专利名称：数字网络中的网络控制的频道改变的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及数字网络，尤其涉及一种能在数字网络中进行频道改变的方法与设备。
背景技术：
在数字用户线(DSL)组播/广播视频系统中，可以用网络协议(IP)组播将压缩视频传送至一机顶盒(STB)。网络组管理协议(IGMP)是用于选择观看哪个频道的机制，其通过将所需频道的加入请求发送至数字用户线访问多路复用器(DSLAM)来实现。当不再想收看该频道时，可发送一退出请求至DSLAM。
在依托于DSL广播系统的商业视频中，希望能允许终端用户快速地改变频道。一般的图像压缩标准，诸如MPEG-2和JVT/H.264/MPEG AVC等，使用帧内和帧间编码。为了正确解码，解码器必定对以帧内编码(I)图像或即时解码刷新(IDR)图像或是一段I帧片段开头的压缩视频序列进行解码，然后继续对后续的帧间编码(P和B)图像进行解码。一个图像组(GOP)可包括至少一个I帧图像和至少一个P和/或B帧图像。就相同的图像质量来说，帧内编码(I)图像比帧间编码(P和B)图像需要更多的数位来进行编码，通常在3~10倍的数位范围内。
当接收器开始接收一个特定频道的节目时，在改变频道之后或在接收器最初启动时，接收器必须等收到一个I帧图像之后才能开始正确解码，这就引起了延迟。
为了使数字视频广播系统中的频道改变延迟最小化，通常频繁地传送I帧图像，例如每N个图像一次。举例来说，为使系统中视频压缩部分有1/2秒的延迟，对30帧/秒的内容来说一般需要N＝15。由于压缩的I帧图像比压缩的P和B帧图像大的多，如果I帧图像不被如此频繁地插入，比特率将明显的增加而超过所要求的。
在第一种现有技术的系统中，频道改变流被编码并与常规的视频比特流一起传送。频道改变流中包含低质量的I帧图像，以高于常规流中的I帧图像的频率传送。当用户转换到新的频道时，可在收到常规或频道改变流的第一组I帧图像时开始播放。
在第二种现有技术的系统中，对于每种节目，在常规编码流之外，也对相对较低的比特率、低分辨率的频道改变流进行了编码。当用户端设备(CPE)接收到频道改变请求时，在新选的节目的频道改变流与常规流中都做出加入请求，并将这两种流下行发送到DSL链路。然后CPE从频道改变流适当地转换到常规流。
因为在上述第二种现有技术方案中，当频道改变请求提出时，要同时将常规与频道改变流传送至DSL链路，这就将导致带宽增加，直至CPE在频道改变流上发出“退出”请求。例如，转到高清晰频道的用户会引起低分辨率(可能是标准清晰度)频道的使用带宽的增加。
因此，克服现有技术中的上述问题，获得一种新的技术和设备以达到数字网络中的频道改变，是非常必要和有价值的。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺陷与不足，提供了一种用于在数字网络中进行频道改变的方法和设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在数字网络中进行频道改变的电路。该电路具有用于接收频道改变流与常规流的输入端。该电路还包括多路复用器，存储装置和图像元素检测器。该多路复用器用于响应于来自CPE装置的频道改变请求，将频道改变流传送至CPE装置。该存储装置用于储存响应于来自CPE装置的频道改变请求而设置的标记。该标记被设置用于请求检测常规流中的图像元素。该图像元素检测器用于在传送频道改变流之后，检测常规流中的图像元素。一旦在常规流中检测到图像元素，多路复用器就会发送常规流至CPE装置以替代频道改变流。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在连接数字网络并具有用于接收频道改变流与常规流的输入端的电路中，用于在数字网络中进行频道改变的方法。该方法包括响应于来自用户端设备(CPE)装置的频道改变请求，将频道改变流传送至CPE装置的步骤。该方法还包括响应于来自CPE装置的频道改变请求设置标记，以请求在常规流中检测图像元素的步骤。该方法还包括在传送频道改变流之后，检测常规流中的图像元素的步骤。此外，该方法还包括一旦在常规流中检测到图像元素，就将常规流传送至CPE装置以替换频道改变流的步骤。
根据以下结合附图可以读到的示例性实施例的具体描述，本发明的上述以及其他方面、特征，和优点将会更加明显。
结合以下附图可以更好地理解本发明，其中
图1所示为根据本发明原理的端到端结构的示意框图；以及图2所示为根据本发明原理的数字用户线(DSL)系统中进行频道改变的方法的流程图。
具体实施例方式
本发明涉及在数字网络中进行频道改变的方法和设备。
有利的是，本发明在上述第一和第二种现有技术系统的基础上进行了改进，克服了以上所描述的相关缺陷。例如，本发明降低了数字用户线(DSL)系统中由用户端设备(CPE)发起的、低延迟的频道改变机制的带宽消耗。根据本发明的原理，由CPE发出频道改变请求。数字用户线接入多路复用器(DSLAM)(或另一些上行设备)，响应于该请求，转换至低分辨率频道改变流，并且在适当的时机，转换至全分辨率流。
可以理解的是，在此所用的“用户端设备(CPE)”与“机顶盒(STB)”等术语是可互换的。术语“无记忆图像元素”指的是依赖前一个或后一个图像元素的当前图像元素。另外，可以进一步理解的是，术语“I帧图像”和“无记忆图像元素”在此可互换使用以指代任何I帧片段，即时解码刷新(IDR)图像，或者I帧图像。
此外，可以理解的是，虽然本发明主要描述了关于数字网络的一个特定例子，即用户数据线(DSL)网络，但根据发明在此提供的教导，本领域的普通技术人员，可以容易地将本发明应用到任何可转换的数字网络中去，而仍然保留在本发明的范围内。
本说明书阐述了本发明的原理。因而，可认为本领域技术人员能够据此做出各种设置，这些设置虽没有明确描述或体现，但具体实施了发明，并且包含于其精神和范围内。
此处叙述的所有例子和有条件的语言旨在教导目的，以辅助读者理解发明的原理和发明者对技术进步所贡献的概念，而且这些例子和语言可以解释成对这些所叙述的例子和条件不构成限制。
而且，所有在此叙述发明原理、特征和具体实施例，及其特定实例的陈述，意在涵括其结构与功能上的等同物。此外，其目的还在于这些等同物既包括目前已知的等同物也包括未来开发的等同物，即，被开发的执行相同功能的元件，而不论其结构如何。
因此，举例来说，本领域技术人员能领悟在此展示的框图展现了具体实施本发明原理的示例电路的概念图。同样，可以理解的是，任何流程图、流程框图、状态转移图、伪代码等，都表示可在计算机可读介质中充分展现并因此可由计算机或处理器运行的各种程序，而不论该计算机或处理器是否明确显示。
图中显示的各元件的功能可以通过使用专门的硬件以及能够配合适当软件运行该软件的硬件来提供。由处理器提供所述功能时，该功能可由单个专用处理器、单个共享处理器或者由多个单独的处理器(其中一些可是共享的)来提供。而且，术语“处理器”或“控制器”的准确的用途，不能解释为仅仅涉及运行软件的硬件，还可能暗示地，非限定地包括，数字信号处理器(DSP)硬件、存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。
还可能包括其它传统硬件。类似地，图中显示的任何转换仅为概念上的。其功能可通过程序逻辑的操作、专用逻辑、程序控制与专用逻辑间的相互作用而实现，甚至手动实现，其特定的技术可以由实施者通过对上下文更特殊明确的理解来加以选择。
在权利要求中，以执行特定功能的装置来表述的任何元件，用来涵括实施该功能的任何方式，包括，例如a)执行该功能的电路元件的结合或b)任何形式的软件，因而包括与适当的电路结合执行该软件以实现该功能的固件、微码或类似物。由权利要求定义的本发明基于这样的事实，即所述各装置所提供的功能以权利要求所主张的方式结合在一起。因此可以认为提供这些功能的任何装置与在此所示的等同。
如上文所述，此发明的优点在于，提供了一种能在数字网络(包括但不限于DSL网络)中进行频道改变的方法和设备。和现有技术相比，本发明通过使得，例如，DSL网络的本地环路中的带宽占用最小化， 提供了对于现有技术系统(如上述的第二种现有技术的系统)的改进。
在现有技术的系统中，如上述第二现有技术的系统，在作出频道改变请求时常规和频道改变流都要经DSL链接(本地回路)发送，这就引起了带宽占用的增加的问题，直至CPE在频道改变流中发出“退出”请求为止。有利的是，本发明解决了这一问题。
如图1所示，可以应用本发明的一个示范的端到端系统架构用附图标记100来表示。该系统架构100包括内容供应系统110，区域宽带网络120，数字用户线接入多路复用器(DSLAM)130，本地回路140，和机顶盒(STB)150。该内容供应系统110包括视频编码器112，其包含分别与多路复用器114的第一和第二输入端以信号通信方式相连接的第一和第二输出端。多路复用器114的输出端提供了内容供应系统110的输出端，其与区域宽带网络120以信号通信方式相连接。所述区域宽带网络120还与DSLAM 130的输入端以信号通信方式相连接。
所述DSLAM 130包括解复用器132，其第一输出端与I帧图像检测器133的输入端以信号通信方式相连接，其第二输出端与I帧图像检测器134的输入端以信号通信方式相连接。I帧图像检测器133的输出端与频道改变选择逻辑器135的第一输入端以及延迟装置136的第一输入端以信号通信方式相连接。I帧图像检测器134的输出端与频道改变选择逻辑器135的第二输入端以及存储装置137的输入端以信号通信方式相连接。频道改变选择逻辑器135的第一输出端与延迟装置136的第二输入端以信号通信方式相连接。频道改变选择逻辑器135的第二输出端与选择器138的第一输入端以信号通信方式相连接。延迟装置136的输出端与选择器138的第二输入端以信号通信方式相连接。存储装置137的输出端与选择器138的第三输入端以信号通信方式相连接。
DSLAM 130的第一输入端与解复用器132的输入端以信号通信方式相连接，DSLAM 130的第二输入端与选择器138的第三输入端以信号通信方式相连接DSLAM 130的输出端与选择器138的输出端以信号通信方式相连接。DSLAM 130的第二输入端和输出端与本地回路140以信号通信方式相连接。应该理解的是，DSLAM 130在此也能称之为“频道改变处理单元”。
机顶盒150包括用户接口152和视频解码器154。机顶盒150的输出端与本地回路140以及用户接口152以信号通信方式相连接，机顶盒150的输入端与本地回路140以及视频解码器154以信号通信方式相连接。
I帧图像检测器133、134是用来检测常规流中的I帧图像的。延迟装置136是用来提供可变延迟的。
视频编码器112产生编码图像的常规流与频道改变流。常规流与频道改变流一起合并于多路复用器114并通过区域宽带网络120传送至DSLAM 130。为了简化图1，仅显示了单个节目的编码器。在实际的系统中，可支持多个节目，因而，此图中的图框对于每个所支持的节目被复制。用户可通过机顶盒150的用户接口152发出频道改变请求来表示切换到想要观看新的节目。该请求将被转发至DSLAM 130。
在本发明的一个较佳实施例中，频道改变流被储存于DSLAM 130的本地存储器(如本地存储装置137)中(或者可由DSLAM 130快速访问的外部存储器)。常规状态下，常规流通过本地回路140传送到机顶盒150中的视频解码器154。通过机顶盒150的用户接口152发出频道改变请求时，该请求通过本地回路140被传送到DSLAM 130中去。收到频道改变请求时，DSLAM 130开始将存储的新节目的频道改变流传送至机顶盒150，始于频道改变流中的I帧图像，而不是常规流。然后，在稍后的位置，该DSLAM 130在切换回向STB 150传送常规流。
在传送常规流的同时传送频道改变流增加了区域宽带网络120的带宽需求。此带宽的增长将一直持续到机顶盒150在频道改变流中发出“退出”请求。
为了本发明的目的，假设DSLAM(或指示频道改变请求的上行处理元件，下文中都称为“DSLAM”130)能够识别到达其输入端的成对的常规流和频道改变流。更进一步地，还假设该DSLAM 130还能够通过使用如I帧图像检测器133、134，检测任何输入流中存在的I帧图像。当机顶盒150发出频道改变请求时，DSLAM首先在下一到达的I帧图像将频道改变流自动切换到机顶盒150，然后，该DSLAM设置一标记来检测常规流中下一个I帧图像的到达。根据上述第一和第二种现有技术系统的描述，为了达到节约带宽的目的，频道改变流具有更高频率的I帧图像，而常规流具有较低频率的I帧图像。当常规流中下一个I帧图像到达时，它将被切换至发出原请求的用户所要求的服务。
应该理解的是，本发明在DSL链路(本地回路140)的带宽效率更高，但要求DSLAM 130(或上行频道改变处理元件)明确频道改变和常规流功能之间的转换。
如图2显示，在DSL系统的数字用户线接入多路复用器(DSLAM)中，一种用于进行频道改变的方法用附图标记200来表示。开始模块210传递控制给判断模块220。该判断模块220确定是否收到播放当前节目的频道改变请求。如果未收到频道改变请求，则控制将被回传给判断模块220。否则，若收到频道改变请求，控制将被传送给功能模块222。该功能模块222送出频道改变流编码的I帧图像，并传递控制至下一功能模块224。该功能模块224设置一标记用以检测常规流中下一个I帧图像的到达，并传递控制至判断模块226。该判断模块226判断常规流中下一I帧图像是否到达。如果常规流中下一I帧图像还未到达，则将控制传回到判断模块226。反之，若常规流中下一I帧图像已到达，则将控制传至功能模块240。
该功能模块240将常规流(包括下一个I帧图像)发送至请求频道改变的个人/装置，并传送控制至功能模块245。该功能模块245重新设置标记，并把控制传送至判断模块250。判断模块250判断是否收到退出当前节目的频道改变请求。如果未收到频道改变请求，则将控制传送回功能模块240。相反，若收到该频道改变请求，则将控制传送至结束模块260。
基于此处的教导，本发明上述及其它特征与优点，可以为本领域一般技术人员很容易地确知。可以理解，本发明的教导可以用硬件、软件、固件、专用处理器或者其结合的不同形式来实施。
最优选的是，结合软件与硬件来实施本发明的教导。而且，软件更适合以明确嵌在程序储存单元的应用程序来实施。该应用程序可以由具有任何适当结构的机器上载及执行。更优选地是，该机器是在具有硬件的计算机平台上实施的，如一个或者多个中央处理器(CPU)，随机存取存储器(RAM)和输入/输出(I/O)接口。该计算机平台还可能包括操作系统和微指令代码。此处描述的各式程序和功能可以是由CPU执行的部分微指令代码或部分应用程序，或者其组合。此外，各种其它外围单元可以与该计算机平台相连接，例如另外的数据存储单元和打印单元。
需要进一步了解的是，由于附图中描述的一些组成的系统元件与方法更适合以软件来实施，因此，系统元件之间或程序功能框之间的实际联系可能根据本发明编程方式不同而存在差异。根据此处的教导，相关技术领域的普通技术人员能够联想到本发明的这些以及相近的实施或配置。
虽然，在此参考附图描述了示例性的具体实施例，需要理解的是，本发明并不仅限于这些具体实施例，相关技术领域中的普通技术人员能够于此基础上实现各种变化和修改，而不超出本发明的实质精神或范围。所有这些变化和修改都包含在所附的权利要求阐述的本发明的范围内。
权利要求
1.一种用于在数字网络中进行频道改变的电路，该电路具有用于接收频道改变流与常规流的输入端，该电路还包括多路复用器，用于响应于来自用户端设备(CPE)装置的频道改变请求，将频道改变流发送至CPE装置；存储装置，用于存储响应于来自CPE装置的频道改变请求而设置的标记，该标记被设置用于请求检测常规流中的图像元素；以及图像元素检测器，用于在传送频道改变流之后，检测常规流中的图像元素；其中一旦在常规流中检测到图像元素，所述多路复用器就向CPE装置传送常规流以替代频道改变流。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述图像元素是无记忆图像元素。
3.根据权利要求1所述的电路，其中所述频道改变流比常规流包含更多的图像元素。
4.根据权利要求1所述的电路，其中当在常规流中检测到图像元素时，储存在存储装置中的标记被重新设置。
5.根据权利要求1所述的电路，还包括可变延迟装置，用于在从多路复用器向CPE装置传送常规流之前，延迟常规流。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路被实施于数字用户线接入多路复用器(DLSAM)中。
7.根据权利要求1所述的电路，其中所述数字网络为数字用户线(DSL)网络。
8.根据权利要求1所述的电路，其中所述图像元素包括I帧片段，I帧图像，和即时编码刷新(IDR)图像中的任一种。
9.一种在连接数字网络并具有用于接收频道改变流和常规流的输入端的电路中，用于在数字网络中进行频道改变的方法，该方法包括以下步骤响应于来自用户端设备(CPE)装置的频道改变请求，发送频道改变流至CPE装置；响应于来自CPE装置的频道改变请求来设置标记，以请求检测常规流中的图像元素；在传送频道改变流之后，检测常规流中的图像元素；以及一旦在常规流中检测到图像元素，就向CPE装置传送常规流以取代频道改变流。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述图像元素为无记忆图像元素。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述频道改变流比常规流包含更多的图像元素。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括当在常规流中检测到图像元素时，重新设置所述标记的步骤。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括在从所述电路向CPE装置传送常规流之前，延迟常规流的步骤。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述电路被实施于数字用户线接入多路复用器(DLSAM)中。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述数字网络为数字用户线(DSL)网络。
16.根据权利要求9所述的方法，其中所述图像元素包括I帧片段，I帧图像，和即时编码刷新(IDR)图像中的任一种。
全文摘要
本发明提供了一种用于在数字网络中进行频道改变的电路与相应的方法。该电路包括用于接收频道改变流与常规流的输入端。该电路还包括多路复用器，存储装置，和图像元素检测器。该多路复用器用于响应来自用户端设备(CPE)装置的频道改变请求，向CPE装置发送频道改变流。该存储装置用于储存响应于来自CPE装置的频道改变请求而设置的标记。该标记被设置用于请求检测常规流中的图像元素。该图像元素检测器用于在传送频道改变流之后检测常规流中的图像元素。一旦在常规流中检测到图像元素，多路复用器就向CPE装置传送常规流以取代频道改变流。
文档编号H04L12/12GK101073223SQ200580041922
公开日2007年11月14日 申请日期2005年7月15日 优先权日2004年12月6日
发明者库马尔·拉马斯瓦米 申请人:汤姆逊许可公司