dialogare col rice-trasmettitore UMTS 32 per monitorare eventuali chiamate in arrivo e segnalarle all'utente. Il comando di tastiera con cui l'utente accetta la chiamata disabilita al tempo stesso il ricevitore 40.
Nel caso che siano implementate le tabelle descrittive dei programmi, il terminale d'utente comprende inoltre una memoria di tabelle SI 44, alla quale l'unità di controllo dirotta i dati contenuti nel canale ad esse dedicato. La memoria SI 44 comunica con i circuiti di decodifica audio/video 26, per la visualizzazione in forma di menù sul display 28. L'utente, mediante la tastiera 34, trasmette all'unità di controllo 32 la propria selezione.
Le modifiche circuitali da apportare a un'unità di controllo convenzionale per terminali telefonici mobili UMTS allo scopo di ottenere le funzionalità descritte sopra risulteranno ovvie per l'esperto del ramo e pertanto non vengono qui descritte, per semplicità.
In uno scenario tipico, il ricevitore dovrebbe compiere le seguenti operazioni: inizializzazione e collegamento al canale SC che contiene le informazioni sugli altri canali. Ciò è possibile in quanto le caratteristiche del canale SC sono note;
il terminale inizia a ricevere le tabelle trasmesse in carousel all’indirizzo di default del canale SC (IP 224.1.2.3, porta 53000);
- ricevuta la tabella <ssat> di associazione tra sotto-canali e sequenze di spreading, il ricevitore avrà tutta l”nformazione necessaria per ricevere gli altri sotto-canali;
- ricevuta la tabella <ccat> il ricevitore potrà presentare sul display dell’utente un menu con i contenuti disponibili. Verrà visualizzato il contenuto del tag <description> di ciascuna sezione <content>;
- l’utente selezionerà una voce del menu;
il ricevitore, conoscendo il numero di canale associato a quella voce di menu, selezionerà la sequenza di spreading corrispondente al canale, e inizierà a ricevere dati;
- se il tag <toc> del canale contiene la chiave display e questa è diversa da zero, il ricevitore presenterà sul display un sottomenu relativo al canale;
- se il tag <toc> del canale non contiene la chiave display o questa è nulla, il ricevitore presenterà sul display il servizio principale (ad esempio un flusso audio/video).
Rispetto a un sistema ibrido DVB / UMTS, il sistema descritto nell’invenzione ha importanti vantaggi, fra cui: (1) il ricevitore utilizza tecnologie omogenee, e quindi richiede meno costi di sviluppo; (2) il ricevitore di tipo DVB deve demodulare un intero flusso da 5-15 Mbit/s, mentre il ricevitore UMTS può demodulare solo il servizio utilizzato dall’utente (es: 64-200 kbit/s) e quindi ha un consumo delle batterie estremamente più contenuto.
Naturalmente le forme d'attuazione dell'invenzione sopra descritte sono suscettibili di modifiche e varianti nei loro aspetti non essenziali. Le forme e modi d'incapsulamento dei dati radiodiffusi, ferma restando la compatibilità col sistema UMTS, potrebbero variare, sopratutto nei livelli più alti, a seconda dei protocolli che potranno essere disponibili anche in futuro. Per esempio, le tabelle di servizio SI potrebbero mancare, sopratutto nel caso che i servizi multimediali offerti siano in numero limitato, o lasciando all'utente di sfogliare successivamente i servizi offerti in quel momento per scegliere il preferito, oppure stabilendo una volta per tutte i tipi di servizi disponibili e i loro codici. Anche la descrizione del terminale d'utente è da intendersi come schema funzionale preferito, essendo inteso che le stesse funzioni possono essere ottenute con altri mezzi equivalenti.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di trasmissione di programmi multimediali a più terminali telefonici mobili comprendenti ciascuno un ricetrasmettitore UMTS collegato a un'antenna per ricevere una prima banda di frequenze propria di una rete di telefonia cellulare UMTS a più celle a bassa potenza, e un display grafico e un altoparlante collegati a un'uscita del ricetrasmettitore UMTS attraverso circuiti di decodifica di detti segnali multimediali, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre almeno un radiotrasmettitore ad alta potenza atto a diffondere in modo broadcast ovvero diffusivo programmi multimediali in forma di segnali compatibili col livello fisico del protocollo UMTS, su una seconda banda di frequenze diversa da detta prima banda, e su un'area comprendente più celle della rete UMTS; e dal fatto che ogni terminale telefonico mobile comprende inoltre un ricevitore collegato a detta antenna per ricevere detta seconda banda di frequenze e per decodificare detti segnali trasmessi dal radiotrasmettitore, e la cui uscita è collegabile all'ingresso di detti circuiti di decodifica dei segnali multimediali.
  2. 2. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i segnali diffusi da detto radiotrasmettitore trasportano più programmi o servizi multimediali diversi su canali UMTS identificati da rispettivi codici secondo il protocollo UMTS, detti programmi o servizi essendo selezionabili in ciascuno di detti terminali.
  3. 3. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il segnale diffuso da detto radiotrasmettitore trasporta inoltre ciclicamente tabelle descrittive dei programmi o servizi multimediali contenuti in detti canali.
  4. 4. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette tabelle descrittive sono trasportate in un canale UMTS prestabilito.
  5. 5. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti terminali telefonici mobili comprende inoltre un'area di memoria per conservare dette tabelle descrittive ricevute, mezzi per visualizzare dette tabelle descrittive sul display, e mezzi per ricevere dall'utente comandi di selezione di uno di detti programmi o servizi multimediali sul display e per abilitare la ricezione del canale UMTS desiderato.
  6. 6. Sistema di trasmissione di programmi multimediali a più terminali telefonici mobili secondo una delle rivendicazioni 1-5, caratterizzato dal fatto che detto ricevitore in ciascuno di detti terminali telefonici mobili è normalmente disattivato ed è attivabile dall'utente mediante mezzi di comando.
  7. 7. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti terminali telefonici mobili è inoltre dotato di mezzi di segnalazione ottica e/o acustica, comandati da detto ricetrasmettitore UMTS, per avvisare l'utente deH'arrivo di una chiamata dalla rete cellulare UMTS mentre è in funzione detto ricevitore.
  8. 8. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo una delle rivendicazioni 1-7, caratterizzato dal fatto che l'architettura protocollare dei segnali trasmessi da detto radiotrasmettitore comprendono un macrolivello radio compatibile col protocollo UMTS e un macrolivello superiore.
  9. 9. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto macro-livello superiore comprende un primo livello IP (Internet Protocol), un secondo livello UDP (User Datagram Protocol) e un terzo livello d'applicazione (Application Layer).
  10. 10. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto terzo livello d'applicazione utilizza un protocollo RTP (Reai Time Protocol) per il trasporto di segnali in formato MPEG-4.
  11. 11. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto terzo livello d'applicazione utilizza un protocollo BTFTP (Broadcast Trivial File Transfer Protocol) per il trasporto di dati testuali.
  12. 12. Sistema di trasmissione di programmi multimediali secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti dati testuali sono tabelle descrittive dei programmi o servizi multimediali.
  13. 13. Terminale mobile per impiego nel sistema di una delle rivendicazioni 1-12, comprendente un display grafico pilotato da circuiti di decodifica di segnali audiovisivi, un ricetrasmettitore UMTS atto a ricevere segnali UMTS da un'antenna e un'unità di controllo che collega il ricetrasmettitore UMTS con detti circuiti di decodifica, caratterizzato dal fatto che il terminale comprende inoltre un ricevitore di segnali compatibili col livello fisico del protocollo UMTS attivabile dall'utente e sintonizzato per ricevere e demodulare il segnale emesso da detto radiotrasmettitore e per trasferirlo all'unità di controllo, e dal fatto che l'unità di controllo è atta a trasferire a detti circuiti di decodifica almeno uno dei canali di detto segnale ricevuto.
  14. 14. Terminale mobile secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che l'unità di controllo è predisposta per ricevere dalla tastiera una selezione di canale e per selezionare dal segnale il canale prescelto per l’inoltro ai circuiti di decodifica.
  15. 15. Terminale mobile secondo la rivendicazione 13 o 14, caraterizzato dal fato che comprende inoltre una memoria di tabelle descritive dei programmi o servizi multimediali, collegata all'unità di controllo e ai circuiti di decodifica per ricevere i dati testuali contenuti in un canale prestabilito e per visualizzare sul display del terminale un menù di programmi.
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