用于将视听信息提供给用户终端的系统和装置的制作方法

专利名称：用于将视听信息提供给用户终端的系统和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将诸如电影、音乐以及新闻的视听信息提供给用户终端的系统和装置。
背景技术：
传统电话线只能以约32Kbps的速度传送数据(信息)。作为电话线的替代，现在开发并应用了宽带传输(通信)技术，其数据传输能力为1Mbps或更高。宽带传输技术可以交换大量多媒体信息，即使在住宅中，宽带传输技术也普遍存在。宽带通信具有很多种解决方案。一种解决方案是DSL(数字用户线)，它采用作为传统电话线的铜线。另一种解决方案是在现有CATV(共用天线电视或有线电视)网络内建立因特网专用信道。又一种解决方案是利用光缆连接到住宅。
从理论上说，利用宽带通信技术可以提供VOD(视频点播)业务，其响应用户的请求，将音频信息和视频信息迅速发布到用户。最近，利用卫星广播信道，VOD已经实现了商业运行。然而，在许多例子中，采用了NVOD(准视频点播)。在NVOD中，例如以30分钟的间隔，将同样内容(例如电影)发布到多个信道，这样用户至多等待30分钟，就可以通过特定信道从头开始观看电影了。然而，NVOD需要大量信道。否则，用户等待时间更长。
如果采用包括其传输速率为10Mbps或更高的信道的宽带传输技术，则可以实现真正的VOD，即响应用户的请求，以点播方式将内容传送给用户。例如，如果以4.5Mbps的数据传输速率将根据MPEG(运动图像专家组标准)-2方法压缩的音频信息和视频信息从VOD系统传送给用户终端，则以实时方式，在用户终端对压缩信息进行高质量解码和再现。
VOD系统用于响应用户请求将电影、电视节目和其它信息发送给用户。如果VOD系统在短期内收到许多请求并试图以实时方式将信息发送给所有请求用户，则MOD系统必须具有非常大的传输能力。这样就增加了VOD设备和VOD业务的成本。

发明内容
本发明的目的是提供一种音频和视频信息提供系统，其可以应付来自用户的大量请求而无需增加VOD业务成本。
根据本发明的一个方面，提供一种用于向一个或多个用户终端提供信息的系统，包括至少一个用户终端，每个终端具有一个存储单元；一个服务器，用于选择一个单点传送方案或一个多点传送方案，并以所选择的方案把信息发送到该至少一个用户终端，其中每个用户终端以与所选择的方案相符的方式接收该信息，并把信息存储在存储单元中。该信息可以是视听信息，并且存储单元可以是一次写入型或可重写型。根据所要发布的信息的内容选择单点传送方案或多点传送方案。因此，有可能有效地利用信道和以低成本向用户提供VOD业务。


图1示出根据本发明一个实施例的视听信息提供系统的方框图；图2示出图1所示用户终端(STB)的方框图；图3示出在图1所示视听信息提供系统中的CATV网内所传送的信号的频带；图4示出预加载业务的原理图；图5示出多点传送发布和单点传送发布的原理图；图6示出图1所示前端装置(head end)的运行过程的流程图；以及图7示出图1所示用户终端的运行过程的流程图。
具体实施例方式
以下将参考

本发明实施例。
参考图1，图1示出根据本发明一个实施例的视听信息提供系统1的总体结构。
在信息提供系统1内，通过多个集线器21和多个节点22，位于多个用户设施40内的多个用户终端(STB)41分别连接到前端装置10。前端装置10、集线器21以及节点22构成CATV网络。应该注意，尽管该图内示出一个前端装置10，但是在CATV网络内可以不止存在一个前端装置10。利用光缆或铜线，CATV网络提供通路以将诸如图像、图片、声音和音乐的信息(内容)发送给STB41。
每个STB 41分别是电视适配器(TV适配器)，有时将它称为“顶置盒”。将STB 41连接到电视机(TV)48，电视机48可以再现模拟或数字图像(图片，视频)和声音(音乐，话音)信号。STB 41还用作具有通信功能和多媒体功能的计算机终端。STB 41具有硬盘(HD)45，硬盘(HD)45是一次性写入存储装置或可重写存储装置，用于存储STB 41为了起到计算机作用所需的软件。还将STB 41获得的信息存储到HD 45中。每个STB 41均具有自诊断功能，并将诊断结果通知前端装置10。
前端装置10是视听信息服务器，用于覆盖CATV网络的某个区域。多个用户可以预订前端装置10。对于大规模CATV网络，可以以分层结构建立多个前端装置10。通过无线连接天线(wireless hookup antenna)(未示出)，前端装置10从外部(例如MPEG2类型的付费数字广播源或免费模拟广播源)收集内容。这些内容或信号被广播(MPEG2TS)装置18高度压缩，并被同步单元(组合器)12为各个信道进行多路复用。多路复用信号被调制解调装置19调制并被发送给用户。应该注意，可以利用联播单元(MPEG-4)代替广播装置18以提供高效压缩信号。
前端装置10还可以收集并发布诸如电影的付费内容。内容发布中心32首先从诸如电影公司的内容持有者32收集这些内容，然后，在收到CATV运营商33的指令后，发布中心32将这些内容传送给前端装置10。以较低速率通过普通电话线或专用线路，将内容传送给前端装置10。在前端装置10内，通过路由器34和防火墙35，将内容传送给多媒体(VOD)服务器13，并存储在多媒体服务器13。
前端装置10还可以连接到因特网30。具体地说，通过路由器34和防火墙35，因特网业务服务器36连接到因特网30。通过DOCSIS(有线网上的数据业务接口规范)信道，因特网业务服务器36与STB 41通信。DOCSIS信道伴随有CMTS(电缆调制解调器终端系统)17；组合器12，进行多路复用和去多路复用；以及调制解调单元19，进行调制和解调。
系统管理器14是用于对每个用户设施提供的全部业务进行控制的控制单元。通过前端装置10内的局域网，以这样的方式将系统管理器14连接到CA(条件访问)与用户管理装置16、多媒体服务器13、CMTS 17、因特网业务服务器36、防火墙35以及路由器34，以致系统管理器14可以对这些单元进行控制。在将STB 41连接到前端装置10后，系统管理器14利用CA与用户管理装置16进行管理，例如进行用户验证和业务类别识别(确认)。
响应STB 41按需发出的内容发布请求，系统管理器14利用按需式下载业务单元15对所需的操作进行控制。具体地说，系统管理器14接受该发布请求并在进行发布之前进行初始化设置；系统管理器14检索所请求的内容、选择用于进行内容发布的空余信道并将选择的信道通知STB 41。在系统管理器14的控制下，按需式下载业务单元15对多媒体服务器13进行控制以读取(检索)所请求内容，对组合器12进行控制以对选择信道多路复用该内容，以及对调制和解调单元19进行控制以在将内容发布到STB 41之前对内容进行调制。可以通过DOCSIS信道发送用于进行发布前设置的控制信号。
系统管理器14还可以将内容预加载到STB 41。具体地说，如果用户喜欢这些内容或者将请求这些内容，则系统管理器14事先将特定内容(例如流行的影片(titles))发布到STB 41。预期对电影感兴趣的用户的约90％希望发布同样的流行电影，或者用户发出的约90％的请求指向同样的流行电影。通过将有限数量的这些流行电影内容预加载(事先发布)到STB 41，可以在时间上平滑整个系统上的负载。在系统管理器14的控制下，以这样的方式进行此预加载过程，即通过因特网信道，将内容从多媒体服务器13发布到STB 41。因为在将因特网信道用于通过DOCSIS信道进行的正常因特网操作与将因特网信道用于预加载之间存在冲突，所以仅在因特网信道中有少量业务或没有业务时，才进行预加载。系统管理器14可以对通过因特网30的业务量进行监测。
参考图2详细说明图1所示STB 41。
FLASH 42、SDRAM 43、ROM 44以及SRAM 48是与一公共总线相连的存储器。智能卡接口57、以太网卡47以及红外线接收机与发射机49属于外围设备并且也连接到该总线。利用主处理器55对这些外围设备进行控制，主处理器55包括CPU和图像处理单元并构成一个计算机化机器。硬盘45直接连接到主处理器55，因此可以高速进行数据输入和数据输出(例如DMA(直接存储器存取))。通过智能卡46和智能卡接口57，允许在STB 41与外界之间进行数据交换。
将通过电缆输入到STB 41的信号作为通过信号(RF直接输出)简单发送。利用硅调谐器51，在多个频道对同一个输入信号进行调谐，并将相应输出引入QAM解调器52进行解调。去多路复用器53对所得信号进行去多路复用。还在去多路复用器53内进行对CA(条件访问)的设置(例如STB 41的机器号验证过程)。将去多路复用器单元53的输出信号提供给解码器54，从而利用MPEG-2或MPEG-4解码方法对该信号进行解码。例如，利用Dolby环绕处理的AC3解码方法对声音信息进行解码。利用主处理器55内的图像与图形处理单元，将解码器54产生的动态图像信号转换为常规数字电视或模拟电视图像(图片，视频)信号，并输出(S视频输出、复合视频输出)。利用AMC97编解码器56，以标准方式接收声音信号并输出(音频L输出、音频R输出，S/PDIF(AC-3))。
参考图3，图3示出分配给用于在前端装置10与STB 41之间传送的有线信号的信道的带宽。该信号包括上行信号，前往前端装置10；以及下行信号，前往STB 41。上行信号的信道之一是数据信道。有些下行信号信道是普通广播信道，一个下行信号信道是DOCSIS(有线网上的数据业务接口规范)信道，一个下行信号信道是VOD信道。根据视听信息的类型确定信道分配。例如，视听信息类型有电影、电视节目、商品目录以及导航信息。信道分配还可以考虑信息发布时间或信息发布周期、STB 41所在区域或位置以及业务类别等来决定。DOCSIS信道是一个符合由电缆调制解调器决定的数据通信标准化规则(规范)的数据传输信道。在此实施例中，DOCSIS信道用于验证前端装置10与STB 41之间的连接、决定参数、检测业务类别以及交换信道分配信息。DOCSIS信道还用于普通因特网通信。此外，DOCSIS信道还用于预加载特定内容。相反，VOD信道用于根据按需请求发布一般内容。例如，如果将VBR(可变位速率)技术和数字多路复用方案用于高效传输，则可以以较低位速率(例如平均为1.2至1.5Mbps)传送利用MPEG-4方法压缩的视听内容。因此，如果采用其传输能力为32Mbps/信道的传输信道，则该信道可以通过24至30个子信道同时把多个影片发布到每个STB 41。在所示的实施例中，响应用户请求，以这样的方式进行VOD发布，即将一个子信道分配到该用户。
现在参考图4，图4示出预加载(事先发布)的例子。以多点传送方式，VOD(多媒体)服务器13将信息(例如多个影片)发布到多个用户(STB)41的多个硬盘(HD)45a至45d。利用旋转传送方法(carousel method)或利用橱窗方法(showcase method)，以循环方式发送这些影片。这使得即使STB 41随机进入激活状态，仍可以使每个STB 41连续接收并存储所有影片。然而，在以旋转传送方法发布影片时，在某种通信条件下，在进行发布期间，部分影片会被丢失或被破坏。在所示的例子中，HD 45a内的4个影片中的两个影片具有丢失部分，并且VOD服务器13以单点传送方式将相应部分传送给HD 45a。
图5示出多点传送方式和单点传送方式的数据发布过程。前端装置10利用广播地址对多个STB 41a至41d进行多点传送。如果所示例子根据IP协议运行，则在地址的末端输入“255”时，前端装置10对属于域“111.222.333”的所有终端广播同一个信息。总之，在前端装置10主动将信息发布到多个STB 41时，采用多点传送。相反，在输入地址“111.222.333.1”以规定一个目的地节点时，前端装置10仅将信息发送给STB 41a。这就是单点传送方式。通常，在前端装置10响应特定STB 41发出的数据传输请求而发送信息时，采用单点传送方式。因此，多点传送方式用于将一个或多个某种(预定)影片同时发送给多个用于进行预加载的STB，而在传送的信息不完全时，采用单点传送方式发送该信息的补充部分。
图6示出视听信息提供系统1的前端装置10的运行过程。以下说明涉及将信息发布到新激活的STB 41的前端装置10。
首先，前端装置10识别并验证STB 41(步骤S1)。具体地说，前端装置10确定激活的STB 41是否是一个注册用户的终端(用户验证过程)，并根据用户标识信息识别业务类别。例如，验证方法，即CA(条件访问)控制方法是根据ISO 7816-1、2、3或4定义的方法。例如，根据STB 41的机器标识信息(例如MAC(媒体访问控制)地址)，前端装置10验证上述用户是否是注册用户，并检测用户的业务类别。业务类别可以包括对以下信息的指示待用于用户的广播信道、VOD业务的可用性以及预加载业务的可用性。业务类别还可以包括待根据用户偏爱在预加载发布中发布的内容的类型。
前端装置10将初始设置应用于STB 41(步骤S2)。具体地说，根据用户验证与识别结果，前端装置10决定STB 41的必要参数。这种参数之一涉及分配给待提供的信道的频率。根据待发布的内容、用户所在区域和/或发布时间，决定待提供的信道。通过上行端的DOCSIS信道和/或数据信道(如图3所示)，以双向方式实现初始设置的信息交换。
随后，在执行正常广播业务(未示出)的同时，并行执行VOD业务和预加载业务。
在VOD业务中，前端装置10将影片菜单发送给STB 41(步骤S3)并等待用户发出观看请求(步骤S4)。影片菜单可以包括电影列表及其介绍信息。在前端装置10从用户接收了一个指定特定影片的观看请求(VOD请求)时，前端装置10选择传送此影片的信道、将选择的信道通知STB 41并进行设置(步骤S5)。此后，前端装置10以这样的方式控制VOD服务器工作，使得以实时方式将请求的影片发布到STB 41(步骤S6)。需要时，前端装置10还进行费用计算并对VOD业务收费(步骤S7)。
在预加载业务中，前端装置10将发布时间表发送给STB 41(步骤S8)。根据所监测的用于预加载发布的DOCSIS信道内的业务量，决定该发布时间表的传送。由于DOCSIS信道通常用于在前端装置10与STB 41之间交换控制和设置信息以及在用户与因特网之间进行因特网数据通信，所以前端装置10决定何时和以多少容量(传输速率)进行预加载，而不防碍DOCSIS信道内的平稳业务。
根据此时间表，前端装置10以多点传送方式将预定内容(例如流行的影片)发送给有权获得预加载业务的所有STB 41(步骤S9)。利用旋转传送方法发布影片(如图4所示)。可以以预定间隔将一些或全部影片更新为最新影片。例如，每周对本周最前面的10个流行影片全部进行更新。
前端装置10检验同时(多点传送)发布的结果并确定是否存在不完全数据(步骤S10)。该数据可能因为诸如通信中断(断路)的传输错误而变得不完全。可以根据STB 41发出的、请求传送丢失的数据部分的请求，确定存在不完全数据。如果前端装置10收到此请求，则前端装置10以单点传送方式将丢失部分发送给该STB 41的硬盘45(步骤S11)。
因此，在预加载过程中，多个影片被自动存储在STB 41的硬盘45内，而无需用户干预。然而，应该注意，应该防止包括用户在内的公众看到某个影片(受保护)，因为计划在几天或几星期之后释放该影片。在这种情况下，在发布时，用户看不到该影片。在适当时间，前端装置10将一个释放密钥(消除密钥或授权密钥)发送给STB 41以允许用户看到该影片(或消除观看保护)。
为此，前端装置10确定当前日期和时间是否与每个影片的观看保护消除日期和时间一致(步骤S12)。如果当前日期和时间在所述影片的观看保护消除日期和时间之前，则前端装置10继续监测日期和时间(步骤13)。如果当前日期和时间与该影片的观看保护消除日期和时间一致，则前端装置10将消除密钥发送给STB 41，并且如果需要，开始计算费用(步骤S14)。
禁止观看影片和消除观看保护的方法有多种。例如，以这样的方式采用加密技术，即对影片进行加密并发送给STB 41，之后将加密的影片的解密密钥发送给STB 41作为保护消除密钥。
参考图7说明视听信息提供系统1内的STB 41的运行过程。具体地说，以下描述将说明在STB 41被激活时与前端装置10协同的STB 41的运行过程。
首先，在STB 41连接到前端装置10时，STB 41将验证请求和初始设置请求发送给前端装置10(步骤S21)。响应这些请求，将设置参数以及其它数据和信息从前端装置10发送给STB 41，从而对STB 41进行初始设置(步骤S22)。结果，STB 41被激活，并具有用于信道分配等等的必要参数。在进行初始设置期间，或者在初始设置之后，可以根据前端装置10发出的指令或者自动地(自诊断功能)检验STB 41的硬盘45的剩余容量和/或STB 41以及相关设备是否正常工作。
随后，在进行常规广播业务(未示出)的同时，进行按需处理和后台处理。
首先，说明按需处理过程(使用VOD业务)。STB 41显示前端装置10发送的内容菜单以从用户接收观看请求(步骤S23)。然后，STB 41确定所请求的内容(影片)是否已经被预加载过程加载(步骤S24)。如果该影片未被预加载，即如果该影片不是一个流行影片，则STB 41请求前端装置10实时发送该影片(步骤S25)。响应此请求，前端装置10选择一个信道并决定各种条件，STB 41根据这些条件建立该信道(步骤S26)。然后，STB 41实时接收该影片(步骤S27)。相反，如果要求的影片已经被预加载，即该影片是一个流行影片，则STB 41从硬盘45读取(检索)该影片(步骤S28)。STB 41以实时方式对利用MPEG-4方法等编码的影片进行解码，并在电视机48上显示该解码影片(步骤S29)。
接着，说明后台处理过程(使用预加载业务)。预加载业务基本上是在前端装置10的控制下自动完成的，而与用户的意愿无关。STB 41从前端装置10接收发布时间表并以发布表的形式存储该发布时间表(步骤S31)。根据发布时间表，STB 41从前端装置10连续接收影片内容并将该影片内容存储到硬盘45(步骤S32)。
然后，STB 41确定任何一个发布的内容是否具有丢失数据(步骤S33)。如果某个内容具有丢失部分，则STB 41向前端装置10请求丢失部分以获得丢失部分(步骤S34)。这样，在进行后台处理时，STB 41进行预期的、下载特定内容的过程。用户未觉察到此后台处理过程。因此，预加载过程不会防碍使用因特网和常规VOD业务。换句话说，预加载过程不会严重影响STB 41的显示功能和可操作性。
STB 41不立即以影片菜单形式指示存储在硬盘45内的所有内容。对于那些禁止观看的内容，STB 41等待前端装置10发出的观看保护消除密钥(步骤S35)。对于这些内容保持备用状态，直到提供了消除密钥(步骤S36)。在前端装置10对某个内容提供消除密钥时，STB 41利用消除密钥激活该内容(即释放该电影)并更新影片菜单。因此，用户可以看到影片菜单内的该新影片并可以观看此内容(步骤S37)。现在，以与由VOD业务获取的内容相同的方式，对预加载业务发布的内容进行处理。因此，用户可以以同样方式观看通过预加载业务和VOD业务提供的内容。
如上所述，为了观看免费电视节目和付费电视节目、使用因特网业务以及观看电影，仅要求用户将STB 41连接到现有电视机48。此外，CATV运营商33容易地向用户提供VOD业务，而无需投资准备大容量的通信网络或通信线路。
系统仅需要常规因特网和传统CATV网络。该系统不需要对现有基础设施进行任何系统更新。
尽管所示的和所描述的实施例根据常规CATV业务操作，但是本发明可以应用于多种网络配置(结构)中。例如，视听信息提供系统1可以直接连接到具有多个信道的电话网或具有多个信道的光纤网。
权利要求
1.一种用于向一个或多个用户终端提供信息的系统，包括至少一个用户终端，每个终端具有一个存储单元；一个服务器，用于选择一个单点传送方案和一个多点传送方案中的一种，并以所选择的方案把信息发送到该至少一个用户终端，其中该至少一个用户终端中的每个用户终端以与所选择的方案相符的方式接收该信息，并把信息存储在存储单元中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中当一个用户终端向服务器请求信息时，服务器以单点传送方案把信息发送到该用户终端；当服务器主动把信息发送到多个用户终端时，服务器以多点传送方案把信息发送到该多个用户终端。
3.根据权利要求2所述的系统，其中服务器以多点传送方案循环地把信息发送到该多个用户终端。
4.根据权利要求3所述的系统，其中该至少一个用户终端中的每个用户终端确定所接收的信息中是否有丢失部分，并且当该用户终端确定出在所接收的信息中有丢失部分时，向服务器请求该丢失部分。
5.根据权利要求4所述的系统，其中服务器以单点传送方案发送该丢失部分。
6.根据权利要求5所述的系统，其中该信息是音频和视频信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其中存储单元是一次写入型存储单元和可重写型存储单元中的一种。
8.根据权利要求7所述的系统，其中待发送到该多个用户终端的信息包括多个影片。
9.根据权利要求8所述的系统，其中服务器以预定间隔更新该多个影片中的至少一个影片。
10.根据权利要求1所述的系统，其中服务器把该信息加密并把加密的信息发送到该至少一个用户终端。
11.根据权利要求10所述的系统，其中服务器在预定时间把一个解密密钥发送到该至少一个用户终端。
12.根据权利要求10所述的系统，其中服务器以多点传送方案发送该加密的信息。
13.根据权利要求1所述的系统，其中该至少一个用户终端中的每个用户终端具有自诊断功能，并把自诊断结果通知给服务器。
14.一种用于向至少一个用户终端提供信息的装置，包括一个服务器，用于以一个单点传送方案和一个多点传送方案中的一种把信息发送到该至少一个用户终端，其中该至少一个用户终端以与所选择的方案相符的方式接收该信息。
15.根据权利要求14所述的装置，其中当一个用户终端向服务器请求信息时，服务器以单点传送方案把信息发送到该用户终端；当服务器主动把信息发送到多个用户终端时，服务器以多点传送方案把信息发送到该多个用户终端。
16.根据权利要求15所述的装置，其中服务器以多点传送方案循环地把信息发送到该多个用户终端。
17.根据权利要求16所述的装置，其中当一个用户终端请求时，服务器提供该信息的丢失部分。
18.根据权利要求17所述的装置，其中该信息是音频和视频信息。
19.根据权利要求18所述的装置，其中服务器把该信息加密并把加密的信息发送到该至少一个用户终端。
20.根据权利要求19所述的装置，其中服务器在预定时间把一个解密密钥发送到该至少一个用户终端。
全文摘要
一种用于从一个服务器把音频和视频信息发送到一个或多个用户终端的系统和装置。每个用户终端包括一个存储单元。服务器选择一种信息发布方案(单点传送或多点传送)并把信息发送到用户终端。每个用户终端根据所选择的信息发布方案接收该信息，并把信息存储在存储单元中。该系统可以应付来自用户的大量请求而无需增加VOD业务成本。
文档编号H04L29/06GK1406069SQ02131648
公开日2003年3月26日 申请日期2002年9月12日 优先权日2001年9月12日
发明者杉本昌穗, 田沢收, 冈野高, 岩濑宗彦 申请人:先锋株式会社