专利名称：用于数字用户线网络的视频接收器架构的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及网络通信，更具体地说，涉及一种接收器架构，允许在用户的流内容位置旁路终端设备，以允许家庭联网。
背景技术：
视频点播(video on demand，VoD)、音频点播和其它流数据传输的应用是用于家庭娱乐服务业务的新兴技术。例如，VoD服务允许用户从存储在位于远程设施中的服务器上的大量收集的视频中实时地点播视频。可以通过网络系统如电话系统或电缆网络提供视频传输。但是，为了将数据从存储系统连续地传送到用户设备，必须用足够量的带宽。视频服务器与用户设备之间的带宽量最终决定了在任何给定时间服务器能够支持的最大数量的同步视频流。
一种使现有的公共信息网络的传输能够适应更高的带宽需求的关键通信传输技术是一种调制解调器技术-非对称数字用户线(ADSL)。ASDL将现有的双绞线对电话线转换为用于多媒体和高速数据通信的接入路径。ASDL在不安装新电缆的情况下使现有的接入容量扩大了50倍或更多。
ASDL技术包括附加在能够实现更高传输速度的双绞线对铜线上的调制解调器。当在家中接收内容时，终端设备需要端接(terminate)这些不同的协议。流数据如视频被分离出来由用户使用。流数据被直接传送到使用流数据的设备。现有技术不对家庭网络寻址或者在给定时间不对多于一个的单元联网流数据。
因此，需要这样的接收器架构，它允许终端设备与接入网设备分离，以便为实施家庭网络提供更大的灵活性。还需要一种用于可控用户接口的系统，以允许在用户接入设备对流数据进行解压缩，从而允许接入网中的多个设备。
发明内容
用户侧接收器单元和方法包括一个网络接口模块，用于接收来自前端网络的按照语音、音频、视觉和数据中的一个或多个形式的被多路复用的信息。传输层终端实体端接与信息有关的协议层。传输转换器与传输层终端实体耦合，以便将信息中的流数据转换为局域网可用的格式。专用流端口与传输转换器耦合，从而将流数据内容输出到局域网。
用于通过传输而从前端网络向局域网如家庭网络中的多个设备提供数据流的方法包括提供一个按照本发明的用户侧接收器单元。从前端网络接收流数据内容并且将其转换为与局域网兼容的格式。流数据内容被分发给在局域网上的多个设备，用于由多个设备同时使用。
当考虑到下面要结合附图进行详细描述的示范性实施例时，本发明的优点、特性以及各种附加特征将表现得更加充分，其中图1是一种示例性数字用户线(DSL)系统架构，其中示出了来自多个源的用户输入流，该系统架构是本发明的接收器系统所采用的；图2是说明按照本发明的，与用于流内容传送的本地异步传输模式(ATM)网络一起使用的示范性视频解码器架构的示意图；图3是按照本发明的，从使用IEEE 1394接口的前端网络接收的交替协议堆栈的示意图；图4为按照本发明的与基于TCP/IP的内容传送系统一起使用的示范性视频解码器架构的示意图；并且图5为按照本发明的使用通过前端网络接收的流数据内容的家庭网络的示意框图。
应该理解，这些附图是用于说明本发明的概念的，并且只是用于说明本发明的可能配置，而不是必需配置。
具体实施例方式
本发明提供了一种允许对数据流内容进行局部联网的接口。通过异步传输模式交换网络或者通过基于TCP/IP的网络可以向接入网的用户发送数据流。本发明提供了一种传输转换器，这种转换器最好是位于接收器解码器处，但也可以应用在网络中的其它位置，从而允许经过转换(例如，解压缩)得到数据流以及供多个局部设置的设备使用。传输转换器有利地在接入网终端(例如，用户端设备(customer premise device，CPE))与局域网传输接口(例如，机顶盒)之间提供了一个交互转换接口。按照这种方式，流数据被转换以发布到局域网，如家庭网络，从而使得局域网中的许多设备可以同时使用流数据。
应该理解，尽管是针对视频点播系统(VoD)对本发明进行描述的；但是，本发明是更广泛的，并且可以包括能够通过交换网络传输的任何数字多媒体文档，例如音频文档。此外，本发明适用于包括通过电话、机顶盒、计算机以及卫星链路等获得命令(order)的任何系统命令方法。尽管是针对DSL网络对本发明进行描述的；但是，可以将本发明的概念扩展到使用ATM和/或网络互连协议(IP)技术的电缆、无线或其它网络类型。
还应该理解，可以用各种形式的硬件、软件或软硬件组合来实施在附图中示出的各个元素。最好，这些元素是在一个或多个经过适当编程的可以包括处理器、存储器和输入/输出接口的通用目的设备上通过硬件和软件的组合实现的。
下面参照附图中的具体细节，在所有若干附图中，相同的标号表示类似或相同的元素，首先参看图1，示出了在使用本发明的典型DSL环境中的综合了语音、数据和视频服务的DSL系统架构1。系统框图1由若干个功能块组成。系统域包括交换局(Central Office，CO)设备20和用户端设备(CPE)2。在系统域内的组成块及它们的相应接口为用户端设备(CPE)2、数字用户线接入复用器(Digital Subscriber Line Access Multiplexer，DSLAM)9、ATM转换器10、网络互连协议(IP)路由器13和ATM终端器12。如图所示，ATM转换器10通过节目导向服务器/视频服务器16与卫星17、无线电广播18或电缆19网络耦合。ATM转换器10还耦合通过DSL终端器12和IP路由器13而从因特网14接收网络互连协议IP数据包数据。
当前的用户端设备(CPE)2包括调制解调器单元30，它经普通老式电话服务(plain old telephone service，POTS)与分开的模拟电话3-5接口，经10Base-T以太网连接器与PC桌面系统7接口，并且经以太网或RS-422与带有解码器的机顶盒8接口从而连接到电视或视频显示器8’。CPE设备2从用户的模拟端接受来自每一个电话3-5的模拟输入，将该模拟输入转换为数字数据，并且将该数字数据打包成ATM数据包(ATM语音)，其中每一个连接器都具有唯一的虚拟信道标识符/虚拟路径标识符(CPI/VCI)。本领域技术人员已知，ATM是一个面向连接的协议，同样，在每个信元的头部也有一个连接标识符，用于明确地将信元与物理链路上的给定虚拟信道联系起来。连接标识符包括两个子字段(sub-field)，虚拟信道标识符(VCI)和虚拟路径标识符(VPI)。这些标识符一起用于通过网络对信元进行复用、解复用和交换。VCI和VPI不是地址，而是在建立连接时明确分配给连接的ATM节点之间的每个段链路，并且在连接期间保持不变。当使用VCI/VPI时，ATM层可以异步地从复连接插入(复用)信元。
还利用唯一的VPI/VCI将以太网数据封装在ATM信元中。ATM信元流被发送到CPE单元2的DSL调制解调器，以便被调制并传送给DSLAM单元9。对于另一个方向，DSL信号被用户端设备2中的DSL调制解调器30接收并解调，并且将其传送给VPI/VCI检测处理。然后，具有与终端用户的电话相符的VPI/VCI的ATM信元数据被提到并转换为模拟POTS从而被传送到电话。具有与终端用户的VPI/VCI相符的VPI/VCI的ATM信元数据被提取并且被传送到以太网收发信器，以便传送到端口。
数字用户线接入复用器(DSLAM)9对来自多DSL调制解调器的数据进行解调，并且将数据集中到用于连接网络其余部分的主干网上。DSLAM 9通过将DSL线集中到ATM转换器10的ATM输出上，为基于数据包、信元和/或电路的应用提供回程服务。
ATM转换器10是ATM网络的主干。ATM转换器10执行网络中的各种功能，包括信元传输、多路复用和集中、业务控制以及ATM层管理。特别要注意的是，在系统域1中，ATM转换器10给信元提供与DSLAM 9和因特网网关(网络互连协议IP路由器13和DSL或ATM终端器12)有关的路由和缓冲，以及与多电话链路转换器15有关的T1电路模拟支持。ATM转换器10可以与节目导向服务器/视频服务器16耦合，以便与卫星、无线电广播或电缆网络连接和接口。ATM转换器10还通过ATM终端器12和IP路由器13对的耦合来接收来自因特网14的网络互连协议IP数据包数据。
NCS 11提供的信令终端点，该信令用于根据用户接入权利和请求来控制虚拟电路的设置和拆卸。此外，NCS 11还提供用于允许用户对内容流进行控制的功能，例如，可以由用户按照与传统VCR的功能非常相似的方式通过例如机顶盒8控制内容暂停、停止、播放、快进、倒退的功能。NCS 11还提供关于用户用于记帐目的的活动的信息。
NCS 11还提供用于地址解译、需求分配和呼叫管理的功能，并且管理DSL/ATM网络，包括电话呼叫的起点和终点以及服务要求和命令等。NCS 11实际上是在5类PSTN交换机(class 5 PSTN switch)15(使用例如GR-303协议)与CPE 2之间进行通信和解译控制信息的控制实体。网络控制系统11可用于其它功能如将代码下载到CPE、带宽和呼叫管理功能，以及其它服务如提供和设置任务等。
例如，NCS 11可以被设置成从视频服务器16发送视频到用户。视频数据流被从位于服务供应商网络中的视频服务器16发送到由NCS 11设置的ATM虚拟电路上的CPE 2。视频离开视频服务器16并进入ATM前端网络1，进入DSLAM 9，然后在CPE 2被接收。CPE 2可以将视频发送到包括视频解码器的机顶盒8。在CPE 2与机顶盒8之间的接口可以包括，例如，1394电缆、以太网链路、同轴电缆以及无线接口等。当用户观看流内容时，这是系统的稳定状态的条件。
或者，可以从因特网源接收流内容。可以通过因特网14经过IP路由器13将流数据发送到DSL终端12。将流数据打包成信元并且通过ATM交换机10传输到DSLAM和CPE 2。从因特网接收的数据包是基于TCP/IP的。因此，为了端接(terminating)每个协议，ATM和基于TCP/IP的系统可能需要不同的接收器配置。
通过前端网络1而从视频服务器16或因特网14发送流内容。流数据将被分离为例如分别在电话3-6、计算机7和机顶盒8之间的语音、数据和流内容。由接收器的解码器架构接收机顶盒8中的流内容，以下将参照图2和图3对接收器的解码器架构进行描述。这些架构取决于流内容的来源，例如，来自本地的ATM网络或者来自基于TCP/IP的网络。
可以用多种架构实施对从DSL网络接收的视频流的处理(取决于视频流解码器相对于接入设备的位置)。此外，根据在其中实施了视频流功能的层，总的系统架构和接收器中的元素可以不同，这暗示不同的架构。
本发明提供了用于ATM(层2)交换(图2)和用于IP层(层3)交换(图4)的示范性的接收器架构。本发明的架构还适合于独立接入设备或者作为家庭网络(数据通过专用流以太网端口成流)中的端部件存在的设备。这些接入设备可以包括个人计算机或电视等。
参照图2，一个示范性地示出了按照本发明的一个实施例的接收器架构的示意图，该接收器架构在下文中称为单元100，用于通过ATM层(层2)传送内容。单元100可以位于具有xDSL调制解调器的网络终端设备中(例如，在图1的CPE 2中)或者位于具有流以太网端口的家庭网络中，该流以太网端口专用于接收流或者通过网络发回指令以实现交互性。图2示出了将CPE 2和用户终端设备(例如机顶盒8)的功能组合起来的集成单元。对于ATM层，示出了单元100的内容传送。
单元100包括专用流端口120，用于与传输转换器104接口。传输转换器104在网络终端设备(例如CPE 2)与局域网传输接口(例如家庭网络)之间提供交互式转换接口。传输转换器104的作用是在接入网终端(在本例中为ATM)之间提供交互式转换接口，它是通过端口120从前端网络1(见协议堆栈110)接收并且被转换的，用于通过本地家庭网络传输接口(见协议堆栈112)进行传输。示出了用于RJ45连接的协议堆栈110和112；然而，本发明可以被适应性修改并与例如1394或无线连接一起使用。
单元100(例如，CPE 2)接收通过公共接入网，例如具有双绞线对介质133的DSL网络1，载送的具有不同优先级的语音、数据和流(音频或视频内容)。该语音、数据和流的协议被在家中端接(在图2中没有示出将“语音”和“数据”分配给其它设备)，并且将成流业务与语音和数据业务分开。这是在ADSL/VDSL网络接口模块114执行的。模块114执行ATM以及ATM适配层(AAL)处理。
模块114与将视频数据分配给传输转换器104和数据流传输和解压缩器119的复用器117接口。解压缩器119对音频/视频流进行解压缩/解码，并且将流(例如，“模拟A/V输出”)输出到设备，如电视机8’(图1)或任何其它音频和/或显示设备。还通过复用器117将经过解压缩/解码的视频数据传送到传输转换器104。
传输转换器104的传输接口按照例如以太网协议管理在家庭网络中的控制信道106和数据信道108。虽然以太网协议是将信息传送到家庭网络的示范性的协议，但是，同样可以用其它协议通过家庭网络分发成流内容。数据信道108被用来将流内容分发给家庭网络中的一个或多个设备，而控制信道106被用于将控制信号发送到家庭网络的部件或者通过前端网络1发回控制信号。
在家中，可能想要对流内容或视频重新进行分发(例如，分发到其它房间的电视机)。单元100提供控制接口116，用于对用户控制信号进行处理，以便允许用户与家庭网络中的其它视频设备或公共网络中的服务器/设备互动。通过接口116产生的控制信号经过控制信道106被发送，或者可以通过控制信道106’经过双绞线对或端口120被发送到家庭网络或者被发送回前端网络1。通过解压缩器119和模块114来路由控制数据(在控制信道106’中)，以便重建在协议堆栈112中的ADSL物理层124、ATM传输层126和ATM适配层(AAL)协议AALx(例如，AAL5)层128，从而能够与前端网络1通信。可以提供信道129和123以支持其它协议，例如，TCP/UDP(传输控制协议/用户数据报协议)和IP(网络互连协议)。
利用传输转换器104将视频内容映射到局域或家庭网络上。这使得在局域或家庭网络中的多个设备能够同时显示视频内容，并且提供了用于将控制数据从家庭网络中的一个设备发送到另一个设备或者发送到前端网络1的途径。
用于重新分发内容的机制将取决于多种因素。一个因素是载送内容的网络和/或协议的类型，例如，通过经过DSL网络的本地ATM(图2)或者通过IP网络(图4)并且使用例如用于局部分发的IEEE 1394接口。总之，期望按照一致的方式将成流的音频/视频内容映射到家庭网络接口。另一个决定重新分发的因素是使用的硬件。
参照图3，示出了用于IEEE 1394接口的流端口的流动的协议堆栈145。相应地，可以使单元200的硬件适合于端接协议的每个层，以便(利用经过适当编程的传输转换器104)将视频流转换为可以由家庭或局域网使用的格式。堆栈145包括物理层147、链路层149、DV(一种光解压标准)适配层151和流数据(例如，MPEG2/4)适配层153等。应该理解，按照本发明，可以使用其它硬件和协议。
参照图4，为示范性地示出了按照本发明的另一个实施例的接收器架构的示意图，该接收器架构在下文中称为单元200，用于通过基于TCP/IP的网络(层3)传送内容。单元200可以位于具有xDSL调制解调器的网络终端设备中(例如，在图1的CPE 2中)或者在具有专门用于接收流或者通过网络发回指令以实现交互性的流(例如，以太网)端口120的家庭网络中。图4示出了将CPE 2和用户终端设备(例如机顶盒8)的功能组合起来的集成单元。对于TCP/IP层，示出了单元200的内容传送。
单元200包括专用流端口120，用于与传输转换器104接口。传输转换器104在网络终端设备(例如CPE 2)与局域网传输接口(例如家庭网络)之间提供交互式转换接口。传输转换器104的作用是在接入网终端(在本例中为TCP/IP)之间提供交互式转换接口，它是通过端口120从前端网络1(见协议堆栈210)被接收的并且被转换的，用于通过局域家庭网络传输接口(见协议堆栈112)进行传输。示范性地示出了用于RJ45连接的协议堆栈210和112；然而，本发明可以被适应性修改并且可以与例如1394或无线连接一起使用。
语音、数据和流内容协议被在家中端接(在图4中没有示出将语音和数据分发给其它服务器)，并且将成流业务与语音和数据业务分开。这是在ADSL/VDSL网络接口模块114中进行的。模块114执行ATM和ATM适配层(AAL)处理。单元200示出了在将数据提供给在主要ADSL路径中的解码引擎(模块119)之前，在xDSL链中的IP层终端202之上的附加TCP或UDP。对于这种配置，示范性地示出了从模块114输出的作为协议堆栈112的处理流协议。
模块114与将视频数据分发给传输转换器104和数据流传输和解压缩器119的复用器117接口。解压缩器119对音频/视频流进行解压/解码并且将流(例如，A/V输出)输出到一个设备，如电视机8’(图1)或任何其它音频和/或显示设备。还通过复用器117将经过解压/解码的视频数据传送到传输转换器104。
传输转换器104的传输接口利用示范性的以太网协议，管理控制数据106和家庭网络中的数据传输信道108(例如，流视频)。同样可以用其它协议对来自家庭网络中的其它设备和CPE 2单元的控制和数据业务进行管理。数据传输信道108被用来将流内容分发给家庭网络的一个或多个设备，或者被用于通过前端网络1返回流内容。
在家中，可能希望对流内容或视频重新进行分发(例如，到其它房间的电视机)。单元200提供用于处理用户控制信号的控制接口116，以便允许用户与家庭网络中的其它视频设备或公共网络中的服务器/设备接口。通过接口116产生的控制信号经过控制信道106被发送，或者可以经过端口120被发送到家庭网络，或者通过双绞线对133被发送回前端网络1。通过模块114发送(在控制信道106’)中的控制数据，以便经过ADSL/VDSL物理层224、ATM传输层226和ATM适配层(AAL)层228和IP层230进行传输，从而能够与前端网络1通信。另一个协议层可以包括TCP层231和UDP层232。可以提供信道106’、108和225，以支持控制信息(106’)、流内容(108)和数据(225)。
如图2所示，利用传输转换器104，将视频内容映射到局域或家庭网络上。这使得在局域或家庭网络中的多个设备能够同时显示视频内容，并且提供了用于将控制信号从家庭网络中的一个设备发送到另一个设备或者发送到前端网络1的途径。
参照图5，示出了用于家庭网络300的示范性的示意图，它允许设备302接收来自前端网络1的数据流。最好，如上所述，解码器/接收器304包括单元100或单元200。设备302可以包括电视机、计算机或可以使用数据流的任何其它设备。解码器/接收器304包括专用端口(例如图2和4中的端口120)，用于将单元304旁路并且允许，例如，将视频流传输到家庭网络300中的设备302。可以用用户控制306对数据流进行控制(例如，暂停、停止、快进、倒带等)，以对设备302进行控制或者与前端网络1接口。可以通过家庭网络300或前端网络1传送控制信号，以给用户提供具有视频点播或其它点播服务的交互性。
已经对用于数字用户线网络的视频接收器架构的优选实施例进行了描述(目的在于说明而非进行限制)，注意，本领域技术人员可以依据上述思路进行修改和改变。因此应该理解，在由所附权利要求所概括的本发明的范围和精神以内，可以变化所披露的本发明的具体实施例。已经按照专利法的要求在细节和特殊性方面对本发明进行了上述描述，在所附权利要求中陈述了所声明的并且希望由专利保护的内容。
权利要求
1.一种用户侧接收器单元，该单元包括一个网络接口模块，用于接收来自前端网络的按照语音、音频、视频或数据中的一个或多个形式被多路复用的信息；一个传输层终端实体，与所述网络接口耦合，用于端接与所述信息有关的协议层；一个传输转换器，用于将所述信息中的流数据转换为可以由局域网使用的格式；以及一个专用流端口，与所述传输转换器耦合，将流数据内容输出到局域网。
2.如权利要求1所述的接收器单元，其中，所述接收器单元包括一个用户端设备(CPE)装置。
3.如权利要求1所述的接收器单元，其中，所述前端网络包括异步传输模式(ATM)网络并且所述网络接口模块包括ATM层协议终端。
4.如权利要求1所述的接收器单元，其中，所述前端网络提供基于TCP/IP的协议并且所述网络接口模块包括TCP/IP层协议终端。
5.如权利要求1所述的接收器单元，还包括一个用户控制处理器，用于处理对局域网设备进行控制的用户控制信号。
6.如权利要求5所述的接收器单元，其中，所述传输转换器提供一个将数据传输到局域网和传输来自局域网的数据的控制信道，以便对网络设备进行控制或者与网络设备通信。
7.如权利要求5所述的接收器单元，其中，所述用户控制信号被发送到所述前端网络，用于与外部设备和服务相互作用。
8.如权利要求1所述的接收器单元，其中，所述传输转换器支持基于IEEE 1394的协议并且所述专用流端口是1394接口。
9.如权利要求1所述的接收器单元，还包括一个双绞线对接口，与所述网络接口模块耦合，用于接收来自基于数字用户线的前端网络的语音、数据和流内容中的至少一项。
10.如权利要求1所述的接收器单元，还包括一个音频-视频传输和解压模块，用于将流数据内容解压缩并且将经过解压缩的流数据内容输出到输出设备。
11.如权利要求1所述的接收器单元，还包括一个机顶盒，用于接收对网络设备进行控制的用户控制信号。
12.如权利要求1所述的接收器单元，其中，所述局域网是家庭网络。
13.一种通过传输而从前端网络向局域网中的多个设备提供流数据的方法，该方法包括如下步骤提供一个用户侧接收器单元，该单元包括一个网络接口模块，用于接收来自前端网络的按照语音、音频、视频或数据中的一个或多个形式被多路复用的信息；一个传输层终端实体，与所述网络接口耦合，用于端接与所述信息有关的协议层；一个传输转换器，用于将所述信息中的流数据转换为可以由局域网使用的格式；以及一个与所述传输转换器耦合的专用流端口；接收来自所述前端网络的流数据内容；将流数据内容转换为与所述局域网兼容的格式；并且将所述流数据内容分发给在所述局域网上的多个设备，以便由所述多个设备同时使用。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述接收器单元包括一个用户端设备(CPE)装置。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述前端网络包括异步传输模式(ATM)网络并且所述网络接口模块包括ATM层协议终端。
16.如权利要求13所述的方法，其中，所述前端网络提供基于TCP/IP的协议并且所述网络接口模块包括TCP/IP层协议终端。
17.如权利要求13所述的方法，其中，所述传输转换器支持基于IEEE1394的协议并且所述专用流端口是1394接口。
18.如权利要求13所述的方法，还包括处理用户控制信号的步骤，该用户控制信号用于控制局域网设备。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述传输转换器提供一个控制信道，并且所述方法还包括步骤将所述控制信号传输到所述局域网以及传输来自所述局域网的控制信号，以便对网络设备进行控制或者与网络设备通信。
20.如权利要求18所述的方法，还包括步骤通过用户控制信号对在所述前端网络上的网络设备进行控制。
21.如权利要求13所述的方法，还包括步骤将流数据内容解压缩并且将经过解压缩的流数据内容输出到输出设备。
全文摘要
用户侧接收器单元(200)和方法包括一个网络接口模块，用于接收来自前端网络的按照语音、音频、视觉和数据中的一个或多个形式被多路复用的信息。传输层终端实体端接与信息有关的协议层。传输转换器(104)耦合到传输层终端实体，以便将信息中的流数据转换为局域网可用的格式。专用流端口(120)耦合到传输转换器(104)，以便将流数据内容输出到局域网。
文档编号H04N7/173GK1662898SQ03813811
公开日2005年8月31日 申请日期2003年5月13日 优先权日2002年5月14日
发明者库马·拉马斯瓦米 申请人:汤姆森特许公司