专利名称：移动通信网络适配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一般网络结构，具体涉及利用广播网和移动电话网的与互联网相互作用的系统。
现有技术在消费者用电子装置以及多媒体内容用访问设备领域中，使用了宽带广播网、基带点对点互联网以及电话网三种形式的网络。遗憾的是，由一种网络访问内容而设计的消费者用设备，一般来说不能很好地与其它网络工作，甚至根本不能工作。
访问广播网内容的最一般的消费者用设备就是电视。然而电视不能进行计算，也不能用电视挂电话或接电话。最近介绍了一种可以访问互联网内容的Web电视装置(商品名WebTV)。Web电视装置是为了只适用于家庭使用的特殊目的而设计的固定装置。这个Web电视需要专用电话线、56kbps调制解调器、150MHz以上的处理器以及约10MB的存储器。Web电视只具备Web内容以及e-mail的下载相关的有限功能。另外，Web电视也不能提供移动通信访问能力。也就是说，用户将Web电视搬到各处，再装配起来，实际上是不可能的。
访问互联网最一般的设备，就是个人计算机(PC)或膝上(laptop)电脑。典型的是由所谓的网景浏览器(Netscape Navigator)那样的Web用浏览器提供图形用户界面(GUI)。这种类型的互联网访问存在一些问题。它要求一些专门化的装置。
同电视或电话那样的其它用户用机器相比，计算机需要较多的注意和专用的硬件。计算机需要装载软件。系统需要配置。操作系统需经常更新。有时因软件的更新，还需要更新硬件。系统在达到使用状态时，需要冗长的启动操作。而且在通话之后，仅切断电源有时就会使机器不能使用。通常需要做关机处理。所以不存在即时进行的开/关。计算机在使用中还经常不明原因地“死机”。用户须与ISP签约。与ISP的连接通常还要一些调制解调器、电缆、DSL或拨号访问电话线路。ISP也不是在所有的地方都可以使用。总之，用现有的计算机系统去访问互联网，需要相当熟习机器的用户。
通过互联网访问广播电视节目，虽说可能，但其质量和传送速度较差。一般来说，个人计算机不是按‘娱乐中心’来构成或设计的。另外，具备机箱、磁盘驱动器、打印机、监视器、鼠标、电缆调制解调器以及音箱的标准配置的PC机，携带上也存在问题。即便装置可以携带，其视频和音频的界面质量也极差。
最近，无线蜂窝电话(Cellphones)和个人用信息机也具备了访问互联网的功能。这些设备不仅提供信息服务，还提供了互联网内容的访问。这些设备也存在固有的独特问题。即这些设备不能用作网络计算机。一般这些设备不能链接广播服务提供者。最重要的问题是其显示画面受尺寸的限制，作为娱乐用设备根本不适用。不可能想象躺在沙发上，手里拿着PDA看新上映的电影或听CD。
互联网电话服务也已可能。但其服务质量极差，特别是通常的双向通话时，质量非常坏。互联网的分组交换特性不适于双向流内容的同时传送。
由于这些情况，存在着一种愿望，即希望提供对广播、互联网以及电话网内容的双方都能进行品质良好的，可同时进行访问的移动通信网络结构。希望有简单而又有柔性的含有安全制约条件的用户界面。
发明内容
移动通信网络适配器具有无线端口(Wireless port)和机器端口(Appliance port)。机器端口为连接如蜂窝式电话那样的无线移动通信装置而物理上构成。而且，无线移动通信装置为通过基站与网络内容提供者通信而设置。机器端口为连接如电视那样的机器而设置。适配器还具有为生成互联网协议数据而构成的上行协议栈(Protocolstack)。互联网协议数据是利用经过无线移动通信装置的网络内容提供者与上行通路传送到基站的。网络内容提供者响应互联网协议数据，经过下行通路，将网络内容传送到上述机器。
图1表示依据本发明的移动通信网络结构框图。
图2表示由图1的结构使用的上行协议栈的框图。
图3是本发明所采用的对接端口(Docking port)的透视图。
图4表示另外的实施例的对接端口图。
图5表示图3和图4的对接端口所使用的插件(pin)分配框图。
图6表示图1结构所使用的下行协议栈的框图。
图7表示移动通信网的上行通路和下行通路的框图。
图8表示图7配置的协议栈框图。
图9表示图1网络的用户用机器的推荐实施例框图。
实施方式实施例1.
网络结构的概况图1示出依据本发明的网络结构100。作为基本配置，网络结构100包括用户用机器110和无线移动通信装置120，这些经物理链接(Link)103由机器端口(A端口)111与无线端口(W端口)121相互物理连接。
采用这种组合，如下面详细说明的那样，可以利用移动通信网访问广播网内容和互联网内容。作为有利的一点举出的是本发明的结构是完全可以携带的。用户只要简单地将蜂窝电话同机器(电视等)连接即可，不需要做复杂的启动、登录或配置处理的执行就可以进行操作。而且安全可以保证，用户只要从TV上卸下电话操作就完结，而其机器仍可按原来的独立形式使用。至于网络内容访问的场所，只要是能接收广播电视信号，又能使用蜂窝电话的任何地点都可以，在先进国家几乎可以覆盖任何场所。
推荐的一个实施例中，消费者用机器110是适合于本说明书记载的电视机。另外这个机器也可以是收音机、CD播放器或是冰箱、电炉、洗衣机、摄像机等家用电器，或者是车船等可载的移动用机器(导航系统等)或电视机。当然不用说，此时移动用机器的操作是必要的条件。
另外，机器100还可以由所谓的遥控器等的远程控制装置170来控制。用这个“远程控制装置”通过红外线或RF信道等的通路113来控制机器。这个远程控制装置可以使用如音量或信道选择那样的现有的指令，以及可以访问互联网的IP指令如Back(返回)，Forward(前进)，Reload(再下载)，Home(主页)，Search(搜索)，Security(安全)，Shop(车间)，Character input(记号输入)等。操作任何一个标准的互联网浏览器进行IP内容、数据或者控制信息的接收和生成时，后者的指令通常就足够了。
无线装置120采用时分多址连接(TDMA)、频分多址连接(FDMA)、码分多址连接(CDMA)、正交频分复用(OFDM)、多载波CDMA(MC-CDMA)、AMPS、CDPD、PCS、W-CDMA以及同种类的通信方式等的标准通信方式(WD-BS)131与基站130进行通信。典型的有无线装置120是蜂窝电话。
基站130是经互联网协议(IP)141(IETF RFC791等)的第三层与互联网服务提供者(ISP)140进行通信。ISP可以经IP协议141与广播内容服务前端设备150进行通信。互联网传输信息是经过路由器和宽带网通信的。这是众所周知的事情。数据前端设备(Head end)利用地波、电缆、数字用户线(DSL)或卫星广播技术161输出电视广播用信号160。
随着多媒体产业的迅速发展，希望注意的是电话网内容/访问、互联网内容/访问以及广播网内容/访问，经常是同一企业的不同部门。因此在本说明书下面叙述到网络内容提供者时，应当理解其内容来源可能是ISP、电话网操作者或者是现有的广播业者。
本结构100还提供从无线装置120向ISP140的上行通路101，及从前端设备150到机器110的下行通路102。推荐的实施例中，上行通路是采用互联网协议传送低带宽控制信息，或向其它地址传送想要的IP数据。此时的IP数据就是由用户控制的机器所产生的内容(机器数据)。下行通路响应控制信息传送高带宽网络内容(广播或互联网的信息)。
网络操作概况操作中，用户与服务提供者建立双向通路。换言之，用户只进行移动电话的发信即可。此时，蜂窝电话插在机器的对接端口(参照图3和图4)。而这时蜂窝电话可由机器供电。
机器120正常连接，利用高速下行通路102接受网络内容。例如，这个机器是一个经天线接收ATSC数据广播或直接广播卫星(DBS)的广播或者通过电缆的连接接收有线信道的电视机。传送网络通常是公用的传送媒体，支持比无线网络130～131更高的速度。
这个机器和无线装置起到了上行通路101用的启动点的作用。上行通路通常向ISP140传送远程指令、通用资源识别(URI)、通用资源定位(URL)等少量的控制信息，另一方面，伴有图像、视频、语音的Web页等大量的内容，通过高速广播传送网络在下行方向传送。这些页，由HTML、XML或者是用无线用标记语言(WML)写出皆可。如上述那样，由TV/蜂窝电话的组合，就可以生成带有网络通信地址(IP地址或电话号码)的作为其他任意地址用想要的其它数据。
蜂窝电话同ISP确立了接触之后，ISP就可请求配置数据。此配置数据包括机器专用参数以及保密和计费用的蜂窝电话用参数。此时用户向网络内容的访问方可开始。
协议栈蜂窝上行图2示出依据本发明的上行通路101的协议栈。在机器110中，协议栈包括由应用层(浏览器)114、TCP/UDP层115、IP层116以及A端口111组成的物理层。移动设备120中包括W端口层121、无线收发信装置层122、无线调制解调层123。ISP和互联网通过路由器142和广域网143工作。这些都是标准内容。ISP140中包含互补型层144～146及局域网(LAN)层147。从机器110的请求到达ISP140时，使用蜂窝用下行方向还是使用宽带下行方向的决定是基于机器能力的有关信息来进行。具有ATSC、数字电缆及BS那样的MPEG TS的收信能力的机器可以利用高速宽带下行通路。
应用层机器的应用层114可执行网景搜索器等的浏览器114。浏览器是通过上行IP通路101与前端设备确立TCP会话后开始的第1应用。浏览器有2个基本功能。浏览器向用户提供了用远程操作装置170进行选择，在各种服务和应用的海洋中航行的最初的用户界面。如下面说明的那样，既有在机器110的固定存储器中可常驻的服务，也有通过广播网可下载的服务。
浏览器可以使用无线应用协议(WAP)和无线用标记语言(WML)。WML是以XML为基础的语言。使用WML对没有键盘的设备只用指针(Pointer)就可以简单地航行。基于WAP提供使用专用的WAP浏览器在移动用终端用户机上显示Web内容的机会。通过在ISP执行的WAP服务器可以下载各种内容。WAP支持如SMS及GPRS以及移动通信网络标准(GSM、CDMA、UMTS等)那样的无线服务。这个协议满足上行数据通路的低带宽和长等待时间的必要条件。
作为浏览器的另外的功能，还具有可依据用户的喜好客户化显示设定和应用设定的界面的功能。这些设定不可与初期网络配置或初设定相混同。无线装置由蜂窝式网络服务提供者认证，因此系统结构100不需要任何配置和设定。配置、设定、IP地址分配以及必要时，所有的安全/认证/请求书发行的管理都由提供者进行。ISP的“应用”是服务器144(Apache public domainHTTPdaemon等)。
TCP/UDP层TCP/UDP层115是由IETF RFC768用户数据图协议(UserDatagram Protocol)和RFC793传送控制协议(TCP)分别设定。上行TCP或UDP数据由WD-BS界面131经无线装置送出。下行TCP即UDP数据可以经过WD-BS界面或下行宽带通路102送出。在宽带下行时，IP多路发送和广播多路发送用UDP数据嵌入到主要服务流(MPEG传送流)中。
IP层IP层116设定在IETF RFC791互联网协议中。请留意，互补型应用、TCP/UDP、IP层152～154存在于数字前端设备(Head end)150中。
LAN在ISP和数字前端设备中，物理层147是通过LAN连接的。
对接端口物理层图3示出对接端口111和121的物理配置。举一实施例，包含有可以将无线装置120底部插入机器110的插口117。下边详细说明由互补型插件组完成链接(Link)103。
对接用接受台(Docking Cradle)和网络适配器图4示出包含具有接受无线装置底部的插口411的对接用接受台400的另一个实施例。这个对接用接受台可以用连接该机器用的插头RJ45连接器403等，装备电源连接器401和信号用连接器402。对接用接受台400还可以包含适当的指示灯412。不言而喻，这个实施例中，远程控制装置170不是同机器，而是同接受台直接通信(131)。
作为这个配置的优点可以举出，对接用接受台400是可使现有技术的机器应用于本发明的装置，只有接受台需要服从无线移动通信装置的形状因素。换言之，接受台就是“网络适配器”。也就是说，对接用接受台包含如图2、6、8、9所示的机器协议层的硬件和软件的结构要素。
在这个实施例中，机器可以是任何现有的机器，另外，对接受台与机器的连接可以是标准的视频组合、S-视频及语音用连接器403的任何一个。换言之，通过使用这种配置，只要移动用户将接受台和蜂窝电话拿来按本发明联网就可以。在本说明书中以后提到机器时，就是指图3那样的独立型机器，以及适合于本说明书中图示和记载的实施例中基于现有技术的机器。
对接端口用信号插件图5示出机器和无线装置的插件(1～9)的一种可能的配置。插件1～9包含机器用插件501～509和移动设备的互补型插件511～519。插件1～2边进行RS-232C串行通信协议等的仿真边传送收信数据和发信数据。串行线路控制由插件3～4执行。A端口为表示机器已经完成数据的收信准备，在插件3施加正电压。同样的方法，W端口为表示机器已经完成数据的收信准备，在插件4施加正电压。
无线装置不能建立与互联网连接时，插件5触发警报状态。通常操作时，无线装置在插件5施加正电压。对插件5施加零电压是表示警报状态。
插件7用于向无线装置供电并向其电池再充电。插件8用于信号用接地和电源用接地的双方。插件9用于无线装置的天线需要延长时。存在由于在建筑物内部的物理位置或机器的特定方向等某种环境，造成无线装置本身的天线不能收到足够强的信号的情况。代替变换机器本身的方向，可以通过延长天线与电视机后部等的机器的终端装置的连接器有线连接。这个终端装置与对接端口中的插件9有线连接。另外的实施例中，链接103也可采用USB或IEEE1394协议。
协议栈宽带下行方向图6表示下行通路102层。ISP140收到经蜂窝上行方向来自机器110的请求(URL等)后，通过收集与URL相应的Web内容执行其请求，通过下行宽带通路102向机器发送内容。对IP分组头(IPpacket headers)进行必要的修改后，通过下行宽带通路102发送数据。对与图2的层相差较大的层进行说明。层601是由ISO/IEC13818MPEG-2 Part 1定义的MPEG专用部分。层602是由ISO/IEC13818MPEG-2 Part 1定义的MPEG TS(Transport Stream)。层603是由ATSC AJ53(ATSC数字电视标准)定义的ATSC VSB(残留边带)。电缆605情况的层604是由Cable TelevisionLaboratories，Inc.的开放型电缆规格(IS-N-INTO 1～9910210CI-N电缆网络界面规格)所定义的电缆QAM(正交振幅调制)。
蜂窝上行-蜂窝下行图7示出当内容服务和传送用网络161在下行信道(现有的NTSC广播电视用网络等)处理不可能或不能指望时的配置700。此时，无线(蜂窝)网络作为互联网内容用，提供上行和下行双信道101～102。图8表示为执行图7配置的协议800。
电视用机器图9表示机器为电视机的配置900。图9中点线表示控制信号。此时机器110包括天线901以及连接了模拟音频视频(A/V)电路920的NTSC调谐器910。A/V电路的输出与音频电路930和音箱931，以及数字视频电路(图像合成装置/格式变换器)940和显示装置941相连接。
调谐器910经天线901或电缆(图中未标示)接收模拟RF信号。调谐器由滤波机构选择对应一个电视信道的单一的NTSC模拟信号。模拟A/V电路解码从NTSC调谐器来的NTSC基带信号。这个解调的NTSC信号是由含有音频结构要素(Stereo，Mono，Pro-logic)902及视频构成要素903(NTSC视频，VBI数据等)的SMPTE-170M标准定义的合成信号，。
音频电路处理音箱931的输出用可听信号902。视频电路940处理显示装置941用视频信号。显示装置的界面依赖于使用装置，例如，可以是YPbPr或RGB。
CPU和应用机器110中也包含中央演算处理装置和存储器950。CPU950中包含MIPS结构85000级250MIPS以上等的处理器、向硬件设备发出指令的软件驱动器(模拟A/V920等)、A端口111、ATSC调谐器/解调装置960、视频电路940。另外CPU950还含有实时操作系统(RTOS)软件(VXWORKS)、及浏览器114、下载控制器、AV系统控制器、电子程序指南(EPG)软件、屏幕显示器(OSD)、家用联网模块一类的应用软件。
在A端口和W端口，支持协议的串行驱动器软件(RS232等)常驻在CPU和与之相关的应用软件中。CPU控制器(即CPU控制芯片)通常支持二个RS232C端口。A端口的连接器与CPU控制器中的端子有线连接。
ATSC调谐器/解调装置根据用户的选择，ATSC调谐器/解调装置960调谐到相应的信道。经天线961接收的信号被VSB调制。这个信号送往用MPEG TS格式取出位流(bit stream)的解调装置。DBS卫星调谐器或数字电缆调谐器，或者这两者代替ATSC调谐器/解调装置，或者加到ATSC调谐器/解调装置装到机器中，可向MPEG TS信号分离器970提供替代MPEG TS源。
MPEG TS DEMUXMPEG信号分离器970将MPEG TS信号多重分离，生成含有多媒体内容(音频和视频971及IP数据972)的程序流。单一的TS可以包含多个程序流。
SD及MPEG解码器SD及HD TVMPEG解码器，依照输入信号以适于显示装置941的格式生成信号(SD或HD)。可听信号973一般由可生成能达到5.1的独立信道(杜比AC-3等)的各自的解码器支持。
I/F模块(1394)I/F模块980支持外部数字界面，通过IEEE1394连接器981，连接电缆或接收卫星广播用的机顶盒那样的设备。通过这个模块，以数字TV内容用的MPEG那样的数字格式传送数据。
图像合成装置/格式变换合成装置940将来自各种各样可利用的图像源输入合成。例如，作为视频用SD(480p等)、HD(1080I等)、模拟NTSC图像用户界面或Web浏览器，其组合多种多样。应用的典型例有画中画(PIP)、窗口内与DTV组合的Web内容等。
如上所述，将IP访问必须的图9的CPU、ATSC调谐器、NTSC符号化、图像合成装置等硬件和软件要素配置到图4的对接用接受台400中，移动通信用户就可以进行针对本发明网络结构的现有技术机器的适配。
特征及优点如上所述，本发明的结构具有一些突出的特征和优于基于现有技术的网络的优点。任何一个电视机或其它任何一个机器，一旦装备图8所示的A端口和电路，则在将无线移动通信用设备130插入其机器时，就可以成为互联网设备。利用协议栈，这个机器和无线通信装置就可以作为一个单元工作。也就是说，用本发明的比较小型的蜂窝电话，不同于基于现有技术的单一用途的设备，而可以向用户提供高质量的多媒体传输。
ISP可以利用无线装置的识别码(即其装置的电话号码)访问用户外观，进行图像用户界面的特定设计。因此，在用户移动(如住旅馆)时仍可看到习惯了的图像界面。很容易让特定设计的界面与e-mail、电视会议、互联网浏览等服务相适应。与现有的装置相比，可以从具备了基站和进行访问的无线装置的任何地方，向其机器和从其机器传送安全保护了的信息。费用的计算、交付也很简单。
本发明结构是利用两个常见的用户用设备，电视和蜂窝电话。机器是电视时，只要将蜂窝电话插入对接端口就可以访问互联网。作为附加的特征，能以对接端口的物理连接对使用中的无线装置进行再充电。这种充电用蓝牙标准指定的解决方法是不可能的。另外，在断开之后，机器和无线装置仍如原来一样，可以继续独立工作。
其它应用作为可以利用本发明的其它应用例，有低价电视电话和Web访问以及NTSC/ATSC信号用返回信道。本发明结构，在家庭、酒店、移动通信用户使用的其它任何地方面向个人提供服务。
列举一些推荐例对本发明进行了说明，但应该理解在本发明的精神和范围内，还可能有各种各样的其他的适配和改变。因此，在本发明真正的精神和范围内覆盖所有这样的变更和改动是附加的权利要求的目的。
权利要求
1.一种移动通信网络适配器，其特征在于具有无线端口，物理连接通过基站与网络内容提供者进行通信的无线移动通信装置；机器端口，与机器相连接；上行协议栈，生成互联网协议数据，该互联网协议数据利用上行通路经所述无线移动通信装置和所述基站向网络内容提供者传送，而所述网络内容提供者根据所述互联网协议数据经下行通路向所述机器播送网络内容。
2.权利要求1记载的移动通信网络适配器，其特征在于还具有与所述上行协议栈通信的远程控制装置，根据所述互联网协议指令，向生成所述互联网协议数据的所述上行协议栈传送互联网协议指令。
3.权利要求1记载的移动通信网络适配器，其特征在于所述机器为电视机，所述上行协议栈包含浏览器，而且所述网络内容包含具有在所述机器上显示的图像及文本的Web页。
4.权利要求3记载的移动通信网络适配器，其特征在于所述上行协议栈还具有为执行所述浏览器的应用层；TCP/UDP层；互联网协议层；物理层。
5.权利要求3记载的移动通信网络适配器，其特征在于所述Web浏览器提供与所述无线移动通信装置相关的依据用户爱好而构成的用户界面。
6.权利要求1记载的移动通信网络适配器，其特征在于所述机器端口和所述无线端口具有传送收信数据、传输数据、机器就绪信号、无线移动通信装置就绪信号、警报信号、电源信号、接地信号、及天线信号的插件。
7.一种移动通信网络适配器，其特征在于所述移动通信网络适配器还具有执行软件程序用的中央演算处理装置；存储器；数字视频电路；ATSC调谐器/解调装置；MPEG信号分离器；生成所述数字视频电路用数字视频信号的MPEG解码器，所述模拟音频视频电路、所述数字视频电路、所述ATSC调谐器/解调装置、所述MPEG信号分离器以及所述MPEG解码器，都由所述中央演算处理装置来控制。
全文摘要
在移动通信网络适配器中包含无线端口和机器端口。该机器端口可与蜂窝电话之类的无线移动通信装置进行物理连接。该无线移动通信装置经基站与网络内容提供者进行通信。上述机器端口可与电视机之类的机器进行连接。上述适配器中还包含生成互联网协议数据的上行协议栈。该互联网协议数据用上行通路经上述无线移动通信装置和基站向网络内容提供者传送。由该网络内容提供者根据上述互联网协议数据经下行通路向上述机器传送网络内容。
文档编号H04N7/16GK1366758SQ01800934
公开日2002年8月28日 申请日期2001年2月14日 优先权日2000年2月28日
发明者F·M·马特苏巴拉, T·C·普恩 申请人:三菱电机株式会社