专利名称：通过网络分布系统提供交互式接入信息源的接入系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及无需通过昂贵的难以使用的计算机硬件和软件提供交互式接入信息源的接入系统和方法。更具体地说，本发明涉及通过诸如电视分布系统的网络化分布系统提供接入诸如因特网的信息源的系统和方法。
背景技术：
众所周知，“因特网”是全世界的计算机互连网，接入该网络可以进行通信、研究、娱乐等。然而，这种接入通常需要使用比较昂贵且复杂的设备，包括个人计算机和相关硬件和软件。此外，利用个人计算机和相关设备需要相对较高程度的技术技巧和约定。于是，即使用户能够买得起包括个人计算机、打印机、调制解调器、缆线和其它必要相关装置的系统，用户必须正确地安装、连接和配置每个设备，必须学会如何操作这些设备，在必要时必须更新硬件和软件以维护系统。于是，需要一种对用户而言相对比较廉价的、仅需最低技术技术和约定以及易于使用的接入系统和方法。
发明内容
本发明可满足上述需求，它通过提供一种经网络化分布系统，尤其是电缆电视分布系统而接入信息源(如因特网)的系统和方法。传统的电视分布系统包括通过通信链路(例如同轴电缆、光纤、无线电和卫星无线链路等)与多个用户电视机接口的电视分布网络。典型地，每个用户电视机与一个机顶转换器盒或终端相连接，该机顶转换盒或终端连接在通信链路与接收来自分布网络的电视信号并对其解码的电视机之间。
在本发明较佳实施例中所采用的电视分布系统中，在用户与分布网络之间设置至少一个上行通信信道，它使用户能够与其实时进行通信。此外，电视分布网络通过前端服务器和路由器与诸如因特网的信息源接口。通常利用诸如因特网服务提供商(ISP)的服务提供商接入因特网，当然也可以直接接入因特网。在信息源为因特网的情况中，每个用户能够通过上行通信信道给前端服务器发出接入命令和信息请求而接入因特网。然后前端服务器把信息请求从每个用户传送到ISP。ISP对所请求的信息进行检索后，将该信息传送到前端服务器，然后前端服务器通过多个下行电视信号频道中的一个将其下载到请求用户。
在本发明的较佳实施例中，能够把从ISP请求的信息下载到每个用户机顶终端。在本发明的一个实施例中，这可以通过把信息插入到模拟电视信号的垂直消隐间隔(VBI)中来实现。该模拟电视信号通过电视分布网络在下行信道上同时发射。另一方面，可以用控制信息对该信息进行数字编码和打包。根据电视分布网络的类型，采用这一打包数据对在下行信道上发射的所选载波进行调制，或者不作进一步调制直接发送数据。在电缆电视系统中，这一插入和编码发生在电缆或网络前端。于是，每个机顶转换器盒或终端包括一个抽取器或解码器和一个终端处理器，用于提取信息和对其格式化以显示在用户的电视机上。
采用时分多址(TDMA)通信方案是较佳的，其中对通过上行信道发射的数据进行打包并插入到信道的时间段中。这便于数据通过上行信道中的单个信道从多个用户的发射。为了提供将从每个用户终端发射的上行信道数据与分布网络的适当同步，每个用户终端内的终端处理器对下行电视信号中存在的垂直同步信号进行检测，并采用这一信号产生TDMA成帧信号，用于使上行数据的发射同步。在另一个实施例中，对上行数据打包，但是不发送成帧信号。而是，终端处理器继续重新发送这些数据直至它收到前端的确认，表示它已经接收到为止。
因此，单个前端服务器对所有的因特网接入和来自与电视分布网络连接的每个用户的信息请求进行处理。为了管理这一安排，本发明采用两个显著的特征。第一，为了保证任何一个用户能够快速地登录因特网，前端服务器维持多个可供使用的因特网浏览器应用程序，在任何特定时刻可有效运行，以致于请求因特网接入的用户能够通过这些可供使用的有效浏览器之一立即与其连接。这极大地缩短了打开浏览器应用程序和接入因特网通常所需的的登录时间。为了实现本发明的这个特征，对前端服务器进行编程，以便在任何特定时刻维持打开一定数目的浏览器应用程序，超过当前正在被用户使用的这些浏览器应用程序。前端服务器监测可供使用的有效浏览器的数目，当该数目下降到某一预定数目以下时，前端服务器引起附加的浏览器应用程序打开。
本发明的另一个重要特征涉及因特网协议(IP)地址的分配。在传统的因特网接入系统中，IP地址或是永久或是暂时被分配给每个网络机器，以便于因特网与用户之间的通信。在本发明中，假想有大量(例如1000个)电视用户具有通过与电视分布网络接口的单个前端服务器接入因特网的能力。采用这一安排，则禁止给每个用户分配一个IP地址。本发明通过仅给前端服务器分配一个永久ID地址而克服这一问题，前端服务器通过ISP给因特网发射所有的因特网信息请求以及接收来自因特网的被请求信息。因此，前端服务器必须包括识别提出每个请求的用户以及被请求信息将发送给的用户的某种装置。这可以通过给每个用户终端提供一个终端识别号码或代码来实现，该识别号码或代码与每个接入或信息请求以及会话ID一起发射。利用识别号码或代码，当前端服务器通过ISP从因特网接收到因特网信息时，前端服务器能够保持对哪个用户请求因特网信息的跟踪。
附图简述从以下结合附图所作的对本发明较佳实施例的详细描述，本发明的特征和优点将是显然的，附图中
图1是按照本发明较佳实施例构造的接入系统和电视分布系统的体系结构的方框图。
图2A和2B分别是图1的电视分布系统的下行和上行信道的时序图。
图3是图1所示前端服务器的方框图。
图4是图1所示电缆前端设备的方框图。
图5是图3所示应用服务器的方框图。
图6是图1所示机顶转换器或终端的方框图。
图7是在图2A所示的一个下行信道上发送的下行数据包的方框图。
图8A-8B是能够在图7所示的下行数据包中传送的有效负载图。
图9是在图2B所示的一个上行信道上发送的上行数据包的方框图。
图10A-10F是能够在图9所示的上行数据包中传送的有效负载图。
图11是流程图，表明在本发明较佳实施例中进行的确认过程。
实现本发明的最佳方式详细参考附图，在整个附图中采用相似标号表示相似部件，图1示出通过电视分布系统11提供交互式接入信息源的接入系统10的较佳实施例。如图所示，接入系统10和电视分布系统11的部件必要时可混合。较佳地，电视分布系统11是电缆电视分布系统11，包括分支光缆和/或同轴电缆线的节点电视分布网络12。正如本领域的专业技术人员将明白的，这种电视分布系统11和网络12是众所周知的，并被全美国的电缆电视服务提供商所广泛采用。然而，本领域的专业技术人员还将看出，可以采用其它类型的网络化分布系统，而不偏离本发明的精神和范围。这些其它类型的网络化分布系统包括，但不局限于轨道卫星系统、陆上无线电缆系统等。
电视分布网络12具有网络前端14和多个终端16。应当明白，现在参考图2A和2B，网络12拥有被分成多个RF调制的下行信道10(图2A)和多个RF调制的上行信道22(图2B)的频谱，这里，美国下行信道20载有一个或多个从网络前端14到终端16的电视发射信号24，每个上行信道载有从终端16到网络前端14的数据发射信号26。
正如图2A所示，根据本发明第一实施例的各个下行信道20上的每个电视发射信号24包括多个顺序发射的图象场28，这里，每个顺序发射的图象场28包括对应于象素化图象数据传输的图象间隔30、和对应于象素化图象数据传输的空白间隔或垂直消隐间隔32。已知，空白间隔32是由于电子枪显示装置所施加的制约所要求的。更具体地说，绝大多数电视显示装置采用电子枪和荧光屏来显示电视发射信号24，通过使电子枪聚焦以一系列从显示屏顶部到底部依次施加的水平线将电子射在显示屏上，在显示屏上产生发射的图象场28的图象。于是，在第一图象场28结束后，在第二图象场28开始时需要垂直消隐间隔，从而有时间将电子枪轨迹从显示屏底部重新回到顶部。已知，每个发射的图象场28还包括每条发射的水平线之间的水平消隐间隔，从而有时间使电子枪从一条线的末端重新返回到另一条线的起始端。已知，按照美国广播协定美国图象场28的时间长度T为1/60秒，两个图象场28合并起来形成一个图象帧。
在本发明的另一个实施例中，电视发射信号是数字化的，包括多个分包数字数据流，含有所需的视频、声频和控制信息，它们或是直接被发送或是被调制作下行发射。应当明白，对数字数据流进行分包、调制和发射的这些技术和装置是本领域专业技术人员所公知的，无需作进一步讨论。
正如图1所示，电视分布系统11的网络前端14与电缆前端34连接，电缆前端34包括电缆前端设备或前端分布设备36和前端服务器38。正如下文将更详细地讨论的，前端服务器38通过路由器40和信道服务单元/数据服务单元(CSU/DSU)42与信息源进行通信。
现在参考图4，电缆前端设备36包括一个传统的电缆网络前端控制器44，用于控制电视分布网络12的各个下行信道20上的电视发射信号24的分布。对于每个下行信道20，电缆前端设备36还可以包括一个任选的视频扰频器46，用于接收视频编程形式的电视发射信号24以及对视频编程进行扰频(图4中仅示出一个视频扰频器)。RF调制器48包含在电缆前端设备中，用于每个下行信道20将各个电视发射信号24调制为下行信道20频率(图4中仅示出一个RF调制器48)，单个RF合并器50接收来自所有RF调制器48的输出并将这些输出合并以形成单个信号。将从RF合并器50输出的单个信号馈送给双工滤波器52，然后馈送给网络前端14。应当明白，双工滤波器52也接收上行信道22上的上行数据发射信号26并分离这些上行数据发射信号26作进一步上行发送。
再参考图1，电视分布系统11还包括多个机顶转换器或终端54、每个终端与电视分布网络12的终端16接口，用于接收各个下行信道20上的电视发射信号24。应当明白，每个终端54便于下行信道20的选择并与显示装置56接口，用于显示所选下行信道20上所携载的电视发射信号24。通常，显示装置56是可调谐的电视机，尽管本领域的专业人员将会看出也可以采用非调谐的电视监视器。
以上描述了电视分布系统11，现在将讨论接入系统10。接入系统10包括与一个终端54相关的输入装置58，用于将信息源的命令输入其中。正如图6所示，由输入装置58输入终端54的命令由上行发射器106在电视分布网络12的FR调制上行信道22上从终端54发射到电缆前端设备36。
较佳地，信息源是众所周知的因特网通信网络，前端服务器38通过诸如因特网服务提供商(ISP)60的提供商进行通信。然而，将会明白，信息源可以是电缆前端34处的本地信息源、电子邮件交换、“闲聊室”交换、应用服务器68自身等。
再参考图4，所有的上行信道22是在双工滤波器52处由电缆分布网络12的网络前端14接收的，由双工滤波器52与下行信道20相分开，并传送给RF解调器62、每个上行信道22用一个RF解调器62(图4中仅示出一个RF调制器62)。于是，对具有发射命令的RF调制上行信道22进行解调，将该命令传送给上行数据接收器64，它由将接收的命令传送给前端服务器38(如图1和3所示)。另一方面，尽管图中未示出，本发明能够采用另外的上行信道，如电话和/或非电缆RF广播。采用这种替代方案，按照需要，发射命令可以或是直接传送给上行数据接收器64或是通过RF解调器62传送给上行数据接收器。
前端服务器38与电缆前端设备36相关并与ISP60接口。于是，前端服务器38通过路由器40和CSU/DSU42将基于所传送命令的命令从上行接收器64发射到ISP60。更具体地说，现在参考图3，前端服务器38较佳地划分在通信控制器66和应用服务器68中。来自上行接收器64的命令被通信控制器66接收，然后传送给应用服务器68。正如下文将更详细讨论的，通信控制器66对下行数据分包、对上行数据去分包、处理来自终端54的会话请求、以及执行维持应用服务器68与终端54直接通信所需的功能。
现在参考图5，应用服务器68包括与通信控制器66通信的机顶通信组件70，用于将应用服务器68与通信控制器66接口。来自通信控制器66的接收命令被传送给机顶通信模块70，然后传送给会话管理器72。正如将会明白的，会话管理器72管理多个机顶终端54的多个会话，因此维持接收命令与产生该接收命令的终端54之间的关联。更具体地说，正如将结合图9更详细地讨论的，会话管理器72所接收的每个命令或信息请求包括该命令或请求发送给哪个终端54的识别号码或代码。会话管理器72保持对这一信息的跟踪，以致于当从ISP60接收被请求信息时，会话管理器72将知道应当将信息下载给哪个终端54。应当注意，ISP60仅与前端服务器38内的应用服务器68通信，因此并不与任何机顶终端54直接通信。这是本发明的一个重要特征，因为它消除了给每个机顶终端54分配因特网协议(IP)地址的需求。取而代之的是，系统10仅需要给应用服务器68分配单个IP地址，用于管理所有的因特网接入和来自每个机顶终端54的信息请求。
从一个终端54接收命令后，会话管理器72将其传送给机构用户代理商74中的一个，这与命令和当前应用有关。用户代理商74包括通过ISP60浏览的多个浏览器75、通过ISP60便于电子邮件的邮件代理商、便于在线聊天会话的聊天代理商等。
响应于接收命令，用户代理商74基于接收命令以可被ISP60理解的格式发布一个或多个进一步命令，通过邮电局76、自动提款机78的方式，或者通过邮电局76和自动提款机78的旁通将发布的命令传送给ISP60。应当理解，邮电局76便于电子邮件的发送和接收，自动提款机78存储并传送双向话务。此外，自动提款机78可以保持对所发布命令的跟踪，如果定期请求可存储一定的数据。还应当理解，当不需要时，例如在在线聊天会话期间，可以使不需要的邮电局76和自动提款机旁路。与用户代理商一样，邮电局和自动提款机是公知的，因此这里不需要作更详细地描述。
本发明的另一个重要特征是在应用服务器68中提供多个浏览器75。会话管理器72控制浏览器75的启动，以致于在任何给定时刻，可以启动当前未被任何用户使用的几个浏览器。这一安排的目的是包括能够使用户与因特网连接，没有登录延迟，通常出现在浏览器应用程序打开的期间。因此，当应用服务器68从用户那里接收一个与因特网连接的请求时，会话管理器72立即建立通过可供使用的有效浏览器75之一的连接。当用户发出一个终断因特网会话的请求时，会话管理器72使得一个浏览器应用程序75关闭。
对会话管理器72进行编程，以监视可供使用的有效浏览器75的数目。当用户通过浏览器75与因特网连接时，可供使用的有效浏览器的数目减少。一旦这个数目达到预定的最小值(例如3)时，那么，会话管理器72使得预定数目(例如5)的浏览器75重新启动，以保证当从用户那里接收一个因特网接入请求时，有效浏览器将总是可供使用的。
较佳地，应用服务器68还包括用户数据库管理器80A和相关的用户数据库80，用于管理接入系统用户信息。应当明白，这些信息包括关于每个用户的信息、与每个用户相关的特定特征和属性、关于每个用户频繁接入信息的信息等。应用服务器68还可以包括一个计费接口模块82，与计费接口82A相关，用于对使用接入系统10的用户计费。正如本领域专业人员将认识到的，计费接口82A能够与多个用于计费的已知记帐系统中的任何一个连接，包括用于电视分布系统11计费的记帐系统。
较佳地，应用服务器68包括一个接口84，允许应用服务器68通过信息源可以期望的不管什么协议与信息源进行通信。例如，如果信息源是因特网，以及采用ISP60，协议较佳地为TCP/IP(传输控制协议/因特网协议)协议，通常用于在因特网上的通信。然而，根据信息源，本领域专业人员任何将会认识到，可以采用其它的协议，而不会偏离本发明的精神和范围。
再参考图1，图5中的接口84较佳地通过路由器40和与电缆前端34相关的CSU/DSU42的方式与ISP60进行通信。应当明白，路由器40与接口84连接，用于ISP60与接口84之间的数据传送/流水线，CSU/DSU42是将路由器40接口至ISP60的服务单元，路由器和CSU/DSU二者都是公知的，因此不必作进一步描述。此外，本领域专业人员将会认识到，可以采用其它的将ISP60接口至前端服务器38的方法，而不会偏离本发明的精神和范围。另外，本领域专业人员将会认识到，并不需要把所有命令传送给ISP60。例如，如果在自动提款机78处的应用服务器68内(例如频繁请求的因特网主页)已经可以提供所请求的信息，那么，ISP60不需要为取得所请求的信息而进行通信。同样，如果命令是通过前端服务器38的方式从第一终端54到第二终端54的消息(如下讨论的)，那么不需要与ISP60进行通信。
一旦ISP60接收到一个命令，那么ISP60最好对该命令进行处理，以产生响应于此的信息。产生的信息被ISP60发送到前端服务器38，然后必须发送到发出相应命令的终端54。于是，正如图5所示，通过接口84的方式在应用服务器68中接收来自ISP60的信息并通过邮电局76和/或自动提款机78将其传送到适当的用户代理商74。
应当认识到，根据信息源，来自信息源的信息可以不是显示在与终端54相关的显示装置56上的兼容形式。更具体地说，如果信息源是因特网，以及采用ISP60从其接入信息，那么，信息将可以包括第一图形形式的图形(例如640象素×480象素×256彩色的显示屏)，而终端54和显示装置56很可能期望信息是第二图形形式(例如320象素×200象素×16彩色)。于是，信息的图形部分必须被图形处理器86转换，与自动提款机78进行通信。在将图形数据从一种形式转换为另一种形式中图形处理器的操作是众所周知的，这里不必作进一步描述。
用户代理商74将来自ISP 60的信息传送给终端显示管理器88。较佳地，终端显示管理器88设计成使必须发送给终端54的实际信息量减至最小。于是，较佳地，终端显示管理器88让应用服务器68处的显示屏在合适终端54上显示，终端显示管理器88把当前将在合适终端54上显示的信息显示在显示屏上，以及终端显示管理器88仅发送需要对将被改变的一部分显示屏进行更新的信息。由屏幕再现器再现显示屏的过程是众所周知的，这里不作进一步描述。
应当明白，仅发送更新信息能够极大地减少必须发送给终端54的下行信息量，如果显示屏仅作很少变化尤其如此。较佳地，对终端54进行编程以基于这种更新信息进行操作。
来自终端显示管理器88的更新信息和来自应用服务器68的其它信息通过机顶通信模块70被传送给通信控制器66。再参考图4，通信控制器66接收传送来的信息，又将这一信息传送给数据模块90。数据模块90可以是例如垂直消隐间隔(VBI)插入器、或者水平消隐间隔(HBI)插入器、或者QAM调制器，有或没有伴随的射频调制器。应当明白，给每个下行信道20提供一个数据调制器90(图4中仅示出一个调制器90)，在各个下行信道20的电视发射信号24中插入来自通信控制器66的相继一部分被传送信息。
每个数据调制器90置于电缆前端控制器44与各个双工滤波器52之间的下行信息流中。此外，根据本领域专业技术人员熟知的技术和系统，下行路径还可以包括视频扰频器46、射频调制器48和射频合并器50。正如本领域专业技术人员明白的，可以采用不同的数据调制方案和技术，不会偏离本发明的精神和范围。
现在参考图6，终端54包括射频调谐器94和下行数据提取器92。更具体地说，射频调谐器94被预置为调谐和用插入信息对含有电视发射信号24的下行信道20进行解调，数据提取器92从经解调的电视发射信号24的顺次图象场28的消隐间隔32提取插入信息的插入顺序部分。然后将提取信息传送给终端处理器96。
假设VBI中的每个消隐线的等效波特率约为12.5K，以及假设本发明较佳实施例的接入系统10采用每个VBI的8条线，那么，利用信息传递的VBI插入技术可实现100K等效波特率。对于更高的数据率，将会明白信息也能够散布在整个视频和声频流上。
较佳地，利用众所周知的技术由终端显示管理器88对从电缆前端设备36下行发送的插入信息进行编码和/或压缩，使传输时间减至最小。较佳地，处理器96包括执行编码和/或压缩更新信息的解码和解压缩功能的软件。另一方面，终端54可以包括置于数据提取器92与处理器96之间的解码和/或解压缩模块98，在将这种信息提供给终端处理器96前对编码和/或压缩更新信息进行解码和解压缩。正如图6所示，终端处理器96可以与存储器100相联系，以便于执行各种处理功能。
较佳地，终端处理器96和存储器100从提取信息产生显示信息，该显示信息被显示在显示装置56上。较佳地，提取信息包括由应用服务器68的终端显示管理器88所提供的显示屏。
较佳地，正如图1和6所示，将命令输入到终端54中的输入装置是计算机型键盘58。于是，接入系统10的用户能够键入字命令、电子邮件等。此外，键盘58较佳地包括移动显示装置56上所显示图形指针的鼠标器。较佳地，鼠标器指针图象由终端(机顶转换器)54内的终端处理器96执行，以提高响应时间。提供一个红外(IR)发射器102，以红外发射的形式将操纵键击信号从键盘58发射到红外接收器104，红外接收器接收来自键盘58的红外发射信号以及将对应于所发射的键击信号的信号传送给终端处理器96。然而，键盘58可以与终端54装在一起，不会偏离本发明的精神和范围。
另一方面，键盘58可以被具有定向按钮和执行按钮的遥控装置替代。这种遥控装置为电视分布系统11中终端54通常所采用的向终端54中输入一个选择将多个下行信道20之一显示在显示装置56上的类型。不管命令的来源，终端54通过上行发射器106的方式作为电视分布网络12的一个上行信道22上数据发射信号26而发射命令。
在本发明较佳实施例的接入系统10中，前端服务器38是多个终端54中每一个的中央处理器。于是，上行接收器64可以在分布网络的一个或多个上行信道22上从多个终端54接收多个输入命令，然后将各个接收命令传送给前端服务器38。现在应当明白，前端服务器38基于各个被传送命令将命令发射给ISP60,ISP60响应于各个被传送命令将信息发射给前端服务器38。数据调制器90基于前端服务器38的各个所发射信息接收信息以及将顺序部分接收信息插入到至少一个电视发射信号24中，各个终端54内的每一个数据提取器92提供各个已插入的顺序部分信息。
较佳地，用作多个终端54中每一个的中央处理器的前端服务器38允许终端-终端通信，至少是电视分布系统11内的终端54之间的通信。应当明白，在这种通信中，消息从第一终端54发送到前端服务器38，然后由前端服务器38传送到第二终端54，由此使ISP60旁通。较佳地，消息是电子邮件消息或者是其聊天会话期间发射的消息或者提供对等关系通信的一些其它应用。
正如将结合图7-10F进一步讨论的，终端54与通信控制器66之间的上行数据的发射较佳地是利用传统时分多址(TDMA)方案实现的，其中将数据分解在上行信道22内的时间段中多路复用的包中。为了实现TDMA方案，需要被称为TDMA成帧信号的同步或时钟信号来使数据包的发射同步。在本发明的较佳实施例中，从下行信道20上存在于电视信号中的垂直同步信号能够方便地获得每个上行信道22的TDMA成帧信号。因此，较佳地对终端处理器96编程，以检测由数据提取器92或解码和解压缩模块98接收的下行数据中的垂直同步信号或者产生馈送给上行发射器106的TDMA成帧信号。TDMA成帧信号使得上行发射器106在适当的时候通过上行信道22发送其数据包，以保证数据将不干扰来自其它发射器54的在相同上行信道22上发射的上行数据。由此，以这种方式使用垂直同步信号产生上行TDMA成帧信号消除了产生单独时钟信号的需求，并保证来自终端54的上行数据发射信号将彼此相互同步。
现在参考图7-10F更详细地描述终端54与前端服务器38的通信控制器66之间的上行和下行数据的发射。较佳地，电视分布网络12的每个上行信道22被多路复用到多个上行时间段108中，正如图2B所示，这里每个时间段108的时间长度T等于图形场28的时间长度T，正如图2A所示。此外，多个上行信道22较佳地与每个下行信道20是成对的。在本发明的较佳实施例中，最高达4个上行信道22与每个下行信道20成对。此外，系统10的每个终端54较佳地在任何时刻分配给至少一个上行时间段。
现在参考图7，来自前端服务器38的通信控制器66的下行数据的每次发射较佳地采用至少一个下行数据包110的形式。正如图7所示，下行数据包110包括基于其余下行数据包110的四字节循环冗余校验(CRC)值，这里采用CRC值来检测包110中数据的任何混乱。CRC值的使用是众所周知的，因此，无需作进一步描述。
下行数据包110还包括SND字节(SND A-SND D)，这里每个SND字节对应于与正在其上传送下行数据包110的下行信道20相关的上行信道22。每个SND字节包含被允许在相应上行信道22的下一个上行时间段108中发射上行数据的发送者的会话ID(例终端54)。例如，如果SND B字节具有‘1’值，那么，分配会话ID‘1’的终端54可以在对应于‘B’的上行信道22上在下一个上行时间段108中进行发射。较佳地，如果一个特定的SND字节具有零值，那么，允许任何终端54在下一个相应上行时间段108进行发射，请求新的会话。
每个下行数据包110还包括四个确认(ACK A-ACK D)字节，这里每个ACK字节对应于与正在其上发送下行数据包110的下行信道20相关的上行信道22。应当明白，每个ACK字节的发送是响应于在以前上行时间段108内在各个上行信道22上成功接收上行数据。较佳地，每个ACK字节包括发射终端54的会话ID和表示正在被确认的上行数据包的顺序号是偶数还是奇数的一个校验位。
下行数据包110还包括一个两字节包顺序号，随后是多字节的有效负载。现在参考图8A，图中示出，下行数据有效负载112包括一个字节有效负载会话ID，用于识别有效负载的预期接收终端54的会话ID；一个两字节长度指示符；和正在包中被传送的数据的内容。应当明白，尽管下行信道20上的所有终端54将接收所有的下行数据包110，但是一个特定的终端54将忽略正在包110中传送的数据的内容，除非该数据有效负载112具有对应于终端54的会话ID的有效负载会话ID。
较佳地，下行数据包110周期性地具有内务有效负载114而不是数据有效负载112，正如图8B所示。如图所示，内务有效负载114包括四个信道字节，每个信道字节识别与正在其上发送下行数据包110的下行信道20相关的四个上行信道22的各个信道。于是，如果终端54希望启动接入系统10上的会话，那么终端54必须在下行信道20上收听内务包114，收到这种内务包时能够确定上行信道22怎么与下行信道20相关。然后终端54能够在相关的一个上行信道22上发送一个会话请求。
如果会话请求是由信道控制器66最近作出并且产生作用，那么，内务有效负载114还包括数个会话请求(登录)确认(LACK)。具体地，内务有效负载114包括LACK数目的一个字节指示符，随后是各个LACK。如图所示，每个LACK包括一个‘盒ID’，对应于与请求终端54相关的唯一终端ID号码；一个字节会话ID，在会话期间识别请求终端54；两个字节下行信道指示符，表示请求终端54应当调谐到的下行信道20；以及一个字节上行信道指示符，表示终端54应当在其上播放的上行信道22。
现在参考图9，来自终端54的上行数据以上行数据包116的形式传送。如图所示，每个上行数据包116包括一个4字节CRC值，与每个下行数据包110的一样；一个1字节标识符(它具有分配给终端54的会话ID)和一个校验位，表示上行数据包110是否具有偶数或奇数包数目；一个1字节数据长度指示符，表示包116中多字节上行有效负载的长度；和有效负载。正如图10A所示，上行有效负载具有结构118，它包括一个2字节长度指示符和有效负载的内容。图10B-10F是各种上行有效负载的内容的例子。
正如图10B所示，来自终端54的会话或登录请求120包括一个表示上行数据包116是登录请求120的1字节指示符和该请求终端的唯一盒ID。正如图10C所示，上行确认有效负载122包括表示上行数据包116是上行确认122的1字节指示符、正在被确认的下行数据包110的2字节顺序号、和1字节确认(ACK)指示符。
偶然地，未收到预期的下行数据包110，或者收到混乱或有差错的数据包。于是，正如图10D所示，上行数据包116可以包含上行重发请求有效负载124，它包括一个表示上行数据包116是重发请求124的1字节指示符和一个必须被重发的下行数据包110的2字节顺序号。
如果正在被终端54上行发送的数据是来自计算机型键盘58或者其它输入装置58的键击，那么，上行数据包116具有上行键击有效负载126，如图10E所示，它包括一个表示上行数据包116是键击有效负载126的1字节指示符和一个2字节键击代码。应当明白，如果键击来自键盘58，键击代码包括CTRL/ALT/SHIFT键是否是在击键时正在被揿下的信息。
如前所述，输入装置58较佳地包括鼠标器或类似鼠标器的装置，鼠标移动向终端54和接入系统10输入命令。于是，上行数据包116可以包括上行鼠标移动信息128，如图10F所示。鼠标移动信息128包括一个表示上行数据包116是鼠标移动有效负载128的1字节标识符、一个1字节鼠标器点击代码、一个2字节鼠标X坐标和一个2字节鼠标Y坐标。应当理解，一个字节鼠标器点击代码包括CTRL/ALT/SHIFT键是否正在被揿下的信息和左、中、右鼠标器按键信息。
本领域的专业人员将会明白，可以改变下行和上行数据包110、116的具体结构，而不会偏离本发明的精神和范围。例如，如果仅把三个上行信道22分配给一个下行信道20，在下行数据包110中仅需三个SND和三个ACK字节(图7)。同样，在结构或尺寸方面可以增加、删除或改变数据包110,116中的字段。
采用如上所述的接入系统10，终端54以下述方式请求会话。初步地，将终端54调谐到正在其上发送下行数据包110的下行信道20，听内务数据包114(如图8B所示)，以确定哪个上行信道22与下行信道20相关。随机选择一个上行信道22，在还未被各个SND字节(如图7所示)预分配的上行时间段108中传送登录请求120(图10B)。如果在预定个数的时间周期T(对应于图象场28的长度(图2A)和上行时间段的长度(图2B))顺次收到登录确认(LACK)(图8B)，那么，会话请求是成功的。如果不是，那么，可以随机地试一试一个新的下行和上行信道20、22。
在两个终端54在同一上行时间段108内发送会话请求的可能性不大的情况中，通信控制器66将接收碰撞数据，没有一个终端54将接收LACK。较佳地，每个终端54等待一端随机时间，试图作第二次会话请求。重复这一过程直至通信控制器66对二次请求作了处理为止。
一旦登录，在终端54发布上行命令后，终端响应于该命令等待已经给终端54寻址的下行数据包110。较佳地，对每个接收的下行数据包110进行校验，以确定数据包顺序号是否正确。如果数据包的顺序号是错误的，那么，用成功地接收的最后数据包的包顺序号发送一个重发请求124(图10D)。较佳地，前端服务器将重发请求124解译为一个重新发送具有重发顺序号的数据包110的请求，而后发送每个数据包。
如果重发请求124多次发送而没有结果，或者如果在预定的时间周期内终端54还未收到下行数据包，那么，终端54能够试图重新连接。较佳地，在重新连接尝试中，终端在新的下行和上行信道20、22上作出一个会话请求120。
正如以上讨论的，每个下行数据包110和上行数据包116被包接收者快速确认(ACK)，如图7和10C所示。应当理解，这种快速ACK是解决噪声问题(正如以上讨论的)和提供实时接入ISP 60所需的。较佳地，数据包发送者等待到两个上行时间段108或图象场28以接收来自数据包接收者的ACK。如果终端54这时未收到ACK，那么，该终端54较佳地重新发送寻求确认的上行数据包。如果迫使终端54以预定次数重新发送数据，较佳地在新的下行和上行信道20、22上作出重新连接。
按照如上所述在接入系统10中采用以下方法来发送命令和接收信息是较佳的。在这种方法中，现在参考图11，第一数据由前端服务器38输入到一个终端54(步骤S1101)，并在分布网络12的上行信道22上从终端54发射出去(步骤S1102)。然后，在前端服务器38的通信控制器66处在分布网络12的上行信道22上接收发射的第一数据(步骤S1103)，在分布网络12的下行信道20上从前端服务器38发射接收到第一数据的确认(ACK)(步骤S1104)。然后，在终端54处在分布网络12的下行信道20上接收该发射的第一ACK(步骤S1105)，表示输入的第一数据被成功地接收。较佳地，第一ACK在约两个图象场28或上行时间段108(2T)内被终端54接收。
在图11所示的方法中，在分布网络12的下行信道20上从前端服务器38的通信控制器66还发射第二数据(步骤S1106)，该数据被终端54接收(步骤S1107)。相应地，终端54在分布网络12的上行信道22上发射接收到的第二数据的第二ACK(步骤S1108)，所发射的第二ACK被前端服务器38接收(步骤S1109)，表示第二数据被终端54成功地接收。
应当理解，正如以上所述，在以上描述的实时确认方法中在下行信道20上的每个发射步骤包括将顺序部分的信息(即第二数据或第一ACK)插入到至少一个电视发射信号24的顺序图象场28的空白间隔32中的步骤，在下行信道20上的每个接收步骤包括从电视发射信号24的顺序图象场28的空白间隔32中提取插入的顺序部分信息的步骤。
总之，本发明包括一种新颖和有用的接入系统和方法，接入远程信息源的信息。该接入系统是特别有用的，因为它利用现有的网络化分布系统，接入系统的用户不需要在个人计算机、调制解调器等方面作大的投资，用户不需要掌握复杂的技术，用户不需要连接电话线以获得这些信息。此外，这种接入系统的等效波特率明显地高于传统28.8K波特率电话线调制解调器所能提供的。
本领域的专业技术人员应当明白，对于以上描述的实施例可以进行改变，而不会偏离本发明的概念。例如，正如以上已经描述的，尽管本发明的较佳实施例是通过将来自ISP60或其它信息源的信息插入到传统模拟电视信号的垂直消隐间隔中实现的，但是应当理解，本发明也可以通过利用全数字编码格式，例如MPEGⅡ来实现。此外，可以看出，个人计算机能够与终端54接口，以增强接入，这仍然在本发明的精神和范围内。再有，尽管较佳实施例采用电视分布系统，但是本发明能够利用任何网络化分布系统，如无线电广播网络、寻呼网络等来实现。因此，可以理解，本发明并不局限于这里所揭示的特定实施例，而是希望覆盖在所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的各种改进。
权利要求
1．一种通过网络化分布系统提供交互式接入信息源的接入系统，其特征在于所述系统包括a)分布网络，它包括网络前端、多个终端、连接在所述网络前端与所述终端之间的多个下行信道、和连接在所述网络前端与所述终端之间的多个上行信道；b)多个发射器，每一个发射器与相应一个所述终端连接，用于通过所述上行信道把命令发射到所述网络前端，从所述信息源请求信息，每个所述命令包括一个识别代码，识别发送该命令的一个所述终端；以及c)所述网络前端与所述信息源之间接口的服务器，所述服务器具有分配给其的因特网协议地址，以便于与所述信息源的通信；包括响应于所述终端之一的命令把信息请求发送给所述信息源、接收来自所述信息源的所述被请求信息、由所述识别代码识别发送所述命令的所述终端之一、和通过所述网络前端和所述下行信道之一把所述被请求消息下载到所述那个终端的装置。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于所述服务器进一步包括1)被相应数目的所述终端共同使用的多个浏览器应用程序；2)将数个所述浏览器应用程序维持在现用状态的装置，这里所述数目超过当前正在被所述终端使用的所述浏览器应用程序的数目；以及3)当所述服务器从所述终端之一接收到一个接入命令时将所述终端之一连接于所述现用浏览器之一的装置。
3．如权利要求2所述的系统，其特征在于所述的维持装置进一步包括监视可供使用的现用浏览器应用程序的数目的装置和当可供使用的现用浏览器应用程序的数目下降到预定数目以下时启动附加浏览器应用程序的装置。
4．如权利要求1所述的系统，其特征在于所述上行信道是时分多路复用的，所述上行信道的数据作为数据包插入到所述上行信道中。
5．如权利要求4所述的系统，其特征在于所述的下行信道载有所述网络前端的电视信号，所述信息包括垂直同步信号；设置了采用所述垂直同步信号在所述上行信道上产生数据的成帧信号的装置。
6．如权利要求1所述的系统，其特征在于所述分布网络包括电视分布网络，所述信息源包括因特网，所述服务器被接至因特网服务提供商。
7．如权利要求6所述的系统，其特征在于所述电视分布网络进一步包括电缆电视分布网络。
8．一种通过网络化分布系统提供交互式接入信息源的接入系统，其特征在于所述接入系统包括a)分布网络，它包括网络前端、多个终端、连接在所述网络前端与所述终端之间的多个下行信道、和连接在所述网络前端与所述终端之间的多个上行信道；b)多个发射器，每一个发射器与相应一个所述终端连接，用于通过所述上行信道把命令发射到所述网络前端，从所述信息源请求信息；以及c)在所述网络前端与所述信息源之间接口的服务器，所述服务器包括1)被相应数目的所述终端同时使用的的多个浏览器应用程序；2)将数个所述浏览器应用程序维持在现用状态的装置，这里所述数目超过当前正在被所述终端使用的所述浏览器应用程序的数目；以及3)当所述服务器从所述终端之一接收到一个接入命令时将所述终端之一连接于所述现用浏览器之一的装置。
9．如权利要求8所述的系统，其特征在于所述的维持装置进一步包括监视可供使用的现用浏览器应用程序的数目的装置和当可供使用的现用浏览器应用程序的数目下降到预定数目以下时启动附加浏览器应用程序的装置。
10．如权利要求8所述的系统，其特征在于所述上行信道是时分多路复用的，所述上行信道的数据作为数据包插入到所述上行信道中。
11．如权利要求10所述的系统，其特征在于所述的下行信道载有所述网络前端的电视信号，所述信号包括垂直同步信号；设置了采用所述垂直同步信号在所述上行信道上产生数据的成帧信号的装置。
12．如权利要求8所述的系统，其特征在于所述分布网络包括电视分布网络，所述信息源包括因特网，所述服务器被接至因特网服务提供商。
13．如权利要求12所述的系统，其特征在于所述电视分布网络进一步包括电缆电视分布网络。
14．一种通过电视分布系统提供交互式接入信息源的接入系统，其特征在于所述接入系统包括a)电视分布网络，它包括网络前端和多个终端b)连接在所述网络前端与所述终端之间的多个下行信道，用于从所述网络前端发射电视信号，所述电视信号各包括垂直同步信号；c)连接在所述网络前端与所述终端之间的多个上行信道，所述上行信道是彼此时分复用的；d)采用所述垂直同步信号在所述上行信道上产生数据的成帧信号的装置。
15．一种通过电视分布系统提供交互式接入信息源的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤a)提供一电视分布网络，它包括网络前端、多个终端、连接在所述网络前端与所述终端之间的多个下行信道、和连接在所述网络前端与所述终端之间的多个上行信道；b)提供多个发射器，每一个发射器与相应一个所述终端连接；c)提供一连接在所述网络前端与所述信息源之间的服务器，所述服务器具有分配给其的因特网协议地址，以便于与所述信息源的通信；d)通过所述上行通信之一把命令从所述终端之一发射到所述网络前端，所述命令请求所述信息源的信息，包括识别发送该命令的所述终端之一的识别代码；e)将所述命令传送给所述服务器；f)响应于所述命令将信息请求从所述服务器发送到所述信息源；g)将被请求信息从所述信息源发送到所述服务器；h)由所述识别代码识别发送所述命令的那个所述终端；以及i)通过所述网络前端和所述下行信道之一将所述被请求信号从所述服务器下载到所述那个终端。
16．如权利要求15所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤j)使得所述服务器启动多个因特网浏览器应用程序，供相应数目的所述终端同时使用；以及k)当所述服务器从所述那个终端接收到所述命令时将所述那个终端连接到所述现用浏览器应用程序之一上。
17．如权利要求16所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤l)使得所述服务器监视当前不与一个所述终端连接的所述可供使用现用浏览器的数目；以及m)当所述现用浏览器应用程序的数目下降到预定数目以下时使得所述服务器启动附加浏览器应用程序。
18．如权利要求15所述的方法，其特征在于通过所述上行信道之一将命令从所述终端之一发射到所述网络前端的所述步骤进一步包括1)将所述命令形成为至少一个数据包；以及2)将所述至少一个数据包插入到所述上行信道的至少一个相应时间段中。
19．如权利要求18所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤3)采用通过所述下行信道之一发射的电视信号中的垂直同步信号作为成帧信号，将所述至少一个数据包发射到所述网络前端。
20．如权利要求15所述的方法，其特征在于提供分布网络的所述步骤进一步包括提供电视分布网络，将信息请求从所述服务器发送到所述信息源的所述步骤进一步包括将信息请求从所述服务器发送到因特网服务提供商以及将来自所述因特网服务提供商的所述请求传送到因特网。
21．如权利要求20所述的方法，其特征在于提供电视分布网络的所述步骤进一步包括提供电缆电视分布网络。
22．一种通过电视分布系统提供交互式接入信息源的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤a)提供一电视分布网络，它包括网络前端、多个终端、连接在所述网络前端与所述终端之间的多个下行信道、和连接在所述网络前端与所述终端之间的多个上行信道；b)提供多个发射器，每一个发射器与相应一个所述终端连接；c)提供一连接在所述网络前端与所述信息源之间的服务器，所述服务器控制多个浏览器应用程序的启动；d)使得所述服务器启动多个所述浏览器应用程序；e)通过所述上行信道将命令从所述终端之一发射到所述网络前端，所述命令请求所述信息源的信息；f)将所述命令传送到所述服务器；g)将所述那个终端连接至所述现用浏览器应用程序之一，响应于所述命令将信息请求从所述服务器发送到所述信息源；h)将被请求信号从所述信息源发送到所述服务器；以及i)通过所述下行信道之一中的所述网络前端将所述被请求信号从所述服务器下载到所述那个终端。
23．如权利要求22所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤1)使得所述服务器监视当前不与一个所述终端连接的所述可供使用的现用浏览器的数目；以及m)当所述现用浏览器应用程序的数目下降到预定数目以下时使得所述服务器启动附加浏览器应用程序。
24．如权利要求22所述的方法，其特征在于通过所述上行信道之一将命令从所述终端之一发射到所述网络前端的所述步骤进一步包括1)将所述命令形成为至少一个数据包；以及2)将所述至少一个数据包插入到所述上行信道的至少一个相应时间段中。
25．如权利要求24所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤3)采用通过所述下行信道之一发射的电视信号中的垂直同步信号作为成帧信号，将所述至少一个数据包发射到所述网络前端。
26．如权利要求24所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤3)将所述至少一个数据包反复地发送给所述网络前端直至从所述网络前端收到确认信息为止，表示所述至少一个数据包已经收到。
27．一种在通过电视分布系统提供交互式接入信息源的系统中使数据发送同步的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤a)提供一电视分布网络，它包括网络前端和多个终端b)提供连接在所述网络前端与所述终端之间的多个下行信道，用于将电视信号从所述网络前端发射到所述终端，每个所述电视信号包括垂直同步信号；c)连接在所述网络前端与所述终端之间的多个上行信道，用于将数据从所述终端发射到所述网络前端；以及d)响应于所述电视信号内的所述垂直同步信号通过产生所述数据包的成帧信号使多个数据包通过所述上行信道多路复用。
全文摘要
一种通过诸如电视分布系统(11)的网络化分布系统提供交互式接入诸如因特网的信息源的接入系统(10)和方法。电视分布系统中的每个用户通过上行信道(22)将命令发送到前端服务器(38)通过相关终端(54)能够接入因特网,前端服务器(38)连接在电视网络前端(34)与因特网服务提供商(ISP)(60)之间。前端服务器通过把请求传送给ISP以及从其接收被请求信息而管理来自终端的所有因特网信息请求。仅给前端服务器分配一个因特网协议(IP)地址,利用与每个请求相关的终端识别号码或代码保持对请求信息的终端的跟踪。前端服务器还维持多个因特网浏览器应用程序(75)在所有时间可以现用,以保证请求信息接入的终端能够通过现用浏览器应用程序之一立即与ISP连接。每个下行电视信号包括垂直同步信号,最好采用它来产生成帧信号,用于使包括来自终端的信息请求的数据包的上行发射同步。
文档编号H04N7/173GK1309871SQ98811186
公开日2001年8月22日 申请日期1998年9月15日 优先权日1997年9月15日
发明者J·H·E·李, H·E·赫茨格, B·D·保曼, R·L·布思, J·E·奥根布朗 申请人:世界门服务股份有限公司