JP2012110019A - Ｃａｔｖシステム及びそこで用いられるｃａｔｖセンタ装置及び加入者端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＡＴＶシステムにおいて、双方向通信を行うＣＡＴＶシステムの加入者端末の回路構成を簡単かつ低コストにすることができることを目的とする。
【解決手段】ＣＡＴＶ網を介して接続された加入者端末に映像情報を配信すると共にＣＡＴＶセンタと加入者端末間で双方向通信を行うＣＡＴＶシステムにおいて、前記ＣＡＴＶセンタは、前記映像情報と前記双方向通信の下りデータ情報とを多重化して同一物理チャンネルで前記加入者端末に配信し、前記加入者端末は、受信した単一の物理チャンネルから前記映像情報と前記双方向通信の下りデータ情報とを分離する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、ＣＡＴＶシステム及びそこで用いられるＣＡＴＶセンタ装置及び加入者端末装置に関し、双方向通信サービスを行うＣＡＴＶシステム及びそこで用いられるＣＡＴＶセンタ装置及び加入者端末装置に関する。

最近、放送サービスのディジタル化が活発に進められており、既にサービスが開始されているＣＳディジタル放送を初めとして、間もなくＢＳディジタル放送、地上波ディジタル放送も開始される。これらの影響を受け、ＣＡＴＶ（ケーブルテレビジョン）のディジタル化も進められ、ディジタル放送の再送信および番組選択再送信や蓄積再送信も行われようとしている。

また、これらの放送型サービスと共に、ケーブルモデムとパーソナルコンピュータの組合せによる新しい通信サービスの導入も始まっている。この通信サービスはインターネットプロトコル（以下単にＩＰという）を用いてＣＡＴＶセンタと加入者との間をインタラクティブに非対称型の高速データ通信環境を提供するものである。

従来からＣＡＴＶでサービスされているアナログ伝送では６ＭＨｚの伝送帯域幅を使って１つのテレビ映像・音声信号を送っていた。しかし、近年はオーディオ・ビデオのディジタル化、ネットワーク化が急速に進み、アメリカ合衆国での情報スーパーハイウェー構想にも代表されるように、コンピュータ技術をベースとしたディジタル技術が非常に脚光を浴びてきており、放送分野においても急速にシステムのディジタル化が進められている。

１９９６年１０月に日本で開始したディジタル放送サービスでは、従来のアナログ映像・音声をＭＰＥＧ２を用いたディジタル動画像圧縮技術と、ＱＰＳＫ（４位相偏移変調）を用いたディジタル伝送技術で映像・音声の配信を行っている。ＣＡＴＶにおいても、ケーブル内をディジタル圧縮された動画像信号( ＭＰＥＧ２）を複数多重化して６４ＱＡＭ（直交振幅変調）等のディジタル変調方式で伝送することにより、６ＭＨｚの伝送帯域を使って映像番組を数チャンネル伝送することが可能になっており、トライアル実験や実サービスも開始されている。 そして、最近のＣＡＴＶ事業者の設備状況を見れば、従来は殆どの事業者が伝送網は４５０ＭＨｚまでの同軸ケーブル伝送路を使用したものであったが、最近は都市型ＣＡＴＶと呼ばれる光ファイバと同軸ケーブル伝送路を併用した伝送路が一般的になりつつある。この伝送路はＣＡＴＶセンタから加入者宅の近くまでの幹線系を光ファイバの伝送路で敷設し、最後の１Ｋｍ位を同軸ケーブル伝送路で接続するものである。センタから光ファイバで伝送することにより、伝送路の損失が少なくでき、かつ、伝送品質を高めることができるために新たにＣＡＴＶ事業を開始しようとする地域では、ほとんどが都市型ＣＡＴＶになっている。これらの都市型ＣＡＴＶは、同時に双方向通信のための伝送路にもなっている。

図１は、従来の都市型ディジタルＣＡＴＶシステムの構成図を示す。同図中、ＣＡＴＶセンタ１０とＣＡＴＶ加入者１２とは、光・同軸ハイブリッドのＣＡＴＶ網（ＨＦＣ）１４を介して接続されている。ＣＡＴＶセンタ１０側には、ディジタル映像・音声配信サービスの衛星・地上波再送信装置１６、ビデオコンテンツ等を蓄積しておいて加入者からのリクエストに答えてビデオ・オン・デマンド（以下ＶＯＤという）サービスを行うためのディジタル・ビデオサーバ１７、配信映像情報や双方向用通信データを多重化する多重化装置１８、多重化された信号をスクランブル等により暗号化する暗号化装置１９、ＣＡＴＶ伝送路に信号送出するためのディジタル６４ＱＡＭ変調器２０、そして通信サービスに伴うセンタモデム２１、外部のプロバイダとの通信接続用のルータ２２及びネットワークを管理するサーバ２３等が設けられている。また、放送・通信の両サービスで共通で使用するヘッドエンド（ＨＥ）と呼ぶ双方向の混合／分配装置２４、全体の管理を行う管理装置２５等が設置される。

一方、ＣＡＴＶ加入者１２側には、配信映像・音声情報を主として受信するディジタルセットトップボックス（ＤＳＴＢ）３０と、双方向通信サービスに供与するケーブルモデム３１と、これら各々の機器に接続されるテレビジョン受像機受像機３２やパーソナルコンピュータ（パソコン）３３が設置される。

これらセンタ側および加入者側に設置されるシステム機器を用いて、一方向型のディジタル映像配信サービスを受けたり、加入者が見たい番組を見たい時に提供するＶＯＤや、家庭にいながら商品情報を検索して必要な商品を購入できるようにするテレビ・ショッピングや、更にゲームやカラオケの配信などの様々な双方向サービス（インタラクティブサービス）を提供することが可能である。

また、パソコン３３とケーブルモデム３１の組合せは、電話回線網とは違った高速アクセス可能な通信環境によるインターネットサービスを受けることができる。このようなインタラクティブサービスとして次のようなものがある。
（１）ビデオ・オン・デマンド
（２）カラオケ配信
（３）ゲーム配信
（４）テレビ・ショッピング
（５）パソコン通信, インターネット
（６）音声電話，テレビ電話／会議
（７）ソフト販売
（８）遠隔教育
ＣＡＴＶによる通信サービスはまだ最近スタートしたサービスであるが、従来から映像配信に使用するＣＡＴＶ物理チャンネルとインタラクティブサービスの高遠データ通信に使用する物理チャンネルとはケーブル伝送帯域を分割して利用している。ＣＡＴＶチャンネルの各サービスに対応した周波数分割例を図２（Ａ），（Ｂ）に示す。図２（Ａ）はアナログ、ディジタルの別を示し、図２（Ｂ）は放送と通信の別をしめしている。

そして、これらのサービスは各々、別々の端末を用いてテレビジョン受像機およびパソコンと接続しており、同時に両サービスを受けることも可能である。図３，図４に、これらを受信するためのディジタルセットトップボックスとケーブルモデムの各例のブロック図を示す。

図３において、受信チューナ４０は同軸ケーブル回線よりの伝送信号を受信して６４ＱＡＭ復調器（ＤＥＭ）４２に供給する。６４ＱＡＭ復調器４２で復調された信号は誤り訂正器４４で誤り訂正された後、ＭＰＥＧシステムデコーダ４６でデコードされてビデオ成分とオーディオ成分に分離され、ＭＰＥＧビデオデコーダ４８及びＭＰＥＧオーディオデコーダ５０に供給される。

ＭＰＥＧビデオデコーダ４８でデコードされた映像情報はグラフィック回路５２を通してＡＶスイッチ５４に供給される。また、グラフィック回路５２はＣＰＵ６０の指示に従って表示する文字・図形の映像情報を発生し、ＭＰＥＧビデオデコーダ４８からの映像情報に重畳する。ＭＰＥＧオーディオデコーダ５０でデコードされた音声情報はＡＶスイッチ５４に供給される。ＡＶスイッチ５４には、この他に、ＰＣＭサウンド回路５６からの音声情報や外部のアナログセットトップボックスから映像情報及び音声情報が供給されており、ここでスイッチングされた映像情報及び音声情報がテレビジョン受像機５８に供給される。

なお、ＣＰＵ６０はこの装置全体を制御するもので、バス６１を通して受信チューナ４０，ＭＰＥＧシステムデコーダ４６，ＰＣＭサウンド回路５６，リモコンインタフェース６２，及びＲＡＭ，ＲＯＭ等と接続されている。

図４において、送受チューナ７０は同軸ケーブル回線よりの伝送信号を受信して６４ＱＡＭ復調器（ＤＥＭ）７２に供給する。６４ＱＡＭ復調器７２で復調された信号は誤り訂正器７４で誤り訂正された後、インタフェース７６を介してパソコン７８に供給される。パソコン７８からのデータはインタフェース７６を介してＱＰＳＫ変調器（ＭＯＤ）８０に供給され、ここでＱＰＳＫ変調され、送受チューナ７０を通して同軸ケーブル回線に送出される。なお、ＣＰＵ８２はこの装置全体を制御するもので、バス８３を通して送受チューナ７０，インタフェース７６，ＱＰＳＫ変調器８０，及びＲＡＭ，ＲＯＭ等と接続されている。

ここで扱う下り信号は郵政省令第74号「有線テレビジョン放送法施行規則の一部改正」や、電気通信技術審議会答申諮問第７４号「ディジタル放送方式に係わる技術的条件のうち有線テレビジョン放送におけるディジタル放送方式の技術的基準」で規定される６４ＱＡＭである。一方、通信サービスでの上り信号はＱＰＳＫや１６ＱＡＭが使用される。そして、放送サービスでのフレーム構成はＭＰＥＧ２−ＴＳパケットであり、通信サービスにおいてはネットワークレイヤはインターネットプロトコル（ＩＰ）、メディアアクセスコントロールレイヤはＩＥＥＥ８０２．２（ＬＬＣ）、ＩＥＥＥ８０２．３（ＭＡＣ）、物理レイヤは１０Ｂａｓｅ−Ｔ，１００Ｂａｓｅ−Ｔで示され、ＩＰデータはトランスペアレントに各レイヤを通して双方向に伝送されるものである。

これらの放送および通信サービスはサービスの性質上、同一ユーザが同時にうけることは少なく、また受けようと思えば、各々の端末でテレビジョン受像機あるいはパソコンに接続して可能である。

最近では両方のサービスに対応したケーブルモデム機能内蔵のセットトップボックスも開発されている。図５は従来のケーブルモデム機能内蔵のディジタルセットトップボックスの一例のブロック図を示す。図５において、図３または図４と同一部分には同一符号を付す。図５に示す受信チューナ７０Ａ，送信チューナ７０Ｂは、送受チューナ７０の受信部分、送信部分それぞれである。図５のケーブルモデム機能内蔵のセットトップボックスは図３、図４に示した2 つの端末機能の合体である。そして、この端末にはテレビジョン受像機５８及びパソコン７８が接続される。

現在、ＣＳ（衛星）ディジタル放送でも行われているが、ディジタル映像・音声情報以外に各々の電子番組ガイド：ＥＰＧ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｇｕｉｄｅ）と呼ばれる番組選択用のデータが送られている。このデータは提供サービス名や事業者名、現在送っている番組名やこれから送ってくる番組名、または簡単な番組内容である。これらがＭＰＥＧ−ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）として映像・音声情報と共に送られる模試図を図６（Ｂ）に示す。なお、図６（Ａ）にはＥＰＧを含まない映像・音声情報の模試図を示す。

これらの情報はＣＡＴＶ物理チャンネルを例にとれば、１チャンネルあたりＭＰＥＧ−ＴＳの全体情報量が３１．６４４Ｍｂｐｓ（この中には通常の映像・音声情報が4 〜6 本入っている）であるのに対して、およそ１／１０〜１／６程度の3 〜5 Ｍｂｐｓを占めている。上記ではＣＡＴＶディジタル伝送方式である６４ＱＡＭ方式での全体情報量を例にとったが、これらの１チャンネル当りの伝送容量は使用する変調方式から決まるものである。

６ＭＨｚ帯域で送れる番組数はこれらの全体容量の中に圧縮されたＭＰＥＧ画像をどの位、多重することができるかに関わってくる。そして、これらは伝送する情報である各プログラム内容によって情報量が異なる。ＭＰＥＧ２方式による画像ビットレートは１５Ｍｂｐｓまでの符号化データを言うが、一般的にはプログラム内容によって次のような画像ビットレートを採用している。スポーツ番組（動きの激しい番組）は５〜６Ｍｂｐｓ、映画は３〜５Ｍｂｐｓ、アニメーションは３Ｍｂｐｓである。

ここで、画像を圧縮するエンコーダの圧縮率によっても上記のビットレートは自由にコントロールできるが、ここでは通常の画像品質を対象として上記ビットレートを割り申している。すなわち、プログラムのビットレートとして、平均５Ｍｂｐｓのものを多重化して伝送すると考えれば、従来のアナログ１チャンネル帯域（６ＭＨｚ）の中に６４ＱＡＭを用いたディジタル伝送では６番組を伝送できることになる。

これは映像・音声情報のみを多重化したケースであり、先に述べた電子番組ガイドを一緒に送るケースではこの分で５Ｍｂｐｓ程度の容量を占めるので、映像・音声情報は5 番組分となる。そして、これらの番組を加入者が選択する場合はリモコン操作により電子番組ガイドをテレビ画面上に出し、それらの中から見たいと思う番組を選択すれば良い。

しかし、これらの番組ガイドや簡単な内容説明は映像情報を見ながら閲覧するのではなく、ガイドや内容を見ている時には映像情報は見えなくなっていた。そして、これらのガイドや内容説明を見終わり、加入者の意志でリモコンを操作するか、もしくは端末に内蔵されたタイマーにより一定時間の視聴が終了すると、従来の映像視聴に戻ると仕組みになっている。当然のことではあるが、番組ガイドや簡単な内容説明は本来の映像情報に付属して一定量、一方向に流されている情報であるため、ユーザが画面を見ていて画面に関係したマルチ情報をリクエストで入手することはできないという問題があった。

ところで、図７はケーブルモデムネットワークの一例の構成図を示す。同図中、センタモデム装置９０には伝送路を介して複数の加入者のケーブルモデム９２_１〜９２_Ｎが接続されている。通信サービスは下り伝送速度が３１．６４４Ｍｂｐｓであるのに対して、上り伝送速度は数１００Ｋｂｐｓ〜数Ｍｂｐｓである。加入者のケーブルモデムは上り伝送と下り伝送にアクセスすることができる。

下り伝送に対する通信用の帯域幅の指定はＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）とＴＤＭＡ（時分割多元接続）の組合せにより決められ、各加入者のケーブルモデムは下り通信データ伝送チャンネルの中から指定された１つの受信チャンネルを使用する。加入者のケーブルモデムを制御するデータは下り伝送に時分割多重されて送られる。同様に上り伝送に対する帯域幅指定はＦＤＭＡとＴＤＭＡの組合せにより決められ、加入者のケーブルモデムは複数の上り伝送チャンネルの中から指定された１つのチャンネルを使用し、マルチアクセス制御によって伝送チャンネルの時間指定を受けた後にデータを送信する。

以上、説明した映像配信サービスと通信サービスをドッキングした例がビデオオンデマンド( ＶＯＤ) である。ビデオオンデマンドの具体的操作手順を図８に示す。（１）ビデオオンデマンドＶＯＤは、加入者９８が映画等の見たい番組を見たい時にＣＡＴＶセンタ９６にアクセスし、（２）ＣＡＴＶセンタ９６から希望する映画番組の圧縮した動画データを配信する。（３）また、加入者９８からストップモーション／スキップを指示し、（４）動画データの伝送を停止／先送りする。

しかし、ＣＡＴＶの下り回線数は有限であり、ＣＡＴＶセンタ９６から送出可能なチャンネル数および番組数は制限を受ける。また、ビデオ・サーバ９６ａにしても、あるビデオタイトルを同時に出力する場合、その出力ストリーム数に対し、ビデオ・サーバ９６ａのビデオ出力能力からの制限を受ける。

このような制限を考慮したサービスとしてニア・ビデオ・オン・デマンドと呼ばれる特定番組に対し、一定時間のシフトを行ない、連続して送出するサービスもある。また、今後ＥＰＧを更に発展させて特定の映像・音声情報に対して、それらの動映像データに関する関連データをセンタ側サーバ装置に格納しておき、ユーザからのリクエストで、この関連データを提供することが考えられる。

これは画面に表示されているマルチメディアデータとしての映像情報をある加入者が視聴している場合を想定すると、映しだされた画面の任意のエリヤを指定すれば、その動画像に関連する他のマルチメディア情報が得られるものである。これらのマルチメディア情報を映像情報と一緒に一義的に伝送することになると、その情報量は膨大なものとなり、映像情報だけで５Ｍｂｐｓとしても、他の関連情報で残りの伝送容量を全て使ってしまうおそれもある。

このような場合、加入者からのリクエストに応じて必要な関連情報のみを特定の加入者に配信すれば、伝送帯域を有効に使用することができる。このサービスは映像・音声情報を主として受信するセットトップボックス機能および通信用のケーブルモデム機能を有する端末であれば、各々独立した状態でサービスは受けられる。しかし、そのための端末機能は複雑となり、部品点数も多く、端末のコストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、双方向通信を行うＣＡＴＶシステムの加入者端末の回路構成を簡単かつ低コストにすることができ、映像情報に関係したマルチ情報を加入者端末から要求して入手することができるＣＡＴＶシステム及びそこで用いられるＣＡＴＶセンタ装置及び加入者端末装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ＣＡＴＶ網を介して接続された加入者端末に映像情報を配信すると共にＣＡＴＶセンタと加入者端末間で双方向通信を行うＣＡＴＶシステムにおいて、
前記ＣＡＴＶセンタは、前記映像情報と前記双方向通信の下りデータ情報とを多重化して同一物理チャンネルで前記加入者端末に配信し、
前記加入者端末は、受信した単一の物理チャンネルから前記映像情報と前記双方向通信の下りデータ情報とを分離する。

このため、加入者端末では単一の受信チューナだけで配信映像情報と双方向通信の下りデータ情報とを受信することができ、加入者端末の回路構成を簡単かつ低コストにすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のＣＡＴＶシステムにおいて、
前記双方向通信の下りデータ情報は、前記映像情報に関連する関連データ情報である。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載のＣＡＴＶシステムにおいて、
前記双方向通信の下りデータ情報は、前記映像情報とは無関係のデータ情報である。

請求項４に記載の発明は、ＣＡＴＶ網を介して接続された加入者端末に映像情報を配信すると共にＣＡＴＶセンタと加入者端末間で双方向通信を行うＣＡＴＶシステムにおいて、
前記加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が受信している前記映像情報の同一物理チャンネルに前記要求のあった双方向通信の下りデータ情報を多重する多重手段を有する。

このため、請求項１に記載の発明を実現できる。

請求項５に記載の発明は、請求項４記載のＣＡＴＶセンタ装置において、
前記加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が配信映像情報を受信していない場合、空いている双方向通信専用チャネルを要求のあった双方向通信の下りデータ情報の送信に割り当てる割り当て手段を有する。

このため、加入者が配信映像情報を受信していない場合であっても、双方向通信を行うことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項４記載のＣＡＴＶセンタ装置において、
物理チャネルの前記映像情報配信に使用するチャネル容量を予め制限しておき、前記物理チャネルの残りのチャネル容量に双方向通信の下りデータ情報を多重する。

このため、同一物理チャネルに配信映像情報と双方向通信の下りデータ情報とを多重することが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項６記載のＣＡＴＶセンタ装置において、
特定物理チャネルについて、前記映像情報配信に使用するチャネル容量より前記双方向通信の下りデータ情報の配信に使用するチャネル容量を大きく割り当てる。

このため、映像情報に対してその関連データ情報のチャネル容量が大きい場合にも対応することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項６記載のＣＡＴＶセンタ装置において、
前記加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が受信している前記映像情報の同一物理チャンネルのチャネル容量に双方向通信の下りデータ情報を多重するだけの充分な空きがない場合に、当該加入者にその旨を通知する。

このため、チャネル容量空きがない場合に、その旨を加入者に通知することができる。

請求項９に記載の発明は、ＣＡＴＶ網を介して接続された加入者端末に映像情報を配信すると共にＣＡＴＶセンタと加入者端末間で双方向通信を行うＣＡＴＶシステムにおいて、
任意の物理チャネルを選択的に受信する受信手段と、
受信した前記物理チャネルから前記配信映像情報と双方向通信の下りデータ情報とを分離する分離手段とを有する。

このため、請求項１に記載の発明を実現できる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の加入者端末装置において、
前記双方向通信の要求を行うときに、自装置が受信可能な物理チャンネルを前記要求と共にＣＡＴＶセンタに通知する。

このため、要求のあった双方向通信の下りデータ情報をどの物理チャンネルに多重するべきか、または空いている双方向通信専用チャネルに割り付けるべきかを知ることができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項９記載の加入者端末装置において、
前記受信した物理チャネルから分離した下りデータ情報を前記配信映像情報と共に表示するデータ情報表示手段を有する。

このため、加入者端末では映像情報に関係したマルチ情報を上記映像情報と共に表示することができる。

請求項１２に記載の発明は、請求項２記載のＣＡＴＶシステムにおいて、
前記加入者端末からの双方向通信の要求に係わらず、前記配信映像情報とそれに関連する関連データ情報とをマルチメディア情報として多重化して同一物理チャンネルで前記加入者端末に配信する。

このため、加入者端末では要求をＣＡＴＶセンタに上げることなく、ＣＡＴＶセンタから供給されるマルチメディア情報を自由に視聴することができる。

上述の如く、請求項１に記載の発明は、ＣＡＴＶセンタは、前記映像情報と前記双方向通信の下りデータ情報とを多重化して同一物理チャンネルで加入者端末に配信し、
前記加入者端末は、受信した単一の物理チャンネルから前記映像情報と前記双方向通信の下りデータ情報とを分離する。

このため、加入者端末では単一の受信チューナだけで配信映像情報と双方向通信の下りデータ情報とを受信することができ、加入者端末の回路構成を簡単かつ低コストにすることができる。

請求項２に記載の発明は、双方向通信の下りデータ情報は、前記映像情報に関連する関連データ情報である。

請求項３に記載の発明は、双方向通信の下りデータ情報は、前記映像情報とは無関係のデータ情報である。

請求項４に記載の発明は、加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が受信している前記映像情報の同一物理チャンネルに前記要求のあった双方向通信の下りデータ情報を多重する多重手段を有する。

このため、請求項１に記載の発明を実現できる。

請求項５に記載の発明は、加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が配信映像情報を受信していない場合、空いている双方向通信専用チャネルを要求のあった双方向通信の下りデータ情報の送信に割り当てる割り当て手段を有する。

このため、加入者が配信映像情報を受信していない場合であっても、双方向通信を行うことができる。

請求項６に記載の発明は、物理チャネルの前記映像情報配信に使用するチャネル容量を予め制限しておき、前記物理チャネルの残りのチャネル容量に双方向通信の下りデータ情報を多重する。

このため、同一物理チャネルに配信映像情報と双方向通信の下りデータ情報とを多重することが可能となる。

請求項７に記載の発明は、特定物理チャネルについて、前記映像情報配信に使用するチャネル容量より前記双方向通信の下りデータ情報の配信に使用するチャネル容量を大きく割り当てる。

このため、映像情報に対してその関連データ情報のチャネル容量が大きい場合にも対応することができる。

請求項８に記載の発明は、加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が受信している前記映像情報の同一物理チャンネルのチャネル容量に双方向通信の下りデータ情報を多重するだけの充分な空きがない場合に、当該加入者にその旨を通知する。

このため、チャネル容量空きがない場合に、その旨を加入者に通知することができる。

請求項９に記載の発明は、任意の物理チャネルを選択的に受信する受信手段と、
受信した前記物理チャネルから前記配信映像情報と双方向通信の下りデータ情報とを分離する分離手段とを有する。

このため、請求項１に記載の発明を実現できる。

請求項１０に記載の発明は、双方向通信の要求を行うときに、自装置が受信可能な物理チャンネルを前記要求と共にＣＡＴＶセンタに通知する。

このため、要求のあった双方向通信の下りデータ情報をどの物理チャンネルに多重するべきか、または空いている双方向通信専用チャネルに割り付けるべきかを知ることができる。

請求項１１に記載の発明は、受信した物理チャネルから分離した下りデータ情報を前記配信映像情報と共に表示するデータ情報表示手段を有する。

このため、加入者端末では映像情報に関係したマルチ情報を上記映像情報と共に表示することができる。

請求項１２に記載の発明は、加入者端末からの双方向通信の要求に係わらず、前記配信映像情報とそれに関連する関連データ情報とをマルチメディア情報として多重化して同一物理チャンネルで前記加入者端末に配信する。

このため、加入者端末では要求をＣＡＴＶセンタに上げることなく、ＣＡＴＶセンタから供給されるマルチメディア情報を自由に視聴することができる。

従来の都市型ディジタルＣＡＴＶシステムの構成図である。 ＣＡＴＶチャンネルの各サービスに対応した周波数分割例を示す図である。 ディジタルセットトップボックスの一例のブロック図である。 ケーブルモデムの一例のブロック図である。 ケーブルモデム機能内蔵のディジタルセットトップボックスの一例のブロック図である。 映像・音声情報の模試図である。 ケーブルモデムネットワークの一例の構成図である。 ビデオオンデマンドの具体的操作手順を示す図である。 本発明のＣＡＴＶセンタの一実施例の構成図である。 本発明の双方向通信ＣＡＴＶシステムの中枢部分である管理装置１２０の機能ブロック図である。 本発明の加入者端末装置であるケーブルモデム内蔵ＤＳＴＢの一実施例のブロック図である。 管理装置１２０が加入者から双方向データ通信の要求を受けたときに実行する処理の一実施例のフローチャートである。 映像情報と関連データ情報の多重化を説明するための図である。 光・同軸ケーブル１３５を伝送されるＭＰＥＧ２トランスポートパケットのデータ構成図である。 映像情報と双方向データ通信の下りデータ情報の多重化を示す図である。 映像情報と双方向データ通信の下りデータ情報の多重化を示す図である。 図１１に示すＤＳＴＢの変形例を示すブロック図である。 映像情報と双方向データ通信の下りデータ情報の多重化とチャンネル配置を示す図である。 映像配信情報と関連データ情報をセットにしたマルチメディア情報を用いる実施例を説明するための図である。

図９は本発明のＣＡＴＶセンタの一実施例の構成図を示す。同図中、放送受信機１００，１０２，１０４それぞれは衛星ディジタル信号または地上波ディジタル信号を受信し、再びケーブル網に送信するため多重化装置１０６に供給する。蓄積サーバ１０８は放送受信機１００，１０２，１０４で受信したコンテンツや自主コンテンツ等の映像・音声情報（以下、単に「映像情報」という）を格納すると共に、ディジタル編集装置１１０で作成した関連データ情報を格納しており、ここから読み出された情報は多重化装置１０６に供給される。ルータ１１２は外部のプロバイダとの通信接続を行い、ネットワーク管理サーバ１１４はルータ１１２を用いた通信ネットワークの管理を行う。 管理装置１２０は、加入者情報をはじめとする顧客管理、番組送出スケジュールに応じた番組管理、視聴料に伴う加入者の課金管理からセンタ内の各装置の制御等を行う。多重化装置１０６は衛星や地上波でリアルタイムに提供される番組及びそれらを蓄積した番組や自主制作番組から抽出された加入者の所望の番組の映像情報及び関連データ情報を多重化する。また、番組情報制御装置１２２から供給されるケーブル配信用の番組制御情報も多重化される。

暗号化装置１２４はケーブル配信用に多重化された番組を番組単位でケーブル配信用のスクランブル等の暗号化を行う。なお、暗号化された番組情報は宅内のＤＳＴＢにて復号化される。ＱＡＭ変調器１２６はＣＡＴＶインフラの６ＭＨｚ帯域を利用して３０Ｍｂｐｓ相当の情報を送出するためのディジタル変調を行い、伝送誤り対策賭して誤り訂正符号化機能を備える。

センタモデム１２８は加入者要求に応じた番組提供や通信サービスを実現するセンタ側の通信装置であり、ヘッドエンド（ＨＥ）１３０を経由して光・同軸ケーブル１３５により接続されている加入者側のＤＳＴＢ１４０に内蔵されたケーブルモデムと双方向通信を行う。

なお、放送受信機１００，１０２，１０４、蓄積サーバ１０８、サーバ１１４、管理装置１２０、多重化装置１０６、番組情報制御装置１２２、暗号化装置１２４、ＱＡＭ変調器１２６、センタモデム１２８はセンタＬＡＮシステム１３２によって相互に接続されている。

図１０は本発明の双方向通信ＣＡＴＶシステムの中枢部分である管理装置１２０の機能ブロック図を示す。同図中、管理装置１２０内の顧客管理１２０_１は、契約情報や顧客情報を管理する。送出番組管理１２０_３は、各物理チャンネルに送流している番組の時間管理や送出番組の選択を行う。また、番組関連情報管理１２０_２は各送出番組のタイトル及びコンテンツ情報やジャンル別番組情報や映像関連情報等のマルチメディア情報を管理する。視聴履歴管理１２０_４では過去のコンテンツ視聴情報を記録する。

予約管理１２０_５はユーザ予約を記録し、番組テーブルを持ち番組送信管理を行う。顧客端末管理１２０_６は顧客端末の環境の管理・設定を行う。ＱＡＭ変調器管理１２０_７は方路情報，ディジタルチャネル，映像情報配信等の物理チャンネルの制御情報を管理する。スクランブル管理１２０_８は暗号キーやスクランブル方式を管理する。ケーブルモデム装置管理１２０_９はセンタ管理装置とユーザ端末間の情報を管理する。番組視聴料金管理１２０_１０はコンテンツ料金や重量課金を管理する。

事業者情報管理１２０_１１はメニュウ画面の管理や緊急放送等を行う。センタシステム機器管理１２０_１２は現用／予備切り替えやアラーム通知を行う。ビデオサーバ制御管理１２０_１３はコンテンツの映像情報制御を行う。多重化装置管理１２０_１４は映像情報多重化及び映像関連データ情報の多重を管理する。ケーブルモデム外部接続管理１２０_１５は外部ルータ接続やＷＷＷサーバ接続を管理する。

映像情報を特定の加入者が視聴しつつ、映像に関連したデータの要求を行う場合、このデータ要求はケーブルモデム装置管理１２０_９で管理され、この際に顧客管理１２０_１や顧客端末管理１２０_６と連携がとられる。このケーブルモデム装置管理１２０_９にはデータ要求コマンドと共に、現在、ユーザが視聴している番組名や物理チャンネル情報も集められ、これらの内容を分析することでユーザに送るべき関連データ情報をどのＱＡＭチャンネル情報として映像およびデータを多重すれば良いかを判断する。送出すべきデータ情報を映像情報に多重化する役目は多重化装置管理１２０_１４が行う。

図１１は、本発明の加入者端末装置であるケーブルモデム内蔵ＤＳＴＢの一実施例のブロック図を示す。同図中、受信チューナ２１０は同軸ケーブル回線よりの９０〜７７０ＭＨｚ帯域内に定められた各物理チャンネルにチューニングが可能であり、所望の物理チャンネルの伝送信号を受信して６４ＱＡＭ復調器（ＤＥＭ）２１２に供給する。

６４ＱＡＭ復調器２１２で復調された信号は誤り訂正器２１４で誤り訂正された後、ＭＰＥＧシステムデコーダ２１６でデコードされる。このときＤＲＡＭ２１７がバッファとして用いられる。ＭＰＥＧシステムデコーダ２１６はＭＰＥＧ２トランスポートパケットのヘッダ部に設けられたパケット識別子ＰＩＤから当該パケットが映像情報、音声情報、データ情報のいずれであるかを識別し、映像情報、音声情報、データ情報それぞれをＤＲＡＭ２１７にバッファリングする。そして、映像情報をＭＰＥＧビデオデコーダ２１８に供給し、音声情報をＭＰＥＧオーディオデコーダ２２０に供給し、データ情報をインタフェース２３７を介してパソコン２３８に供給する。

ＭＰＥＧビデオデコーダ２１８はＤＲＡＭ２１９を用いて映像情報をデコードし、グラフィック回路２２２を通してＡＶスイッチ２２４に供給する。また、グラフィック回路２２２はＣＰＵ２３０の指示に従って関連データ情報としての静止画や動画、または文字列等を表示する文字・図形の映像情報を発生し、ＭＰＥＧビデオデコーダ２１８からの映像情報に重畳する。ＭＰＥＧオーディオデコーダ２２０はＤＲＡＭ２２１を用いて音声情報をデコードし、ＡＶスイッチ２２４に供給する。ＡＶスイッチ２２４には、この他に、ＰＣＭサウンド回路２２６からの音声情報や外部のアナログセットトップボックスから映像情報及び音声情報が供給されており、ここでスイッチングされ選択された映像情報及び音声情報が、テレビジョン受像機２２８に供給される。

前述のように、ＭＰＥＧシステムデコーダ２１６で分離されたデータ情報をインタフェース２３７を介してパソコン２３８に供給され、また、パソコン２３８からの加入者要求やその他のデータ情報はインタフェース２３７を介してＱＰＳＫ変調器（ＭＯＤ）２４０に供給され、ここでＱＰＳＫ変調され、送信チューナ２４２を通して同軸ケーブル回線に送出される。

なお、ＣＰＵ２３０はこの装置全体を制御するもので、バス２３１を通してＲＡＭ２３２，ＲＯＭ２３３、及び受信チューナ２１０，ＭＰＥＧシステムデコーダ２１６，ＰＣＭサウンド回路２２６，リモコン２３５と接続されるリモコンインタフェース２３４，及びインタフェース２３７，ＱＰＳＫ変調器２４０，送信チューナ２４２と接続されている。

ところで、加入者端末は双方向通信サービス開始の要求コマンドをセンタにあげる時、自端末が映像放送を視聴中であるかどうかの通知、及び視聴中である場合には現在受信している物理チャンネル情報を一緒にＣＡＴＶセンタの管理装置１２０に対して伝える。

図１２は、管理装置１２０が加入者から双方向データ通信の要求を受けたときに実行する処理の一実施例のフローチャートを示す。同図中、管理装置１２０は、ステップＳ１０で加入者端末から関連データ情報の要求があるか否かを判別し、要求がなければステップＳ１２に進み、特定の物理チャネルで映像情報のみを送出する。一方、要求があればステップＳ１４に進み、加入者端末で映像情報を視聴しているか否かを判別する。

ここで、加入者端末で映像情報を視聴していなければ、ステップＳ１６で関連データ情報の要求に対して双方向通信専用物理チャネルを割り当てる。また、加入者端末で映像情報を視聴していれば、ステップＳ１８で加入者端末で映像情報を視聴している物理チャネルで関連データ情報を映像情報に多重化して送出するために蓄積サーバ１１４から関連データ情報の抽出処理を行う。図１３に示すように、映像情報１，２それぞれに対して関連データ情報１，２を蓄積サーバ１０８から抽出して、多重化装置１０６で多重化する。互いに対応する映像情報と関連データ情報は６４ＱＡＭ装置１２６で、同一の６４ＱＡＭ物理チャンネルとして生成される。

このように、加入者端末で映像情報を視聴しているときその映像情報を視聴している物理チャネルで関連データ情報を映像情報に多重化して送出するため、加入者端末としてのＤＳＴＢは図１１に示すように単一の受信チューナ２１０で済み、図５に示す従来のＤＳＴＢの構成に対して部品点数を縮小でき、コストを下げることができる。

また、加入者端末で映像情報を視聴していないときは、加入者端末をデータ通信用として独立して利用できるため、予め決められている双方向通信専用物理チャンネルに自動割り当てを行っている。

図１４は、光・同軸ケーブル１３５を伝送されるＭＰＥＧ２トランスポートパケットのデータ構成図を示す。ＭＰＥＧ２トランスポートパケットの３２ビットのパケットヘッダには、パケットの先頭を表す８ビットの同期バイトと、１ビットのトランスポートエラーインジケータと、１ビットのペイロードユニット開始インジケータと、１ビットのトランスポート優先度と、１３ビットのパケット識別子（ＰＩＤ）と、ペイロードのスクランブルの有無を指示する２ビットのトランスポートスクランブル制御と、データ部におけるペイロード及びアダプテーションフィールドそれぞれの有無を指示する２ビットのアダプテーションフィールド制御と、４ビットの連続性指標（巡回カウンタ）が設定されている。

後続の１８４バイトのデータ部にペイロード及び／またはアダプテーションフィールドが設定される。上記のパケット識別子によって、パケットの属性、つまり、映像情報、音声情報、データ情報のいずれのストリームであるかを識別することができる。このように、ＣＡＴＶセンタから加入者端末のＤＳＴＢに伝送する配信映像情報及び音声情報と、双方向データ通信の下り情報としてのデータ情報はＭＰＥＧ２トランスポートパケットであり、特に双方向データ通信の下り情報はＩＰｏｖｅｒＭＰＥＧで伝送される。

ところで、本発明ではＣＡＴＶセンタにおいて、予め各々の特定物理チャンネルに対して映像情報配信に使用するチャンネル容量( または配信映像番組数) に制限を設け、残ったチャンネル内の空き容量に対して双方向データ通信の下りデータ情報を多重化している。この様子を図１５に示す。図１５（Ａ）では、６４ＱＡＭの１チャンネル（３１．６４４Ｍｂｐｓ) を等分割して、映像情報と双方向通信配信の下りデータ情報を伝送する。図１５（Ｂ）では、６４ＱＡＭの１チャンネルを３：１分割して、映像情報（２３．７３Ｍｂｐｓ）と双方向通信配信の下りデータ情報（７．９１Ｍｂｐｓ）を伝送する。

また、予め各々の特定物理チャンネルに対して関連データ情報を多く含む特定の映像情報に使用するチャンネルに対しては、予め双方向回線要求を見込み、図１６に示すように、映像情報配信分（１０．５５Ｍｂｐｓ）よりも双方向通信配信の下りデータ情報（２１．１０Ｍｂｐｓ）を多く割り当てる。

ところで、ＣＡＴＶセンタは映像情報を受信中の加入者端末であるＤＳＴＢから双方向通信の要求があったとき、加入者が受信している配信映像情報の同一物理チャンネルのチャネル容量に上記要求のあった双方向通信の下りデータ情報を多重するだけの充分な空きがない場合には、下りデータ情報をプライベートメッセージとし、その旨を加入者のＤＳＴＢに通知する。図１４に示すＭＰＥＧ２トランスポートパケットのペイロードには一方向型であるが個人向けのプライベートデータを多重伝送することが可能であり、これを使用して加入者にその旨を通知する。

双方向データ情報は加入者が視聴している視聴番組に関連した関連データ情報の他に、映像関連ではない別データ情報の要求であっても良い。これらの別データ情報は通常のインターネット情報のように扱うこともできる。

なお、図１１においては、ＭＰＥＧシステムデコーダ２１６でＭＰＥＧ２トランスポートパケットのヘッダ部に設けられたパケット識別子ＰＩＤから当該パケットが映像情報、音声情報、データ情報のいずれであるかを識別し、ＤＲＡＭ２１７からデータ情報をインタフェース２３７に供給している。しかし、これに限らず、図１７に示すように、誤り訂正器２１４とＭＰＥＧシステムデコーダ２１６との間にＭＰＥＧパケットヘッダ識別回路２１５を設け、このＭＰＥＧパケットヘッダ識別回路２１５でＭＰＥＧ２トランスポートパケットのヘッダ部に設けられたパケット識別子ＰＩＤから当該パケットがデータ情報のパケットであるか否かを判別して、データ情報のパケットから取り出したデータ情報をインタフェース２３７に供給する構成としても良い。

ＣＡＴＶセンタでは、通常、図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように６ＭＨｚ帯域を扱うチャンネル配置であるが、これを１２ＭＨｚ帯域を扱うチャンネル配置とし、この１２ＭＨｚ帯域を送信物理チャンネルとして割り当て、加入者側のＤＳＴＢにおいては同様に１２ＭＨｚ帯域を受信物理チャンネルとして扱う構成として、図１８に示すように、配信映像情報に６ＭＨｚ帯域を利用し、双方向通信サービスに６ＭＨｚ帯域を利用したシステムを構成しても良い。

上記実施例では、加入者側のＤＳＴＢから要求があったときに、ＣＡＴＶセンタから関連データ情報を送信しているが、これに限定されるものではない。例えばＣＡＴＶセンタは、図１９（Ａ）に示すような映像配信情報と、図１９（Ｂ）に示すような関連データ情報をセットにしたマルチメディア情報として例えば図１５（Ａ）に示すようなチャンネル配置でデータ配信を行なう。加入者側ＤＳＴＢでは同一チャンネル内に一方向型で送られてくる図１９（Ｂ）に示すような関連データ情報を、グラフィック回路２２２を用いて文字・図形の映像情報に変換し、図１９（Ａ）に示すようにテレビジョン受像機２２８に表示することにより、ユーザは自由に視聴できる。図１９（Ａ）においては「データ１００」〜「データ１０４」が関連データ情報を表している。

この後、図１９（Ａ）に示す画面で「データ１００」等の関連データ情報の表示位置をカーソル等で選択指示すると、そのデータ送信要求が加入者側ＤＳＴＢからＣＡＴＶセンタに送信される。このとき、「データ１００」等の選択された関連データ情報に対応する場面番号と、画面番号と、データ番号がデータ送信要求として送信される。

ＣＡＴＶセンタの蓄積サーバ１０８には、図１９（Ｃ）に示すように、場面番号と画面番号とデータ番号とに対応して関連データ情報が格納されると共に、図１９（Ｄ）に示すように場面番号と画面番号とデータ番号に対応して蓄積サーバ１０８のアドレスが設定されたデータリンクテーブルが格納されており、管理装置１２０はデータ送信要求の場面番号と画面番号とデータ番号を用いて図１９（Ｄ）に示すデータリンクテーブルから得たアドレスで蓄積サーバ１０８をアクセスして対応する関連データ情報を読みだし、加入者側ＤＳＴＢに送信する。

なお、本発明はＣＡＴＶによる有線伝送路を用いることを前提に説明しているが、将来的にはＣＡＴＶセンタと加入者端末との距離が近いところではワイヤレス化することも可能である。

なお、多重化装置１０６が多重手段に対応し、ステップＳ１６が割り当て手段に対応し、受信チューナ２１０が受信手段に対応し、ＭＰＥＧシステムデコーダ２１６が分離手段に対応し、グラフィックス回路２２２がデータ情報表示手段に対応する。

１００，１０２，１０４ 放送受信機
１０６ 多重化装置
１０８ 蓄積サーバ
１１０ ディジタル編集装置
１１２ ルータ
１１４ ネットワーク管理サーバ
１２０ 管理装置
１２２ 番組情報制御装置
１２４ 暗号化装置
１２６ ＱＡＭ変調器
１２８ センタモデム
１３０ ヘッドエンド
１３５ 光・同軸ケーブル
１４０ ＤＳＴＢ
２１０ 受信チューナ
２１２ ６４ＱＡＭ復調器
２１４ 誤り訂正器
２１６ ＭＰＥＧシステムデコーダ
２１８ ＭＰＥＧビデオデコーダ
２２０ ＭＰＥＧオーディオデコーダ
２２２ グラフィック回路
２２４ ＡＶスイッチ
２２６ ＰＣＭサウンド回路
２２８ テレビジョン受像機
２３７ インタフェース
２３８ パソコン
２４０ ＱＰＳＫ変調器
２４２ 送信チューナ

Claims (12)

1. ＣＡＴＶ網を介して接続された加入者端末に映像情報を配信すると共にＣＡＴＶセンタと加入者端末間で双方向通信を行うＣＡＴＶシステムにおいて、
   前記ＣＡＴＶセンタは、前記映像情報と前記双方向通信の下りデータ情報とを多重化して同一物理チャンネルで前記加入者端末に配信し、
   前記加入者端末は、受信した単一の物理チャンネルから前記映像情報と前記双方向通信の下りデータ情報とを分離する
   ことを特徴とするＣＡＴＶシステム。
2. 請求項１記載のＣＡＴＶシステムにおいて、
   前記双方向通信の下りデータ情報は、前記映像情報に関連する関連データ情報であることを特徴とするＣＡＴＶシステム。
3. 請求項１記載のＣＡＴＶシステムにおいて、
   前記双方向通信の下りデータ情報は、前記映像情報とは無関係のデータ情報であることを特徴とする双方向通信ＣＡＴＶシステム。
4. ＣＡＴＶ網を介して接続された加入者端末に映像情報を配信すると共にＣＡＴＶセンタと加入者端末間で双方向通信を行うＣＡＴＶシステムにおいて、
   前記加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が受信している前記映像情報の同一物理チャンネルに前記要求のあった双方向通信の下りデータ情報を多重する多重手段を
   有することを特徴とするＣＡＴＶセンタ装置。
5. 請求項４記載のＣＡＴＶセンタ装置において、
   前記加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が配信映像情報を受信していない場合、空いている双方向通信専用チャネルを要求のあった双方向通信の下りデータ情報の送信に割り当てる割り当て手段を
   有することを特徴とするＣＡＴＶセンタ装置。
6. 請求項４記載のＣＡＴＶセンタ装置において、
   物理チャネルの前記映像情報配信に使用するチャネル容量を予め制限しておき、前記物理チャネルの残りのチャネル容量に双方向通信の下りデータ情報を多重することを特徴とするＣＡＴＶセンタ装置。
7. 請求項６記載のＣＡＴＶセンタ装置において、
   特定物理チャネルについて、前記映像情報配信に使用するチャネル容量より前記双方向通信の下りデータ情報の配信に使用するチャネル容量を大きく割り当てることを特徴とするＣＡＴＶセンタ装置。
8. 請求項６記載のＣＡＴＶセンタ装置において、
   前記加入者端末から双方向通信の要求があったとき、当該加入者が受信している前記映像情報の同一物理チャンネルのチャネル容量に双方向通信の下りデータ情報を多重するだけの充分な空きがない場合に、当該加入者にその旨を通知することを特徴とするＣＡＴＶセンタ装置。
9. ＣＡＴＶ網を介して接続された加入者端末に映像情報を配信すると共にＣＡＴＶセンタと加入者端末間で双方向通信を行うＣＡＴＶシステムに用いられる加入者端末装置において、
   任意の物理チャネルを選択的に受信する受信手段と、
   受信した前記物理チャネルから前記配信映像情報と双方向通信の下りデータ情報とを分離する分離手段とを
   有することを特徴とする加入者端末装置。
10. 請求項９記載の加入者端末装置において、
    前記双方向通信の要求を行うときに、自装置が受信可能な物理チャンネルを前記要求と共にＣＡＴＶセンタに通知することを特徴とする加入者端末装置。
11. 請求項９記載の加入者端末装置において、
    前記受信した物理チャネルから分離した下りデータ情報を前記配信映像情報と共に表示するデータ情報表示手段を
    有することを特徴とする加入者端末装置。
12. 請求項２記載のＣＡＴＶシステムにおいて、
    前記加入者端末からの双方向通信の要求に係わらず、前記配信映像情報とそれに関連する関連データ情報とをマルチメディア情報として多重化して同一物理チャンネルで前記加入者端末に配信することを特徴とするＣＡＴＶシステム。

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