JP2004501557A - 汎用デジタル放送システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】本発明は、ＶＯＤやデジタル放送などの完全デジタルサービスと、これらの種々のデジタルサービスを取り扱うことのできる汎用セットトップボックス（ＳＴＢ）（６００）と、を提供するための方法およびシステム（図８）に関する。複数のハードウェアアーキテクチャと、電子番組ガイドを通して異なるサービスを識別する補足データ伝送方法が、そのような伝送を可能とする。本発明の汎用ＳＴＢ（６００）は、電子番組ガイドに受信された情報に基づいて、異なるサービスを区別することができ、大きなバッファを備えた独自のハードウェアアーキテクチャを備えるよう設計されている。本発明は、さらに、多重放送のような視聴の選択肢と、インターネットストリーミング放送の不安定さと質の悪さに苦しむことなく、放送を一時停止、録画、静止する処理を備える仮想ＶＣＲタイムシフト機能と、を提供する。さらに、これらの種々のデジタルサービスは、単方向通信のリンクを介して提供される。
【選択図】図８

Description

【０００１】
【発明の簡単な説明】
本発明は、ビデオ・オン・デマンドおよびデジタル放送の技術に関する。特に、本発明は、任意の放送媒体からのＶＯＤ、デジタル放送、タイムシフトなどの完全デジタルサービスと、これらの様々なデジタルサービスを取り扱うことのできる汎用セットトップボックス（ＳＴＢ）と、を提供するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
デジタルデータのエンコードおよび伝送には、様々な機構を利用することができる。例えば、国際標準化機構（以下、「ＩＳＯ／ＩＥＣ」と呼ぶ）は、動画と、動画に関係する音声と、を符号化するための規格（ＭＰＥＧ−２）を作成した。ＭＰＥＧ−２は、広く用いられており、本発明にも関連することから、ある程度の予備的な議論をすることが有益である。
【０００３】
ＩＳＯ／ＩＥＣのＭＰＥＧ−２規格は、４つの文書に記載されている。文書ＩＳＯ／ＩＥＣ　１３８１８−１（システム）は、その仕様のシステム符号化を記載している。この文書は、音声および映像のデータを組み合わせるための多重化構造と、リアルタイムで同期シーケンスを再生するために必要なタイミング情報を示す手段と、を規定している。文書ＩＳＯ／ＩＥＣ　１３８１８−２（映像）は、映像データを符号化したものと、画像を再構築するために必要なデコード処理と、を記載している。文書ＩＳＯ／ＩＥＣ　１３８１８−３（音声）は、音声データを符号化したものと、音声データを再構築するために必要なデコード処理と、を記載している。最後に、文書ＩＳＯ／ＩＥＣ　１３８１８−４（適合性）は、符号化されたビットストリームの特徴を決定するための手順と、ＩＳＯ／ＩＥＣ文書　１３８１８−１，１３８１８−２，１３８１８−３で示された要件への準拠を試験するための手順と、を記載している。これら４つの文書（併せて「ＭＰＥＧ−２規格」）は、引用によって本願に組み入れられる。
【０００４】
デジタル放送システムにおいては、ＭＰＥＧ−２規格に従って多重化されるビットストリームは、「パケット化基本ストリーム」（すなわちＰＥＳ）パケットと他の必要な情報を含むパケットとから構成された「トランスポートストリーム」である。「パケット化基本ストリーム」（すなわちＰＥＳ）パケットは、「基本ストリームデータ」を伝送するために用いられるデータ構造である。「基本ストリーム」は、ただ１つのストリームＩＤと共にＰＥＳパケットのシーケンスに含まれて伝送される（ａ）符号化された映像、（ｂ）符号化された音声、（ｃ）その他の符号化されたビットストリームを総称した用語である。トランスポートストリームは、共通の時間基準を有する１つの番組の映像および音声の圧縮ストリームの多重化をサポートする。
【０００５】
従来技術の図１は、映像シーケンス１０２内の圧縮映像データ１０６を、ＰＥＳパケットのストリーム１０８にパケット化し、次いで、トランスポートストリームパケットのストリーム１１２にパケット化する工程を示している。具体的には、映像シーケンス１０２は、種々のヘッダ１０４と、関連の圧縮映像データ１０６と、を含む。映像シーケンス１０２は、可変長のセグメントに分解される。各セグメントは、関連のＰＥＳパケットヘッダ１１０を有し、ＰＥＳパケットストリーム１０８を形成する。ＰＥＳパケットストリーム１０８は、次に、セグメントに分解される。各セグメントは、トランスポートストリームヘッダ１１４を付与されて、トランスポートストリーム１１２を形成する。トランスポートストリーム１１２の各トランスポートストリームパケットは、１８８バイト長である。
【０００６】
トランスポートストリームは、１以上の独立した時間基準を有する１以上の番組が、１つのストリームに合成されることを許容する。トランスポートストリームは、データの記憶および／または転送手段にノイズが多い場合に有用である。トランスポートストリームおよびそれを構成するパケット化基本ストリーム（ＰＥＳ）の速度は、固定であっても可変であってもよい。この速度は、トランスポートストリーム内のプログラムクロック基準（すなわちＰＣＲ）フィールドの値および位置によって定義される。
【０００７】
ＰＥＳパケットは、ＭＰＥＧ−２規格で定義される場合には、２４ビットの開始コードプレフィックスフィールドを備えるＰＥＳパケットヘッダと、８ビットのストリームＩＤフィールドと、１６ビットのＰＥＳパケット長フィールドと、オプションのＰＥＳヘッダと、ペイロードすなわちデータ部１０６と、を含む。これらのフィールドの各々は、ＭＰＥＧ−２規格で記述される。
【０００８】
ＭＰＥＧ−２規格は、映像および音声データのエンコードおよび転送に重点を置いている。一般に、ＭＰＥＧ−２規格は、映像および音声データを、より効率的に記憶および通信できるような圧縮アルゴリズムを用いる。
【０００９】
従来技術の図２は、デジタル放送データの処理に適したデジタル放送サーバ２０２とセットトップボックス２０４とを含むデジタル放送システム２００を示すブロック図である。図２は、システムの構成要素だけではなく、ＭＰＥＧ−２規格に従って、映像および音声データをエンコード、通信（デジタル放送サーバ２０２からセットトップボックス２０４への通信）、デコードする処理の流れも示している。図示するように、典型的な従来技術の放送方法では、ＭＰＥＧ−２トランスポートストリームは、ストリーミング方式で用いられる。
【００１０】
デジタル放送サーバ２０２では、映像データは、映像エンコーダ２０６に供給される。映像エンコーダ２０６は、ＭＰＥＧ−２規格（文書ＩＳＯ／ＩＥＣ　１３８１８−２記載の規格）に従って映像データをエンコードする。映像エンコーダ２０６は、エンコード映像２０８をパケット化手段２１０に供給する。パケット化手段２１０は、エンコード映像２０８をパケット化する。そして、パケット化手段２１０によってパケット化されたエンコード映像２１２は、トランスポートストリームマルチプレクサ２１４に供給される。
【００１１】
同様に、デジタル放送サーバ２０２では、音声データは、音声エンコーダ２１６に供給される。音声エンコーダ２１６は、ＭＰＥＧ−２規格（文書ＩＳＯ／ＩＥＣ　１３８１８−３記載の規格）に従って音声データをエンコードする。音声エンコーダ２１６は、エンコード音声２１８をパケット化手段２２０に供給する。パケット化手段２２０は、エンコード音声２１８をパケット化する。そして、パケット化手段２２０によってパケット化されたエンコード音声２２２は、トランスポートストリームマルチプレクサ２１４に供給される。
【００１２】
トランスポートストリームマルチプレクサ２１４は、エンコードされた音声および映像パケットを多重化し、その多重化されたストリームを、配信インフラ２２４を介してセットトップボックス２０４に送信する。配信インフラ２２４は、例えば、光ファイバを用いて非同期転送モード（ＡＴＭ）送信プロトコルを実装する電話網および／またはケーブルＴＶ（ＣＡＴＶ）システムであってよい。配信インフラ２２４のリモートエンドにあるセットトップボックス２０４では、トランスポートストリームデマルチプレクサ２３０が、多重化されたトランスポートストリームを受信する。ある特定のパケットの識別番号に基づいて、トランスポートストリームデマルチプレクサ２３０は、エンコードされた音声および映像パケットを分離し、映像パケットをリンク２３８を介して映像デコーダ２３２に供給し、音声パケットをリンク２４０を介して音声デコーダ２３６に供給する。
【００１３】
トランスポートストリームデマルチプレクサ２３０は、さらに、タイミング情報をクロック制御部２３４に供給する。クロック制御部２３４は、トランスポートストリームデマルチプレクサ２３０によって供給されたタイミング情報に基づいて（例えば、ＰＣＲフィールドの値に基づいて）、映像デコーダ２３２および音声デコーダ２３６の両方にタイミング出力を供給する。映像デコーダ２３２は、最初に映像エンコーダ２０６に供給された映像データに対応する映像データを提供する。同様に、音声デコーダ２３６は、最初に音声エンコーダ２１６に供給された音声データに対応する音声データを提供する。
【００１４】
従来のＶＯＤアーキテクチャでは、サーバまたは複数サーバのネットワークは、標準的な階層クライアント・サーバモデルでクライアントと通信する。例えば、クライアントは、データファイル（例えば映像データファイル）の要求をサーバに送信する。サーバは、クライアントの要求に応じて、要求されたデータファイルをクライアントに送信する。標準的なクライアント・サーバモデルでは、１以上のサーバが、クライアントのデータファイル要求を満たすことができる。クライアントは、後で使用するために、受信したあらゆるデータファイルを不揮発性メモリにローカルに記憶する能力を有していてもよい。標準的なクライアント・サーバモデルは、双方向通信のインフラを必要とする。既存のケーブルが単方向の通信しか提供できないため、現時点で双方向通信を行うには、新しいインフラを構築する必要がある。双方向通信インフラの例として、光ファイバ・同軸ハイブリッドケーブル（ＨＦＣ）や、すべてのファイバインフラが挙げられる。既存のケーブルを置き換えると、非常にコストが掛かるため、その結果としてのサービスは、大部分のユーザにとっては手ごろな価格とならないだろう。
【００１５】
従来技術の図３は、ＶＯＤシステム３００の簡略化した機能ブロック図を示す。システムの中心には、映画記憶システム３１２に存在するデジタル映画を、配信インフラ３１４に送信する映像サーバ３１０がある。この配信インフラ３１４は、例えば、光ファイバを用いて非同期転送モード（ＡＴＭ）送信プロトコルを実装する電話網および／またはケーブルＴＶ（ＣＡＴＶ）システムであってよい。配信インフラ３１４は、映像サーバ３１０によって提供される送信情報に基づいて、映画を個々の家に配信する。
【００１６】
ＶＯＤシステム３００は、さらに、ＶＯＤシステム３００におけるＶＯＤ処理に適した複数のＶＯＤＳＴＢ３０４を備える。各ＳＴＢ３０４は、デジタル映画を受信およびデコードし、ＴＶセットまたはモニタに表示するための信号に変換する。さらに、配信インフラ３１４は、視聴者がデジタル映画の上映を命令および制御するための「バックチャネル」を備えている。バックチャネルは、配信ネットワーク３１４を介してＶＯＤＳＴＢ３０４から映像サーバ３１０へ命令を送信する。映像サーバ３１０の主な機能は、デジタル映像ストリームを、それらの格納場所から要求している視聴者へ送ることである。
【００１７】
上述の議論が示すように、１つのシステム内でＶＯＤとデジタル放送の両方を提供する従来の方法はない。その代わり、従来の方法は、種々の要因によって制限されている。１つの主要な制限要因は、ストリーミング方式でＭＰＥＧ−２トランスポートストリームを用いる従来技術である。さらに、従来技術のＶＯＤシステムは、動作するために双方向通信のリンクを必要とする。既存のインフラを置き換えることなく、実質的にすべての伝送媒体を通して多数のクライアントにデジタル放送およびオン・デマンドサービスを提供することが可能なシステムを提供することが望まれている。さらに、多重放送のような視聴者のための視聴の選択肢と、インターネットストリーミング放送の不安定さと質の悪さに苦しむことなく、放送を一時停止、録画、静止する仮想ＶＣＲタイムシフト機能と、を提供する方法が必要とされている。単方向通信のリンクを介してこの機能を提供することが、さらに望まれる。
【００１８】
【発明の概要】
本発明は、任意の放送媒体からのＶＯＤや、デジタル放送、タイムシフトなどの完全デジタルサービスと、これらの種々のデジタルサービスを取り扱うことのできる汎用セットトップボックス（ＳＴＢ）と、を提供するための方法およびシステムに関する。
【００１９】
本発明の第１の実施形態は、複数のチャネルを介して単方向通信により完全デジタルサービスを提供する汎用放送システムを開示している。これらのチャネルは、ＶＯＤまたはデジタル放送のいずれかを提供するのに適している。他のチャネルは、他の目的のために用いられてよく、本発明は、さらなるサービスを妨げることはない。
【００２０】
汎用放送システムは、汎用放送システムの第１のチャネルを通してデジタル放送データを送信するのに適したデジタル放送回路を備える。デジタル放送回路は、第１のチャネルを通して放送されるデータを提供する複数のデジタル放送データソースと、複数のデジタルデータエンコーダと、第１のデータマージ装置と、第１のチャネルサーバと、第１のチャネルアップコンバータと、を備える。各デジタルデータエンコーダは、複数のデータソースのうちの対応する唯一のソースに接続されており、受信したデータをデジタル番組ストリーム形式にエンコードするよう動作可能である。第１のデータマージ装置は、デジタルデータエンコーダに接続されており、デジタル番組ストリーム形式で受信されたデータをマージして第１のマージ済みデジタルストリームデータを生成するよう動作可能である。
【００２１】
第１のチャネルサーバは、データマージ装置に接続されており、第１のマージ済みデジタルストリームデータから第１の変調中間周波信号を生成するよう動作可能である。第１のアップコンバータ装置は、第１のチャネルサーバに接続されており、第１の変調中間周波信号を第１の高周波信号に変換するよう動作可能である。
【００２２】
汎用放送システムは、さらに、第１のチャネル回路に接続された合成増幅器を備える。合成増幅器は、第１の高周波信号などの受信した高周波信号を増幅、調整、合成するよう動作可能である。合成増幅器の出力は、単方向通信媒体を介して汎用放送システムの多くのチャネルを供給することに適している。
【００２３】
本発明の別の実施形態によると、汎用放送システムは、さらに、第２のチャネルを介してオン・デマンドデータを提供することに適用されている。これは、中央制御サーバと、オン・デマンドのデータ供給が予定されているデータを記憶する中央記憶装置と、第２のチャネルのためのデータ・オン・デマンド回路と、によって実現される。データ・オン・デマンド回路は、第２のチャネルサーバＣＰＵと、ローカルメモリと、モジュレータと、ネットワークインタフェースと、を有する第２のチャネルサーバを備える。第２のチャネルサーバは、ローカルメモリに記憶されたデジタルデータから第２の変調中間周波信号を生成するよう動作可能である。
【００２４】
データ・オン・デマンド回路は、さらに、第２のチャネルサーバに接続された第２のチャネルアップコンバータ装置を備え、第２のアップコンバータ装置は、第２の変調中間周波信号を、合成増幅器に提供される第２の高周波信号に変換するよう動作可能である。
【００２５】
中央制御サーバは、第２のチャネルを選択し、中央記憶装置に記憶されたデータファイルを第２のチャネルで伝送するための配信マトリクスを計算するために用いられてもよい。第２の中央制御サーバは、さらに、第２の制御サーバにおいてオフラインでデータファイル情報の追加、削除、更新を行うよう動作可能である。
【００２６】
本発明の一態様は、１つの放送システム内において、１つのチャネルでデジタル放送データを、別のチャネルでデータ・オン・デマンドを伝送するのに適したコンピュータ実行の汎用データ放送方法を開示している。この方法は、第１のチャネルを介してデジタル放送データを伝送することに適した第１のチャネルサーバを提供する工程と、第２のチャネルを介してデータ・オン・デマンドを伝送することに適した第２のチャネルサーバを提供する工程と、を備える。データの放送に先立って、その方法は、さらに、データ・オン・デマンド情報の伝送のために第１のチャネルサーバを準備する工程と、第１のチャネルがデジタル放送データを含むことを示す情報を含む電子番組ガイドを伝送する工程と、を備え、電子番組ガイドは、さらに、第２のチャネルがオン・デマンドデータを含むことを示す。その方法は、さらに、第１のチャネルおよび第２のチャネルからのデータを結合して伝送する工程を備える。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に示す実施形態の詳細な説明では、本願に添付され、実施形態の一部をなす図面を参照する。図面は、例として、本発明を実施可能な特定の実施形態を示している。それらの実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能とするのに十分なほど詳細に描かれている。ただし、他の実施形態を用いてもよいことと、本発明の意図と範囲を逸脱することなしに、その他の変形例はもちろん、構造的、論理的、および電気的な変更が可能であることを理解すべきである。
【００２８】
本発明は、ＶＯＤやデジタル放送などの完全デジタルサービスと、これらの種々のデジタルサービスを取り扱うことのできる汎用セットトップボックス（ＳＴＢ）と、を提供するための方法およびシステムに関する。複数のハードウェアアーキテクチャと、電子番組ガイドを通して異なるサービスを識別する補足データ伝送方式と、によってそのような伝送が実現される。本発明の汎用ＳＴＢは、電子番組ガイド内に受信された情報に基づいて、異なるサービスを区別することができ、大きなバッファを備えた独自のハードウェアアーキテクチャを備えるよう設計されている。本発明は、さらに、多重放送のような視聴の選択肢と、インターネットストリーミング放送の不安定さと質の悪さに苦しむことなく放送を一時停止、録画、静止する処理を備える仮想ＶＣＲタイムシフト機能と、を提供する。さらに、これらの種々のデジタルサービスは、単方向通信リンクを介して提供される。
【００２９】
最初に、本発明に従って、デジタル放送番組を提供するのに適したデジタル放送サーバを示す図４を参照して、放送サーバについて論じる。次に、図５を参照して、本発明の別の実施形態に従ったＶＯＤサーバについて説明する。図６では、デジタル放送およびＶＯＤの複数のチャネルを提供する汎用放送サーバを説明する。そして、図７を参照して、ＶＯＤ伝送に適したチャネルサーバについて説明する。
【００３０】
図４によると、デジタル放送サーバの１つのチャネル部は、複数の映像ソース４０２と、複数のデジタルデータエンコーダ４０４と、データマージ装置４０８と、チャネルサーバ４１０と、アップコンバータ４１２と、合成増幅器４１４と、を備える。映像ソース４０２は、アナログ映像データ（例えば、カメラ、ＶＣＲ、ＴＶ番組の映像データ）を供給してもよいし、デジタル映像データ（例えば、ＭＰＥＧファイル、ＭＰＥＧトランスポートストリーム）を供給してもよい。通常、各デジタルデータエンコーダ４０４は、ＭＰＥＧエンコーダ／コンバータハードウェア装置であるが、他のエンコード規格を用いてもよいし、ソフトウェアでエンコードを実行してもよい。
【００３１】
デジタルデータエンコーダ４０４から出力されるＭＰＥＧプログラムストリームは、合成済みデータストリーム４１６を生成するためのデータマージ装置４０８に供給される。データマージ装置４０８は、特定の用途に適した任意の形態でよい。例えば、データマージ装置４０８は、デジタルデータエンコーダ４０４の出力とチャネルサーバ４１０の入力とがイーサネット（商標）互換である場合には、イーサネット（商標）スイッチでよい。同様に、データマージ装置４０８は、適したインタフェースを有するコンピュータシステム内に実装されてもよい。
【００３２】
チャネルサーバ４１０は、合成済みデータストリーム４１６に作用して、サブブロックとブロックとを有するパケットからなる出力４１８を生成する。好ましい実施形態では、ブロック数を次第に増大させ、３２ビット、６４ビット幅もしくはそれ以上のブロック数が満たされると（すなわち、２^３２−１、２^６４−１もしくは２^ｎ−１）、最終的にラップされて０に戻る。チャネルサーバ４１０によって生成される各パケットは、対応する番組ＩＤを含む。この番組ＩＤは、汎用ＳＴＢが、受信したデータパケット（例えば、デジタル放送データまたはオン・デマンドデータ）の性質を後で決定することを可能とする。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、各データマージ装置４０８と関連するチャネルサーバ４１０とは、１つの装置４０６内に作製されている。しかしながら、これらの装置は、別個の装置として製造されてもよい。
【００３４】
図５は、本発明の一実施形態に従ったＶＯＤサーバ４５０のためのアーキテクチャを示す。ＶＯＤサーバ４５０は、複数のチャネルサーバ４１１と、チャネルサーバ４１１のそれぞれに対応する複数のアップコンバータ４１２と、合成増幅器４１４と、中央制御サーバ５０２と、中央記憶装置５０４と、を備え、それぞれの構成要素は、図のようにデータバス５０６を介して接続されている。以下で説明するように、中央制御サーバ５０２は、チャネルサーバ４１１の準備ができた際にリアルタイム伝送を開始するだけでなく、チャネルサーバ４１１のオフライン動作も制御する。中央記憶装置５０４は、デジタル形式でデータファイルを記憶する。
【００３５】
代表的な実施形態では、中央記憶装置５０４に記憶されたデータファイルは、ネットワークに接続された中央制御サーバ５０２などの権限のあるコンピュータによって、標準的なネットワークインタフェース（例えば、イーサネット（商標）接続）を介してアクセスすることができる。チャネルサーバ４１１は、中央記憶装置５０４から読み出されたデータファイルを、中央制御サーバ５０２からの命令に従って提供する。デジタルデータの読み出しとＶＯＤのためのデジタルデータの伝送スケジューリングとは、リアルタイムデータ伝送を実行する各チャネルサーバ４１１が完全に準備されるように、「オフライン」で実行される。各チャネルサーバ４１１は、ＶＯＤを提供する準備が整うと、中央制御サーバ５０２に通知する。このとき、中央制御サーバ５０２は、チャネルサーバ４１１がＶＯＤ伝送を開始するよう制御することができる。
【００３６】
好ましい実施形態では、中央制御サーバ５０２は、サービスプロバイダがドラッグ・アンド・ドロップ操作によってデータ配信をスケジューリングすることを可能にするためのグラフィックユーザインタフェース（図示せず）を備える。さらに、中央制御サーバ５０２は、チャネルサーバ４１０を認証および制御して、複数の配信マトリクスに従って開始または停止させる。単方向のＶＯＤ放送マトリクスを提供するためのシステムおよび方法は、２０００年５月３１日に出願され、出願番号０９／５８４，８３２を有するＫｈｏｉ Ｈｏａｎｇの特許出願「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ ＶＩＤＥＯ ＯＮ ＤＥＭＡＮＤ ＳＥＲＶＩＣＥＳ ＦＯＲ ＢＲＯＡＤＣＡＳＴＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ」に記載されている。これは、引用によって本願に組み入れられる。
【００３７】
中央制御サーバ５０２は、チャネルを自動的に選択し、選択されたチャネルにデータファイルを伝送するための配信マトリクスを計算する。中央制御サーバ５０２は、データファイル情報（例えば、所要時間、カテゴリ、レーティング、および／または、短い説明）の追加と削除と更新とを、オフラインで提供する。さらに、中央制御サーバ５０２は、中央記憶装置５０４に記憶されているデータファイルおよびデータベースを更新することによって中央記憶装置５０４を制御する。
【００３８】
各チャネルサーバ４１１は、１つのチャネルに割り当てられ、１つのアップコンバータ４１２に接続されている。各チャネルサーバ４１１の出力は、対応するアップコンバータ４１２に適した周波数を有すると共に、直交振幅変調（ＱＡＭ）によって変調された中間周波（ＩＦ）信号である。ＱＡＭ変調ＩＦ信号は、採用された規格に依存する。米国で現在採用されている規格は、ｄａｔａ−ｏｖｅｒ−ｃａｂｌｅ−ｓｙｓｔｅｍｓ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ−ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＤＯＣＳＩＳ）規格であり、約４３．７５ＭＨｚのＩＦ周波数を必要とする。好ましいチャネルサーバ４１１は、図７を参照して以下で詳しく説明されている。
【００３９】
アップコンバータ４１２は、チャネルサーバ４１１から受け取ったＩＦ信号を高周波信号（ＲＦ信号）に変換する。ＲＦ信号は、周波数および帯域幅を含み、所望のチャネルおよび採用された規格に依存する。例えば、ケーブルテレビチャネル８０のための米国における現行の規格では、ＲＦ信号は、約５５９．２５ＭＨｚの周波数と約６ＭＨｚの帯域幅とを有する。
【００４０】
アップコンバータ４１２の出力は、合成／増幅器４１４に送られる。合成／増幅器４１４は、受け取ったＲＦ信号を増幅、調節、合成した後、伝送媒体へ出力する。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態に従った汎用放送サーバ５００を示している。汎用放送サーバ５００は、オン・デマンドおよびデジタルデータ放送の両方を１つの放送サーバシステムで提供する。汎用放送サーバ５００は、複数の映像ソース４０２と、複数のデジタルデータエンコーダ４０４と、それぞれがデータマージ装置４０８とチャネルサーバ４１０とを有する複数のデジタル放送装置４０６と、複数のチャネルサーバ４１１と、複数のアップコンバータ４１２と、合成増幅器４１４と、中央制御サーバ５０２と、中央記憶装置５０４と、を備え、それぞれの構成要素は、図のようにデータバス５０６を介して接続されている。
【００４２】
中央制御サーバ５０２は、データマージ装置４０８とチャネルサーバ４１０，４１１とを制御する。デジタル放送は、ストリーミング番組データのマージ装置を通してリアルタイムで実行されるが、ＶＯＤサービスは、オフラインでのチャネルサーバ４１１の準備を含むことがわかる。このように、汎用放送システム５００は、ＶＯＤやデジタル放送のような完全デジタルサービスを提供する。
【００４３】
図７は、本発明の一実施形態に従った典型的なチャネルサーバ４１１を示している。チャネルサーバ４１１は、ＣＰＵ５５０と、ＱＡＭモジュレータ５５２と、ローカルメモリ５５４と、ネットワークインタフェース５５６と、を備える。サーバコントローラ６０２は、チャネルサーバ４１１の動作全体を制御する。すなわち、サーバコントローラ６０２は、ＣＰＵ５０に対して、データファイルを複数のブロックに（さらに複数のサブブロックおよび複数のデータパケットに）分割するように命令する。また、サーバコントローラ６０２は、ＣＰＵ５５０に対して、データ・オン・デマンドサービスの場合には、中央制御サーバ５０２によって提供された配信マトリクスに従って、伝送するデータブロックを選択し、選択されたデータをエンコードし、エンコードされたデータを圧縮し、次いで、圧縮されたデータをＱＡＭモジュレータ５５２に送信するように命令する。
【００４４】
ＱＡＭモジュレータ５５２は、バス（すなわちＰＣＩバスまたはＣＰＵローカルバス）またはイーサネット（商標）接続を介して伝送されるデータを受け取る。代表的な実施形態では、ＱＡＭモジュレータ５５２は、ダウンストリームＱＡＭモジュレータ、フォワード型誤り訂正デコーダを備えるアップストリーム直交振幅変調／直交位相変位変調方式（ＱＡＭ／ＱＰＳＫ）バーストデモジュレータ、および／または、アップストリームチューナを備えてもよい。ＱＡＭモジュレータ５５２の出力は、アップコンバータ４１２に直接適用できるＩＦ信号である。
【００４５】
ネットワークインタフェース５５６は、中央制御サーバ５０２からの命令のスケジューリングおよび制御と、中央制御サーバ５０２へのステータスの報告と、中央記憶装置５０４からのデータファイルの受信と、を実行するために、チャネルサーバ４１１を他のチャネルサーバ４１１および中央制御サーバ５０２に接続する。中央記憶装置５０４から読み出された任意のデータファイルは、サーバコントローラ５０２からの命令に従って処理される前に、チャネルサーバ４１１のローカルメモリ５５４に記憶することができる。代表的な実施形態では、チャネルサーバ４１１は、ケーブルチャネルの帯域幅（例えば、６、６．５または８ＭＨｚ）と、ＱＡＭ変調（例えば、ＱＡＭ６４またはＱＡＭ２５６）と、ＤＯＤデータストリームの圧縮規格／ビットレート（すなわちＭＰＥＧ−１またはＭＰＥＧ−２）とに依存して、１以上のＤＯＤデータストリームを送信してよい。
【００４６】
チャネル帯域幅、変調方式、要求される番組ビットレート（ＭＰＥＧ）に応じて、数多くのデジタル番組がアナログチャネルで放送可能である。例えば、ＱＡＭ６４を用いる６ＭＨｚのＣＡＴＶチャネルでは、チャネルの最大スループットは、２７Ｍｂ／ｓである。要求されるビットレートが２Ｍｂ／ｓの場合、理論的には、１つのアナログチャネルを通して１３のデジタル番組を送信することができる。実際の数は、プロトコルのオーバヘッドのために、それよりも少なくなる。
【００４７】
図８は、本発明の一実施形態に従った汎用ＳＴＢ６００を示している。ＳＴＢ６００は、ＱＡＭデモジュレータ６０２と、ＣＰＵ６０４と、ローカルメモリ６０８と、バッファメモリ６１０と、映像および音声をデコード可能なデコーダ６１２と、グラフィクスオーバレイモジュール６１４と、ユーザインタフェース６１８と、通信リンク６２０と、図のようにこれらの装置を接続する高速データバス６２２と、を備える。ＣＰＵ６０２は、クライアントの要求に応じてデータを選択し、選択されたデータをデコードし、デコードされたデータを解凍し、デコードされたデータを再組み立てし、デコードされたデータをローカルメモリ６０８またはバッファメモリ６１０に記憶し、記憶されたデータをデコーダ６１２に送信するために、汎用ＳＴＢ６００の動作全体を制御する。代表的な実施形態では、ローカルメモリ６０８は、不揮発性メモリ（例えば、ハードドライブ）を備え、バッファメモリ６１０は揮発性メモリを備える。
【００４８】
一実施形態では、ＱＡＭデモジュレータ６０２は、送信および受信モジュールと、以下に示す要素のうちの１以上と、を備える：プライバシ暗号化／復号化モジュール、フォワード型誤り訂正デコーダ／エンコーダ、チューナ制御部、ダウンストリームおよびアップストリームプロセッサ、ＣＰＵ、および、メモリインタフェース回路。ＱＡＭデモジュレータ６０２は、変調ＩＦ信号を受け取り、信号をサンプリングおよび復調してデータを復元する。
【００４９】
代表的な実施形態では、アクセスが許可されると、デコーダ６１２は、少なくとも１つのデータブロックをデコードして、出力画面上に表示可能な画像に変換する。デコーダ６１２は、再生、停止、一時停止、コマ送り、巻き戻し、早送りなど、加入クライアントからの命令をサポートする。デコーダ６１２は、クライアントが利用できるように、デコードされたデータを出力装置６２４に提供する。出力装置６２４は、テレビ、コンピュータ、任意の適当なディスプレイモニタ、ＶＣＲなどの任意の適切な装置でよい。
【００５０】
グラフィクスオーバレイモジュール６１４は、表示された画像の質を、例えば、アルファブレンディングまたはピクチャ・イン・ピクチャ機能によって向上させる。代表的な実施形態では、サービスプロバイダが、本発明に従ったシステムを用いてゲーム・オン・デマンドサービスを提供する際に、ゲームプレイングモード中にグラフィクスを加速させるために、グラフィクスオーバレイモジュール６１４を用いることができる。
【００５１】
ユーザインタフェース６１８は、ユーザがＳＴＢ６００を操作することを可能とするものであり、リモートコントロール装置、キーボード、スマートカードなど、任意の適切な装置であってよい。通信リンク６２０は、さらなる通信接続を提供する。これは、別のコンピュータに接続されてもよいし、双方向通信を実施するために用いられてもよい。データバス６２２は、本発明に必要とされるリアルタイムでのデータ通信を実行するのに適した市販の「高速」データバスが好ましい。適切な例としては、ＵＳＢ、ファイヤワイヤなどが挙げられる。
【００５２】
代表的な実施形態では、データファイルは、全てのケーブルテレビ加入者に対して放送されるが、データ・オン・デマンドサービスをデコードして楽しむことができるのは、互換性のあるＳＴＢ６００を有するＤＯＤ加入者のみである。代表的な実施形態では、要求に応じてデータファイルを取得するための許可は、ユーザインタフェース６１８のスマートカードシステムを介して取得することができる。スマートカードは、サービスプロバイダが設置した地方の小売店や自動販売機において再支払い可能であってよい。別の代表的な実施形態では、加入者は、定額の料金体系で、利用可能なデータファイルのすべてに対して無制限にアクセスできる。
【００５３】
好ましい実施形態では、データ・オン・デマンドの対話式の特徴により、クライアントは、利用可能なデータファイルをいつでも選択できる。クライアントが選択ボタンを押してから、選択されたデータファイルが再生を開始するまでの時間は、応答時間と呼ばれる。ＤＯＤサービスを提供するために割り当てられるリソース（例えば、帯域幅、サーバの能力）が大きいほど、応答時間は短くなる。代表的な実施形態では、応答時間は、リソースの割り当ておよび所望のサービス品質に対する評価に基づいて決定することができる。
【００５４】
上述した実施例は、本発明の特定の代表的な実施形態を例示したものであり、当業者は、これらから、他の実施例、変形例、変更例を容易に導くことができる。したがって、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されず、添付した特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
圧縮された映像データをパケットのストリームとトランスポートパケットのストリームとにパケット化する従来技術の処理を示す図。
【図２】
ＭＰＥＧ−２規格に従った従来技術のシステムを示すブロック図。
【図３】
従来技術のＶＯＤシステムを示す簡略化した機能ブロック図。
【図４】
本発明の一実施形態に従ったデジタル放送サーバを示すブロック図。
【図５】
本発明の別の実施形態に従ったＶＯＤサーバを示すブロック図。
【図６】
本発明の別の実施形態に従った汎用デジタルデータサーバを示すブロック図。
【図７】
本発明の一実施形態に従ったＶＯＤデータでの使用に適したチャネルサーバを示すブロック図。
【図８】
本発明のさらに別の実施形態に従った汎用ＳＴＢのハードウェアアーキテクチャを示すブロック図。
【符号の説明】
１０２…映像シーケンス
１０４…ヘッダ
１０６…圧縮映像データ
１０８…ＰＥＳパケットストリーム
１１０…ＰＥＳパケットヘッダ
１１２…トランスポートストリーム
１１４…トランスポートストリームヘッダ
２００…デジタル放送システム
２０２…デジタル放送サーバ
２０４…セットトップボックス
２０６…映像エンコーダ
２０８…エンコード映像
２１０…パケット化手段
２１２…パケット化されたエンコード映像
２１４…トランスポートストリームマルチプレクサ
２１６…音声エンコーダ
２１８…エンコード音声
２２０…パケット化手段
２２２…パケット化されたエンコード音声
２２４…配信インフラ
２３０…トランスポートストリームデマルチプレクサ
２３２…映像デコーダ
２３４…クロック制御部
２３６…音声デコーダ
２３８…リンク
２４０…リンク
３００…ＶＯＤシステム
３０４…ＶＯＤＳＴＢ
３１０…映像サーバ
３１２…映画記憶システム
３１４…配信インフラ
４０２…映像ソース
４０４…デジタルデータエンコーダ
４０６…デジタル放送装置
４０８…データマージ装置
４１０…チャネルサーバ
４１１…チャネルサーバ
４１２…アップコンバータ
４１４…合成増幅器
４１６…合成済みデータストリーム
４１８…出力
４５０…ＶＯＤサーバ
５００…汎用放送サーバ
５０２…中央制御サーバ
５０４…中央記憶装置
５０６…データバス
５５０…ＣＰＵ
５５２…ＱＡＭモジュレータ
５５４…ローカルメモリ
５５６…ネットワークインタフェース
６００…汎用ＳＴＢ
６０２…ＱＡＭデモジュレータ
６０４…ＣＰＵ
６０８…ローカルメモリ
６１０…バッファメモリ
６１２…デコーダ
６１４…グラフィクスオーバレイモジュール
６１８…ユーザインタフェース
６２０…通信リンク
６２２…データバス
６２４…出力装置

Claims (23)

1. 各々がＶＯＤとデジタル放送とのいずれかを提供する複数のチャネルを介して、単方向通信によって完全デジタルサービスを提供する汎用放送システムであって、
   前記汎用放送システムのデジタル放送チャネルである第１のチャネルのための第１のデジタル放送回路を備え、
   前記第１のデジタル放送回路は、
   各々が前記第１のチャネルを介してデジタル放送モードで放送されるデータを提供する複数の第１のデジタル放送データソースと、
   各々が前記複数のデータソースのうちの対応する唯一のソースに接続される複数のデジタルデータエンコーダであって、各デジタルデータエンコーダは、受信したデータをデジタル番組ストリーム形式にエンコードするよう動作可能である、前記複数のデジタルデータエンコーダと、
   前記複数のデジタルデータエンコーダに接続され、デジタル番組ストリーム形式で受信したデータをマージして第１のマージ済みデジタルストリームデータを生成するよう動作可能である第１のデータマージ装置と、
   前記データマージ装置に接続され、前記第１のマージ済みデジタルストリームデータから第１の変調中間周波信号を生成するよう動作可能である第１のチャネルサーバと、
   前記第１のチャネルサーバに接続され、前記第１の変調中間周波信号を第１の高周波信号に変換するよう動作可能である第１のアップコンバータ装置と、
   前記第１のチャネル回路に接続され、前記第１の高周波信号などの受信した高周波信号を増幅、調整、合成するよう動作可能である合成増幅器であって、前記合成増幅器の出力は、単方向通信媒体を介して前記複数のチャネルを供給するのに適している、前記合成増幅器と、
   を備える汎用放送システム。
2. 請求項１に記載の汎用放送システムであって、
   前記複数の第１のデジタル放送ソースのうちの少なくとも１つは、アナログ映像ソースである、汎用放送システム。
3. 請求項２に記載の汎用放送システムであって、
   前記アナログ映像ソースは、アナログビデオカメラである、汎用放送システム。
4. 請求項２に記載の汎用放送システムであって、
   前記アナログ映像ソースは、アナログビデオカセットレコーダである、汎用放送システム。
5. 請求項２に記載の汎用放送システムであって、
   前記アナログ映像ソースは、テレビ番組ソースである、汎用放送システム。
6. 請求項１に記載の汎用放送システムであって、
   前記複数の第１のデジタル放送ソースのうちの少なくとも１つは、デジタル映像ソースである、汎用放送システム。
7. 請求項６に記載の汎用放送システムであって、
   前記デジタル映像ソースは、ＭＰＥＧデータファイルである、汎用放送システム。
8. 請求項６に記載の汎用放送システムであって、
   前記デジタル映像ソースは、ＭＰＥＧトランスポートストリームである、汎用放送システム。
9. 請求項１に記載の汎用放送システムであって、
   前記複数のデジタルデータエンコーダのうちの少なくとも１つは、ＭＰＥＧエンコーダである、汎用放送システム。
10. 請求項１に記載の汎用放送システムであって、
    前記第１のデータマージ装置および前記第１のチャネルサーバは、１つの装置として作製される、汎用放送システム。
11. 請求項１に記載の汎用放送システムであって、
    前記第１のデジタル放送回路は、前記汎用放送システムの前記複数のチャネルのうちの一部のチャネルのための複数のデジタル放送回路のうちの１つである、汎用放送システム。
12. 請求項１に記載の汎用放送システムであって、さらに、
    中央制御サーバと、
    オン・デマンドのデータ供給が予定されているデータを記憶する中央記憶装置と、
    前記汎用放送システムのデータ・オン・デマンドチャネルである第２のチャネルのための第１のデータ・オン・デマンド回路を備え、
    前記第１のデータ・オン・デマンド回路は、
    第２のチャネルサーバＣＰＵと、ローカルメモリと、モジュレータと、ネットワークインタフェースと、を有し、前記ローカルメモリに記憶されたデジタルデータから第２の変調中間周波信号を生成するよう動作可能である第２のチャネルサーバと、
    前記第２のチャネルサーバに接続され、前記第２の変調中間周波信号を、前記合成増幅器に提供される第２の高周波信号に変換するよう動作可能である第２のチャネルアップコンバータ装置と、
    を備える、汎用放送システム。
13. 請求項１２に記載の汎用放送システムであって、
    前記中央制御サーバは、前記第２のチャネルを選択し、前記中央記憶装置に記憶されたデータファイルを前記第２のチャネルで伝送するための配信マトリクスを計算するよう動作可能である、汎用放送システム。
14. 請求項１３に記載の汎用放送システムであって、
    前記中央制御サーバは、さらに、前記第２の制御サーバにおいてオフラインでデータファイル情報の追加、削除、更新を行うよう動作可能である、汎用放送システム。
15. 請求項１２に記載の汎用放送システムであって、
    前記中央制御サーバは、前記中央記憶装置に記憶されたファイルを管理する、汎用放送システム。
16. 各々がＶＯＤとデジタル放送とのいずれかを提供する複数のチャネルを介して、単方向通信によって完全デジタルサービスを提供する汎用放送システムであって、
    前記汎用放送システムのデジタル放送チャネルである第１のチャネルのための第１のデジタル放送回路を備え、
    前記第１のデジタル放送回路は、
    各々が前記第１のチャネルを介してデジタル放送モードで放送されるデータを提供する複数の第１のデジタル放送データソースと、
    各々が前記複数のデータソースのうちの対応する唯一のソースに接続される複数のデジタルデータエンコーダであって、各デジタルデータエンコーダは、受信したデータをデジタル番組ストリーム形式にエンコードするよう動作可能である、前記複数のデジタルデータエンコーダと、
    前記複数のデジタルデータエンコーダに接続され、デジタル番組ストリーム形式で受信したデータをマージして第１のマージ済みデジタルストリームデータを生成するよう動作可能である第１のデータマージ装置と、
    前記データマージ装置に接続され、前記第１のマージ済みデジタルストリームデータから第１の変調中間周波信号を生成するよう動作可能である第１のチャネルサーバと、
    前記第１のチャネルサーバに接続され、前記第１の変調中間周波信号を第１の高周波信号に変換するよう動作可能である第１のアップコンバータ装置と、
    前記第１のチャネル回路に接続され、前記第１の高周波信号などの受信した高周波信号を増幅、調整、合成するよう動作可能である合成増幅器であって、前記合成増幅器の出力は、単方向通信媒体を介して前記複数のチャネルを供給するのに適している、前記合成増幅器と、
    を備え、
    前記汎用放送システムは、さらに、
    中央制御サーバと、
    オン・デマンドのデータ供給が予定されているデータを記憶する中央記憶装置と、
    前記汎用放送システムのデータ・オン・デマンドチャネルである第２のチャネルのための第１のデータ・オン・デマンド回路と、
    を備え、
    前記第１のデータ・オン・デマンド回路は、
    第２のチャネルサーバＣＰＵと、ローカルメモリと、モジュレータと、ネットワークインタフェースと、を有し、前記ローカルメモリに記憶されたデジタルデータから第２の変調中間周波信号を生成するよう動作可能である第２のチャネルサーバと、
    前記第２のチャネルサーバに接続され、前記第２の変調中間周波信号を、前記合成増幅器に提供される第２の高周波信号に変換するよう動作可能である第２のチャネルアップコンバータ装置と、
    を備える、汎用放送システム。
17. 請求項１６に記載の汎用放送システムであって、
    前記第１のデータマージ装置および前記第１のチャネルサーバは、１つの装置として作製される、汎用放送システム。
18. 請求項１６に記載の汎用放送システムであって、
    前記第１のデジタル放送回路は、前記汎用放送システムの前記複数のチャネルのうちの一部のチャネルのための複数のデジタル放送回路のうちの１つである、汎用放送システム。
19. 請求項１６に記載の汎用放送システムであって、
    前記中央制御サーバは、前記第２のチャネルを選択し、前記中央記憶装置に記憶されたデータファイルを前記第２のチャネルで伝送するための配信マトリクスを計算するよう動作可能である、汎用放送システム。
20. 請求項１９に記載の汎用放送システムであって、
    前記中央制御サーバは、さらに、前記第２の制御サーバにおいてオフラインでデータファイル情報の追加、削除、更新を行うよう動作可能である、汎用放送システム。
21. 請求項１６に記載の汎用放送システムであって、
    前記中央制御サーバは、前記中央記憶装置に記憶されたファイルを管理する、汎用放送システム。
22. 各々がＶＯＤとデジタル放送とのいずれかを提供する複数のチャネルを介して、単方向通信によって完全デジタルサービスを提供する汎用放送システムであって、
    各々がデジタル放送チャネルであり、前記汎用放送システムの前記複数のチャネルの対応する一部のチャネルのための複数のデジタル放送回路であって、前記各デジタル放送回路は、対応するチャネルを介してデジタル放送データを生成するよう動作可能である、前記複数のデジタル放送回路と、
    中央制御サーバと、
    オン・デマンドのデータ供給が予定されているデータを記憶する中央記憶装置と、
    各々がデータ・オン・デマンドチャネルであり、前記汎用放送システムの前記複数のチャネルの対応する一部のチャネルのための複数のデータ・オン・デマンド回路であって、前記各データ・オン・デマンド回路は、対応するチャネルを介してオン・デマンドデータを生成するよう動作可能であり、前記各データ・オン・デマンド回路は、チャネルサーバＣＰＵと、ローカルメモリと、モジュレータと、ネットワークインタフェースと、を有する対応するチャネルサーバを含む、前記複数のデータ・オン・デマンド回路と、
    を備え、
    前記中央制御サーバは、特定のデータ・オン・デマンドチャネルを選択し、前記中央記憶装置に記憶されたデータファイルを前記データ・オン・デマンドチャネルで伝送するための配信マトリクスを計算して、前記第２の制御サーバにおいてオフラインでデータファイル情報の追加、削除、更新を行うよう動作可能である、汎用放送システム。
23. コンピュータによって実施される汎用データ放送方法であって、
    第１のチャネルを介してのデジタル放送データの伝送に適した第１のチャネルサーバを提供する工程と、
    第２のチャネルを介してのデータ・オン・デマンドの伝送に適した第２のチャネルサーバを提供する工程と、
    データの放送に先行して、データ・オン・デマンド情報の伝送のために第１のチャネルサーバを準備する工程と、
    前記第１のチャネルがデジタル放送データを含むことを示す情報を含む電子番組ガイドを送信する工程であって、前記電子番組ガイドは、さらに、前記第２のチャネルがオン・デマンドデータを含むことを示す、前記工程と、
    前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルからのデータを合成して伝送する工程と、
    を備える、汎用データ放送方法。

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