专利名称：家庭多媒体网络结构体系的制作方法
技术领域：
本发明涉及多媒体数字网络，更具体地涉及家庭使用的数字网络，该网络提供家庭内产品的互连并与家庭外的外部网络互连。
数字技术和电信的快速增长已经增加了家庭内拥有网络以使家庭内的多种产品彼此互连并与外界互连的愿望。可使用的外界服务范围包括交互服务、有线电视和音频服务、卫星网络、电话公司服务、视频点播、和其它类型的信息服务。可是，在美国进入家庭的个人计算机已接近33％，并只是缓慢增长，尽管政府希望更大范围的渗透以有利于“家庭办公”和减少道路交通和污染。计算机进一步进入家庭将起源于消费者对娱乐和信息产品的购买，这些产品包含了嵌入式计算机和被不透明(opaque)用户接口隐藏的操作系统。这样一种产品是常规机顶盒。
机顶盒是扩展了电视机使用的多媒体计算机。常规机顶盒具有连接机顶盒与外部网络和数据提供者的外部网络接口模块。该网络接口模块必须执行大量复杂功能，例如对特定外部网络的连接、调谐、解调、纠错、视频解扰、MPEG时钟恢复，和对外部网络的特定加密和解密。因此，该网络接口模块是机顶盒的相对贵重部件。即使在住宅中只存在一台电视机，该花费也是必须的。可是，大部分家庭包括多个电视机，每个都装备自己的机顶盒和有关网络接口模块使昂贵的部件重复。
房主的另一个担忧是服务提供者的发行。通过一个机顶盒所引入的所有服务限于一个服务提供者，例如电话提供者，这限制了房主的选择并阻碍房主以最低竞争性价格获得服务。在每个家庭电视机上使用一堆机顶盒以解决多个服务提供者问题的尝试不是一个可行方案。
因此，需要一种家庭网络，该网络以相对便宜的方式提供家庭内产品的互连和与外部网络的互连，该网络也为房主提供了从各种不同服务中选择的机会。
本发明满足了这些和其它需要，本发明提供了具有多个机顶盒和单独的网络接口单元的家庭网络，由安装在家庭内相对便宜的数字网络例如以太网耦合到一起。
该网络接口单元功能与机顶盒电子线路分开允许使用单一网络接口与外部网络连接并提供对家庭内多个机顶盒电子线路和电视机的有选择的编程。这减少了在每个电视机或其它最终产品上对网络接口功能的重复需要，并由此减少了家庭网络成本。另外，在网络上具有分开的网络接口单元允许消费者从许多可使用的服务中挑拣和选择，而不会限于单一服务提供者。通过改变或增加配置得与外部网络连接的不同网络接口单元，可以简单地实现服务改变。
在特定优选实施例中使用以太网也使网络成本相对较低，因为在家庭内可以低成本安装双绞线。
根据下列对本发明的详细说明并结合附图，本发明上述和其它特征、方面和优点将更加清楚。
图1是按照本发明示范性实施例构成的家庭网络示意性方框图；图2是在家庭内的本发明家庭网络示例性安装的图解；图3是图1的家庭网络逻辑图；图4是按照本发明优选实施例构成的网络接口单元和机顶盒电子线路的示意图；图5是按照本发明示例性实施例构成的机顶盒电子线路网络接口的方框图；图6是按照本发明实施例构成的网络接口单元的网络接口的方框图；图7是耦合到网络接口单元和机顶盒电子线路单元的、按照本发明实施例构成的集线器(hub)和直通电路纵横接线器(direct circuit crossbar)方框图；和图8是本发明家庭网络示范性用户接口的逻辑图。
图1是根据本发明实施例构成的家庭多媒体网络10的示意图。可是，该实施例仅仅是示范性的，因为网络10可以在本发明范围内设计成任何大量不同形式，和可以包括耦合到该网络10上的不同设备。另外，本发明不限于位于家庭中的网络，而是可以用于安装在其它类型结构例如办公室、公寓楼等等的网络。可是，为说明目的，只在家庭安装范围描述示范性实施例。
网络10是一数字网络，它提供不同类型设备与家庭外界的互连。该设备可以是例如模拟电视机12、数字电视机(DTV)14、数字VCR(DVCR)16、数字摄录机(DCAM)18、个人计算机(PC)20、音频设备22、打印机24、传真机(FAX)26、和电话机28等。除了将该设备连接到外界，网络10也在家庭内将数字视频、数字音频、计算机和电话机内部连接在一起。这统一了家庭内的通信和控制，使外部网络连接或内部数据资源全功能地用于网络10上的任何终端。
通过大量分开的网络接口单元(NIU)32执行与外界的通信，并可以利用允许在不同外部网络和家庭网络10之间连接的每个网络接口单元32物理地合并到入口单元30中。不同外部网络可以携带不同类型信号。可以有例如携带在混合光纤同轴线或电缆上的广播信号(数字或模拟/数字混合)。其它类型信号是ISDN、广播/数字卫星服务、FTTC、FTTH、ADSL及其它。至少可以携带下列数据类型压缩视频、压缩音频、压缩因特网WWW图形和数据、因特网电子函件和其它数据、计算机文件数据和控制消息数据。
逻辑上，家庭网络10中的所有终端接收对网络接口单元32的均等接入，和用户不必清楚它们的物理位置。所需要的网络接口单元32数量由每个家庭所需要数据流的数量决定，例如同时所需要的不同节目信道数量(即，视频、音频和其他)，而不由家庭中终端数量决定。
在某些优选实施例中，利用家庭用同轴线(普通老式电视机，或POTV)分配不修改地保留有线或无线电视机。POTS(普通老式电话服务)也在家庭数字网络10上携带。
数字信号在因特网34上分配到整个家庭。在某些优选实施例中，因特网34基本上是10站-T或100站-T双绞线的以太网，但是使用特殊交换集线器使网络规模可以到任何数量的每个可以接收高比特率视频的终端单元。
家庭网络10连接到那些计算机或带有嵌入计算机的产品，该网络支持网络带宽、协议、路由、缓存和寻址。不支持这些复杂功能的其它高带宽产品必须直接或通过本地外设网络挂接到这种主机单元以实现互用性。起终端用户设备作用的在家庭网络10上计算机或带有嵌入计算机的产品实例包括进行外部网络与家庭网络转换和调节的网络接口单元的I/O计算机；计算机，例如机顶盒电子线路(STE)；PC；工作站；高端打印机，和提供网关/控制功能的特殊计算机。可耦合到家庭网络10上的其它终端用户设备包括视频产品数字压缩(MPEG)和解压缩视频设备；数字视频摄录机；数字视频磁带记录产品和数字TV显示产品和模拟TV显示和记录产品。可以耦合到网络10的音频产品包括数字压缩(MPEG)和解压缩音频产品；HIFI立体声；数字音频磁带记录产品。可以连接到网络10的其它类型产品是数据产品，例如打印机和其它外设。可以通过网络10控制的其它产品包括家用自动化和家电中央供暖/AC、保安控制器、微波炉和其它厨房设备、照明、喷灌机和其它电力控制。
家庭网络10的某些实施例包括一个或多个本地外设网络15，该网络为未来的很高比特率、动画-JPEG(motion-JPEG)或仅I帧MPEG(I-frame-only-MPEG)视频设备、音频设备、打印机和这种外设提供连接。这些设备需要高带宽的连续的本地数字连接，其中从例如数字摄象机到数字VCR的数据传输是连续的。直接在因特网34上容纳这些设备需要在整个因特网34上比正常需要更大的网络带宽。可是，为了互操作性，通常通过网关将本地外设网络15连接到因特网34。然而，在本发明的某些其它实施例中，家庭网络10装备了容纳高速设备的硬件和软件，从而本地外设网络15是不必要的。
为家庭自动化提供了家庭自动化网络(HAN)17。该家庭自动化网络17可以在电力线或其它低比特率网络上运行，以便控制电器、家庭保安系统、照明等。此支线源于位于家庭内的控制计算机20。
图2示出在房屋36中安装本发明家庭网络10的示范性模型。该家庭网络10是长距离干线，电缆从例如形成内部网络34一部分的交换集线器能够蔓延100米。在图2描绘的示范性安装中，带有多个网络接口单元32的入口单元30与交换集线器38一起位于家庭的使用区中。
双绞线电缆蔓延到家庭36的每个房间和在墙内接线盒处终止。当进行安装时，例如5类(Cat-5)双绞线(用于100Mbits/s)可以使用，主要的成本是劳工费。对于临时重新安装，双绞线电缆足够小到可以被用户安装在地毯边缘下面。家庭中的用户通过将计算机产品的以太网端口插入以太网墙内插口而连接室内的计算机产品。
在图2的实施例中，集线器38作为单独设备图示，但是在其它实施例中，集线器38被集成到一个或更多网络接口单元32中。该集线器38提供对家庭全部区域和一个或更多网络接口单元32的连接。通过添加插头或改换更大的集线器，可以实现内部网络34总带宽和连接两者的升级、扩展。该集线器在后面更详细地描述。
如图1和2所示，本发明将网络接口单元32的功能与机顶盒电子线路40的功能分开。通常，机顶盒包含网络接口单元，该单元的元件通过总线与机顶盒电子线路元件内部连接。可是相反，本发明利用插入它们之间的内部网络34提供了网络接口单元32与机顶盒电子线路40的分离。该设计使分布在家庭36的多个机顶盒电子线路更便宜，因为网络接口单元的电子线路不必对于每个机顶盒电子线路重复。另外，分开的网络接口单元32耦合到不同外部网络和公共内部网络34解除了房主被迫从单一来源例如电话或电缆公司接收所有编程的情况。这种分开允许房主通过改变网络接口单元32之一而增加、减少或改变服务，而不用替换所有家庭36中的机顶盒电子线路40。
在某些实施例中，“主”机顶盒装备了多个网络接口单元。可是，该实施例与上面的描述逻辑上相同，因为网络接口单元在该实施例中连接到内部网络，而没有通过总线连接到机顶盒电子线路。
图3是本发明家庭网络10的逻辑图。如图中所示，多端口交换集线器38形成网络连接的中心。在分组间抖动被充分控制的某些实施例中，使用传统的、可在市场购买到的分组交换集线器。在例如图3图示的其它优选实施例中，交换集线器38是网络端口与对话期间直接(电路)交换的端口的组合。直接连接的端口(和系统)可以通过网络(编码)时钟锁定相位。为提供这些功能，交换集线器38因此包括相对简单和便宜的集线器42和直通电路纵横接线器44。该集线器42在某些优选实施例中可以是市场购买的设备，例如Am79C981，由加州阳光谷(Sunnyvale)的AMD公司制造。直通电路纵横接线器44的细节将在以后针对图7说明。
如由以太网10/100站-T定义的星型拓扑结构用于与交换集线器38一起使用。交换集线器38提供对家庭36中大多数房间的扇出。最大系统带宽是线比特率的倍数(比特率x端口数量)/2)，例如，20个端口和100Mbit/s的比特率＝1Gb/s总最大带宽。
该交换集线器38能够通过直接路由从发射机到接收机的这些情况对于严重非对称业务例如压缩数字视频和因特网数据进行特殊处理。该业务由此从内部网络34中分开，并允许整个总带宽只受集线器38的扩展能力限制，尽管保持由每个支路10Mbit/s的限制。如果需要，则可使用100站-T技术取代10站-T技术来更新该网络。
交换集线器的直接同步(Manchester或分组编码)连接主要用于传输MPEG视频，其中需要连续、高比特率、长时间的连接。压缩形式的高比特率视频可以高到8Mbit/s，并且实况视频和高速动画和运动需要这种高比特流视频。低比特率视频是1.5Mbit/s。根据本发明，MPEG数字视频在整个网络10中保持。只在显示器设备(例如，电视机12)或机顶盒电子线路40上转换为真正的视频。
在图3中作为示例描绘了两个单独的直通电路。例如，耦合到ISDN网络的网络接口单元32通过直通电路纵横接线器44直接连接到本地外设网络15的个人计算机20。另一个单独直通电路由不同网络接口单元32(例如耦合到混合光纤电缆)与耦合到电视机12的机顶盒电子线路40之间的直通电路纵横接线器44提供。没有通过直通电路纵横接线器44直接连接的这些设备保持与集线器42的挂接，并由此挂接网络。
针对交换集线器结构，其中配置了直接点对点路径，所有穿过该路径的数据被直接提供给路径的端点终端，尽管数据用于一个或更多其它终端。这样，在某些优选实施例中，遵守下列规则，以高速率数据复用的数据(一般为发消息)必须通过返回这种分组到集线器38的直接路径端点而发布到网络终端。例如，在ISDN网络上发送而不用于本地外设网络15上的设备的消息由本地外设网络主机20返回给集线器38分配。该规则利用分布在端点而不在中心的多路分解而节省了拥有分组路由器型交换集线器所带来的费用和复杂性，并适用于非对称数据流和本地目标，即不经过交换层。
直接交换路径的优点在于完全避免了在获得对网络34接入(和可能更新在MPEGA数据流中携带的精确时钟基准定时)时的潜在延迟。
在某些优选实施例中需要集线器38为“全双工察觉(full-duplexaware)”，意味着直接路由路径只连接发射机终端的“上行”路径和接收机终端的“下行”路径。相反，到发射机的下行路径和到接收机的上行路径没有被直通电路影响，并将正常地连接到该网络，即挂接到所有保持连接到一起的终端路径。
响应于用户服务请求而产生特殊路由。通过集线器控制和执行的任何直接路由改变来拾取消息。不从网络交换的设备保持被连接并且不需要路由。
在网络接口单元32处执行MPEG时钟恢复，如后所述。利用在网络接口单元32上的MPEG时钟恢复，和建立到家庭网络目的地的直通电路，在目的地(例如电视机12)上接收的信号中的抖动基本上被消除。直通电路能力适合于预计在娱乐(视频)家庭情况中的严重非对称点对点业务。
对于仅仅模拟服务，例如过渡的有线TV，不认为是数字网络的一部分。对于混合数字/模拟服务例如混合光纤电缆(HFC)和更新的混合有线TV形式，被认为是过渡状态和作为对于本发明数字系统的临时附件对待。来自混合光纤电缆的信号直接提供给机顶盒电子线路40或网络接口单元32/机顶盒电子线路40的组合体。需要两个接口连接到家庭网络10，一个用于网络接口单元32和一个用于机顶盒电子线路40。在某些优选实施例中，提供分路器，以使模拟信号跨过机顶盒电子线路40的音频/视频电路。
家庭网络10通过手持指挥器或计算机键盘控制，在本地终端上例如个人计算机20或机顶盒电子线路40上运行软件。通过与网络接口单元32和外部网关通信，每个家庭终端本身的控制软件管理资源利用率、资源选择、路径管理。在网络接口单元32中缓存外部网络协议，以对家庭网络10上的终端提供标准接口。图8图解了用户接口的一个示例。在该实施例中，家庭网络10是透明的，该用户只根据连接服务的数量对其间接了解。
图4是表示由内部网络34耦合到单一机顶盒电子线路单元40的单一网络接口单元32的方框图。包括交换集线器38的家庭网络的剩余部分为说明和解释的目的没有在图4中表示。
该网络接口单元32具有一个或更多网络接口模块50，该模块将网络接口单元32连接到特定外部网络。在图4的示例中，该网络接口模块50提供对携带MPEG视频数据的外部网络的接口。该MPEG视频数据被提供给内部网络接口设备52，该设备准备在内部网络34上传输的数据。在某些优选实施例中，该内部网络34是以太网网络，以致该内部网络接口设备502是以太网接口设备。
本发明的结构体系(architecture)假设对于某些网络来说，必须将在网络接口单元32上的第一级多路分解保持在可定义带宽极限内(一个数据流)而非由输入数据流(多个数据流)结构设置的任意带宽内。假设使用MPEG-2视频，存在从多个节目传输数据流到单一节目传输的多路分解，如同MPEG-2技术规范中定义的。这由MPEG传输芯片54例如可从市场上买到的C-Cube公司的9110B芯片执行。(分开视频、音频和其它数据的第二级多路分解仍出现在机顶盒电子线路中，同时，最好只在显示器终端或计算机上执行解码。)利用该方案，不必要对整个家庭发送高频带数据流，和家庭36中的终端只需要领会一个标准化的单一节目接口。对于在家庭中产生的视频需要压缩，例如安全前门摄象机或视频会议摄象机。
所有外部网络连接、解密、接入控制、多路分解成单一节目数据流等等由网络接口模块50执行。这样，该网络接口模块50根据挂接的外部网络特性缓冲家庭网络硬件和软件。多路不同节目需要多路网络接口纵横接线器连接，无论是来自一个还是多个提供者。在某些优选实施例中，给双模块提供了对纵横接线器的两个连接，提供了从相同的外部网络接收的节目。
MPEG传输芯片54执行MPEG时钟恢复，并提供所恢复的27MHz时钟和所选择的节目给内部网络连接56。例如，当内部网络34是10基站-T以太网网络时，该27MHz时钟由MPEG到网络合成器58接收并被转换为10MHz时钟。该10MHz时钟和所选择的节目被提供给常规收发器60(例如连接到内部网络34的以太网收发器)。该合成器58的作用是将以太网时钟锁定到所恢复的MPEG时钟。当数据分组从网络接口单元32发送给机顶盒电子线路40时，该机顶盒电子线路40被锁定到在27MHz恢复的MPEG数据。在机顶盒电子线路40上，该27MHz时钟由另一个合成器从以太网的10MHz数据重新产生。
由包括网络接口64的网络接口设备62在机顶盒电子线路40中接收数据。由网络接口64从离开网络34的数据流所恢复的10MHz时钟被通过门电路66选通到网络到MPEG合成器68。需要选通，以便只在出现数据分组时执行锁定功能。该10MHz时钟被转换为提供给MPEG解码器70和视频解码/编码器72的27MHz时钟。所选择的节目由网络接口64提供给MPEG解码器70，该解码器对MPEG数据解码，并将其提供给视频解码器/编码器72。该数据流由视频编码器72转换为适合于例如电视机的显示器设备使用的格式(例如NTSC或视频)。视频解码器用于可能将NTSC模拟信号数字化和与机上图形硬件合并的情况(HFC)。
在图4中示意性地描绘了网络34，根据前面的描述应当明白，视频数据可以通过集线器42放置在网络34上，但是网络接口单元32的直通电路和机顶盒电子线路40通过网络34的直通电路纵横接线器44优选地提供没有抖动的视频数据传输。
图5是图4中图示的机顶盒电子线路40网络接口设备62示范性实施例的更详细的示意图。该网络接口设备62包括耦合到作为选通设备66工作的程序逻辑设备上的网络合成器68。该网络合成器68可以由例如Motorola制造的可在市场上买到的芯片MC145151实现。该程序逻辑设备66可以也由例如Motorola制造的可在市场上买到的芯片MC7958实现。压控晶体振荡器80工作在27MHz并对程序逻辑设备66提供其信号，当有接收的数据分组时该设备为合成器68选通100MHz信号。该合成器将10MHz和27MHz频率分频成公用频率，此公用频率被输送给合成器68的相位检测器。合成器68的相位检测器的输出被提供给压控晶体振荡器80作为控制信号，以便上下调节本地频率，使之锁定到输入的以太网频率上。
该信号向程序逻辑设备66通知数据分组的接收，该信号和10MHz时钟由起接收启动作用的串行接口适配器82提供。适合于串行接口适配器的可在市场上买到的产品是由AMD(先进微设备)公司制造的Am7992B。
通过转换器/滤波器84例如Pulse Engineering公司的可在市场上买到的PE68026接收数据流。冲突信息也通过另一个转换器/滤波器86接收，它可以与转换器/滤波器84是相同类型。所接收的数据被提供给第一网络收发器88，例如双绞线以太网收发器改进型(plus)(AM79C100)。第一网络收发器88的输出(所接收数据)可用于接收启动器82和控制器90。该控制器90可以是可在市场上买到的产品，例如单片以太网控制器Am79C970(由AMD公司制造)。该控制器90耦合到总线94，例如外围部件互连(PCI)总线，用于将来自网络34的接收数据提供给机顶盒电子线路40的MPEG解码器70。
第二网络收发器92耦合到控制器90，并且可以由相同类型收发器88实现。该第二网络收发器92提供从控制器90通过转换器/滤波器84到网络34的数据发送路径。
冲突信息通过转换器/滤波器86和第二收发器92路由到控制器90。
图6是内部网络连接56的更详细示意图，该内部网络连接56具有MPEG到网络合成器58，该合成器根据由MPEG传输芯片54(见图4)所恢复的27MHzMPEG时钟合成10MHz时钟。晶体振荡器96耦合到合成器58，以提供10MHz信号。在某些实施例中，晶体振荡器96是20MHz振荡器，并且由合成器产生的频率是20MHz，该频率然后在接收机(机顶盒电子线路40)上被简单地分频成10MHz。可在市场上买到的合成器是由Motorola公司制造的MC145145-2。
10MHz时钟被提供给微处理器接口98，该接口起到微处理器100接口的作用。该微处理器接口98与微处理器10形成收发器60，该收发器通过转换器/滤波器102与内部网络34连接。微处理器接口98可以是例如由Motorola制造的MC68160芯片，该微处理器可以是也由Motorola制造的MC68EN360芯片。转换器/滤波器102可以与图5中的转换器/滤波器84、86是相同类型。
从机顶盒电子线路40中将网络接口单元36分开提供了大量优点，如前面所述，带有集成的网络接口单元的常规机顶盒功能(职责)在本发明实施例中被分解。例如在优选实施例中，网络接口单元32负责执行外部网络特定连接、调谐解调、和纠错。它提供外部网络特定视频解扰和加密/解密(信用卡号码、用户口令等等)。网络接口单元32也提供外部网络特定节目引导。另外，它执行对单一数据流的MPEG传输多路分解和MPEG基准时钟恢复。在本发明的优选实施例中，该网络接口单元提供家庭网络以太网连接和MPEG/以太网时钟锁定。它也提供软件以支持用于多路数据流和多用户的外部网络和家庭网络协议。该网络接口单元也具有对家庭网络起网关作用和必要时控制数据缓存的软件。
在优选实施例中，机顶盒电子线路40基本上起带有音频、视频、图形和模拟电视机接口的应用计算机作用。例如，机顶盒电子线路提供了家庭网络特定连接和必要时的数据缓存。在优选实施例中，它提供以太网时钟/MPGE时钟锁定。机顶盒电子线路40对MPEG视频和音频解码，以恢复数字音频/视频。它对于音频和视频执行数/模转换，和支持命令格式和红外遥控。该机顶盒电子线路40提供对模拟视频输入(NTSC)的支持。它连接打印机、游戏接口等，支持引导级操作系统和能够从外部网络下载整个系统。该机顶盒电子线路40支持应用程序和通过网络接口单元与网络提供者和节目视频服务器通信。
图7是本发明集线器42和直通电路纵横接线器44的本发明示范性实施例以及与网络接口单元32和机顶盒电子线路40连接的方框图。该直通电路纵横接线器44和42在特定网络接口单元32与机顶盒电子线路40之间有选择地提供直通电路，或通过集线器42对这些单元的简单网络连接。在图7中，为说明和举例的目的，只图示了网络接口单元32和机顶盒电子线路40的一部分。
在本发明的优选实施例中，集线器42是相对简单和便宜的集线器，因为它不包括任何种类的分组路由交换或存储转发交换。没有如同在具有分组路由交换的集线器中那样，按照发送和接收地址检查通信量并动态切换集线器的智能。
尽管在图7中所示只直接连接了一个网络接口单元32和一个机顶盒电子线路40，但根据纵横接线器44的规模，通过直通电路纵横接线器44可以连接任何数量的直接连接对。所示的网络接口单元32和机顶盒电子线路40每个带有五个管脚位置或接头，每个接头成一对。这与常规电话插头、电话RJ45相符合，该插头具有十个引线管脚。
内部网络34提供网络接口单元32、机顶盒电子线路40和直通电路纵横接线器44之间的连接。在优选实施例中，内部网络34是10或100基-T以太网。
在网络接口单元32与机顶盒电子线路40之间选择网络连接或直通电路是由大量交换器108形成的，该交换器在图7中图示，在下列说明中其字母下标将它们相互区别开。在图7的实例中，网络接口单元32和机顶盒电子线路40相互直接连接，且网络接口单元32发送数据给机顶盒电子线路40。微处理器110对于直通电路纵横接线器44起控制器作用，并响应请求执行直通电路的用户命令控制交换器108的位置。例如，用户可以选择从视频点播服务中看电影，并因此在手持遥控器上进行该选择。微处理器110响应该选择，然后改变交换器108位置，以在网络接口单元32和机顶盒电子线路40之间建立直通电路，该网络接口单元32连接到携带视频点播服务的外部网络，而机顶盒电子线路40耦合到用户希望看电影的电视接收机上。
在此情况下，交换器108a移动到所示位置，将网络接口单元32收发器88的发送线路连接到直通电路纵横接线器44的线路12上。收发器88的发送线路不再在集线器42的Tx1端口连接到网络。同样地，机顶盒电子线路40的收发器92的接收线路通过交换器108g连接到直通电路纵横接线器44的相同线路112上。利用现在建立的该直通电路，通过网络接口单元32进入家庭的数据不通过集线器42在网络上广播，而是在数据将被使用的位置直接提供给机顶盒电子线路40。
尽管由直通电路纵横接线器44建立的直通电路为数据提供了从网络接口单元32到机顶盒电子线路40的良好路径，可能出现不是所有进入网络接口单元32的数据都要用于机顶盒电子线路40的情况。例如，有可能在特定网络接口单元32上接收了电子函件，和房主希望电子函件直接到个人计算机，而不是电视机。可是，一旦建立了直通电路，则由于直通电路而没有到网络34的连接。
为解决该问题，机顶盒电子线路40检查它接收的数据分组的地址，并为不用于该机顶盒电子线路40的数据执行路由功能。该数据通过集线器42由机顶盒电子线路40再路由到网络34上。由末端连接(在此实例中的机顶盒电子线路40)再路由避免系统使用贵重和复杂的路由器的需要。该机顶盒电子线路40具有微处理器120和相关内存122，以识别和向网络34路由回数据分组。
在网络接口单元32与机顶盒电子线路40之间的直通电路为视频数据提供了无抖动连接，但是通过集线器将其它数据再路由到网络34中允许由网络接口单元32将多种类型数据携带到家庭内。一旦在网络接口单元32与机顶盒电子线路40之间建立直通电路，则需要由机顶盒电子线路40进行冲突检测，以允许它向集线器42发送。如果出现这种冲突，则该机顶盒电子线路40需要知道冲突并将数据再次发送到网络34。该网络接口单元32在某些实施例中可以设置成禁止冲突，因为它们在直通电路上不可能出现。可是，在某些实施例中，在网络接口单元端口和机顶盒电子线路端口(通过纵横接线器44到网络34)两者中，为方便起见，相同冲突对都包括在内。
在本发明的某些优选实施例中，五对线路之一可用于为系统提供画中画能力。例如，网络接口单元32可以通过在第二对发送线路上的另一个收发器88a提供第二数据流到单独纵横接线器线路114上。具有也连接到线路114的另一个收发器88a的机顶盒电子线路40通过直通电路接收第二数据流，以在电视机屏幕上提供画中画。这样，由分开的直通电路可以提供无抖动的两个画面。
在本发明的某些优选实施例中，纵横接线器交换器108由模拟MOS晶体管阵列实现，并响应于来自控制器110的信号而被控制。可是，这只是一个实例，本领域普通技术人员能够意识到应用具有不同设计的交换器的其它实施例。
尽管本发明说明书图示了带有各种单元功能性的某些逻辑区别，但这些逻辑区别在其它实施例中可以不同。例如，集线器42描述成连接内部网络。可是，该集线器42也可以被逻辑地认为是内部网络的一部分，或甚至形成该网络，而其余接线形成将末端终端挂接到集线器42的装置。本领域普通技术人员因此将意识到，在本说明书中图示和描述的逻辑区别只是示范性的。
按照本发明将网络接口单元与机顶盒电子线路分开提供了大量家庭内设备相互之间和与外界的相对便宜的连接。
尽管本发明已经被详细说明，应但清楚地理解的是，这些只是说明性和示范性的，而非对本发明的限定，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书进行限定。
权利要求
1.一种多媒体网络结构体系，包括位于该结构外部的多个外部网络；在该结构内的内部数字网络；该结构内的至少一个网络接口单元，该网络接口单元具有用于在多个外部网络之一与该内部数字网络之间通信的装置；与内部数字网络分开并相耦合的至少一个机顶盒，该机顶盒能够使用户选择多个外部网络之一用于通信；和计算机，用于控制机顶盒与网络接口单元之间内部数字网络上的双向数字通信。
2.一种多媒体网络结构体系，包括位于该结构外部的多个外部网络；在该结构内的内部数字网络；该结构内的多个网络接口单元，该多个网络接口单元中的每个具有用于在多个外部网络之一与该内部数字网络之间通信的装置；与内部数字网络分开并相耦合的至少一个机顶盒，该机顶盒能够使用户选择多个外部网络之一用于通信；和计算机，用于控制机顶盒与多个网络接口单元中的至少两个之间经内部数字网络的双向数字通信。
3.根据权利要求2所述的结构体系，其中，该内部数字网络是以太网网络。
4.一种多媒体网络结构体系，包括位于该结构外部的多个外部网络；在该结构内的内部数字网络；该结构内的至少一个网络接口单元，该网络接口单元具有用于在多个外部网络之一与该内部数字网络之间通信的装置；与内部数字网络分开并相耦合的多机顶盒，多个机顶盒的每个能够使用户选择多个外部网络用于通信；和计算机，用于控制多个机顶盒中的至少两个与网络接口单元之间经内部数字网络的双向数字通信。
5.根据权利要求3所述的结构体系，其中，多个处理装置被耦合到以太网网络。
6.根据权利要求5所述的结构体系，其中，多个外设装置被耦合到该以太网网络。
7.根据权利要求6所述的结构体系，其中，该以太网网络是10基T(10basteT)以太网。
8.根据权利要求6所述的结构体系，其中，该以太网网络是100基T(100baseT)以太网。
9.根据权利要求1所述的结构体系，其中，该内部数字网络具有耦合到该外部网络端口的集线器(hub)。
10.根据权利要求1所述的结构体系，还包括该结构内的同轴电缆和并与携带视听信息的该结构外部的同轴电缆耦合。
11.一种多媒体网络结构体系，包括位于该结构外部的多个外部网络；在该结构内的内部数字网络；该结构内的至少一个网络接口单元，该网络接口单元具有用于在多个外部网络之一与该内部数字网络之间通信的装置；与内部数字网络分开并相耦合的电子线路模块，该模块能够使用户选择多个网络接口单元之一用于与与其相耦合的外部网络通信；和控制器，用于控制在该电子线路模块与网络接口单元之间经内部数字网络的双向数字通信。
12.一种多媒体网络结构体系，该多媒体网络结构体系用于与位于该结构外部的多个外部网络通信，该多媒体网络结构体系包括在该结构内的内部数字网络；在该结构内的至少一个网络接口单元，该网络接口单元包括用于在多个外部网络之一与该内部数字网络之间通信的装置；与每个内部数字网络和网络接口单元分开并相耦合的电子线路模块，该模块能够使用户选择网络接口单元之一用于与与其相耦合的外部网络通信；和控制器，用于控制在该电子线路模块与网络接口单元之间经内部数字网络的双向通信。
13.根据权利要求11或12所述的多媒体网络结构体系，其中，该电子线路模块能够使用户选择沿多个外部网络中的所选择的一个传输的所需数据流部分。
全文摘要
一种家庭网络结构体系,具有互连家庭中的设备的内部数字网络。娱乐服务通过耦合到外部网络和内部网络的网络接口单元被引入到该网络。该网络接口单元执行外部和内部网络之间的必要连接,并使娱乐服务可用于连接到该内部网络的所有终端。不具有网络接口单元的多个机顶盒电子线路连接到内部网络,并为例如电视机的显示器准备数字数据流中的信息。
文档编号H04L29/08GK1267984SQ0010673
公开日2000年9月27日 申请日期2000年3月3日 优先权日1999年3月3日
发明者理查德·汉普莱曼 申请人:三星信息系统美国公司