JP4037609B2 - 放送システムにおける優先度双方向通信のためのマルチメディアデコーダ - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、ある放送システムにおける多重データサービスの優先度対話型双方向通信に関する。
【０００２】
（発明の背景）
パーソナルコンピュータとテレビ機能（ＰＣ／ＴＶ機能）を組み合わせた家庭用娯楽セットトップボックスシステムは、複数のソースと複数のデスティネーションを利用できるユーザ対話型の通信装置としてますます一般化してきている。このようなシステムは、ユーザの要求に応えるためさまざまなアプリケーションに対応して複数の場所の間で異なるデータ形式により通信する必要がある。
【０００３】
たとえば、セットトップボックスシステムは、高品位テレビ（ＨＤＴＶ）放送、マルチポイントマイクロ波分配システム（ＭＭＤＳ）放送、およびデジタルビデオ放送（ＤＶＢ）などの衛星または地上のソースからデータを受信することができる。セットトップボックスシステムはさらに、電話回線（たとえば、インターネット）および同軸回線（たとえば、有線テレビ）を介し、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ＣＤＲＯＭ、ＶＨＳおよびデジタルＶＨＳ（ＤＶＨＳ（商標））型プレーヤ、ＰＣ、およびその他いろいろな種類のソースなどのリリモートおよびローカルの両方のソースからデータを送受信することもできる。
【０００４】
セットトップボックスシステムは双方向通信機能と家庭用制御機能をサポートし、複数の放送ソースから情報にアクセスし、復号化できるのが望ましい。さらに、セットトップボックスシステムは復号化された情報を継ぎ目なく組み合わせて、ユーザに提示できるのが望ましい。このようなシステムを実現するのには数多くの問題がある。特に、異なるソースから異なるデータ形式の情報を効率よく取得し、情報の処理に優先度を付ける場合に問題が生じる。本発明によるシステムにより、このような問題に対処する。
【０００５】
（発明の概要）
インターネットプロトコル共用マルチメディアデコーダは、第１プロセッサによって処理を行う受信データに優先順位を付け、第２プロセッサによって帰路通信のためにエンコードするデータに優先順位をつけるシステムを含むことが好都合である。受信データと帰路データには、優先付けされたデータ若しくは優先付けされたデータのプロトコル特性に関連する機能に基づいて、所望とする階層データ出力優先度が割当てられる。
【０００６】
（図面の詳細な説明）
図１は、本発明によれば、複数のソースとの効率のよい通信を実現するデコーダシステムの図である。デコーダシステムは、異なるデータ形式で符号化されたデータを同時に処理し復号化するための別々のチューナ、復調器、および処理経路を組み込むと都合がよい。
【０００７】
たとえば、デコーダシステムはさらに、放送ソースとの安全な帰路通信を行える別々の帰路チャネル通信経路を備えていると都合がよい。図１の実施例では、ＴＣＰ／ＩＰ（伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル）とＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）形式（たとえば、１９９４年６月１０日のＭＰＥＧ２ ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−１と１９９５年１月２０日のＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８−２に基づく）によりデータの復号化をサポートしている。さらに、図１のセットトップボックスシステムは、Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｃａｂｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ （ＭＣＮＳ）暫定要件と互換性がある。
【０００８】
図１のアーキテクチャを使用すると、異なる形式の別々のソースから受け取った画像表現データの拡張可能な（つまり、動的に変更可能なビットレートの）同時復号化が可能である。したがって、異なるデータ形式のデータを図１の拡張可能なデコーダシステムによって処理することができ、しかも、包含する上位層の通信形式に従って符号化する必要がない。そのため、そのような追加通信形式を使用することで、デコーダシステムのオーバーヘッドを回避し、階層的に符号化されたデータを処理する場合の非効率をなくすことができる。
【０００９】
たとえば、デコーダシステムはさらに、受信したデータと放送ソースへの安全な帰路通信用データの両方の処理を優先度付けするスケジューラシステムも備える。受信および返却データは、ａ）データに関連付けられている機能、ｂ）データに特徴的なプロトコル、またはｃ）データの伝送に使用する物理的通信チャネルを含む機能に基づいて望む階層データ出力優先度に割り当てられる。
【００１０】
デコーダによって実行される例に取りあげた機能は、ｉ）電子メール、ｉｉ）インターネットウェブページのブラウズ、ｉｉｉ）インターネット電話、ｉｖ）従来の電話、ｖ）ファックス、ｖｉ）テレビ電話、ｖｉｉ）放送ビデオ、オーディオ、およびラジオ処理、およびｖｉｉｉ）住宅制御機能を含む。
【００１１】
必要な階層データ出力優先度は、優先度プロファイルまたはマップから導かれる。優先度プロファイルは、相対的優先度を個々の機能、プロトコル特性、または通信チャネルと関連するデータパケットに割り当てるデータベースを備えている。優先度プロファイルに含まれる情報としては、たとえば、予め格納されているデフォルトの情報、ユーザ入力情報、またはサービスプロバイダからデコーダへ一斉放送される情報などがある。プロファイルは、さらに、これらのソースのうち複数のものから導かれる情報も格納している場合がある。
【００１２】
デコーダシステムは、同軸ケースを介してＭＰＥＧおよびインターネットプロトコル互換形式で受信したデータを処理する機能と説明されるが、これは例に過ぎない。デコーダシステムは、電子メール、インターネットウェブページのブラウズ、インターネット電話、従来の電話、ファックス、テレビ電話、放送ビデオ、オーディオ、およびラジオ、および住宅制御機能などの機能をサポートするデータを処理する。
【００１３】
さらに、本発明の原理は、伝送チャネルおよび通信プロトコルの種類が異なる場合のあるシステムや、符号化および変調の種類が異なる場合のあるシステムに適用することができる。このようなシステムとしては、たとえば、非ＭＰＥＧおよび非インターネット互換プロトコルを採用している、衛星、地上、インターネット、およびイントラネット放送および通信システムなどがある。さらに、本発明の原理は、たとえば、電話メッセージ、コンピュータプログラム、インターネットデータ、あるいはその他の通信などの任意の形式のデータの処理に適用される。
【００１４】
概して、図１のセットトップボックスシステム１２において、放送ビデオデータを含む変調された第１のキャリアと、インターネットデータ、たとえばウェブページ情報を含む変調された第２のキャリアは、スプリッタ／コンバイナユニット２５によって受信され、入力デコーダ１３によって処理される。ユニット１３は、第１と第２のそれぞれのキャリアに同調し、受信データを復調し、順方向誤り訂正し、優先度付けして、出力デコーダ２０によってさらに処理できるように復調されたデジタルデータを与える。ユニット１３はさらに、受信データからアナログビデオ信号を供給し、信号をユニット２０に与える。ユニット２０は、ＭＰＥＧ互換ビデオとオーディオデータを含むデジタルデータ、およびインターネットプロトコルデータを処理し、ユニット６０および６３によりそれぞれ表示とオーディオを再現できるようにする。他のモジュールでは、ユニット２０も、ユニット１３からのアナログビデオデータを処理し、デバイス６０によって表示できるようにする。
【００１５】
セットトップボックスのユーザは、実行する機能、たとえば、特定のプログラムやウェブページデータの表示を選択するために、リモートコントロールユニット６７で画面メニュー選択とカーソルコマンドを使用する。ユニット１５は、双方向データおよび制御信号バスＣを使用して、入力デコーダ１３および出力デコーダ２０の要素の動作を制御し、リモートコントロールユニット６７のコマンドに応答する。コントローラ１５はユニット１３および２０内の個別要素の機能を制御し、そのために、制御バスＣでこれらの要素内の制御レジスタ値を設定する。さらに、ユニット１５は、ユニット１３とともに、たとえばサービスプロバイダへの同軸ケーブルリンク上の帰路通信用にメッセージの生成と送信を開始し、優先度を付ける。
【００１６】
図１を詳細に検討すると、スプリッタ／コンバイナ２５は、第１と第２の直交振幅変調（ＱＡＭ）キャリアを含む周波数分割多重化信号をチューナ３０および６５に送るようになっている。第１と第２のキャリアは、２５６または６４点の選択可能な記号コンステレイションを使用して独立にＱＡＭ変調されている。チューナ３０は、周波数分割多重化信号から取り出したＭＰＥＧ互換プログラム表現オーディオ、ビデオ、および関連データで変調された第１のキャリアを供給する。
【００１７】
チューナ６５は、周波数分割多重化信号から取り出したインターネットプロトコルウェブページ表現データで変調された第２のキャリアを供給する。チューナ３０および６５は、ユニット２５の信号を低い周波数帯域に変換しそれぞれ第１と第２のキャリアを供給する周波数デマルチプレクサ、高周波（ＲＦ）チューナ、および中間周波数（ＩＦ）ミキサおよび増幅段を備える。
【００１８】
チューナ３０は、コントローラ１５とともに、第１のキャリアにデジタルＭＰＥＧ互換ビデオデータが含まれているか、またはアナログビデオ信号を含むかを決定する。デジタルビデオデータ表現第１キャリアは、チューナ３０によって、マルチプレクサ（ＭＵＸ）３５を介して復調器４０に送られ、アナログビデオ信号はｍｕｘ ３５を介して出力デコーダ２０内の表示プロセッサ５５に送られる。チューナ６５は、第２のキャリアを復調器７０に送る。このシステム例では、ユニット２５からの入力周波数分割多重化信号は３３本の物理的送信チャネル（ＰＴＣ ０〜３２）を含む。各物理的送信チャネル（ＰＴＣ）は６ＭＨｚ帯域幅に割り当てられ、たとえば、それぞれ固有のキャリア周波数を持つ最大６つまでのサブチャネルを含む。
【００１９】
例の目的については、セットトップボックスユーザがリモートコントロールユニット６７を使用して表示するサブチャネル（ＳＣ）を選択すると仮定している。コントローラ１５は、インタフェース６９を介してリモートコントロールユニット６７から与えられる選択情報を使用して、選択されたサブチャネルＳＣのＰＴＣおよび対応するキャリア周波数を受信するように、入力デコーダ１３の要素を適切に設定する。下方変換に従って、選択されたＰＴＣに対するチューナ３０からの第１のキャリア出力信号は、帯域幅が６ＭＨｚであり、中心キャリア周波数は５４〜８０６ＭＨｚの範囲にある。以下の説明では、ＲＦチャネルまたは物理的送信チャネル（ＰＴＣ）は１つまたは複数のサブチャネルを包含する割り当てられた放送送信チャネル帯域を意味している。
【００２０】
コントローラ１５は、選択されたＰＴＣ第１キャリア周波数を受信するように高周波（ＲＦ）チューナおよび中間周波数（ＩＦ）ミキサおよびチューナ３０の増幅段を設定する。ｍｕｘ ３５を介してチューナ３０によって供給される選択されたＰＴＣに対する下方変換第１キャリア周波数出力はユニット４０によって復調される。復調器４０の主機能は、キャリア周波数の回復および追跡、送信データクロック周波数の回復、およびＭＰＥＧ互換ビデオデータ自体の回復および順方向誤り訂正である。ユニット４０はさらに、送信機クロックに対応し、チューナ３０、復調器４０、およびスケジューラ４３の動作のタイミングの設定に使用されるサンプリングおよび同期クロックを回復する。
【００２１】
ユニット４０は、ＱＡＭ変調第１キャリア信号を復調して、復調されたデジタル出力データを供給する。さらに、ユニット４０では、復調されたデジタル出力データが、知られている原理に従ってデインタリーブされ、リードソロモン誤り訂正されたバイト長セグメントにマッピングされる。さらに、ユニット４０は順方向誤り訂正（ＦＥＣ）有効性確認またはロック表示をコントローラ１５に送る。リードソロモン誤り訂正は、知られているタイプの順方向誤り訂正である。ＦＥＣロック表示信号により、リードソロモン誤り訂正が訂正対象のデータと同期し、有効な出力を供給していることが示される。ユニット３０および４０（さらにユニット６５および７０）によって実装されているチューニング、復調器、およびデコーダ機能は、個々に知られており、たとえば、参考文献「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， Ｌｅｅ ａｎｄ Ｍｅｓｓｅｒｓｃｈｍｉｄｔ」（Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｂｏｓｔｏｎ， ＭＡ， ＵＳＡ， １９８８）に一般的な説明がある。ユニット４０からの回復された出力は、プログラム表現多重化オーディオ、ビデオ、およびデータ構成要素を含むＭＰＥＧ互換トランスポートデータストリームの形式である。このトランスポートストリームは、スケジューラ４３へ送られる。
【００２２】
インターネットプロトコルウェブページ表現データで変調された第２のキャリアは、チューナ６５によって供給され、ユニット７０によって復調、誤り訂正が行われる。チューナ６５および復調器７０は、それぞれ、ユニット３０および４０のチューナおよび復調器機能を複製したもので、たとえばインターネットプロトコルデータおよびＭＰＥＧ互換データの同時処理を可能にする独立した処理経路を提供するという利点を持つ。チューナ６５および復調器７０は、対応するユニット３０および４０に関してすでに説明した方法で動作する。チューナ６５および復調器７０は、ユーザが選択したウェブページを表すインターネットプロトコル形式でデータをスケジューラ４３に送る。
【００２３】
スケジューラ４３は、コントローラ１５とともに、復調器７０からのインターネットプロトコルデータと復調器４０からのＭＰＥＧ互換トランスポートストリームデータの優先度を設定して、出力デコーダ２０の要素により処理できるようにする。スケジューラ４３およびコントローラ１５はさらに、たとえば放送ソースへの同軸ケーブルリンクを介して帰路通信用にデータを優先度付けする。スケジューラ４３は、ユニット１５のもとで、特定の機能、たとえばウェブブラウザを介して要求されたウェブページ情報を表すユニット７０からの個々のインターネットプロトコルパケットを識別する。
【００２４】
さらに、スケジューラ４３は、ユニット１５の制御のもとで、特定のプログラム、たとえば選択されたチャネルＮＢＣ（商標）および関連データに対する「Ｓｅｉｎｆｅｌｄ（商標）」を表す個々のＭＰＥＧ互換パケットを識別する。関連するデータは、プログラムのＭＰＥＧ復号化および回復をサポートするパケット識別およびアセンブリ情報を含み、さらにプログラムガイドデータなどの表示用の補助副画像情報も含む。
【００２５】
スケジューラ４３は、ユニット４０からのデータストリーム内の受信ＭＰＥＧパケットのＰＩＤをコントローラ１５によってユニット４３内の制御レジスタにプリロードされているＰＩＤ値とを照合するデマルチプレクサを備えている。
【００２６】
同様に、スケジューラ４３は、ユニット７０からのインターネットプロトコルデータストリーム内のデータソース、データデスティネーション、データ型、ＩＰアドレス、およびＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｌｏｃａｔｏｒ （ＵＲＬ）コードなどのデータ識別子をコントローラ１５によってユニット４３内の制御レジスタにプリロードされている値と照合する。この照合プロセスを利用して、機能およびプログラムで表現されるインターネットおよびＭＰＥＧデータパケットを優先度付けとその後の処理のため識別する。その結果識別されたインターネットおよびＭＰＥＧパケットは、メモリ内に格納され、望む優先度の特定の特性および機能を持つ予め定められている優先度プロファイル（マップ）関連付けデータに従って順次アクセスされる。
【００２７】
これにより、ユニット４３は、ウェブページＨＴＭＬ（商標）（ハイパーテキストマークアップ言語）および関連するＪａｖａ（商標）（およびその他のデータ、たとえば、ＪＰＥＧ、ＧＩＦ、ＴＩＦタイプのデータ）を含む優先度付けしたインターネットプロトコルデータをＨＴＭＬ（商標）プロセッサ７５にバッファリングして供給する。ユニット４３は、さらに、優先度付けしたＭＰＥＧビデオ、オーディオ、および副画像パケットをそれぞれＭＰＥＧビデオデコーダ５０、オーディオプロセッサ６１、および副画像プロセッサ８０に送る。スケジューラ４３の動作の方法とその実装については、図６および図７に関して詳しく後述する。
【００２８】
ＭＰＥＧデコーダ５０は、ユニット４３から優先度付きＭＰＥＧ互換パケット化ビデオデータを復号化し、伸張して、優先度付き伸張プログラム表現ピクセルデータを用意して、表示プロセッサおよびＮＴＳＣエンコーダ５５のピクセル表現メモリ内に格納する。
【００２９】
オーディオプロセッサ６１は、ユニット４３から優先度付きパケット化オーディオデータを復号化し、関連する伸張ビデオデータと同期している優先度付きの復号化され増幅されたオーディオデータをオーディオ再生のためデバイス６３に送る。プロセッサ７５は、ユニット４３からＨＴＭＬ（商標）およびＪａｖａ（商標）の符号化されたウェブ情報を復号化し、ウェブページ画像表現ピクセルデータを用意して、副画像プロセッサ８０内のメモリに格納する。
【００３０】
プロセッサ７５はさらに、他の形式、たとえば、ＪＰＥＧ、ＴＩＦ、ＧＩＦ形式および他のマークアップ言語、たとえばＳＧＭＬ（汎用マークアップ言語規約）で符号化されたデータを復号化し、復号化されたデータを副画像プロセッサ８０に送り、そこでさらに処理する。プロセッサ８０は、コントローラ１５の指令のもとで、格納されているウェブページ画像ピクセルデータをフォーマットして、表示プロセッサ５５に備えられているピクセル表現メモリ内にオーバーレイとして格納し、ユニット６０がそれをマージされた表示として再生する。
【００３１】
さらに、コントローラ１５は、ウェブページブラウザの全機能の実行をサポートするウェブページブラウザを組み込む。これにより、ユニット１５は、プロセッサ７５およびプロセッサ８０とともに、ユニット６０を介して、インターネットにフルアクセスできるカスタムウェブページブラウザまたはＮｅｔｓｃａｐｅ Ｎａｖｉｇａｔｏｒ（商標）などの標準ブラウザに表示することが可能である。
【００３２】
副画像プロセッサ８０は、ユニット４３から副画像データを復号化し処理する際に使用する画面表示（ＯＳＤ）テキストおよびグラフィックスジェネレータを備える。プロセッサ８０はさらに、プログラムガイド、サブタイトル表示、選択可能なメニューオプションを含む制御および情報メニュー表示、およびその他の補助項目を表すピクセルマップデータを作成する際に内部ＯＳＤジェネレータを使用する。
【００３３】
プロセッサ８０によって生成されたテキストおよびグラフィックスは、コントローラ１５の指令のもとで、オーバーレイピクセルマップデータ形式で生成される。このオーバーレイピクセルマップデータを、ＭＰＥＧデコーダ５０からの伸張されたピクセルデータおよび表示プロセッサ５５に備えられているピクセル表現メモリ内でプロセッサ７５からの復号化されたインターネットプロトコルウェブページデータと組み合わせて、同期をとる。
【００３４】
ユニット８０からのウェブページ表示データおよび関連副画像テキストメッセージデータとともにユニット５０からのサブチャネルＳＣ上にビデオプログラムを表現する組み合わせたピクセルマップデータは、プロセッサ５５によってＮＴＳＣ信号として符号化され、ユニット６０によってマージされた表示として再生するために出力される。ユニット５５は、他のモードではさらに、チューナ３０からｍｕｘ ３５を介して供給されたアナログビデオ信号をＮＴＳＣ信号として符号化し、ユニット６０はそれを、出力、再生する。
【００３５】
セットトップボックスシステム１２は、ここで説明したウェブブラウズ機能およびＭＰＥＧビデオ処理機能の例の他にも、マルチメディアの全機能をサポートしている。これらのマルチメディア機能は、たとえば、電子メール、インターネット電話、従来の電話、ファックス、テレビ電話、ラジオ、放送オーディオ、格納、および住宅制御機能を含む。ここで詳述する復号化と優先度付けの原理はさらに、そのようなマルチメディア機能のデータの処理にも応用される。たとえば、インターネット電話データの処理では、プロセッサ７５は、インターネットプロトコル形式で符号化され、ユニット４３によって高レベル、たとえばリアルタイム処理の優先度を割り当てられている圧縮オーディオデータを伸張し、復号化する。伸張されたオーディオデータは、プロセッサ７５によって、オーディオ再生のためユニット６３に送られる。
【００３６】
さらに、プロセッサ７５は、すでに説明したものと似た方法でユニット８０、５５、６０、６１、および６３による処理の後に異なるデータ形式およびプロトコルのマルチメディアデータを処理してユーザに対し提示する機能を備えている。
【００３７】
コントローラ１５は、変調器８５およびスケジューラ４３とともに、スプリッタ／コンバイナ２５を介した同軸ケーブル入力リンク上にインターネットまたは放送サービスプロバイダとの帰路チャネル通信を開始し、実装する。たとえば、インターネットウェブページ情報のメッセージ要求（または他の機能と関連する要求）は、ユニット６０の表示されているメニューオプションをユーザが選択することで開始することができる。
【００３８】
コントローラ１５は、ユニット８５およびスケジューラ４３とともに、ユニット２５を介して同軸ケーブルリンク上でサービスプロバイダに送信するためウェブページ要求メッセージを生成し、優先度を付け、符号化する。コントローラ１５はさらに、要求されたインターネットアクセスを条件付きアクセスまたはスマートカードユーザ資格情報、たとえばスマートカードユニット（ここでは簡単のため図に示していない）で許可するかどうかを決定する。要求されたインターネットアクセスが許可された場合、コントローラ１５は帰路チャネル上でサービスプロバイダとの通信を開始する。
【００３９】
コントローラ１５は、ユニット４３および８５とともに、予め格納されている要求アクセスデータ（電話番号、ＩＰアドレス、ＵＲＬコード、および条件付きアクセスデータなど）を使用してサービスプロバイダとの通信を確立し、ウェブページ要求メッセージデータを生成する。生成された要求メッセージデータは、インターネットプロトコル形式であり、適切なソース、デスティネーション、およびＩＰアドレスコードを含む。
【００４０】
スケジューラ４３は、ウェブページ要求メッセージデータパケットをメモリ内に格納し、バッファリングし、望む優先度の特定の特性および機能を持つ予め定められている優先度プロファイル（マップ）関連付け帰路データに従ってそれらのパケットを順次アクセスする。これにより、ユニット４３は優先度付きウェブページ要求メッセージデータをバッファリングして変調器８５に供給する。変調器８５は、ＱＰＳＫ変調（四相位相変調）を使用して要求メッセージデータの順方向誤り訂正、インタリーブ、および符号化を行う。
【００４１】
ユニット８５は、さらに、オプションにより、安全なデータ形式で要求メッセージデータを（コントローラ１５の指令のもとで）暗号化し、符号化したデータを望む優先度付きでケーブルリンクおよびユニット２５を介してサービスプロバイダに送信する。ユニット８５は、それとは別に、要求メッセージ（またはその他の帰路データ）のスクランブルまたはインタリーブを行うか、または他の保護メカニズムを使用してデータセキュリティを高めることができる。このようなデータセキュリティは、たとえばクレジットカードデータを含むような電子商取引タイプのメッセージにおいて特に重要である。
【００４２】
さらに、帰路チャネルは、ａ）メータ読取りなどの遠隔計測、ｂ）ビデオおよびアラーム監視、ｃ）家庭環境監視、ｄ）家庭用器具監視、ｅ）商品発注、およびｆ）プログラム条件付きアクセスおよび資格管理などの機能にも使用することができる。スケジューラ４３で採用している受信および帰路データの優先度付け方法については、図６および図７に関して詳しく後述する。
【００４３】
すでに説明したように、図１のセットトップボックスシステムのアーキテクチャは、異なるソースから受信した異なる形式の放送データを独立に同時処理することができる（たとえば、放送ソースから受信したＭＰＥＧプログラムデータやインターネットサービスプロバイダから受信したおよびインターネットウェブページデータなど）。
【００４４】
このアーキテクチャは、完全に拡張可能であり、２つの下流（たとえば、ＭＰＥＧおよびインターネット）処理経路の間で動的にパーティション分割可能なデータおよび帯域幅の復号化を行うことができる。したがって、このアーキテクチャは、たとえば、ＨＢＯ動画および添付インターネットウェブページデータのＭＰＥＧ放送の同時復号化をサポートしている。
【００４５】
この例では、添付ウェブページデータは間欠的であり、ウェブページデータが占有する帯域幅は、ＭＰＥＧデータまたはその他の補足データサービス、たとえばプログラムガイド、電子メールなどに動的に割り当て変更することができる。このアーキテクチャではさらに、帰路チャネル経路と２つの下流処理経路の間で帯域幅を動的にパーティション分割することもできる。
【００４６】
図２は、下流のインターネットプロトコルデータとＭＰＥＧ放送ビデオチャネルの特性例を示す。図２は、両方の下流チャネルに対する同一の特性を示しているが、これは例にすぎず、遠く性はチャネルごとに異なる場合がある。
【００４７】
図３は、上流の帰路通信チャネルの特性例を示している。図４は、図１の下流チャネルを介して提供されるサービスのデータトラフィックのタイプとビットレート割り当て例のリストである。
【００４８】
図５は、図１の上流チャネルを介して提供されるサービスのデータトラフィックのタイプとビットレート割り当て例のリストである。図１のセットトップボックスシステム１２の処理アーキテクチャは完全に拡張可能であり、２つの下流チャネルの間で動的に割り当てられたデータを適応処理することができる。セットトップボックスシステム１２はさらに、下流チャネルと帰路チャネルとの間で動的に割り当て可能な帯域幅を占有するデータを適応処理することもできる。
【００４９】
図６は、それぞれユニット４０および７０（図１参照）から受信したＭＰＥＧ放送およびインターネットプロトコルデータパケットの処理を優先度付けするための優先度スケジュールシステムを示している。図６のシステムはさらに、ユニット８５を介してサービスプロバイダへの帰路通信用にデータ処理の優先度付けを行う場合にも使用される（図１参照）。
【００５０】
図６のシステムでは、入力データ、たとえば、ＭＰＥＧ、インターネットプロトコルＴＣＰ／ＩＰまたは帰路データは、入力格納スタック６００内に置かれる。ネットワークインタフェース６１０は、スタック６００内の受信データのタイプ（たとえば、ＭＰＥＧ、インターネットプロトコルや帰路データ）を識別して、インテリジェント型スケジューラ６２０により特性（属性）を識別できるようにフォーマットする。スケジューラ６２０は、インテリジェント型スケジュール機能を実行する際にコントローラ１５（図１参照）からの制御および同期メッセージ６１５に応答する。
【００５１】
スケジューラ６２０（図６参照）は、内部ＤＲＡＭ記憶装置内に格納されている優先度プロファイル６４０に記述されている機能、プロトコル、通信チャネル属性からフォーマットされているデータを調べる。スケジューラ６２０は、さらに、受信データ内の属性と優先度プロファイル内の属性とを比較して、この比較に基づき望む出力優先度により受信データパケットを照合する。スケジューラ６２０は、望む出力優先度（たとえば、重大、高、中、または低優先度−６４０）に基づいてシーケンシャル出力ＦＩＦＯ（先入れ先出し）ユニット６５０内に記憶領域を割り当て、高速ＤＭＡ（直接メモリアクセス）インタフェース６３０を介して照合した優先度付きデータをＦＩＦＯ ６５０内の割り当て済み記憶場所に送る。出力プロセッサ６６０は、ＦＩＦＯ ６５０の優先度付きデータに対しシーケンシャルアクセスを実行し、ユニット４０、７０、および８５によってさらに処理できるようにそのデータをフォーマットする。
【００５２】
図７は、図６のシステムで使用するのに適した入力ＭＰＥＧ放送データ、インターネットプロトコルデータ、および帰路データの処理を優先度付けするための方法を示す流れ図である。
【００５３】
図７のステップ７０５では、ステップ７００で開始した後、スケジューラ６２０（図６参照）は入力データを受信し、ステップ７１０で、メモリから優先度プロファイル情報を取り出す。優先度プロファイルは、所望の特定の出力優先度を入力データに階層的に関連付け、特定の属性または属性の組み合わせを表す。優先度プロファイルは、サービスプロバイダから送信し、ユーザ側で入力したり、または予め格納されているデフォルトの情報を収めておいたり、またはそれらのソースの組み合わせから供給させることができる。
【００５４】
サービスプロバイダは、異なるグレードのサービスを提供できるものであり、各サービスは、優先度プロファイルをユーザのセットトップボックスシステムにダウンロードすることにより、異なる請求料金に対応して異なるデータアクセス時間をユーザに対して提供する。
【００５５】
ダウンロードされた優先度プロファイルにより、サービスプロバイダは、取り出した情報に対するユーザアクセスを制御することができる。たとえば、優先度プロファイルをダウンロード（またはプリインストール）することにより、インターネットサービスプロバイダは、月１０ドルで最低でも毎秒１Ｋビットのデータ転送速度で、また月２０ドルで５Ｋビットのデータ転送速度でインターネットアクセスを提供することができる。それとは別に、ユーザは優先度プロファイル情報を入力して、データやメッセージを所望の順序または所望の優先度で処理して通信するように自分のシステムを設定することもできる。
【００５６】
優先度プロファイル情報は、高速なプレミアムデータアクセスレベルのサービスを無許可で使用されないよう保護するため、たとえばデータの暗号化、スクランブル、またはコーディングにより、セキュリティ符号化することができる。この場合、優先度プロファイル情報は、スケジューラ６２０（図６参照）とともに、コントローラ１５（図１参照）によって検出（たとえば、復号化またはデスクランブル）してから、使用する。このような復号化またはデスクランブルは、図１のセットトップボックスシステム１２（図面をわかりやすくするため示していない）の条件付きアクセスおよび資格管理システムで許可し、実装することができる。
【００５７】
優先度プロファイルは、サービスの品質（ＱＯＳ）を保証するためインターネットまたはイントラネット、ＬＡＮまたはＷＡＮなどのネットワークシステム内のあらゆるノードに送信することができることに注意すべきである。ノードは、サービス（配信ハブ）、ゲートウェイ、端末、ルータ、および交換機などのネットワークデバイスを含んでいてよい。優先度プロファイルはさらに、ネットワーク資源を確保するためのデータ優先度インジケータを組み込んだ通信プロトコルとともに配布、使用し、ネットワーク通信経路全体または単なる経路のいくつかのセクションのサービスの品質を保証することができる。
【００５８】
このような通信プロトコルには、たとえば、Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ＲｅＳｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＲＳＶＰ）Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｄｒａｆｔ Ｊｕｎｅ １４ １９９７、Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＲＴＰ） Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔ ｄｏｃｕｍｅｎｔ ＲＦＣ １８８９， Ｆｅｂｒｕａｒｙ １， １９９６があり、両文書とも、インターネット上で入手できる。
【００５９】
優先度プロファイル情報は、さらに、国際電気通信連合（ＩＴＵ）によって策定されたＨ．３２３ ｏｆ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９９６およびＨ．３２４などのマルチメディアネットワーキングおよび通信のためのシステム要素を定義する規格に従って動作するシステムで使用することもできる。
【００６０】
図７のステップ７１５では、スケジューラ６２０はステップ７０５で受信したデータ内の属性を識別する。識別された属性は、（ｉ）プロトコル特性、（ｉｉ）機能タイプ特性、および（ｉｉｉ）通信チャネル特性を含む。
【００６１】
プロトコル特性には、たとえば、（ａ）データソース識別子、（ｂ）データ指定識別子、（ｃ）データ型識別子、（ｄ）データ優先度識別子、（ｅ）データ誤りインジケータ、（ｆ）資格インジケータ、（ｇ）インターネットプロトコル識別子、（ｈ）ＭＰＥＧ互換インジケータ、（ｉ）パケット識別子などがある。
【００６２】
機能タイプ特性は、たとえば、ａ）電子メール、ｂ）インターネットウェブページブラウズ機能、ｃ）インターネット電話、ｄ）従来の電話、ｅ）ファックス、ｆ）放送ビデオ処理、ｇ）テレビ電話処理、ｈ）放送無線処理、ｉ）放送オーディオ処理、およびｊ）アラーム、遠隔計測、器具、および環境制御監視などの家庭制御機能をはじめとする機能を識別する。
【００６３】
通信チャネル特性は、物理的通信リンクの種類、たとえば電話回線、地上、有線、または衛星リンク、光ファイバリンク、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、またはイントラネットを識別する。通信チャネル特性はさらに、同じ種類の通信リンクの異なるチャネル、たとえば、異なる電話回線を識別する。
【００６４】
図７のステップ７２０で、スケジューラ６２０は、ステップ７１５で識別されている属性を優先度プロファイル内の属性と比較し、ステップ７２５で、パケット化された入力データをこの比較に基づく望む出力優先度で照合する。
【００６５】
この方法による優先度プロファイルは、複数の異なるソースから供給されたさまざまなデータの優先度を構造化する柔軟な手段として使用できる。データは、通信リンク、プロトコル、または機能特性を組み合わせることで優先度付けでき、都合がよい。そのため、特定の機能のデータ、または特定のリンク上で通信されるデータは、ソースまたはデスティネーションまたはタイプ別に優先度付けすることができる。たとえば、電子メールメッセージは、ソース識別子に応じて優先度付けすることができる、つまりあるソースからの電子メールに対し高い優先度を付けることができる。
【００６６】
同様に、特定のデスティネーション（デスティネーション識別子で識別された）への帰路メッセージを高い優先度で割り当て、コーディングすることもできる。さらに、スケジューラ６２０は、専用の優先度インジケータ、たとえば入力データ内のインターネットプロトコルデータ型（優先度）インジケータを解釈し、このデータを適切な優先度に割り当てる。
【００６７】
同様に、階層処理優先度を、資格インジケータに基づく優先度プロファイルを使用して、インターネットプロトコルインジケータ、ＭＰＥＧ互換インジケータ、たとえばパケット識別子に割り当てることができる。
【００６８】
ステップ７３０で、スケジューラ６２０は、望む出力優先度に基づいてシーケンシャル出力ＦＩＦＯ（図６の先入れ先出しユニット６５０）内に記憶領域を割り当て、高速ＤＭＡ（直接メモリアクセス）インタフェース６３０を介して照合した優先度付きデータをＦＩＦＯ ６５０内の割り当て済み記憶場所に送る。照合された優先度付きパケットデータは、ステップ７３３で望む出力優先度でＦＩＦＯ６５０から出力される（図７参照）。
【００６９】
ステップ７３５で、照合された優先度付き出力データをユーザへの再生および表示用に、またはサービスプロバイダへの帰路送信用に処理する。このような処理は、たとえば安全な帰路通信用にデータを符号化し暗号化する操作、およびデータを他のセットトップボックスプロセスに同期させる操作を必要とする場合がある。このプロセスはステップ７４０で終了する。
【００７０】
図８は、本発明による、１つまたは複数のサービスプロバイダ１０９からセットトップボックスシステム１２（図１および図８参照）に放送データを配信し、マルチメディアサービスを提供し、ユニット１２からの上流データを処理するサーバ配信ハブ１０２を示している。１つまたは複数のサービスプロバイダ１０９（図８参照）から送られるＭＰＥＧ互換ビデオデータまたはアナログ表現ビデオデータなどのＱＡＭ変調放送データは、光ファイバリンク１４５とチャネル１３５を介してｍｕｘ１２５に送られる。ユニット１２５は、チャネル１３５から受信した放送データ、ローカルハブ生成データ１３７を含むソース、およびケーブルモデム終端１５０（アップコンバータ１３４を介して）から多重化された出力を供給する。ｍｕｘ １２５からの多重化された出力は光ファイバ通信インタフェース１２０に出力される。ユニット１２０は、光ファイバリンク１１５、同軸１０５、および電気光コンバータ１０７を介して高周波チャネル１１０上で、下流のＱＡＭデータを送信し、上流のＱＰＳＫ（またはＱＡＭ）データを受信することにより、図１のセットトップボックスシステム１２と通信する。
【００７１】
セットトップボックス１２からの上流データは、チャネル１１０を介してユニット１２０に届き、スプリッタ１５５とダウンコンバータ１６０を介してケーブルモデム終端システム１５０に配信される。システム１５０は、コンバータ１６０からＱＰＳＫ変調上流データを復調し、ネットワークインタフェース１５４、オプションのハブスイッチ１４０、および光ファイバリンク１４５を介して復調された上流データをサービスプロバイダ１０９に送る。それとは別に、オプションのハブスイッチ１４０は、復調された上流データをオプションのＷＡＮデバイス１３０に供給することができる。
【００７２】
システム１５０のユニット１５４はさらに、サービスプロバイダ１０９またはＷＡＮデバイス１３０からスイッチ１４０を介して下流データを受信する。ユニット１５４は、スイッチ１４０からの下流データをフォーマットして、処理し、ＳＱＡＭ変調と、コンバータ１３４による後の上方変換のためユニット１５２にそのデータを送る。コンバータ１３４からの上方変換データは、前述のようにｍｕｘ １２５を介してセットトップボックスシステム１２に送信される。
【００７３】
図９は、本発明によれば、図８のサーバシステムで識別されている例に取りあげたインタフェース１〜１０を説明したものである。
【００７４】
図１、図６、および図８のアーキテクチャは、排他的ではない。他のアーキテクチャは、同じ目的を達成するために本発明の原理に従って導くことができる。さらに、図１のシステム１２の要素の機能および図７のプロセスステップは、マイクロプロセッサのプログラムされた命令内に全部または一部を実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に対応するものであり、複数のソースと効率よく通信し、例にあげたＴＣＰ／ＩＰおよびＭＰＥＧ形式のデータを処理する拡張可能なデコーダシステムを示す図である。
【図２】 本発明に対応するものであり、図１のシステムに表されている放送、データ、および帰路チャネルの例に挙げた特性を示す図である。
【図３】 本発明に対応するものであり、図１のシステムに表されている放送、データ、および帰路チャネルの例に挙げた特性を示す図である。
【図４】 図１の上流チャネルと下流チャネルを介して提供されるサービスのデータトラフィックのタイプと例に挙げたビットレート割り当てのリストである。
【図５】 図１の上流チャネルと下流チャネルを介して提供されるサービスのデータトラフィックのタイプと例に挙げたビットレート割り当てのリストである。
【図６】 本発明に対応するものであり、双方向アプリケーション用の放送およびデータパケットの処理を優先度付けするための優先度スケジュールシステムを示す図である。
【図７】 本発明に対応するものであり、図６のシステムで使用するのに適した放送およびデータパケットの処理を優先度付けするための方法を示す流れ図である。
【図８】 本発明に対応するものであり、複数のサービスプロバイダの放送データを図１のデコーダに配信し、図１のデコーダからの上流データを処理するためのサーバ配信ハブを示す図である。
【図９】 本発明に対応するものであり、図８のサーバシステムで識別されている例に挙げたインタフェース１〜１０を説明する図である。

Claims (20)

1. 複数の機能をサポートし、少なくとも１つの物理通信リンク上で通信するマルチメディアデコーダ（１０、２０）装置であって、
   インターネットプロトコルデータ形式に従ってパケット化されたデータをデコードすることによって、第１のデコード化された出力を提供する第１のプロセッサ（７５）と、
   放送元への帰路通信用に前記インターネットプロトコルデータ形式に従ってデータをエンコードする第２のプロセッサ（１５、８５）と、
   前記第１のプロセッサによる処理のため受信データを優先度付け（１５、４３）し、前記第２のプロセッサによる帰路通信のためエンコードするデータを優先度付けする手段であって、前記受信データおよびエンコード対象の前記データを所望の階層データ出力優先度に割り当てられ、該優先度は、
   ａ）優先度付けされるデータと関連する機能と
   ｂ）優先度付けされるデータのプロトコル特性と
   のうちの少なくとも１つに基づくことを特徴とする装置。
2. 前記機能は、
   ａ）電子メール、ｂ）インターネットウェブページブラウザ、ｃ）インターネット電話、ｄ）電話、ｅ）ファックス、ｆ）放送ビデオ、ｇ）テレビ電話、ｈ）放送無線、ｉ）放送用オーディオ、およびｊ）家庭制御のうちの１つ又はそれ以上を具えたことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記所望の階層データ出力優先度は、使用する物理通信リンクの種類に基づいて割り当てられることを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 前記プロトコル特性は、ａ）データソース識別子、ｂ）データ宛先識別子、およびｃ）データ型識別子のうちの少なくとも１つを具えたことを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 前記第２のプロセッサは、安全なデータ形式でデータをエンコードすることを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 前記安全なデータ形式は、ａ）暗号化形式、ｂ）コード化形式、ｃ）スクランブル形式、およびｄ）インターリーブ形式のうちの１つ又はそれ以上であることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. ＭＰＥＧ互換データ形式に従ってパケット化された放送ビデオデータをデコードすることによって、デコードされた出力を提供する第３のプロセッサ（５０）を具えたことを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 前記デコードされたビデオ出力から表示画像を形成する表示プロセッサ（５５、８０）を具えたことを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 前記帰路通信と前記デコードとの同期（１５、５５）をとる手段を具えたことを特徴とする請求項１記載の装置。
10. 複数の機能をサポートし、少なくとも１つの物理通信リンク上で通信するマルチメディアデコーダ装置であって、
    インターネットプロトコルデータ形式に従ってパケット化されたデータをデコードすることによって、第１のデコードされた出力を提供する第１のプロセッサ（７５）と、
    放送元への帰路通信用に前記インターネットプロトコルデータ形式に従ってデータをエンコードする第２のプロセッサ（１５、８５）と、
    ＭＰＥＧ互換データ形式に従ってパケット化された放送ビデオデータをデコードすることによって、デコードされた出力を提供する第３のプロセッサ（５０）と、
    処理に対する前記データのプロトコル特性に従って前記の第１、第２、および第３のプロセッサによる処理のため、データを優先度付け（１５、４３）する手段と、
    前記第１のデコードされた出力と前記デコードされたビデオ出力から表示画像を形成する表示プロセッサ（５５、８０）と
    を具えたことを特徴とする装置。
11. 前記プロトコル特性は、ａ）データソース識別子、ｂ）データ宛先識別子、およびｃ）データ型識別子のうちの少なくとも１つを具えたことを特徴とする請求項１０記載の装置。
12. 優先度付けするための前記手段は、個々の特性を特定の所望の処理優先度と関連付けるデータ優先度処理マップに含まれている１つ又はそれ以上の特性に関して、処理対象の前記データを調査することによって、前記プロトコル特性を識別することを特徴とする請求項１０記載の装置。
13. 前記優先度処理マップは、個々の物理通信チャネルを特定の所望の処理優先度と関連付けることを特徴とする請求項１２記載の装置。
14. 前記優先度処理マップは、機能を特定の所望の処理優先度に関連付け、
    前記機能は、ａ）電子メール、ｂ）インターネットウェブページブラウザ、ｃ）インターネット電話、ｄ）電話、ｅ）ファックス、ｆ）放送ビデオ、ｇ）テレビ電話、ｈ）放送無線、ｉ）放送オーディオ、およびｊ）家庭制御のうちの１つ以上を備えることを特徴とする請求項１２記載の装置。
15. 前記優先度処理マップは、
    ａ）データ入力デバイスを介してユーザが入力するデータ、ｂ）物理通信チャネル上でインターネットプロトコルにより送信されるデータ、ｃ）物理通信チャネル上でＭＰＥＧ互換形式により送信されるデータ、ｄ）製造者によって前記マルチメディアデコーダ内に格納されたデフォルト情報のうち、少なくとも１つから導かれることを特徴とする請求項１２記載の装置。
16. 複数の機能をサポートするようにマルチメディアデータを処理する方法であって、
    階層データ出力優先度をインターネットプロトコル受信データと帰路通信用データに割り当てるステップであって、前記所望の階層データ出力優先度を割り当てる際に、
    ａ）優先度付けされるデータと関連する機能と、
    ｂ）優先度付けされるデータのプロトコル特性のうちの少なくとも１つに基づくステップと、
    前記割り当てた階層データ出力優先度を使用して、前記受信データと帰路通信用の前記データを優先度付けするステップと、
    前記割り当てた階層データ出力優先度に従って前記優先度付き受信データをデコードすることによって、第１のデコードされた出力を提供するステップと、
    前記割り当てた階層データ出力優先度に従って帰路通信用の前記優先度付きデータをエンコードするステップと
    を具えたことを特徴とする方法。
17. 前記機能は、
    ａ）電子メール、ｂ）インターネットウェブページブラウズ機能、ｃ）インターネット電話、ｄ）電話、ｅ）ファックス、ｆ）放送ビデオ、ｇ）テレビ電話、ｈ）放送無線、ｉ）放送オーディオ、およびｊ）家庭制御のうちの１つ以上を具えたことを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 前記階層データ出力優先度は、使用する物理通信チャネルの特定の種類に基づいて割り当てられることを特徴とする請求項１６記載の方法。
19. 前記種類の物理通信チャネルは、
    ａ）電話回線、ｂ）同軸ケーブル、ｃ）地上放送、ｄ）衛星放送、およびｅ）光ファイバのうちの１つを具えたことを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 前記プロトコル特性は、ａ）データソース識別子、ｂ）データ宛先識別子、およびｃ）データ型識別子のうちの少なくとも１つを具えたことを特徴とする請求項１６記載の方法。

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