专利名称：将数字有线电视宽带网改造成双向的方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字有线电视传输和无线传输领域，具体地，涉及一种将已有的单向数字有线电视宽带网络改造成具有双向互动电视功能的双向数字有线电视宽带网络的方法及其系统。
背景技术：
现有的数字有线电视宽带网络HFC为单向传输，由于没有回传通道，只能实现单向数字电视广播，不能够实现双向互动。但是，不断增多的各种多媒体应用例如视频点播、音乐点播、收发电子邮件、电视商务、网上购物、个性化服务等，需要数字电视运营商为用户提供双向互动功能，既需要网络具有双向通路。
目前解决此问题的主要方法是通过将数字有线电视宽带网络进行双向改造，通过频分方式，构建有线电视网的上行通道，也就是回传信道，采用CableModem或其它射频调制方式实现双向互动。
也可以采用GSM、CDMA等模块，通过现有的移动网络构建回传信号通道来实现数字有线电视宽带网的互动。
在此基础上，本发明提出了一种和现有方式完全不同的构建回传信道的方法，简单地说，本发明利用基于IEEE 802.11a/b/g标准的无线网络构建上行的回传信号通道，从而实现有线电视互动，将现有大量存在的单向有线电视网络变成具有双向互动功能的数字有线电视宽带网络。并且解决了大范围覆盖和大容量用户的问题，对于只需要少量数据回传就可以实现双向互动多媒体的宽带有线电视网络而言，是一种快捷、低成本的双向改造方法。
发明内容
一般地说，本发明公开了一种方法，通过无线局域网(WiFi基于IEEE802.11a/b/g)方式实现大范围数字有线电视宽带网络的信号回传，将单向的数字有线电视宽带网络改造成为双向数字有线电视宽带网络，并实现交互电视功能。
本发明提出了在已有的广域数字有线电视宽带网络基础上，构建一个基于IEEE802.11a/b/g标准的广域无线网络，通过无线网络实现数字有线电视交互信号的回传，将原单向的数字有线电视宽带网络改造成为具有双向功能的双向数字有线电视宽带网络。这个双向数字有线电视宽带网络有一个数字有线电视宽带网络前端，负责处理交互电视信号的上下行，有一个无线网络中心控制单元(Center Controlling Unit)，该中心与分布在远端接入设备(APAccess Point)构建远程通讯网络，由远端接入设备(AP)和一组带有无线接收功能的数字多媒体终端构建本地局部无线双向通讯网络。由无线网络中心控制单元、远端接入设备和无线功能数字多媒体终端构成了无线窄带IP数据回传通道，与单向数字有线电视宽带网络相结合，则构成具有双向互动功能的数字有线电视宽带网络，支持数字有线电视多媒体互动业务。
本发明提出了通过一个无线网络中心控制单元(Center Controlling Unit)，与分布在远端接入设备(AP)构建远程通讯网络，实现大范围覆盖的方法。提高无线网络中心控制的天线增益，提高远端接入单元的有效功率增益(天线增益和功率，采用定向天线)，可以实现数十公里范围的覆盖。这种通过中心控制单元实现一点对多点的覆盖方法，可以容纳很多的远端接入单元，由这些远端接入单元组成蜂窝式的大容量用户接入。
本发明结合了已有的IEEE802.11a/b/g宽带无线接入技术，通过远端接入设备(AP)与具有WiFi功能的双模数字多媒体终端构建本地无线接入网络。
本发明采用标准的IEEE802.11a/b/g宽带无线协议，分层、分组构建无线网络的方法，解决了大范围覆盖和大容量用户的问题，对于只需要少量数据回传就可以实现双向互动多媒体的宽带有线电视网络而言，是一种快捷、低成本的双向改造方法。
本发明需要在前端将某数字多媒体终端回传的IP数据通过局域网送给前端管理系统，前端管理系统需要根据终端的要求做出响应。在多媒体终端上，需要将回传上行信号和下行宽带多媒体电视信号分别采用不同的传输方式。上行信号采用无线WiFi协议和/或IP协议，下行信号走DVB协议。具体而言，要求多媒体终端支持DVB/IP双模。
本发明的最进一步目的是允许电视观众通过数字多媒体终端实现电视和多媒体的互动。用户可以通过内容指南和遥控器选择或定购付费的电视节目或信息，并通过无线网络将上行信号发送给前端信息提供者，进而通过下行的DVB广播方式获得所选择或订购的节目和信息。
图1是根据本发明构建的双向互动数字有线电视宽带网络的框图。
图2A是根据本发明的图1中的无线数据传输网络的第一个实施例。
图2B是根据本发明的图1中的无线数据传输网络的第二个实施例。
图3是根据本发明的图1中的DVB/IPTV双模多媒体终端。
图4是根据本发明实现有线电视双向互动的方法的流程图。
具体实施例方式
图1是根据本发明构建的一个双向数字有线电视宽带网络。该发明通过提供一种无线传输网络，将单向有线电视网络改造成为双向数字有线电视宽带网络，实现多媒体互动电视。在图1中的HFC网络1是单向有线电视网络中典型的光纤和电缆混合单向宽带网络。在这里用来传送下行宽带数字电视信号和其它宽带多媒体数字信号，这种标准的单向有线电视网路结构，被普遍采用。图1中的WiFi网络2是本发明的用于传送上行信号的无线传输网络，其具体结构和工作原理由图2A、2B描述。在本发明中，WiFi网络2通过IEEE802.11a/b/g协议和IP方式来传输信号。两个网络结合可将单向有线电视宽带网络改造成为广域双向数字有线电视宽带网络。
由于本发明将提出构建可覆盖大范围的无线网络方法，所以，该数字有线电视宽带网络可覆盖的范围将达到数十公里。为了实现本发明的双向互动功能，需要有同时支持两种网络的DVB/IPTV双模多媒体终端3。双模多媒体终端3和电视TV5直接相连，将TV5和本发明的双向互动有线电视宽带网络连接起来，实现互动电视功能。在这里，双模多媒体终端3是DVB和IPTV两种终端功能的整合，它同时支持宽带IP网络和IPTV业务，但是，由于所构建的WiFi网络是窄带IP网络，所以用在本发明中只能够是窄带IP功能而不能发挥其宽带IPTV功能。另外，在互动电视前端4对回传信号和下行宽带多媒体数字信号进行处理和管理，实现图1所示的数字有线电视宽带互动功能。
在本发明的具体实施例中，使用多媒体终端的用户通过该双向数字有线电视宽带网络与前段系统实现互动通讯的具体步骤为多媒体终端3在电视屏幕上显示互动内容导航提示，要求用户选择，用户通过遥控器光标和确认键选择；确认的信号经过多媒体终端3中的处理器11编码，通过IEEE802.11a/b/g无线卡10将信号发给远端接入单元6，通过远端接入单元6再将信号发送给无线中心控制5，通过无线中心控制单元5将信号送到有线电视前端系统4，前端系统中的运营支持系统将按照用户的请求，通过DVB下行通道(HFC网络1)，将节目或数据送给多媒体终端7，完成整个互动过程。
图2A是根据本发明来自图1的无线数据传输网络1，该网路由无线中心控制单元5、远端接入单元6及多媒体终端7中的无线卡10组成。应当清楚，虽然图2A、2B中仅仅示出了一个双模多媒体终端和一个远端接入单元，实际上根据本发明的无线数据传输网络应当包括至少一个双模多媒体终端和至少一个远端接入单元。
本发明中的关键设备是无线中心控制单元5，无线中心控制单元5是无线桥接设备(Bridging)，用于将分布在不同地方的无线局域网(由远端接入单元6和多媒体终端7中的无线网卡10组成)连接起来组成无线网络。在此，无线中心控制单元具有点对多点的桥接(将多个局域网进行互联)功能。无线中心控制单元5还具有RJ-45以太网口，可以直接与有线电视前端的局域网连接。
远端接入单元6也是无线局域网接入点(Access Point)，负责与为其所有所关联的多媒体终端7之间进行无线数据通信，也负责将多媒体终端7的数据桥接到无线中心控制单元5。
多媒体终端的无线网卡10，用于将多媒体终端联入无线局域网络当中。在此，我们采用MiniPCI插卡或USB插卡结构无线网卡。
在本发明中，还要采用高增益天线来提高有效发射功率和接收灵敏度，增加网络的覆盖范围。
无线网络的通讯过程是在多媒体终端上，用户选择互动业务所产生的回传数据信号经过处理器11送给无线网卡10，无线网卡将数据送给远端接入单元6，为了提高收发信号的灵敏度，远端接入单元6采用定向室外天线来提高有效辐射功率和接收灵敏度。远端接入单元6将收到的数据通过定向天线发送给无线中心控制单元5，通过高增益全向天线收到的数据经过无中心控制单元5的以太网口传送给有线电视前端系统进行处理。由于远端接入单元6采用了高增益定向天线，可以有效地通过定向覆盖一座楼的客户，特别适合中国的有线电视用户情况。装备高增益全向天线的中心控制单元与装备定向接收天线的远端接入单元构成了可以实现远距离通讯的无线网络。
本发明中的无线网络采用IEEE802.11a，b/g协议标准，提供先进的安全性、超级的性能、完整而先进的功能、超强的信号覆盖和丰富的管理特性，完全满足大范围面积部署用户实施无线局域网需要。IEEE802.11b能够提供11Mbps的最大速率，采用CCK调制方式,每子频道的数据速率分别为1、2、5、5、11Mbps，工作频段是2.4-2.4835GHz，可用频宽是83.5MHz。如果采用IEEE 802.11g，最大传输数据率可以达到54Mbps，采用OFDM和CCK调制方式，每子频道的数据速率分别为CCK1，2，5.5，11Mbps，OFDM6、9、12、18、24、36、48、54Mbps，工作频段是2.4-2.4835GHz，可用频宽是83.5MHz，而且还兼容802.11b，由于其仍然工作在2.4GHz并且保留了IEEE802.11b所采用的CCK技术，并采用了一个“保护”机制、因此可与802.11b的产品保持兼容。如果采用IEEE802.11a，最大传输数据率可以达到54Mbps，采用OFDM调制方式，每子频道的数据速率分别为6、9、12、18、24、36、48、54Mbps，工作频段是5.15-5.35GHz，5.725-5.875GHz，可用频宽是300MHz。无论是采用以上和总标准，都可以满足数字有线电视宽带网大量用户回传互动数据的需要。
图2B是根据本发明来自图1的无线数据传输网络2的第二个实施例，与无线数据传输网络2的第一个实施例不同的是，在该网络中没有无线中心控制单元5，代替的是，远端接入单元6与有线电视前端的数据交换通过Internet网络8实现。
无线网络的通讯过程是在多媒体终端上，用户选择互动业务所产生的回传数据信号经过处理器11送给无线网卡10，无线网卡将数据送给远端接入单元6，为了提高收发信号的灵敏度，远端接入单元6采用定向室外天线来提高有效辐射功率和接收灵敏度。远端接入单元6将收到的数据通过Internet网络8传送给设置在有线电视前端内的以太网交换路由器，数据由路由器送给有线电视前端系统进行处理。
本发明中的远端接入单元6采用具有IEEE802.11a或b/g标准的无线接入网关设备，这类设备具有无线协议到以太网协议的转换功能，可以将无线数据通过该远端接入单元6转换到Internet上传送，通过覆盖全域的Internet网络，将任意点上的多媒体终端回传的互动数据信号传回到有线电视前端。
图3是根据本发明来自图1的DVB/IPTV双模多媒体终端。该终端支持DVB和IPTV双模功能，既可以接受和处理来自同轴电缆输入的数字电视广播(DVB)信号，又可以接受处理来自五类线(互联网协议多媒体电视)的IPTV信号。这些信号经过统一的通信处理器和解码器处理后，通过视频和音频端输出给电视机显示。
DVB卡是用来接收数字电视广播信号的单元。该单元可以将同轴电缆送入的高频数字电视广播信号通过DVB调谐器解调和解码成TS流信号，该信号进一步被解复用，解扰等处理后，送给处理器11进行处理，压缩好的数字电视信号通过视频解码器12解码，恢复好的模拟视频信号和音频信号分别输出给电视机显示，从而完成了数字电视单向接收的全过程。
由无线网络传来的无线信号通过IEEE802.11a/b/g无线接收卡进行发射、接收处理，完成与所连接的远端接入单元6的通讯。所承载的IPTV数据送给处理器11处理。由于采用IEEE802.11a/b/g协议在进行远距离传输时不能实现在其短距离传输时的带宽，系统的传输带宽只能达到1M左右，所以，在此，无线网络只用来实现IP数据的传输，尽管多媒体终端7是具有IPTV功能的互动多媒体终端。由处理器处理好的互动回传信号，有该无线网卡10通过图2的无线数据网络回传给前端，所要求前端发送的多媒体视频、音频和数据信号都通过下行的DVB通道完成。
处理器11是一个中心控制单元，负责协调各单元的工作，负责处理各种协议，任务分配与处理。例如将需要解码的DVB下行信号送给解码器12解码，将上行请求信号送给无线接收卡10通过无线网络发送给前端，以及取出由DVB接收卡9接收的DVB下行多媒体数据信号等等。
解码器12负责完成被压缩的数字电视信号的解码，根据标准和实际需要，在此，我们需要对MPEG2、MPEG4、H.264、JPEG、BMP等视频和图像信号解码。解码后的视频、音频数据输出到连接的电视机上。
图4是根据本发明实现有线电视双向互动的方法的流程图。假设双模多媒体终端7选择(即点播)了某一个电视节目，需要将自己的选择通知前端运营支持系统，前端运营支持系统需要知道终端用户的选择，并通知播出系统将相应的节目送给该点播终端。通过回传无线网络将信号传回有线电视前端，具体流程如图4所示过程开始于S1，用户通过双模多媒体终端7点播某一个电视节目，也就是对节目菜单进行选择，其中该菜单可以通过DVB中的数据广播方式传送给用户，并显示在屏幕上。在用户选择菜单后，终端的处理器会自动产生回传的上行信号。接着步骤S2，多媒体终端将该上行信号通过自己的无线网卡送给远端接入单元6。步骤S3，远端接入单元6通过无线网络的中心控制单元5或者通过Internet与有线电视前端中的路由交换机通信，将信号回传给有线电视前端4。步骤S4，有线电视前端4的运营支持系统收到和处理用户的需求后，将双模多媒体终端7要的节目通过DVB下行通道送给双模多媒体终端7，整个过程完成。
本发明最大特色就是采用了最新的无线局域网新标准IEEE802.11a/b/g无线局域网解决方案，无线加有线的局域网络连接，提供了全新的网络接入模式和无处不在的网络连接。实现了使用户能够在任何时间、任何地点均能实现宽带多媒体互动目标，使得单向的数字有线电视宽带网络变成了具有互动功能的双向数字有线电视宽带网络。
本领域的熟练技术人员会明白，尽管这里为了说明的目的而描述了相似性系统的特定实施例，但是在不脱离本发明精神和范围的情况下可以作各种修改。因此，除了附加的权利要求之外，对本发明不作限制。
权利要求
1.一种实现有线电视双向互动的方法，其中利用数字有线电视宽带网络HFC传送下行宽带数字电视信号和其它宽带多媒体数字信号，利用基于WiFi的无线传输网络传送上行信号，所述方法包括-用户点播电视节目，产生一个上行的点播信号；-通过双模多媒体终端将该信号送到最近的远端接入单元；-远端接入单元将信号传送到有线电视前端；-有线电视前端的运营支持系统收到用户需求后进行处理，将节目通过DVB下行通道送给用户终端。
2.如权利要求1所述的方法，其中远端接入单元可以通过和有线电视前端相连的无线中心控制单元进行无线通信，将信号传送到有线电视前端。
3.如权利要求1所述的方法，其中远端接入单元可以通过和因特网进行通信，将信号传送到有线电视前端。
4.一种实现有线电视双向互动的系统，其中利用数字有线电视宽带网络HFC传送下行宽带数字电视信号和其它宽带多媒体数字信号，利用基于WiFi的无线传输网络传送上行信号，所述系统包括-至少一个电视，用于显示视频和音频信号；-至少一个双模多媒体终端，用于接收数字电视广播信号和IPTV信号，以及发送和接收所述无线传输网络的信号；-至少一个远端接入单元，用于在双模多媒体终端和有线电视前端之间转发无线信号；-有线电视前端，用于处理所述无线信号，确定电视信号的发送。
5.如权利要求4所述的系统，其中其中远端接入单元可以通过和有线电视前端相连的无线中心控制单元进行无线通信，将信号传送到有线电视前端。
6.如权利要求5所述的系统，其中远端接入单元可以和因特网进行通信，将信号传送到有线电视前端。
全文摘要
一种实现有线电视双向互动的方法和系统，其中利用数字有线电视宽带网络HFC传送下行宽带数字电视信号和其它宽带多媒体数字信号，利用基于WiFi的无线传输网络传送上行信号，所述方法需要将回传上行信号和下行宽带多媒体电视信号分别采用不同的传输方式。本发明利用WiFi网络的大范围覆盖结构，提供了全新的网络接入模式和无处不在的网络连接。使用户在任何时间、任何地点都能实现宽带多媒体互动，使得单向的数字有线电视宽带网络变成了具有互动功能的双向数字有线电视宽带网络。
文档编号H04N7/14GK101026739SQ200610007590
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月20日 优先权日2006年2月20日
发明者秦绮玲, 刘亚平 申请人:北京汉辰科技有限公司