СИСТЕМА И СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ ВРЕМЕННОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ В СЕТИ ЦИФРОВОГО ВИДЕО Российский патент 2004 года по МПК H04N9/475 H04N5/05 H04J3/06 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Этот документ заявляет приоритет и преимущество даты регистрации предварительной патентной заявки под названием "СИСТЕМА ЦИФРОВОГО ВИДЕО И ДАННЫХ" с назначенным серийным номером 60/064,153, зарегистрированной 4 ноября 1997 г. , текст которой включен в настоящий документ путем ссылки, и связан со следующими одновременно рассматриваемыми патентными заявками США: "СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОГО ВИДЕО И ДАННЫХ ЧЕРЕЗ КАНАЛ СВЯЗИ", зарегистрированная тем же числом, что и данная заявка (Поверенный реестровый номер 62002-1990), "КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОГО ВИДЕО И ДАННЫХ ЧЕРЕЗ КАНАЛ СВЯЗИ", зарегистрированная тем же числом, что и данная заявка (Поверенный реестровый номер 62004-1040), и "УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФРАКРАСНЫХ И ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ", зарегистрированная тем же числом, что и данная заявка (Поверенный реестровый номер 62004-1060), которые включены в настоящий документ путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится в основном к передаче цифрового видео и данных, а конкретнее к системе и способу поддержания временной синхронизации в сети цифрового видео.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Существует много способов передачи цифровых видеосигналов абоненту. Например, сжатое цифровое видео, использующее методологию сжатия-распаковки изображения от Экспертной группы по вопросам движущегося изображения (MPEG-2), может передаваться различными носителями данных, включая коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель и спутник. Некоторые из этих систем передачи считаются "видео-по-запросу" или "видео-почти-по-запросу", так как пользователь, или абонент, может выбирать из множества предложений и смотреть конкретную программу по желанию время от времени. В системах "видео-по-запросу" пользователь имеет возможность выбрать программу для просмотра в любое удобное время. В системах "видео-почти-по-запросу" пользователю предоставляется выбор программ, которые доступны в определенное повторяющееся время. Более того, вещательное видео применяет программы, имеющие ежедневное или еженедельное расписание и передаваемые одновременно широкому кругу абонентов.

Обычно эти системы предоставляют пользователю все каналы программ, из которых он выбирает желаемую программу, как правило, используя один из преобразователей или декодеров, подключенных к телевизору. Например, в обычной системе кабельного телевидения все имеющиеся программы передаются пользователю через коаксиальный кабель, заканчивающийся в помещении пользователя. Программы, доступные каждому конкретному пользователю, определяются путем установки фильтра или кодера между проложенным кабелем и помещением пользователя. Таким образом, контролируется доступный пользователю выбор программ. В этих системах кабельного телевидения также возможно использование системы "платы-за-единицу-просмотра" с помощью применения преобразователя. Если абонент желает посмотреть определенную программу, он заблаговременно связывается с провайдером кабельного телевидения, чтобы приобрести эту программу.

В системах передачи цифрового видео через спутник пользователь, или абонент, устанавливает маленькую параболическую антенну и специальную электронику у себя дома. Эти системы используют полосу частот спутника непосредственного вещания "DBS" для передачи цифровых видеосигналов пользователю. При этом весь имеющийся объем телепрограмм передается непосредственно всем пользователям со специализированных спутников, находящихся на геосинхронной орбите. Геосинхронной является орбита, на которой спутник остается в строго фиксированном положении относительно точки на Земле. Приемное устройство абонента раскодирует поток данных для извлечения желаемых программ.

Каждая из вышеупомянутых систем передачи цифрового видео имеет свои недостатки. Например, в системах кабельного телевидения относительно легко украсть или незаконно получить сигнал из кабеля, протянутого к помещению пользователя. Это дает незаконному пользователю доступ ко всем программам, передающимся по кабелю. К тому же исторически системы кабельного телевидения имеют проблемы с надежностью.

Спутниковая система передачи данных также имеет свои недостатки. Поскольку все имеющиеся программы одновременно транслируются всем абонентам, распределение полосы частот, а следовательно, и пропускная способность канала становятся критическими. Например, при одновременной трансляции большого количества спортивных мероприятий или программ, которые содержат быстро движущиеся изображения, как это бывает по воскресеньям в период футбольного сезона, для определенных каналов должна быть доступна дополнительная полоса частот. А поскольку количество имеющихся полос частот фиксировано, это приводит к сужению полосы частот для других каналов. Кроме того, спутниковые системы передачи сигнала зависят от точности настройки параболической антенны, которая должна иметь беспрепятственную линию видимости к передающему спутнику или спутникам, и имеют проблемы с затуханием сигнала в сложных погодных условиях. Более того, как в системах кабельного телевидения, так и в любой другой системе, где все каналы передаются всем абонентам, есть возможность получить незаконный доступ к каналам.

Другие имеющиеся системы предоставляют пользователю набор видеопрограмм с использованием сети асинхронной передачи данных (АТМ), по которой конечному потребителю может быть передана определенная программа. К сожалению, системы АТМ являются дорогостоящими в применении и, поскольку в них используются коммутационные устройства АТМ, они легко перегружаются, если, например, большое количество пользователей одновременно выбирает для просмотра широкий ряд программ.

Таким образом, в этом секторе промышленности существует нерешенная потребность устранения вышеупомянутых недостатков и несоответствий.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение представляет собой систему и способ поддержания синхронизации по времени в сети цифрового видео.

При кратком описании, архитектурно, эта система может быть реализована следующим образом. Система для поддержания синхронизации по времени в системе передачи цифрового видео включает фильтр, сконфигурированный для приема группы программ, содержащей несколько программ, и выделения по меньшей мере одной из программ; буфер, соединяющийся с фильтром; устройство извлечения ссылки на программные тактовые импульсы (PCR), поддерживающее связь с фильтром; счетчик, поддерживающий связь с устройством извлечения PCR; и мультиплексор, соединяющийся со счетчиком и сконфигурированный для приема выходного сигнала буфера и счетчика.

Настоящее изобретение также может рассматриваться как обеспечение способа для поддержания временной синхронизации в системе передачи цифрового видео. Обобщенно способ может быть кратко описан поэтапно: прием в фильтре транспортного потока цифрового видео, имеющего значение ссылки синхронизации, который состоит из множества пакетов и содержит несколько программ; фильтрация транспортного потока для выделения по меньшей мере одной желаемой программы из нескольких программ; передача желаемой программы в буфер и контроль данной программы для обнаружения наличия пригодного значения ссылки синхронизации в имеющихся пакетах. Следующими этапами являются копирование значения ссылки синхронизации в счетчик; добавление в счетчике значения количества времени нахождения желаемой программы в буфере; передача значения ссылки синхронизации в мультиплексор и перезапись значения ссылки синхронизации в желаемой программе на выходе данной программы из буфера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ ЧЕРТЕЖЕЙ
Приведенные чертежи позволяют сделать сущность изобретения более понятной. Нет необходимости изображать элементы чертежей в определенном масштабе, поскольку акцент делается на очевидной иллюстративности принципов настоящего изобретения. К тому же определенные номера ссылок обозначают соответствующие элементы в нескольких видах чертежей.

Фиг. 1А - это внешний вид системы, иллюстрирующий общую топологию, в которой находится система, и способ для поддержания синхронизации по времени в сети цифрового видео настоящего изобретения.

Фиг. 1Б - функциональная схема, иллюстрирующая способ запрашивания пользователем программы через топологию системы, изображенную на Фиг.1А.

Фиг. 2 - схематический вид, иллюстрирующий передачу цифрового видео от ретранслятора 11 к центру программирования и управления телефонной компании 100.

Фиг. 3 - схематический вид, иллюстрирующий архитектуру связи центра управления и программирования телефонной компании 100 с центральной станцией 400.

Фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая взаимодействие компонентов настоящего изобретения, находящихся в центре программирования и управления телефонной компании 100.

Фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая шасси управления видеосигналом 200, изображенное на Фиг.4.

Фиг. 6 - блок-схема, иллюстрирующая модуль управления видеосигналом 250, изображенный на Фиг.5.

Фиг. 7 - схематическое изображение, иллюстрирующее процессорный модуль шасси 300, изображенный на Фиг.5.

Фиг. 8 - блок-схема, иллюстрирующая архитектуру, функциональность и операции при возможном использовании рабочей станции управления системой 325, изображенной на Фиг.4.

Фиг. 9 - схематический вид, иллюстрирующий архитектуру центральной станции 400.

Фиг. 10А - схематический вид, иллюстрирующий шасси сетевого видеоинтерфейса 450, изображенное на Фиг.9.

Фиг. 10Б - блок-схема модуля сетевого видеоинтерфейса 700, изображенного на Фиг.10А.

Фиг.11А - схематический вид, иллюстрирующий шасси распределения видеосигнала 500, изображенное на Фиг.9.

Фиг. 11Б - блок-схема, иллюстрирующая модуль входных видеосигналов 800, изображенный на Фиг.11А.

Фиг. 11В - схематический вид, иллюстрирующий схему распределения, альтернативную модулю входных видеосигналов, изображенному на Фиг.11Б.

Фиг. 11Г - блок-схема, иллюстрирующая модуль с многоканальными видеовыходами 850, изображенный на Фиг.11А.

Фиг. 11Д - схема, иллюстрирующая удаленный модуль выходных сигналов, изображенный на Фиг.11А.

Фиг. 12 - схематический вид, иллюстрирующий шасси доступа 550 и модуль фильтра низких частот 600, изображенные на Фиг.9.

Фиг. 13 - схематический вид, иллюстрирующий дополнительные подробности шасси доступа 550, изображенного на Фиг.9.

Фиг. 14 - схематический вид модуля адаптера универсального доступа 1000 (UAA), изображенного на Фиг.12 и 13.

Фиг. 15 - блок-схема ведущей рабочей станции центральной станции 650, изображенной на Фиг.9.

Фиг.16 - блок-схема, иллюстрирующая помещение абонента 1300.

Фиг. 17А - схематический вид, иллюстрирующий интеллектуальный сетевой интерфейс (INI) 1350, изображенный на Фиг.16.

Фиг. 17Б - схематический вид, иллюстрирующий систему, в которой установлен интерфейс дистанционного управления с помощью инфракрасного излучения (ИК), изображенный на Фиг.17А.

Фиг. 17В - схематический вид, иллюстрирующий дистанционный ИК-приемопередатчик, изображенный на Фиг.17В.

Фиг. 17Г - схематический вид, иллюстрирующий интерфейс дистанционного управления с помощью ИК 1358, изображенный на Фиг.17А.

Фиг. 18 - схематический вид, иллюстрирующий расположение и возможное использование устройства установки кадров СО 1100 и устройства установки кадров СР 1400 в системе передачи цифрового видео и данных настоящего изобретения.

Фиг. 19 - схематический вид, иллюстрирующий устройство установки кадров СО 1100, изображенное на Фиг.18.

Фиг. 20А - схематический вид, иллюстрирующий характеристики канала передачи транспортного потока с адаптивной скоростью, изображенного на Фиг.19.

Фиг. 20Б - схематический вид, иллюстрирующий форматирование, которое используется для передачи восьми транспортных потоков с адаптивной скоростью передачи, изображенных на Фиг.20А, через оптический канал связи.

Фиг. 21 - схематический вид, иллюстрирующий поток данных с произвольной скоростью передачи, изображенный на Фиг.20А, из которого формируется поток данных с фиксированной скоростью передачи.

Фиг. 22 - выборка из спецификаций транспортного потока формата MPEG-2, определяющая первые три байта пакета транспортного потока, изображенного на Фиг.20А и 20Б.

Фиг. 23 - схематический вид, иллюстрирующий транспортный поток данных, передаваемый через соединение 1161, изображенное на Фиг.19.

Фиг. 24А - схематический вид, иллюстрирующий фильтр PID 1110, изображенный на Фиг.19.

Фиг. 24Б - блок-схема решений, иллюстрирующая функционирование фильтра PID 1110, изображенного на Фиг.24А.

Фиг. 25 - блок-схема решений, иллюстрирующая функционирование устройства извлечения PCR 1130, изображенного на Фиг.19.

Фиг.26 - подробный вид инкрементора PCR 1140, изображенного на Фиг.19.

Фиг.27А - блок-схема, иллюстрирующая мультиплексор данных СО 1150, изображенный на Фиг.19.

Фиг. 27Б - диаграмма состояний, иллюстрирующая функционирование мультиплексора данных СО 1150, изображенного на Фиг.19.

Фиг. 27В - функциональная схема, иллюстрирующая функционирование мультиплексора данных СО 1150, изображенного на Фиг.19.

Фиг. 27Г - функциональная схема, иллюстрирующая функцию принятия решений по пакету программы 1152 мультиплексора данных СО, изображенного на Фиг.27А.

Фиг. 28 - схематический вид, иллюстрирующий функционирование устройства установки кадров СО 1100, изображенного на Фиг.19, в направлении основного потока данных (от центральной станции к помещению абонента).

Фиг. 29 - схематический вид, иллюстрирующий мультиплексор данных СО, находящийся в устройстве установки кадров СО 1100, изображенном на Фиг.19, в направлении обратного потока данных (от помещения абонента к центральной станции).

Фиг.30 - схематический вид, иллюстрирующий работу демультиплексора данных СР, изображенного на Фиг.17А, в направлении основного потока данных.

Фиг. 31 - схематический вид, иллюстрирующий работу мультиплексора данных СР 1450, находящегося в устройстве установки кадров СР 1400, изображенном на Фиг.17А, в направлении обратного потока данных.

Фиг. 32 - блок-схема решений, иллюстрирующая функционирование демультиплексора данных СО 1155 и демультиплексора данных СР 1455.

Фиг. 33 - функциональная схема, иллюстрирующая работу мультиплексора данных СР 1450, изображенного на Фиг.17А.

Фиг. 34 - схематический вид альтернативной реализации устройства установки кадров 1100, изображенного на Фиг.19.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система и способ поддержания синхронизации по времени в сети цифрового видео данного изобретения может осуществляться аппаратными средствами, программным и микропрограммным обеспечением либо их сочетанием. В предпочтительном варианте (вариантах) внедрения система и способ поддержания синхронизации по времени в сети цифрового видео осуществляется аппаратными средствами, управляемыми программным либо микропрограммным обеспечением, которое хранится в памяти и выполняется соответствующими командами исполнительной системы.

Функциональные схемы, изображенные на Фиг.8 и 15, демонстрируют архитектуру, функциональные возможности и работу рабочей станции управления системой, изображенной на Фиг. 4, и ведущего устройства центральной станции, изображенной на Фиг.9. В этом отношении каждый блок представляет собой модуль, сегмент или часть кода, которые включают в себя одну или несколько исполняемых команд для осуществления определенной логической функции (функций). Также следует отметить, что в некоторых альтернативных проектах функции, записанные в блоках, могут выполняться не в том порядке, который указан на Фиг.8 и 15. Например, два блока, показанные последовательно на Фиг.8 и 15, в действительности могут выполняться одновременно или иногда в обратном порядке, в зависимости от требуемого функционального назначения, что будет разъяснено ниже.

Программа системы и способа поддержания временной синхронизации в сети цифрового видео, включающая в себя упорядоченный список исполняемых команд для осуществления логических функций, может быть записана на любой компьютерно-считываемый носитель, используемый или связанный с системой выполнения команд, аппаратными средствами или устройством, таким как компьютерная система, процессорная система или другая система, способная выбирать команды из системы выполнения команд, аппаратных средств или устройства и исполнять эти команды. В контексте данного документа под понятием "компьютерно-считываемый носитель" подразумевается любой носитель, способный содержать, хранить, передавать, распространять или переносить программу, используемую или связанную с системой выполнения команд, аппаратом или устройством. Компьютерно-считываемым носителем может быть, например, электронная, магнитная, оптическая, электромагнитная, инфракрасная или полупроводниковая система, аппаратное средство, устройство или средство распространения и не только. Более конкретными примерами компьютерно-считываемых носителей являются (неполный список): электрическое соединение (электронное) с одним или более проводами, портативная компьютерная дискета (магнитная), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) (магнитное), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (магнитное), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ или флэш-память) (магнитное), оптическое волокно (оптическое), постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (CD-ROM) (оптическое). Отметим, что компьютерно-считываемым носителем может быть даже бумага или другой пригодный носитель, на котором напечатана программа, поскольку программа может быть считана электронными средствами, например с помощью оптического сканирования бумаги или другого носителя, после чего откомпилирована, интерпретирована или обработана другим подходящим способом, если это необходимо, и сохранена в памяти компьютера.

На Фиг. 1А изображен обобщенный вид системы, иллюстрирующий общую топологию, в которой находится система, и способ для поддержания временной синхронизации в сети цифрового видео настоящего изобретения. В топологию системы 10 включены центр программирования и управления телефонной компании (ТРСС) 100, центральная станция 400 и помещения абонентов 1300. ТРСС 100 принимает входные сигналы от местной вещательной станции 12, обеспечивающей вещательные телевизионные сигналы, ретранслятора 11, передающего цифровые видеосигналы в форме закодированного видео в стандарте MPEG-2, а также данные от провайдера услуг Интернет (ISP) 14. Хотя здесь показана передача данных Интернет, однако, согласно настоящему изобретению, могут передаваться любые цифровые данные, например данные локальной сети (LAN). ТРСС 100 связывается с центральной станцией 400 по сети SONET (синхронная оптическая сеть) 150. Хотя для упрощения показана только одна центральная станция, ТРСС 100 может связываться с множеством центральных станций 400 по сети SONET 150. Сеть SONET 150 представляет собой один из способов связи ТРСС с центральными станциями и обычно является внутренней сетью телефонной компании, которая соединяет несколько центральных станций с каждым ТРСС. Сеть SONET 150 используется в чисто иллюстративных целях. Для соединения между ТРСС 100 и центральными станциями 400 также могут использоваться другие внутренние сети, например сеть SDH (синхронная цифровая иерархия) или любой другой способ соединения между ТРСС 100 и центральными станциями 400. Центральная станция 400 соединяется с помещениями абонентов 1300 по каналу связи 16. Каналом связи 16 может быть любой канал связи, поддерживающий передачу сжатого цифрового видео, двунаправленных данных Интернет и обычных аналоговых телефонных услуг (POTS), и в иллюстративных целях является парой медных проводов, по которым передаются обычные телефонные сигналы. Для соединения между центральной станцией 400 и помещениями абонентов 1300 могут использоваться другие каналы связи, например канал радиосвязи LMDS (локальная многоадресная система распределения) и прочие. В помещениях абонентов 1300 расположен интеллектуальный сетевой интерфейс (INI) 1350, к которому подключаются компьютерная система 1355, телефон 1360, аппарат факсимильной связи (не показан) и телевизор 1365. Также возможна установка дополнительной линии цифровой телефонной связи для подключения аппарата факсимильной связи. Система и способ передачи цифрового видео и данных настоящего изобретения позволяют передавать программы со сжатым цифровым изображением, двунаправленные потоки данных Интернет и POTS от ТРСС 100 к центральной станции 400 и от центральной станции 400 к помещениям абонентов 1300 по каналу связи 16.

Фиг. 1Б - функциональная схема, иллюстрирующая способ, которым пользователь запрашивает программу через топологию системы, изображенную на Фиг.1А. В блоке 51 пользователь посылает центральной станции 400 запрос на просмотр определенной программы. Запрос посылается через канал управления (будет подробно описан ниже) по каналу связи 16. В блоке 52 центральная станция 400 получает запрос. В блоке 54 адаптер универсального доступа (UAA) центральной станции, обрабатывающий запрос с помощью таблиц, поставляемых ему ведущей рабочей станцией центральной станции, которая информирует UAA о разрешенном доступе, обрабатывает запрос, и в блоке 56, если пользователю разрешено получение запрошенной программы, она передается ему из центральной станции 400 по каналу связи 16.

Фиг.2 - схематический вид, иллюстрирующий передачу видеосигнала от ретранслятора 11 к ТРСС 100. Например, ретранслятор 11 принимает аналоговый видеосигнал со спутника 17. Или же ретранслятор 11 принимает цифровые закодированные видеосигналы со спутника 17. Необходимо отметить, что аудиоинформация передается вместе с вышеупомянутыми видеосигналами, и когда речь идет о видеосигналах или сжатых цифровых видеосигналах, то имеется в виду, что аудиосигнал включен в них. Ретранслятор 11 передает аналоговые (или цифровые) видеосигналы по сети 13 нескольким ТРСС 100. Сетью 13 может быть, например, но не обязательно, спутниковая сеть передачи данных или, возможно, сеть SONET, похожая на сеть SONET 150, изображенную на Фиг.1А. ТРСС 100 принимают вещательные телепрограммы от местных вещательных станций 12.

Фиг. 3 - схематический вид, иллюстрирующий архитектуру связи ТРСС 100 с центральными станциями 400. Как рассмотрено выше, ТРСС 100 принимает видеоизображение в форме аналоговых или цифровых сигналов от ретранслятора 11, местное эфирное телевидение от местной вещательной станции 12 и данные Интернет от ISP 14. ТРСС 100 объединяет вышеупомянутую информацию и передает ее на центральные станции 400 по сети SONET телефонной компании 150 или любой другой сети, используемой для связи между ТРСС 100 и центральными станциями 400.

Фиг. 4 - блок-схема, иллюстрирующая компоненты настоящего изобретения, находящиеся в ТРСС 100. Внутри ТРСС 100 объединяются двунаправленные данные, поступающие от ISP 14, видеоматериалы, поступающие от ретранслятора 11 (изображенного на Фиг. 1А и 2) и местные программы, поступающие от местной телестанции 12. Двунаправленные данные Интернет поступают от ISP 14 через соединение 128 на маршрутизатор 101. Маршрутизатор 101 взаимодействует через соединение 112 с коммутатором сети асинхронной передачи (АТМ), который в свою очередь связывается с суммирующим-понижающим мультиплексором сети SONET 106 через соединение 114. Суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 106 показан в чисто иллюстративных целях и может быть мультиплексором сети SHD, если вместо сети SONET 150 используется сеть SHD. Таким образом, данные Интернет обрабатываются в ТРСС 100 и направляются на центральные станции 400 по сети SONET 150. Также через соединение 114 передаются данные управления и контроля от рабочей станции управления системой 325, которая будет подробно описана ниже. Видеосигнал передается от ретранслятора 11 через соединение 126 на спутниковый приемник 104. Если видеосигнал, поступающий от ретранслятора 11, является аналоговым сигналом, он передается через соединение 115 на кодер MPEG-2 109 для преобразования его в формат MPEG-2. Хотя использование формата MPEG-2 является предпочтительным для внедрения изобретения, возможно применение любого метода для генерирования сжатого цифрового видеосигнала. Если видеосигнал, поступающий от ретранслятора 11, является цифровым сигналом, он поступает прямо на шасси управления видеосигналом 200 через соединение 118. Соединение 118 иллюстративно изображено в виде нескольких соединений типа DS-3 и в предпочтительном варианте внедрения изобретения состоит из семи (7) соединений DS-3. Соединение DS-3 обеспечивает передачу данных со скоростью приблизительно 45 мегабит в секунду (Мбит/с) и приведено здесь в чисто иллюстративных целях.

В действительности соединение 118 может состоять из множества каналов с высокой пропускной способностью, например соединения типа ОС-3, обеспечивающего пропускную способность приблизительно 155 Мбит/с, и других. Программы местной вещательной станции 12 через соединение 124 доставляются на эфирный демодулятор 108, который связан с кодером формата MPEG-2 109 через соединение 123. Кодер формата MPEG-2 109 принимает эфирный вещательный сигнал и преобразует его в формат цифрового видео в соответствии со стандартом MPEG-2, который используется в предпочтительном варианте внедрения изобретения. Хотя он изображен в виде одного элемента, в действительности используется множество эфирных демодуляторов и кодеров формата MPEG-2. Сигнал в формате MPEG-2 поступает на мультиплексор формата MPEG-2 111 через соединение 122. Мультиплексор формата MPEG-2 111 передает эфирный видеосигнал, перекодированный в формат MPEG-2, на шасси управления видеосигналом 200 через соединение 121. Показанное на чертеже соединение 121 является еще одним соединением, поддерживающим передачу цифрового видеосигнала MPEG-2, например соединением типа DS-3 (с иллюстративной целью).

Также к шасси управления видеосигналом 200 через соединение 117 подключена рабочая станция управления системой (SMW) 325. Она обеспечивает функции наблюдения, управления и контроля для ТРСС 100, и будет подробно описана со ссылкой на Фиг.8. SMW 325 также связана через соединение 116 с коммутатором АТМ 102, посредством которого через соединение 14 на суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 106 посылается информация управления и контроля для размещения в сети SONET 150. Таким образом происходит передача и прием информации управления и контроля центральной станцией 400.

Шасси управления видеосигналом 200 вставляет расписание местных программ и управляющую информацию в цифровую видеопрограмму, заменяя нулевой пакет MPEG-2, который не используется для передачи видеоданных. Это расписание местных программ поступает из SMW 325, рабочей станции, отвечающей за контроль и управление системой передачи цифровых видеосигналов и данных. Справочная база данных по расписанию программ поступает от централизованного провайдера или может создаваться на месте. Шасси управления видеосигналом 200 также может использоваться для введения данных для обновления программного обеспечения в помещениях абонентов путем замены нулевого пакета MPEG-2, который не используется для передачи видеоданных. После этого телепрограмма со вставленными данными поступает во внутреннюю сеть SONET 150 телефонной компании через суммирующий-понижающий мультиплексор 106 сети SONET. Маршрутизатор 101 отделяет внутреннюю сеть передачи данных телефонной компании от сети Интернет, направляя к ISP 14 только определенные пакеты. Коммутатор АТМ 102 обеспечивает устойчивое соединение с коммутаторами отдельных центральных станций 400, поставляя данные Интернет в систему. К тому же маршрутизатор 101 и коммутатор АТМ 102 обмениваются данными Интернет как в обратном направлении графика (от помещения абонента к центральной станции и к ТРСС), так и в основном направлении (от ТРСС к центральной станции и к помещению абонента).

Фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая шасси управления видеосигналом 200, изображенное на Фиг. 4. Шасси управления видеосигналом 200 включает в себя множество пар модулей управления видеосигналом 250 и пару процессорных модулей шасси 300. В последующем описании и чертежах речь идет о парах модулей. Термин "пара модулей" относится к активному и резервному модулям, каждый из которых настроен на выполнение описанных функций. На каждый модуль пары подается входной сигнал, и каждый модуль способен подавать выходной сигнал. Резервный модуль будет выполнять описанные функции, если активный модуль выйдет из строя. К тому же в последующем описании термин "горячая замена" относится к возможности замены модуля в системе без отключения питания системы, в которой он установлен.

Спутниковый приемник 104, содержащий несколько мультиплексоров MPEG-2 111, получает данные от ретранслятора 11 через соединение 126. Мультиплексоры MPEG-2 стыкуются с шасси управления видеосигналом 200 через ряд соединений DS-3 118а-118n, каждое из которых имеет резервное соединение. Каждое соединение DS-3 118 подключается к модулю управления видеосигналом 250, причем каждое резервное соединение DS-3 подключается к резервному модулю управления видеосигналом 250. Пара модулей управления видеосигналом 250 состоит из активного модуля управления видеосигналом и резервного модуля, причем резервное соединение типа DS-3 подключено к резервному модулю управления видеосигналом. Мультиплексор формата MPEG-2 111 также подключается через соединение DS-3 к паре модулей управления видеосигналом 250.

Данные выхода каждой пары модулей управления видеосигналом 250 поступают в суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 106 через соединение DS-3 119. В шасси управления видеосигналом 200 также находится пара процессорных модулей шасси 300. Функционирование модуля управления видеосигналом 250 будет подробно описано в пояснении к Фиг.6, а функционирование процессорного модуля шасси 300 будет подробно описано в пояснении к Фиг.7. Система передачи цифрового видеоизображения и данных этого изобретения в настоящее время поддерживает до восьми групп программ цифрового видео, однако в будущем ожидается поддержка дополнительных групп. Группа программ определяется как единый транспортный поток MPEG-2, содержащий несколько каналов, передаваемых через одно сетевое соединение, например, типа DS-3 или OС-3. Таким образом, шасси управления видеосигналом 200 поддерживает до восьми групп программ. Это означает, что каждое соединение типа DS-3, например 118 и 119, передает одну группу программ.

Группа программ, передаваемая через соединение типа OS-3, может содержать около 10 каналов, тогда как группа, передаваемая через соединение ОС-3, - приблизительно 35 каналов. Это предполагает максимальную пропускную способность 80 каналов при использовании соединений типа DS-3 и около 280 каналов при внедрении системы, использующей соединение типа ОС-3. По меньшей мере, одна группа (а может и больше) будет содержать местные каналы, например соединения типа DS-3 121 и DS-3 123, имеющие 8 пар модулей управления видеосигналом, подключенных к суммирующему-понижающему мультиплексору сети SONET 106. Остальные соединения, насчитывающие в предпочтительном варианте внедрения изобретения семь групп программ, будут содержать телепрограммы из других источников, как показано на примере соединений DS-3 118 и 119. Группы программ могут быть уплотнены для увеличения общей пропускной способности канала. Например, две наполовину полные группы, передаваемые через соединения DS-3, могут объединяться в одну группу, освобождая при этом целое соединение DS-3 для дополнительных программ.

Фиг.6 - блок-схема модуля управления видеосигналом 250, изображенного на Фиг.5. Пара модулей управления видеосигналом 250 получает потоки данных DS-3 по линиям 118а и 118b. Потоки, входящие по линии 118а, являются основными, а входящие по линии 118b, являются дополнительными или резервными видеоданными, и подаются соответственно потокам, изображенным на Фиг.5. Эти потоки данных содержат видеоинформацию, закодированную в формате MPEG-2. Модуль управления видеосигналом 250 заменяет в каждой группе программ нулевой пакет MPEG-2 данными управления и обновления программного обеспечения. Затем группа программ, содержащая дополнительные данные (расписание телепрограмм и обновление программного обеспечения), пересылается через оба канала связи DS-3 119а и 119b на шасси сетевого видеоинтерфейса 450. Каждый модуль управления видеосигналом 250 содержит основное оконечное устройство линии DS-3 с приемником 251а и резервное оконечное устройство линии DS-3 с приемником 251b. Приемники линии DS-3 извлекают полезные данные из входящего двоичного потока и подготавливают информацию для передачи на блок ввода управляющих данных 256. Оба приемника 251а и 251b всегда активны, обеспечивая дублирование на входном канале. Встроенный модуль наблюдения 252 контролирует состояние приемников через соединения 259а и 259b и определяет, какой из сигналов линейного приемника будет использован для передачи последовательной нагрузки на блок ввода управляющих данных 256 по каналу связи. Модуль наблюдения 252 посылает управляющие сигналы на основное оконечное устройство линии DS-3 с приемником 251а и на резервное оконечное устройство OS-3 с приемником 251b через каналы связи 259а и 259b соответственно. Блок ввода управляющих данных 256 отвечает за вставку локальных управляющих данных во входящий поток MPEG-2, поступающий от ретранслятора. Данные о расписании программ и, возможно, данные для обновления программного обеспечения INI 1350 вставляются путем замены нулевых пакетов необходимыми данными. Последовательная информация, полученная из блока ввода управляющих данных 256, содержит видеоданные в формате MPEG-2 и дополнительные управляющие данные. Управляющие данные, данные для обновления программного обеспечения и данные о расписании программ вводятся в группу программ идентичным образом. Новый поток данных передается через соединения 262а и 262b на блок вывода программ 261, который включает в себя основной 257а и резервный передатчик 257b линии DS-3, формирующий резервный канал связи с шасси сетевого видеоинтерфейса 450. Основной видеосигнал выводится на линию 119а, а резервный - на линию 119b.

Модуль наблюдения 252 отвечает за правильность работы модуля управления видеосигналом 250. Модуль наблюдения 252 выполняет настройку и инициализацию всех остальных функциональных блоков, имеющихся в модуле управления видеосигналом 250, и контролирует состояние каждой функции. Модуль наблюдения 252 поддерживает связь с процессорным модулем шасси 300 и отвечает за контроль активной/резервной избыточности. Если модуль управления видеосигналом 250 выходит из строя, модуль наблюдения 252 переводит его в неактивный режим и сигнализирует об этом процессору шасси 300 через соединение 269 после того, как получает следующий запрос о состоянии. Поскольку модули управления видеосигналом 250 разработаны для активного/резервного дублирования, ожидается, что они будут устанавливаться парами. Каждый из модулей осуществляет постоянный контроль неисправностей своего резервного соседа через соединение 271 и немедленно переходит в активный режим в случае поломки активного модуля. Модуль управления напряжением 254 отвечает за возможность "горячей замены" и управление электропитанием. Понятие "горячая замена" относится к возможности удаления одного поврежденного модуля управления видеосигналом из пары без отключения электропитания шасси управления видеосигналом, в котором они находятся.

Фиг. 7 - схематический вид процессорного модуля шасси 300, изображенного на Фиг. 5. Процессорный модуль 300 осуществляет резервное управление и контроль за состоянием шасси, в котором он установлен. Процессорные модули шасси присутствуют во многих прикладных системах и содержат программно-аппаратные средства, обеспечивающие работу процессорного модуля шасси в каждой отдельной прикладной системе, в которой он установлен. Например, хотя идентичные процессорные модули шасси находятся и в шасси управления видеосигналом 200, и в шасси сетевого видеоинтерфейса 450 (которое будет описано в пояснении к Фиг. 10), процессорные модули шасси выполняют различные функции в зависимости от шасси, в котором они установлены. Различие функций определяется программно-аппаратными средствами, установленными в процессорном модуле шасси, и зависит от прикладной системы, в которой уставлен модуль. Каждый процессорный модуль шасси включает в себя программно-аппаратное обеспечение для всех возможных прикладных систем. Программно-аппаратное обеспечение, установленное в каждом процессорном модуле шасси, будет определять шасси, в котором установлен модуль, и будет выполнять соответствующий сегмент кода. Процессорный модуль шасси 300 передает информацию о конфигурации к (от) ведущей рабочей станции центральной станции (СОМ) 850 через соединение 303 к любой плате схемы, установленной на том же шасси, и собирает данные о состоянии всех установленных плат для передачи этой информации на СОМ 650. Процессорный модуль шасси 300 хранит данные о конфигурации каждой платы, выявляет необходимость установки и замены плат и автоматически конфигурирует новые платы без участия СОМ 650. Процессорный модуль управления шасси 300 используется во многих прикладных системах и во всех шасси системы передачи цифрового видео и данных, а также содержит соответствующее программное и программно-аппаратное обеспечение для выполнения различных функций в зависимости от места его установки. Процессорный модуль управления шасси 300 конфигурируется самостоятельно соответствующим образом во время включения, в зависимости от типа шасси и/или адреса шасси, считываемого с объединительной платы системы. Адресом шасси может быть значение, присвоенное ему ведущей рабочей станцией центральной станции (подробно будет описано в пояснении к Фиг.9) или выбранное вручную с помощью переключателя. В каждом шасси устанавливаются по два модуля. Одновременно активным может быть только один модуль, другой остается в резервном режиме. Резервный процессор шасси имеет доступ ко всей информации о состоянии и конфигурации шасси и готов автоматически заменить активный процессор шасси в случае поломки последнего. Процессор управления шасси состоит из четырех основных функциональных блоков: модуль наблюдения 301, подчиненный интерфейсный модуль 302, модуль сети Ethernet 304 и модуль управления напряжением 306. Модуль наблюдения 301 является встроенным микропроцессором со своей ассоциативной памятью и поддерживающей логикой. Модуль наблюдения 301 поддерживает резервность в виде нескольких каналов связи с родственным процессором шасси, имеющим в аппаратном оборудовании индикаторы наличия ошибок и присутствия плат. В модуль наблюдения 301 также включена группа двухпортовых регистров для сообщения информации о режиме, результатах самотестирования, нулевом состоянии подчиненной платы и другой информации о состоянии. Он также способен перезагружаться сам или по команде родственного процессорного модуля шасси 300. Он использует двунаправленную последовательную шину для сообщения команд и обмена информацией о состоянии с подчиненными платами шасси.

Подчиненный интерфейсный модуль 302 выявляет наличие всех подчиненных плат в данном шасси и определяет, была ли плата удалена или переустановлена. Подчиненной является каждая плата, находящаяся внутри любого из описанных здесь шасси. Подчиненный интерфейсный модуль 302 имеет линию перезагрузки к каждой подчиненной плате, на которую может быть подан сигнал для перезагрузки или полной блокировки платы. Модуль сети Ethernet 304 предоставляет возможность процессорному модулю шасси 300 связываться с рабочей станцией СОМ 650 через порт 10bаsе Т сети Ethernet по соединению 303. Модуль управления напряжением 306 позволяет производить установку или снятие процессорного модуля шасси 300 под напряжением. Он обеспечивает управляемое напряжение постоянного тока на уровне +5В и +3,3В. Модуль подает выходной сигнал для блокировки ввода/вывода объединительной платы до стабилизации напряжения. Он также автоматически отключает подачу питания к плате и сигнализирует об ошибке, если выявляет изменение текущего состояния. Модуль управления напряжением 306 прерывает подачу питания на плату в случае получения подтверждающего сигнала по линии перезагрузки 307.

Фиг. 8 - блок-схема, иллюстрирующая работу, архитектуру и функциональность при возможном использовании рабочей станции управления системой (SMW) 325, изображенной на Фиг. 4. Здесь каждый блок представляет собой модуль, сегмент или часть кода, которые содержат одну или более выполняемых команд для осуществления определенной логической функции (функций). Также следует отметить, что в некоторых случаях альтернативного использования функции, записанные в блоках, могут выполняться не в той последовательности, которая указана на Фиг.8. Например, два блока, показанные последовательно на Фиг.8, могут действовать одновременно, а иногда и в обратном порядке, в зависимости от требуемой функции, что будет разъяснено ниже. В блоке 326 пользовательский интерфейс имеет доступ к базе данных абонентов SMW 334, к состоянию ведущего устройства центральной станции (СОМ) или справочной утилите расписания программ. Пользовательский интерфейс предоставляет возможности для управления работой с абонентами и добавления абонентов, обеспечивает просмотр распределенных СОМ и контроль за оборудованием центральной станции, просмотр карт каналов и расписаний программ, а также обеспечивает графический пользовательский интерфейс, использующий, например, язык программирования Java и язык гипертекстовых ссылок (HTML). Для работы графического пользовательского интерфейса могут быть использованы и другие среды программирования, но в предпочтительном варианте внедрения изобретения выбраны языки программирования Java и HTML, благодаря их преимущественной совместимости с базами различных аппаратных средств, которые могут использоваться при создании рабочей станции управления системой и ведущей рабочей станции центральной станции. Ведущее устройство центральной станции (рабочая станция СОМ) - это компьютерная система, которая находится во всех центральных станциях телефонной компании 400, и подробно будет описан ниже.

В блоке 327 модуль управления абонентами и их установок поддерживает главную базу данных информации об абонентах, включающую следующее: разрешение доступа к видеоканалу, разрешение доступа к услугам Интернет, состояние счета (информация о плате за единицу просмотра (PPV)) и разрешение или запрет доступа к услугам. Блок ввода и управления абонентами 327 также распространяет и сверяет локализованные копии базы данных с соответствующими СОМ для предоставления сведений о конфигурации адаптера универсального доступа (UAA) и информации PPV. С пользовательским интерфейсом 326 и блоком ввода и управления абонентами 327 также взаимодействует модуль индикации состояния СОМ 328. Этот модуль определяет общее состояние всех СОМ, а также позволяет просмотреть подробное описание состояния каждого отдельного СОМ.

Модуль 329 включает в себя карты каналов и расписание программ и генерирует основную информацию о картах каналов и расписании программ для передачи ее всем СОМ. Модуль ввода и управления абонентами 327 также взаимодействует с базой данных SMW 334, которая в свою очередь взаимодействует с абонентской базой данных телефонной компании 331 и базой данных SMW 332. База данных SMW 334 взаимодействует также с интерфейсным модулем абонентской базы данных 337. В абонентской базе данных телефонной компании 331 содержится информация, включающая фамилию абонента и его адрес, а база данных SMW содержит информацию об идентификации абонентов, касающуюся абонентских услуг, платы за единицу просмотра и рейтинга каналов. Интерфейс абонентской базы данных 337 преобразует базу данных об абонентах и информацию о плате за просмотр в формат, пригодный для считывания локальной системой выписки счетов телефонной компании. Модуль иерархического управления СОМ 333 соединяется с модулем управления абонентами и их настроек 327, модулем индикации состояния СОМ 328, и модулем карты каналов и расписания программ 329. Модуль иерархического управления СОМ 333 управляет двунаправленной передачей информации к распределенным СОМ и, как показано на чертеже, соединяется с удаленными СОМ 336, 338 и 339. SMW также собирает статистические данные ведущих рабочих станций центральной станции о выборе пользователями каналов для просмотра.

На Фиг.9 изображен схематический вид, иллюстрирующий архитектуру центральной станции 400, которая получает объединенные сигналы цифрового видео и данных по сети SONET 150 на суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 401. Суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 401 обменивается информацией POTS (обычная аналоговая телефонная система) с телефонным коммутатором PSTN (коммутируемая телефонная сеть общего назначения) 409 через соединение 408. Суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 401 также обменивается информационными данными с коммутатором 406 через соединение 407. Суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 401 передает видеоинформацию через соединение 402 на шасси сетевого видеоинтерфейса (VNIS) 450. В иллюстративных целях соединение 402 показано в виде одиночного соединения, однако, в действительности оно представляет собой многоканальное соединение типа DS-3, каждый канал которого переносит одну группу программ сжатой цифровой видеоинформации, как описано выше. VNIS 450 производит трансформацию потока с целью преобразования полученной видеоинформации в стандартный формат для передачи цифрового видеоизображения, например в формат асинхронного последовательного интерфейса цифрового телевидения (DVB-ASI). VNIS 450 состоит из множества модулей сетевого видеоинтерфейса и будет подробно описан в пояснении к чертежам 10А и 10Б.

Выход VNIS 450 подключен к шасси распределения видеоизображения 500 через соединение 404, которое также представляет собой несколько каналов, каждый из которых содержит одну группу видеопрограмм. Шасси распределения видеосигнала 500 отвечает за распределение групп цифровых видеопрограмм с резервным запасом на все шасси доступа 550. Шасси распределения видеосигнала 500 будет подробно описано при пояснении к чертежам 11А-11Д, а шасси доступа 550 будет более подробно описано в комментарии к Фиг.12. Шасси распределения видеосигнала 500 передает восемь активных групп программ и восемь резервных соединений на шасси доступа 550 через соединение 417. Соединением 417 может быть любое соединение, обеспечивающее необходимую пропускную способность для передачи активных и резервных групп программ.

Шасси доступа 550 через соединение 419 взаимодействует с шасси фильтра низких частот 600, работа которого будет подробно описана в комментарии к Фиг. 12. Шасси фильтра низких частот 600 связывается через канал связи 16 с помещением пользователя 1300. Каналом связи 16 может быть, например, цифровая абонентская линия (DSL), которая кроме цифровых видеосигналов, передаваемых к помещению абонента 1300, содержит двунаправленные данные Интернет (или другие данные), а также услуги POTS, предназначенные для поддержания телефонной связи между помещением абонента 1300 и центральной станцией 400. Важно отметить, что канал связи DSL указан в иллюстративных целях, и каналом 16 может быть любой канал связи, поддерживающий передачу сжатого цифрового видеоизображения, двунаправленных данных Интернет и POTS. Для связи между центральной станцией 400 и помещениями абонентов 1300 могут использоваться другие каналы связи, например LMDS (локальная многоадресная система распределения) и прочие.

Шасси фильтра низких частот 600 через соединение 420 передает информацию POTS телефонному коммутатору PSTN 409, который в свою очередь передает телефонный сигнал в сеть SONET телефонной компании 150 по каналу связи 408 через суммирующий-понижающий мультиплексор 401.

В центральной станции 400 также находится ведущая рабочая станция центральной станции (СОМ) 650. Рабочая станция СОМ 650 передает управляющую информацию на коммутатор 406 через соединение 411 и взаимодействует с VNIS-450 через соединение 414 с целью передачи управляющих данных, касающихся функционирования сети. Рабочая станция СОМ 650 также взаимодействует с шасси распределения видеосигналов 500 через соединение 418 и шасси доступа 550 через соединение 416. Рабочая станция СОМ 650 является управляющей рабочей станцией с программным обеспечением, которое управляет функционированием устройств, находящихся в центральной станции 400, а также дает возможность функционировать всем устройствам данного изобретения. Функционирование рабочей станции СОМ 650 будет подробно описано в комментарии к Фиг.15.

Фиг.10А - схематический вид, иллюстрирующий шасси сетевого видеоинтерфейса 450, изображенное на Фиг.9. Центральная станция 400 имеет суммирующий-понижающий мультиплексор 401, который принимает объединенные сигналы видеоинформации и данных из сети SONET 150. Центральная станция также имеет шасси сетевого видеоинтерфейса 450, которое содержит пары модулей сетевого видеоинтерфейса 700, пару модулей выходного видеосигнала 750 и пару процессорных модулей шасси 300. Каждая пара модулей сетевого видеоинтерфейса включает в себя активный и резервный модули сетевого видеоинтерфейса 700. Каждый модуль сетевого видеоинтерфейса (VNIM) 700 принимает группу видеопрограмм по линии DS-3 402. Каждая группа программ подается одновременно на активный и на резервный VNIM. На чертеже каждое шасси сетевого видеоинтерфейса 450 включает в себя восемь пар модулей сетевого видеоинтерфейса 700, причем каждая пара модулей сетевого видеоинтерфейса получает полную группу программ через соединение DS-3 и передает их на объединительную плату 1200. Объединительная плата 1200, работа которой будет описана в комментарии к Фиг.13, взаимодействует с парой модулей выходного видеосигнала 750. Пара модулей выходного видеосигнала 750 через соединение 404 передает программы на шасси распределения видеосигнала 500, изображенное на Фиг.9. Информация, передаваемая через соединение 404, может быть в формате информации DVB-ASI.

Шасси сетевого видеоинтерфейса 450 также включает в себя пару процессорных модулей шасси 300, функционирование которых подробно описано выше. Восемь пар модулей сетевого видеоинтерфейса 700 принимают видеосигнал в формате DS-3 и передают восемь групп программ на объединительную плату вещания 1200 в виде параллельно передаваемых данных.

Фиг. 10Б - блок-схема, иллюстрирующая модуль сетевого видеоинтерфейса 700, изображенный на Фиг.10А. Модуль сетевого видеоинтерфейса 700 принимает одну группу цифровых видеопрограмм через резервные каналы связи DS-3 402а и 402b. Полезные данные DS-3 (MPEG-2) извлекаются из входящего сигнала и помещаются на объединительную вещательную плату 1200 для передачи их на модуль выходного видеосигнала 750. Модуль сетевого видеоинтерфейса 700, разработанный для активного/резервного дублирования, содержит схемы для выполнения "горячей замены" и взаимодействует с процессорным модулем шасси 300 сетевого видеоинтерфейса по различным вопросам управления. Двойственные сигналы DS-3 подаются на вход каждого модуля с целью обеспечения резервности канала связи. Модуль сетевого видеоинтерфейса 700 включает в себя основное оконечное устройство линии DS-3 с приемником 701а и резервное оконечное устройство с приемником 701b. Приемники линии DS-3 извлекают полезные данные из входного потока двоичных сигналов и подготавливают информацию для передачи на шинный формирователь параллельных видеосигналов 706. Оба приемника 701а и 701b всегда находятся в активном режиме, обеспечивая этим резервность на каналах входных видеосигналов. Модуль наблюдения 704 производит текущий контроль состояния приемников 701а и 701b через соединения 708а и 708b соответственно и определяет, который из сигналов линейного приемника будет использоваться для последовательной подачи на шинный формирователь параллельных видеосигналов 706. Модуль наблюдения 704 передает управляющую информацию на оконечное устройство линии DS-3 с приемником 701а через соединение 714а и на оконечное устройство линии DS-3 с приемником 701b через соединение 714b. Шинный формирователь параллельных видеосигналов 706 принимает последовательно передаваемые данные от одного из линейных приемников DS-3 701а или 701b через соединения 709а или 709b в зависимости от того, какое из оконечных устройств линии DS-3 и приемников находится в активном режиме, что определяется встроенным модулем наблюдения 704. Последовательные данные преобразовываются в первоначальный 8-разрядный формат байта, и к первоначальному байту добавляются два бита контрольных данных. Линейные драйверы дифференциальных сигналов, а в предпочтительном варианте внедрения изобретения линейные драйверы дифференциальных сигналов низкой частоты (LVDS) (не показаны), находящиеся в шинном формирователе параллельных видеосигналов 706, посылают это 10-разрядное "слово" на 20 дифференциальных выходных линий шинного формирователя параллельных видеосигналов 706, если модуль наблюдения 704 позволяет активизироваться этим драйверам.

Модуль наблюдения 704 отвечает за правильное функционирование модуля сетевого видеоинтерфейса 700. Он выполняет установку и инициализацию всех функций модуля. Модуль наблюдения 704 также контролирует состояние каждой функции, поддерживает связь с процессором шасси 300 и отвечает за управление активным/резервным дублированием. В случае поломки модуля сетевого видеоинтерфейса 700 модуль наблюдения 704 извещает об этом процессорный модуль шасси 300 и переводит модуль сетевого видеоинтерфейса 700 в неактивный режим. Поскольку модуль сетевого видеоинтерфейса разработан для активного/резервного дублирования, они обычно устанавливаются парами, где каждый модуль наблюдает за неисправностями своего резервного соседа через соединение 711 и немедленно переходит в активное состояние в случае поломки активного модуля. Подобным образом модуль наблюдения 704 через соединение 712 передает информацию о своем состоянии дублирующему модулю наблюдения, находящемуся в соседнем модуле сетевого видеоинтерфейса. Модуль управления напряжением 702 отвечает за возможность "горячей замены" и управление режимом электропитания в соответствии с описанным выше.

Фиг.11А - схематический вид, иллюстрирующий шасси распределения видеосигнала 500, изображенное на Фиг.9. В центральной станции 400 находится шасси распределения видеосигнала 500, которое содержит пару модулей входных видеосигналов 800, пару модулей с многоканальными видеовыходами 850, пару удаленных модулей выходного сигнала 900 и пару процессорных модулей шасси 300. Пара модулей входных видеосигналов 800 принимает входные видеосигналы формата DVB-ASI через соединение 404. Хотя на чертеже изображена одна пара модулей, фактически в предпочтительном варианте внедрения изобретения находятся восемь пар модулей входных видеосигналов, соответствующие восьми входным сигналам формата DVB-ASI 404 и восьми резервным входным сигналам формата DVB-ASI. Каждый активный модуль входных видеосигналов 800 принимает активную группу программ, в то время как резервный модуль входных видеосигналов принимает группу программ через резервное соединение DVB-ASI. Каждый модуль входных видеосигналов 800 передает группу программ на объединительную вещательную плату 1200. Пара модулей с многоканальными видеовыходами 850 принимает группу программ из объединительной вещательной платы 1200 и формирует на выходе две копии каждой группы программ. Таким образом, каждый модуль с многоканальными видеовыходами 850 формирует 16 дискретных выходных сигналов формата DVB-ASI 501. Резервный модуль одновременно формирует резервные выходные сигналы. Пара удаленных модулей выходных видеосигналов 900 может использоваться вместо модулей с многоканальными видеовыходами 850 для обеспечения взаимодействия с цифровыми системами уплотнения линий (DLC). Удаленный модуль выходного видеосигнала 900 выдает одну уплотненную копию групп программ на одиночный волоконно-оптический кабель, уплотняя восемь групп программ в последовательный поток битовых сигналов с частотой приблизительно 2,488 Гигагерц (ГГц). Резервный модуль одновременно передает выходной сигнал на резервный волоконно-оптический кабель.

Пара процессорных модулей шасси 300 также включена в шасси распределения видеосигнала 500, функционирование которого было описано выше. Каждая пара модулей входных видеосигналов 800 принимает до восьми групп видеопрограмм в формате DVB-ASI. Модули с многоканальными видеовыходами 850 формируют резервные выходные видеосигналы, обеспечивающие видеоинформацию для нескольких шасси доступа 550 (будут описаны в комментарии к Фиг.12). Если пара удаленных модулей выходного видеосигнала 900 используется, она уплотняет все группы программ цифрового видео и передает их на шасси доступа 550 через волоконно-оптическое соединение. Процессорный модуль шасси 300 производит управление резервностью и контроль шасси.

Фиг. 11Б - блок-схема, иллюстрирующая модуль входных видеосигналов 800, изображенный на Фиг.11А. Модуль входных видеосигналов 800 принимает все восемь групп программ в формате DVB-ASI через соединение 404. Эти данные преобразовываются в параллельный формат LVDS (с добавленными дополнительными контрольными битами) и становятся доступными через определенную объединительную плату шасси всем модулям, соединенным с объединительной вещательной платой 1200. Модуль входящих видеосигналов 800 разработан для активного/резервного дублирования, содержит специальную схему для разрешения "горячей замены" и взаимодействует с процессорным модулем шасси 300 с целью управления. Приемник данных формата DVB-ASI 801 получает входные сигналы из восьми отдельных каналов 404. Каждая входная линия 404 поддерживает формат DVB-ASI. Видеоинформация, принятая из линий 404, перенаправляется с приемника DVB-ASI 801 на модуль формирователя LVDS 802 через соединение 807. Модуль формирователя LVDS 802 преобразует последовательные данные, полученные из приемника DVB-ASI 801, в параллельный формат. К каждому байту добавляются специальные контрольные биты, и данные выравниваются по байтам (описание будет дано в пояснении к Фиг.20).

Когда модуль наблюдения 806 подтверждает разрешающий выходной сигнал по линии 808, включаются формирователи LVDS всех 160 линий и все восемь групп программ передаются на объединительную вещательную плату 1200, где они одновременно становятся доступны всем другим модулям объединительной вещательной платы 1200.

Модуль наблюдения 806 также отвечает за правильную работу модуля входных видеосигналов 800, следит за установкой и инициализацией всех функций, выполняемых на модуле входных видеосигналов 800, и контролирует состояние каждой функции. Он поддерживает связь с процессорным модулем шасси 300 и отвечает за управление активным/резервным дублированием. Как только модуль входных видеосигналов 800 дает сбой, модуль наблюдения 806 предупреждает процессорный модуль шасси 300 и немедленно переводит модуль входных видеосигналов 800 в неактивный режим. Поскольку модули входных видеосигналов 800 разработаны с активным/резервным дублированием, они обычно устанавливаются парами. Каждый из них контролирует неисправности своего резервного соседа через соединение 809 и передает свою информацию о неисправностях через соединение 811 и в случае поломки активного модуля немедленно переходит в активный режим. Модуль управления напряжением 804 отвечает за возможность "горячей замены" и управление режимом электропитания в соответствии с описанным выше.

Фиг. 11В - схематический вид, иллюстрирующий схему распределения, альтернативную модулю входных видеосигналов, изображенному на Фиг.11Б.

Удаленный модуль входных видеосигналов 825 может использоваться как альтернативный модулю входных видеосигналов 800. Он получает одну уплотненную копию восьми 10-разрядных параллельных групп видеопрограмм вместе с кадрированием пакетов и служебными сигналами с одного волоконно-оптического соединения 836. Кадрирование выявляется, а данные разуплотняются в восемь 10-разрядных параллельных групп видеопрограмм. Одновременно резервный модуль разуплотняет резервные входные данные. Один из двух модулей передает группы программ на объединительную вещательную плату 1200.

Оптический приемник 826 преобразует поток оптических данных, полученных через соединение 836, в поток электронных данных, содержащих видеопрограмму, и направляет их на соединение 842. Регенератор тактовых импульсов и синхронизатор данных 827 регенерирует последовательные тактовые импульсы из потока последовательных данных и ресинхронизирует эти данные под заданные тактовые импульсы. На соединение 844 подается сигнал синхронизации в 2.488 ГГц, а на соединение 843 - видеопрограммы. Демультиплексор/приемник типа 1: 16 и определитель кадра 826 определяет начальные биты кадра и разуплотняет данные в 16-разрядные слова. Через соединение 845 подается сигнал синхронизации с частотой 155.5 МГц, видеопрограмма подается через соединение 846 и одновременно происходит обмен информацией по управлению кадрированием с устройством выделения полезных данных 829 через соединение 847. Устройство выделения полезных данных 829 снимает биты кадрирования и служебные биты, передавая на соединение 837 только группы видеопрограмм. Буфер типа "первым пришел - первым обслужен" (FIFO) 931 через соединение 837 заполняется восемью группами видеопрограмм и обрабатывает эти данные по принципу "первым пришел - первым обслужен" с целью ресинхронизации скорости параллельной передачи данных. Формирователи видеосигнала LVDS 832 направляют восемь групп программ на объединительную вещательную плату 1200 через соединение 838. Изображенное на чертеже оптическое соединение, через которое передаются мультиплексированные группы программ, должно иметь достаточную пропускную способность, чтобы группы программ могли передаваться без потери информации.

Модуль наблюдения 834 через соединение 833а взаимодействует с процессорным модулем шасси 300 для установления ошибочного бита и считывает соседний ошибочный бит через соединение 833b. Модуль наблюдения 834 также включает формирователи видеосигналов LVDS 832 через соединение 839, когда это необходимо. Модуль управления напряжением 841 отвечает за возможность "горячей замены" и управляет режимом электропитания в соответствии с описанным выше.

Фиг. 11Г - блок-схема, иллюстрирующая модуль с многоканальными видеовыходами 850, изображенный на Фиг.11А. Он принимает все восемь групп программ от модуля входных видеосигналов 800 через объединительную вещательную плату 1200. Эти восемь групп программ дублируются n раз и в формате DVB-ASI передаются из шасси распределения видеосигнала 500 по линиям 501. Модуль с многоканальными видеовыходами 850 разработан для активной/резервной избыточности, содержит специальную схему для проведения "горячей замены", а также взаимодействует с процессорным модулем шасси 300 в целях контроля.

Приемник видеосигналов по параллельной шине 851 содержит приемники LVDS на 160 сигналов, восемь групп программ с 20 сигналами в каждой группе. Он получает видеоданные от модуля входных видеосигналов 800 через объединительную вещательную плату 1200. Формирователи DVB-ASI 856а-856n отвечают за формирование соответствующего формату DVB-ASI выходного сигнала на линии 501 для каждой группы программ. Каждое соединение от 857а до 857n включает поток последовательных данных, содержащий группу программ. Каждая группа программ передается только на одно выходное соединение, поэтому каждый модуль выходных сигналов имеет 8 выходов. На модуле многоканальных видеовыходов 850 может присутствовать любое количество модулей формирователей DVB-ASI 856 для обеспечения масштабности всей системы.

Модуль с многоканальными видеовыходами 850 разработан для активной/резервной избыточности. Модуль наблюдения 854 отвечает за правильное функционирование модуля с многоканальными видеовыходами 850. Модуль наблюдения обеспечивает установку и инициализацию всех остальных функций модуля, контролирует состояние каждой функции, поддерживает связь с процессорным модулем шасси 300 и отвечает за управление активной/резервной избыточностью. Если модуль с многоканальными видеовыходами 850 дает сбой, модуль наблюдения 854 предупреждает процессорный модуль шасси 300 через соединение 858 и немедленно переходит в неактивный режим. Таким же образом, если модуль наблюдения 854 выявляет сбой в работе дублирующего модуля с многоканальными видеовыходами через соединение 859, он немедленно переходит в активный режим. Поскольку модуль с многоканальными видеовыходами 850 разработан для активной/резервной избыточности, обе платы любой пары всегда будут формировать комплект резервных выходных сигналов. Модуль управления напряжением 852 отвечает за возможность выполнения "горячей замены" и управление режимом электропитания в соответствии с описанным выше.

Фиг. 11Д - схематический вид, иллюстрирующий удаленный модуль выходных сигналов, изображенный на Фиг.11А. Удаленный модуль выходных сигналов 900 выводит одну уплотненную копию восьми 10-разрядных параллельных групп видеопрограмм вместе с кадрированием и служебными сигналами на одиночный волоконно-оптический канал связи для передачи к цифровым системам уплотнения линий (DLC). Одновременно резервный модуль формирует выходные данные на резервный волоконно-оптический канал связи. Приемник видеосигналов LVDS 901 принимает восемь групп программ и выводит видеосигнал через соединение 914 на приемный буфер типа FIFO 904. Поскольку скорости последовательно передаваемых и параллельно принимаемых данных не эквивалентны, данные восьми параллельных групп программ загружаются в приемный буфер типа FIFO 904 для ресинхронизации со скоростью последовательных данных. Приемный буфер FIFO 904 передает видеопрограммы через соединение 916, передает флаги FIFO через соединение 918 и принимает управляющие сигналы FIFO из устройства установки кадров 906 через соединение 917.

Устройство установки кадров 906 разделяет входные данные на кадры и добавляет кадрирующие биты в начало кадра. Дополнительные биты добавляются в кадр, если возникает необходимость синхронизировать скорость передачи данных. Данные передаются из устройства установки кадров 906 через соединение 919 в виде 16-битных слов. После выхода из устройства установки кадров 906 поток 16-битных параллельных данных уплотняется мультиплексором/передатчиком типа 16:1 907 и поступает в оптический передатчик 908 через соединение 911. Оптический передатчик 908 получает поток последовательных данных через соединение 911, преобразует их в оптический поток для передачи на волоконно-оптическое соединение 912. Модуль наблюдения 909 и устройство управления напряжением 902 функционируют, как описано выше.

Фиг. 12 - схематический вид, иллюстрирующий шасси доступа 550 и модуль фильтра низких частот 600, изображенные на Фиг.9. На Фиг.11А выходной сигнал каждого модуля с многоканальными видеовыходами 850 через соединение 501 подается на модуль входных видеосигналов 950 (Фиг.12), который также выполнен в виде пар в данном предпочтительном варианте внедрения изобретения. Данные соединения 501 представлены в формате DVB-ASI. Все 16 видеосигналов формата DVB-ASI подаются на восемь пар модулей входных видеосигналов 950. Пара модулей входных видеосигналов 950 определяет, который из входных видеосигналов (основной или резервный) приемлем, и формирует эти группы программ для объединительной вещательной платы 1200. Кроме того, шасси доступа 550 включает в себя модуль адаптера универсального доступа (UAA) 1000. Каждый модуль UAA 1000 принимает все доступные программы из объединительной вещательной платы 1200. Модуль UAA 1000 также содержит устройство установки кадров центральной станции (СО) 1100, функционирование которого будет подробно описано в комментарии к Фиг.19.

Объединительная вещательная плата эффективно распространяет имеющуюся цифровую видеоинформацию по каналу связи, связывающему центральную станцию 400 с помещениями абонентов 1300. Все имеющиеся в наличии программы всегда доступны на объединительной вещательной плате 1200, которая одновременно предоставляет пользователям доступ ко всей имеющейся цифровой видеоинформации. Таким образом, настоящее изобретение позволяет, например, всем пользователям системы одновременно принимать одинаковые телепрограммы фактически без потери качества сигнала и без перегрузки коммутирующей способности центральной станции. Таким же способом это позволяет всем абонентам просматривать разные телепрограммы без перегрузки системы. Объединительная вещательная плата эффективно распространяет имеющиеся цифровые видеопрограммы по каналу связи, соединяющему центральную станцию 400 с помещениями абонентов 1300, эффективно передает все каналы к физическому пункту, в котором осуществляется выбор канала на шасси доступа 550. Таким образом, отпадает необходимость передачи всех каналов в помещение абонента.

Модуль UAA 1000 предоставляет пользователям услуги по передаче видеосигнала и данных. По мере расширения системы для обслуживания новых абонентов вводятся дополнительные шасси доступа и UAA. В шасси доступа 550 используются дополнительные модули входных видеосигналов для приема восьми групп программ в формате DVB-ASI. Видеопрограммы становятся доступными каждому модулю UAA 1000 через объединительную вещательную плату 1200. Эта особенность конструкции уникальна, поскольку сотни видеопрограмм на объединительной вещательной плате 1200 доступны модулю адаптера универсального доступа 1000. Таким образом, конечный пользователь в помещении абонента 1300 может выбирать и принимать любые из доступных программ и просматривать их столь долго, сколько позволяет ему оплаченный доступ к выбранным каналам. Таким образом, конечный пользователь получает доступ ко всем имеющимся телепрограммам, и нет необходимости в передаче всех программ каждому абоненту. Эта уникальная особенность настоящего изобретения позволяет использовать стандартную пару медных проводов или любые другие средства связи или средства, способные поддерживать передачу сжатого цифрового видеосигнала, двунаправленных данных Интернет и POTS между центральной станцией 400 и помещениями абонентов 1300 для предоставления каждому абоненту цифровых телепрограмм по запросу. Цифровые видеоканалы эффективно распределяются в шасси доступа ко всем модулям UAA 1000.

Более того, в сочетании с передачей видеосигнала каждому абоненту одновременно предоставляется возможность обмена двунаправленными данными (т.е. соединение с Интернет) и POTS на одном канале.

Модуль UAA 1000 передает видеопрограммы и данные Интернет на шасси фильтра низких частот 600 через соединение 419. Шасси фильтра низких частот 600 содержит ряд модулей низких частот 1050, каждый из которых сконфигурирован для приема выходного сигнала модуля адаптера универсального доступа. Каждый модуль фильтра низких частот 1050 объединяет видеопрограммы и данные с информацией POTS и направляет их к помещению абонента по каналу связи 16. Каждый модуль UAA 1000, сконфигурированный в соответствии с данным вариантом внедрения изобретения, может обслуживать четыре абонентских интерфейсных линии, однако в дальнейшем предполагается, что усовершенствование технологии позволит увеличить производительность в масштабах изобретения.

Модуль UAA 1000 принимает цифровые видеосигналы от объединительной вещательной платы 1200 и передает видеопрограммы абоненту по запросу. Данные Интернет для всех четырех абонентов поступают через соединение 10bаsе Т на шасси доступа 550, на котором размещается модуль UAA 1000.

Фиг. 13 - схематический вид, иллюстрирующий дополнительные подробности шасси доступа 550, изображенного на Фиг.9. Фиг.13 специально иллюстрирует объединительную вещательную плату 1200, содержащую восемь групп видеопрограмм, распределенных от модуля входных видеосигналов 950 к каждому модулю адаптера универсального доступа 1000. Объединительная вещательная плата 1200 формируется комплектом из восьми групп цифровых видеопрограмм. В предпочтительном варианте внедрения изобретения каждая группа программ передает цифровые видеоданные MPEG-2 в параллельном формате. Объединительная вещательная плата 1200 соединяется с каждым модулем адаптера универсального доступа 1000 для предоставления всем конечным пользователям доступа ко всем телепрограммам. Все имеющиеся программы всегда доступны на объединительной вещательной плате 1200. Таким образом, настоящее изобретение позволяет, например, всем пользователям системы одновременно принимать одну и ту же телепрограмму или большому количеству пользователей просматривать широкий ряд программ практически без потери качества сигнала и без перегрузки коммутирующей способности центральной станции.

Фиг. 14 - схематический вид, иллюстрирующий модуль адаптера универсального доступа (UAA) 1000, изображенный на Фиг.12 и 13. Модуль адаптера универсального доступа (UAA) 1000 обеспечивает передачу цифрового видеосигнала и услуг сети Ethernet n пользователям, используя, например, в предпочтительном варианте внедрения изобретения технологию асимметричной цифровой абонентской линии (ADSL). Эта технология включает в себя технологию адаптивной по скорости цифровой абонентской линии (RADSL) и все разновидности xDSL-технологий. К тому же должно быть понятно, что любая технология передачи цифровых данных через, например, пару медных проводов или через иное средство, поддерживающее передачу цифровых видеосигналов, двунаправленных данных Интернет и POTS, может быть использована в рамках данного изобретения. Технология xDSL приводится с чисто иллюстративной целью. Предпочтительный вариант внедрения данного изобретения предполагает возможность обслуживания четырех помещений абонентов с помощью одного модуля UAA 1000. Понятно, что будущие усовершенствования могут увеличить или уменьшить количество помещений абонентов, обслуживаемых одним модулем UAA 1000. В предпочтительном варианте внедрения изобретения модуль UAA 1000 принимает восемь групп цифровых видеопрограмм, однако в будущем ожидается возможное увеличение количества групп программ. Модуль UAA 1000 позволяет каждому абоненту выбрать из этой группы определенную программу для просмотра. Выбор программы для просмотра осуществляется путем использования канала управления на канале связи xDSL, показанного на чертеже как канал управления 1011. С помощью канала управления абонент запрашивает у центральной станции 400 через канал связи 16 желаемую телепрограмму. Отметим, что абоненту нет необходимости знать идентификационный код (ID) группы программ или программы, которую он выбирает. С помощью модуля UAA 1000 ID групп программ и программ ставятся в соответствии с номерами каналов. Кроме того, канал управления 1011 позволяет абоненту пользоваться услугами сети Ethernet. Данные Ethernet могут использоваться вместо цифровых видеопрограмм или в дополнение к ним. Канал данных Ethernet спроектирован для облегчения получения двунаправленного доступа в Интернет с высокой пропускной способностью через провайдера услуг Интернет 14.

Приемник шины видеосигналов LVDS 1009 принимает группы цифровых видеопрограмм из объединительной вещательной платы 1200 и преобразовывает дифференциальные сигналы в несимметричные. Затем несимметричные сигналы передаются через соединение 1012 на мультиплексор 1008. Мультиплексор 1008 принимает восемь групп программ и предоставляет выходной сигнал в виде одиночной группы программ для устройства установки кадров СО 1100 каждого абонента через соединение 1014. Мультиплексор 1008 позволяет модулю наблюдения 1007 выбрать группу программ, которая содержит запрошенный абонентом канал, и передает эту группу на устройство установки кадров СО 1100 этого абонента. Функционирование устройства установки кадров СО 1100 будет подробно рассмотрено при описании Фиг.19. Мультиплексор 1008 может одновременно независимо обслуживать n устройств установки кадров СО. Модуль наблюдения 1007 записывает выбранную группу программ в регистр устройства установки кадров СО 1100. Затем устройство установки кадров СО 1100 дает команду мультиплексору 1008 выбрать определенную группу программ со входа соединения 1012. После чего устройство установки кадров СО 1100 выбирает одну программу из группы и направляет ее на приемопередатчик DSL 1001 для передачи программы к помещению абонента 1300 через канал связи 16. Устройство установки кадров обеспечивает интерфейс с мультиплексором 1008. Альтернативно, мультиплексор 1008 мог бы поддерживать интерфейс с контрольным модулем 1007, однако в предпочтительном варианте внедрения изобретения устройство установки кадров 1100 может обеспечить более подходящий интерфейс с контрольным модулем 1007. Мультиплексор 1008 выбирает одну группу программ из восьми на соединении 1012 и направляет ее к определенному устройству установки кадров СО 1100. Это устройство выбирает желаемую программу из группы, объединяет ее с данными Интернет, полученными из устройства сопряжения 1004, и передает комбинированный сигнал абоненту через канал связи 16. По существу, когда пользователь выбирает для просмотра определенный канал, модуль наблюдения 1007 определяет группу программ и идентификаторы пакета (PID) данной группы, по которым будет происходить выделение выбранного канала. Модуль наблюдения 1007 подает команду на мультиплексор 1008 через устройство установки кадров 1100 выбрать определенную группу программ, а также подает команду на устройство установки кадров 1100 отфильтровать определенные PID. Таким образом, выбранная телепрограмма попадает к пользователю.

Для того чтобы получить доступ к данным Интернет, в предпочтительном варианте внедрения данного изобретения модуль концентратора 1006 принимает данные 10bаsе Т сети Ethernet со скоростью 10 Мбит/с на один порт и повторяет их на все остальные оконечные порты. Устройство сопряжения 1004 обеспечивает интерфейс между соединением 10bаsе Т локальной сети (LAN) модуля концентратора 1008 и данными уровня TTL глобальной сети (WAN). Устройство сопряжения 1004 запоминает адреса (т.е. адреса Ethernet или управления доступом к среде (MAC)) оборудования, подключенного к устройству сопряжения 1004 со стороны помещений абонентов, и отфильтровывает данные, не соответствующие этим адресам. Со стороны WAN устройство сопряжения 1004 также поддерживает интерфейс с устройством установки кадров СО 1100 через соединение 1016. На одного абонента приходится одно устройство установки кадров СО и одно устройство сопряжения. Устройство установки кадров СО 1100 обменивается данными Ethernet с устройством сопряжения 1004 через соединение 1016, а также данными канала управления с модулем наблюдения 1007 через соединение 1011. Следует отметить, что сеть Ethernet и соединение 10bаsе Т - лишь один из возможных способов передачи двунаправленных данных Интернет между центральной станцией и помещениями абонентов. Используя концепцию настоящего изобретения, можно передавать любые данные. Устройство установки кадров СО 1100 также принимает группу цифровых видеопрограмм из мультиплексора 1008 через соединение 1014. Устройство установки кадров СО 1100 выводит данные на приемопередатчик xDSL 1001, а также принимает данные от приемопередатчика xDSL 1001 со скоростью, соответствующей режиму функционирования xDSL, который был выбран (модулем наблюдения 1007). Как указано выше, подробное описание работы устройства установки кадров СО 1100 приводится в пояснении к Фиг.19. Приемопередатчик xDSL 1001 обменивается данными TTL с устройством установки кадров 1100, а также данными xDSL с пользователями через канал связи 16.

Модуль наблюдения содержит микропроцессор, который используется для применения двунаправленного канала управления к абоненту с целью взаимодействия с процессорным модулем шасси 300 через локальную шину 1017, а также производит управление и считывание состояния модуля UAA 1000. Обычными функциями контрольного модуля 1007 (перечень не полный) являются применение двунаправленного канала управления (порт последовательных данных) к каждому абоненту через устройство установки кадров СО 1100, определение идентификации программы и группы программ, соответствующей выбранному пользователем каналу, и передача выбранной группы программ и ID программы на устройство установки кадров СО 1100. Другие функции включают конфигурирование приемопередатчиков xDSL 1001, применение испытательного порта для тестирования приемопередатчиков xDSL, чтение адресов плат, применение порта последовательных данных для взаимодействия с процессором шасси 300, осуществление текущего контроля за состоянием приемопередатчика xDSL 1001 и устройств сопряжения 1004, а также сброс и перезагрузка модулей UAA 1000.

Модуль управления напряжением 1002 позволяет установку модуля UAA 1000 в объединительную плату без отключения питания, без возникновения каких-либо ошибок на шине объединительной платы и без повреждения какого-либо устройства, находящегося на модуле UAA 1000, а также без повреждения других устройств, подключенных к этой объединительной плате. Для выполнения данной функции используется интегральная схема контроллера "горячей замены". Интегральная схема также выполняет сброс питания микропроцессорной системы.

Фиг.15 - блок-схема ведущей рабочей станции центральной станции 650. Ведущая рабочая станция центральной станции 650 функционирует следующим образом. Блок 651 обеспечивает пользовательский интерфейс, который в свою очередь предоставляет интерфейс базы данных абонентов для распределений UAA 1000. Пользовательский интерфейс 651 также обеспечивает интерфейс, который производит конфигурирование и контроль оборудования центральной станции 400, а также графический пользовательский интерфейс с языками программирования Java и HTML. Блок базы данных абонентов и управления 652 поддерживает локальное зеркальное отображение базы данных рабочей станции управления системой 325 для абонентской информации, включающей следующее: получение доступа к видеоканалам и услугам Интернет, состояние счета (информация о плате за единицу просмотра (PPV)), разрешение и запрет услуг, статистические данные о каналах. Блок базы данных абонентов и управления 652 позволяет ввод информации о счетах и получение информации об абонентах. Блок базы данных абонентов и управления 652 также конфигурирует UAA 1000 для выполнения первоначальной установки и любых изменений в работе. Блок установки аппаратного оборудования и индикации состояния 654 выполняет следующие функции: инициализация оборудования центральной станции 400, осуществление текущего контроля за состоянием оборудования центральной станции 400, включая выполнение опроса процессорных модулей шасси 300 об их состоянии, а также выполнение опроса UAA о покупках единиц просмотра. Блок установки аппаратного оборудования и индикации состояния 654 также обеспечивает доступ к базам данных конфигураций плат для их быстрого переконфигурирования в случае одновременной замены большого количества модулей.

Встроенный блок управления сетью 656 выполняет функцию обмена информации между СОМ 650 и оборудованием центральной станции 400. Встроенный блок управления сетью 656 также позволяет программному интерфейсу приложения (API) определять типы сообщений/команд, поддерживаемых системой. Интерфейсный блок рабочей станции управления системой 657 обеспечивает двунаправленное соединение между ведущей рабочей станцией центральной станции 650 и рабочей станцией управления системой 325, расположенной в ТРСС 100. СОМ 650 также обеспечивает логику, необходимую для обработки запросов пользователей на просмотр желаемых программ, сбора статистики по рейтингу каналов, просматриваемых пользователями (т.е. просмотр каналов за определенный промежуток времени), и назначения коммуникационных портов на модулях UAA 1000, через которые производится передача телепрограмм, двунаправленных данных Интернет и POTS.

Фиг. 16 - блок-схема, иллюстрирующая помещение абонента 1300. Цифровое видео и данные поступают в помещение абонента 1300 из центральной станции 400 через канал связи 16. В предпочтительном варианте внедрения изобретения канал связи 16 является, например, каналом связи абонентской цифровой линии, поддерживающей также связь POTS. Каналом связи 16 может быть любой канал, поддерживающий передачу сжатого цифрового видео, двунаправленных данных Интернет и POTS, включая, например, канал радиосвязи и не только. К тому же соединения между IN 1350 и компьютером 1355, телевизором 1365 и телефоном 1360 также могут быть реализованы с использованием различных способов соединений, включая, например, беспроводную технологию.

Канал связи 16 соединяется с интеллектуальным сетевым интерфейсом (INI) 1350. Компьютер 1355, телевизор 1365 и телефон 1360 соединяются с INI 1350, как показано на чертеже. INI 1350 может поддерживать дополнительные линии связи POTS 1353a и 1353b, которые также могут быть в форме цифровых сигналов. Архитектура и функционирование INI 1350 будут подробно описаны ниже.

Фиг. 17А - схематический вид, иллюстрирующий интеллектуальный сетевой интерфейс (INI) 1350, изображенный на Фиг.16. INI 1350 включает в себя модем RADSL (адаптивная по скорости цифровая абонентская линия) 1351, подключенный к каналу связи 16. Хотя на чертеже изображен модем RADSL 1351, система передачи цифрового видеосигнала и данных настоящего изобретения позволяет использование любой технологии для передачи сигнала между помещением абонента 1300 и центральной станцией 400. Также к модему RADSL 1351 подключен телефон 1360. Модем RADSL 1351 также поддерживает подключение дополнительных устройств POTS через соединения 1353а и 1353b, которые могут быть в виде цифровых телефонных каналов связи.

Процессор 1354 подключается к интерфейсу дистанционного управления с помощью инфракрасного излучения 1358, модему RADSL 1351, устройству установки кадров СО 1400, чипсету формата MPEG-2 1356 и процессору графического вывода 1357. Процессор 1354 управляет функционированием INI 1350 с целью передачи телевизионного аудио и видеосигнала от чипсета формата MPEG-2 к телевизору 1365, а также данных от интерфейса Ethernet 1352 к компьютеру 1355 через 10bаsе Т соединение сети Ethernet 1359. Процессор 1354 также устанавливает соединение передачи последовательных данных для устранения неполадок и поддержки системы и может обеспечивать соединение с устройствами с низкой скоростью передачи данных, например, кроме прочего, утилитами или сигнальными устройствами.

Как показано на Фиг.17Б, интерфейс дистанционного управления с помощью инфракрасного излучения 1358 (входящий в INI 1350) позволяет двунаправленную передачу ВЧ-информации через расширяющую ВЧ-систему распределения 1361 к одному или более дистанционным ИК-приемопередатчикам 1362. Дистанционный ИК-приемопередатчик может быть расположен в любом видимом/управляемом месте.

Фиг. 17В - схематический вид, иллюстрирующий дистанционный ИК-приемопередатчик, изображенный на Фиг. 17Б. Передача ВЧ-информации осуществляется путем преобразования принимаемых ИК-приемником 1367b ИК-сообщений от ручного дистанционного пульта (не показан). Конструкция ИК-приемника 1367b должна позволять прием всех известных несущих частот, например, в интервале от 32 до 40 кГц, и всех кодов. В предпочтительном варианте внедрения настоящего изобретения кадр полученных данных используется для управления передатчиком с частотной манипуляцией (ЧМн) частотой 400 МГц 1363а, который передает сигналы по расширяющей ВЧ-системе распределения 1361 к INI 1350 через главный тракт ВЧ-сигналов 1374. Передатчик с ЧМн 1363а и приемник с ЧМн 1366b (а также приемник с ЧМн 1363b и передатчик с ЧМн 1366а, показанные на Фиг.17Г) соединяются с главным трактом ВЧ-сигнала 1374 через соединение 1377, которое может быть любым соединением, способным успешно объединять соответствующие сигналы передатчиков и приемников в главный тракт ВЧ-сигналов 1374. Этот канал связи может быть получен путем использования коаксиального кабеля с сопротивлением 75 Ом или другими путями, например, кроме прочего, беспроводного соединения. Также в схему включены приемник с ЧМн частотой 360 МГц и генератор ИК-лучей 1367а, который должен обладать достаточной мощностью для управления устройствами с помощью ИК-сигнала.

Фиг. 17Г - схематический вид, иллюстрирующий интерфейс дистанционного управления с помощью инфракрасного излучения 1358, изображенный на Фиг.17А. Интерфейс дистанционного управления с помощью ИК 1358 раскодирует информацию на контроллере приемопередатчика 1372, полученную через основной тракт ВЧ-сигнала 1374, и передает цифровое слово на процессор 1354 (Фиг.17А) через соединение 1376. Контроллер приемопередатчика 1372 также передает информацию между ИК-приемником 1367b и процессором 1354 (Фиг.17А). Процессор также может управлять устройствами, подключенными к главному тракту ВЧ-сигналов 1374 и ВЧ-системе распределения 1361 через передатчик с ЧМн частотой 360 МГц 1366а, подобно описанному выше, но с частотой 360 МГц.

ВЧ-модулятор 1368 принимает входные аудио- и видеосигналы от чипсета формата MPEG-2 1356 (Фиг.17А). ВЧ-усилитель 1369 и нерефлексивный узкополосный режекторный фильтр 1371 обеспечивают прохождение только желаемых сигналов между ВЧ-модулятором 1368 и главным трактом ВЧ-сигналов 1374.

Данная система позволяет одновременную передачу телевизионных ВЧ-сигналов и двунаправленной информации управления. В одной системе может быть установлено несколько удаленных ИК-приемопередатчиков 1362. Эта система не зависит от несущей частоты устройства дистанционного управления или реализации абсолютного кода. Декодирование кодов и управление генераторами ИК-излучения осуществляются программным обеспечением процессора 1354.

Фиг. 18 - схематический вид, иллюстрирующий расположение и возможное использование устройства установки кадров СО 1100 и устройства установки кадров СР 1400 в системе передачи цифрового видео и данных настоящего изобретения. Устройство установки кадров СО 1100, принимающее видеопрограммы, находится в центральной станции 400 и расположено на модуле UAA 1000 (не показан). Устройство установки кадров СО 1100 также принимает и передает данные через Интернет 14. Устройство установки кадров СО 1100 связывается по модему 1351 с соответствующим модемом 1351, находящимся в помещении абонента 1300, через канал связи 16. Устройство установки кадров, находящееся в помещении абонента (СР) 1400, расположено в INI 1350 и выводит цифровую видеопрограмму в формате MPEG-2 на декодер формата MPEG-2 1356, а также предоставляет услуги по обмену данными с компьютером 1355 через интерфейс сети 1352.

Фиг. 19 - схематический вид, иллюстрирующий устройство установки кадров СО 1100, изображенное на Фиг.18. Устройство установки кадров СО 1100 через соединение 1161 принимает на фильтр идентификации пакета (PID) 1110 группу программ в виде транспортного потока адаптивного типа формата MPEG-2, содержащего несколько программ. Транспортный поток формата MPEG-2 состоит из непрерывного потока транспортных пакетов. Длина всех транспортных пакетов составляет 188 байт. Для синхронизации первому пакету присваивается значение 0•47. Такая комбинация битов не уникальна и может встречаться в пакете. Служебная информация транспортного пакета также содержит поле идентификации пакета (PID). Этот идентификатор отличает полезные данные транспортного пакета от полезных данных транспортных пакетов с другими значениями PID. В соответствии с протоколом MPEG-2 транспортный пакет может содержать полезные данные, или поле адаптации, или же поле адаптации, следующее за полезными данными. Поле адаптации, если оно имеется, предоставляет дополнительную информацию о потоке данных.

Примером такой дополнительной информации является значение ссылки на программные тактовые импульсы (PCR). Кодер и декодер для передачи транспортного потока формата MPEG-2 используют тактовые импульсы частотой 27 МГц. Эти импульсы управляют счетчиком системного времени (STC), который обеспечивает непрерывное увеличение значения отметки времени. Кодер использует свой собственный STC для отметки времени передачи данных на декодер. Декодер принимает поток данных от кодера и использует свой собственный STC для определения, когда необходимо отправлять отмеченные временем данные на свои внутренние устройства. Для упрощения кодер и декодер не показаны. Поскольку два абсолютно разных генератора тактовых импульсов управляют счетчиками STC, между ними неизбежно возникнут небольшие разбросы вследствие изменения параметров процесса, внешних условий и т.д. Эти разбросы могут привести к ошибкам декодирования во время получения данных. Поэтому необходима синхронизация тактовых сигналов декодера и кодера, несмотря на то, что они могут находиться на противоположных сторонах Земли. Описанное здесь решение данной проблемы заключается в использовании значения PCR, содержащегося в поле адаптации.

Значение PCR - это копия STC кодера в момент времени, когда значение PCR вводится в транспортный поток на выходе из кодера. ISO/IEC IS 13818-1, международный стандарт (1994) систем формата MPEG-2 предписывает, что задержка в цепи при передаче сигнала от кодера к декодеру должна быть постоянной величиной. В соответствии с данным стандартом транспортные пакеты, поступающие на декодер, должны иметь точно такой же тактовый сигнал и соответствующее позиционирование во времени, что и при выходе из кодера. Таким образом, декодер может сравнить полученное значение PCR со своим локальным значением STC. Если полученное значение PCR (STC) больше локального, декодер определяет, что локальный генератор тактовых импульсов с частотой 27 МГц немного медленней, чем удаленный. Если полученное значение PCR (STC) меньше локального, декодер определяет, что локальный генератор тактовых импульсов немного быстрее, чем удаленный. Генератор тактовых импульсов декодера имеет возможность небольшого варьирования скорости и поэтому может использовать значение PCR для согласования своего значения STC со значением STC удаленного кодера.

Возвращаясь к чертежу 19, фильтр идентификации пакетов (PID) 1110 (который будет подробно описан при рассмотрении чертежей 24А и 24Б), принимает транспортный поток нескольких программ через соединение 1161 и направляет его на выход на соединение 1162 в виде транспортного потока с одной программой. Окончательный транспортный поток направляется на асинхронное запоминающее устройство FIFO для временного хранения.

Устройство извлечения PCR 1130 (подробно будет описано при рассмотрении Фиг. 25) контролирует данные группы с одной программой через соединение 1162 и ищет в ней поле PCR. После обнаружения поля PCR его значение извлекается, а точнее копируется, из потока и фиксируется в инкременторе PCR через соединение 1164. Инкрементор PCR 1140 (подробно будет описан, ссылаясь на Фиг. 26) получает значение поля PCR через соединение 1164 и увеличивает его на единицу на каждом периоде тактовых импульсов с частотой 27 МГц. Фильтр PID 1110, асинхронный буфер FIFO 1125, устройство извлечения значения PCR 1130 и инкрементор значения PCR 1140 работают от общего генератора тактовых импульсов с частотой 27 МГц, что обеспечивается конструкцией объединительной платы, которая передает транспортный поток адаптивного типа (Фиг.20А). Необходимо отметить, что вышеупомянутые компоненты устройства установки кадров СО 1100 синхронизируются тем же генератором тактовых импульсов, что и транспортный поток адаптивного типа 1161 (Фиг.20А), являющийся входным для устройства установки кадров СО 1100, что позволяет экономично внедрить устройство установки кадров СО 1100 как синхронное устройство.

Когда мультиплексор данных СО 1150 (функционирование которого будет подробно рассмотрено при описании чертежей 27А, 27В, 27С и 27D) готов передать пакет формата MPEG-2, он проверяет содержимое асинхронного устройства FIFO 1125 через соединение 1166. Если там есть пакет для отправки, он пересылает его. Если этот пакет содержит поле PCR, мультиплексор данных СО 1150 знает, что скорректированное значение поля PCR находится на инкременторе PCR 1140. В этом случае мультиплексор данных СО 1150 приостанавливает работу инкрементора PCR, сбросив сигнал запуска PCR через соединение 1171 для стабилизации выхода инкрементора PCR 1140. Мультиплексор данных СО 1150 перезаписывает или перемаркировывает исходное значение PCR на скорректированное, когда пакет передается на модем 1351 (Фиг.18). Если пакет MPEG-2 для передачи не обнаруживается, мультиплексор данных СО 1150 пересылает вместо него пакет, содержащий данные из соединения 1169. Поскольку ссылка на синхронизирующий сигнал в стандарте MPEG-2 кодируется с помощью генератора тактовых импульсов частотой 27МГц, следует отметить, что предпочтительный вариант внедрения изобретения имеет утилиту, позволяющую данным, синхронизирующимся устройством установки кадров СО, синхронизироваться при такой же частоте, например 27 МГц. Однако функция перемаркирования PCR устройства установки кадров СО в настоящем изобретении может успешно работать, если устройство установки кадров СО синхронизирует данные с той же частотой, что и ссылка на тактовые импульсы закодированного видеосигнала. В частности, устройство установки кадров СО настоящего изобретения просто корректирует поле PCR на единицу на каждом периоде синхронизирующих импульсов с частотой 27 МГц канала передачи данных адаптивного типа (Фиг.20А), пока пакет не будет готов к передаче на модем.

Мультиплексор данных СО 1150 также добавляет канал управления 1174 к цифровому видеосигналу и данным Интернет. Канал управления 1174 устанавливается путем капитализации неиспользуемого флагового разряда transport_priority, который присутствует во всех пакетах (цифровом видеосигнале, данных Интернет и нулевом пакете), передаваемых между центральной станцией 400 и помещениями абонента 1300. Управляющая информация передается через канал управления 1174, который является каналом управляющей информации низкой частоты в обоих направлениях, путем использования (или точнее перегрузки) флагового разряда transport_priority, присутствующего в каждом транспортном пакете, передаваемом между центральной станцией 400 и помещениями абонентов 1300. Устройство установки кадров СО 1100 и устройство установки кадров СР 1400 используют этот дополнительный разряд для формирования последовательного потока данных в обоих направлениях, по которым передается управляющая информация, к примеру запрос программы от пользователя, находящегося в помещении абонента 1300. Таким способом возможна передача последовательных сообщений низкой частоты, без создания помех программе формата MPEG-2 или обычным услугам по передаче данных. Универсальный асинхронный приемопередатчик (UART), находящийся в устройстве установки кадров СО 1100 и устройстве установки кадров СР 1400, генерирует и принимает последовательно передаваемые сообщения, используя эти разряды, и таким образом обеспечивая канал связи между главными процессорами по обе стороны канала связи 16.

Фиг. 20А - схематический вид, иллюстрирующий характеристики канала передачи транспортного потока с адаптивной скоростью, изображенного на Фиг.19. Канал связи для передачи транспортного потока с адаптивной скоростью синхронизируется при постоянной скорости передачи данных 27 МГц, измеряемой по формуле t= 1/(27•10⁶) с, независимо от скорости передачи входящих сигналов. Канал связи позволяет выполнять передачу транспортного потока с произвольной частотой (до 8•(27•10⁶) бит/с), используя дополнительный разряд DVALID, обозначенный на чертеже сигналом 1178 и синхронизируемый по частоте 27 МГц. Этот разряд сообщает, содержит ли соответствующий ему байт достоверные данные. Также вводится дополнительный разряд синхронизации пакета (PSYNC), представленный на чертеже сигналом 1177, для маркирования первого байта каждого пакета в транспортном потоке MPEG-2. Эта схема обеспечивает гибкость данного изобретения при приеме входящих транспортных потоков с различными скоростями телефонной связи. Полезные данные извлекаются из транспортного потока 1161. Сохраняются только те байты, в которых выставлен уровень соответствующего им сигнала DVALID (линия 1176). При извлечении этих полезных данных приемное устройство знает, что в сигнал PSYNC (линия 1177) выставлен на уровень на первом байте каждого пакета.

Фиг. 20Б - схематический вид, иллюстрирующий форматирование, которое используется для передачи восьми транспортных потоков с адаптивной скоростью передачи, изображенных на Фиг.20А, через оптический канал связи. Транспортный поток с адаптивной скоростью передачи состоит из восьми 10-разрядных потоков параллельных данных. Восемь потоков объединяются в форму 80-разрядных слов. Последовательный поток разбивается на кадры, один из которых для примера показан как кадр 1201. Каждый кадр содержит 80-разрядное слово служебной информации 1201а, 80-разрядное слово для коррекции скорости передачи 1201b и тридцать 80-разрядных слов полезных данных от 1201с до 1201n, в результате образуя кадр длинной 1200 бит.

Слово служебной информации 1201а содержит 32 кадрирующих бита 1202, четырехбитовый указатель полезных данных 1206 и сорок четыре 1204 неиспользуемых бита между ними. Кадрирующие биты указывают на начало кадра и используются для синхронизации последовательно передаваемых данных с выходными параллельно передаваемыми данными на удаленном модуле входящего видеосигнала 825 (описан при рассмотрении чертежа 11С). Указатель полезных данных 1206 показывает, начинаются ли данные полезной нагрузки со слова коррекции скорости передачи 1201b, первого слова полезных данных 1201с или второго слова полезных данных 1201d (не показано). Таким образом поток последовательно передаваемых данных корректирует скорость передачи, чтобы она совпадала со скоростью передачи входных данных. Отметим, что 80-разрядное слово служебной информации 1201а разделяется на десять 8-разрядных байт, а слово коррекции скорости передачи 1201b и слова полезных данных от 1201с до 1201n разделяются на восемь 10-разрядных параллельных транспортных потоков с адаптивной скоростью передачи, каждый из которых содержит 8 бит данных, бит DVALID 1176 (20А) и бит РSYМС 1177 (20А и 21).

Фиг. 21 - схематический вид, иллюстрирующий поток данных с произвольной скоростью передачи, из которого формируется поток данных с адаптивной скоростью передачи 27 МГц (Фиг.20А). Поток данных с произвольной скоростью передачи, показанный в виде сигнала 1161, преобразуется путем использования выборочных тактовых импульсов с помощью битов DVALID и PSYNC, показанных на Фиг. 20А. Как видно, интервал t=1/α с, где 0<α<27х10⁶. Таким образом, любой поток данных с произвольной скоростью передачи может быть адаптивно преобразован в транспортный поток с частотой передачи 27 МГц, показанный на Фиг. 20А.

На чертеже 22 представлена таблица определения транспортного потока, взятая из Таблицы 2-3 ISO/IEC 113818-1, которая определяет транспортный пакет согласно ITU-T Rec. H.222.0, используя первые три байта транспортного пакета, показанные на чертежах 20А, 20В и 21. Как показано на чертеже, первых трех байтов пакета достаточно для определения поля PID каждого пакета. Отметим, что байт два содержит биты 4-0 PID [12:8] ID пакета высокий (PIDH), тогда как байт три содержит биты 7-0 PID [7-0] ID пакета низкий (PIDL). Использование разрядов PIDH и PIDL будет подробно описано при рассмотрении Фиг.24А-Б.

Фиг. 23 - схематический вид, иллюстрирующий цифровую группу видеопрограмм, пересылаемую через соединение 1161, изображенное на Фиг.19. Группа программ состоит из одной или более программ, показанных в виде канала 1178, содержащего, например, канал CNN, и канала 1179, содержащего, например, канал НВО. Для упрощения показано всего два канала, однако в каждой группе программ могут передаваться одновременно много каналов. Эти программы различаются с помощью поля пакета ID (PID). На чертеже показана группа программ, в которой несколько программ содержащихся в группе, отфильтровываются, в результате к конечному пользователю попадает одна заказанная им программа. Как показано на примере, из фильтра ID пакетов 1110 выходит одна программа CNN 1178.

Фиг. 24А - схематический вид, иллюстрирующий фильтр PID 1110, изображенный на Фиг.19. Фильтр PID 1110 включает в себя несколько 8-разрядных регистров-фиксаторов 1111а-1111n, сконфигурированных для приема 8-разрядного транспортного потока через соединение 1161. Регистры-фиксаторы 1111 также имеют два дополнительных бита - бит PSYNC, получаемый через соединение 1177, и бит DVALID, получаемый через соединение 1176. Бит DVALID подает разрешающий сигнал синхронизации на 8-разрядные регистры-фиксаторы 1111. В сочетании с описанными на чертежах 20А, 20В и 22, фильтр PID 1110 устанавливает флаг DVALID в значение "низкий" для всех пакетов, содержащих нежелательные значения PID. Таким образом, путем анализа битов PIDL на соединении 1116 и PIDH на соединении 1117, из транспортного потока 1161, содержащего группу программ, извлекается только требуемая программа. Биты PIDL - через соединение 1116, а PIDH - через соединение 1117 формируют байт идентификации текущего пакета на соединении 1118.

Компаратор 1121 анализирует текущее значение PID, принимаемое через соединение 1118, и искомое значение PID, принимаемое через соединение 1119, и если они совпадают, т.е. текущее значение PID 1118 является искомым значением 1119, компаратор подает входной сигнал на регистр-фиксатор 1122. Если через соединение 1177 подан подтверждающий сигнал PSYNC и компаратор подает подтверждающий сигнал на соединение 1191, то защелка 1122 подает подтверждающий сигнал через соединение 1192 на вход схемы логического умножения 1112. Если логическая схема "И" принимает входной сигнал от регистра-фиксатора 1122 и сигнал DVALID, подтвержденный через соединение 1176, логическая схема "И" подает запрещающий сигнал через регистр-фиксатор 1114, в то время как отфильтрованная группа программ, содержащая искомый пакет ID, подается через соединение 1162 на асинхронный буфер FIFO 1125 (Фиг.19) и устройство извлечения PCR 1130 (Фиг.19).

Фиг. 24Б - блок-схема решений, иллюстрирующая функционирование фильтра PID, изображенного на Фиг.24А. В блоке 1123 фильтр PID принимает новый пакет. В блоке 1124 определяется, содержит ли пакет искомое значение PID. Если значение PID является искомым, в блоке 1126 фильтр PID ожидает следующий пакет. Если же значение PID не является искомым, в блоке 1127 фильтр PID 1110 помечает этот пакет как неверный, и в блоке 1126 ожидается следующий пакет.

Фиг. 25 - блок-схема решений, иллюстрирующая функционирование устройства извлечения PCR 1130, изображенного на Фиг.19. В блоке 1131 устройство извлечения PCR принимает новый пакет. В блоке 1132 устройство извлечения PCR определяет, содержит ли пакет значение PCR. Если в новом пакете нет значения PCR, устройство извлечения PCR 1130 ожидает следующий пакет в блоке 1134. В случае наличия значения PCR в пакете, устройство извлечения PCR ИЗО фиксирует его в инкременторе PCR 1140 в блоке 1136. После этого устройство извлечения PCR 1130 ожидает следующий пакет в блоке 1134.

Фиг. 26 - подробный вид инкрементора PCR 1140, изображенного на Фиг.19. Через линию 1164 мультиплексор 1141 принимает новое значение PCR от устройства извлечения PCR 1130. Если через соединение 1171 подан подтверждающий сигнал запуска PCR, регистр PCR 1144 запоминает новое значение PCR, полученное от мультиплексора 1141 через соединение 1147. Обычно регистром PCR 1144 является 43-разрядный регистр. На каждом цикле синхронизирующих сигналов с частотой 27 МГц в регистре PCR 1144 фиксируется либо новое значение PCR, переданное через соединение 1164, либо текущее значение PCR+1, переданное через соединение 1146 столько раз, сколько на соединение 1171 подается подтверждающий сигнал запуска PCR. Текущее значение регистра передается на мультиплексор данных СО 1150 через соединение 1167 для повторного введения этого поля в поток MPEG-2, поскольку этот поток передается к помещению абонента 1300 (Фиг. 19) через соединение 1168. Такой способ позволяет корректировать поля PCR текущей величиной с целью поддержания его точности. На каждом цикле синхронизирующих импульсов частотой 27 МГц транспортный пакет с загруженным значением PCR приостанавливается, а значение поля PCR увеличивается на единицу для компенсации. Когда мультиплексор данных СО 1150 готов передать транспортный пакет с загруженным значением PCR к помещению абонента 1300, он приостанавливает работу инкрементора PCR путем подачи запрещающего сигнала запуска PCR через соединение 1171 и загружает обновленное поле PCR в его исходный транспортный пакет (это будет подробно описано при рассмотрении Фиг.28).

Вернемся к Фиг. 19. С помощью интерфейса транспортного потока, который синхронизирует данные согласно частоте 27 МГц, этот же источник синхронизирующих сигналов может использоваться для фильтра PID 1110, устройства извлечения PCR ИЗО, асинхронного буфера FIFO 1125 и инкрементора PCR 1140, значение PCR которых выражается в единицах циклов синхронизирующих импульсов частотой 27 МГц. Это позволяет реализовать все эти устройства в виде простой синхронной аппаратной конструкции. Следует отметить, что синхронизирующие импульсы с частотой 27 МГц, связанные с входящим транспортным потоком, могут отличаться от синхронизирующих импульсов, используемых кодером. Следовательно, вероятно, что значение, добавленное в поле PCR, может слегка отличаться от значения, локально сгенерированного тактовыми импульсами кодера. Однако разница между двумя синхронизирующими импульсами во время того небольшого промежутка времени, когда запущен инкрементор PCR, чрезвычайно мала. Использование синхронизации данных устройством установки кадров СО 1100 вместо попытки генерации синхронизирующих импульсов кодера значительно снижает стоимость внедрения изобретения. Асинхронный буфер FIFO 125 и запускающий сигнал 1171 обеспечивают буфер между всеми остальными устройствами и мультиплексором данных СО 1150, являющимся еще одной абсолютно синхронной конструкцией, которая стабилизируется синхронными сигналами, подаваемыми модемом 1351.

Фиг. 27А - блок-схема, иллюстрирующая мультиплексор данных СО 1150, изображенный на Фиг.19. Мультиплексор 1151 получает новое значение от инкрементора PCR 1140 через соединение 1167, служебные данные - через соединение 1169 и данные от асинхронного буфера FIFO 1125 в виде задержанной программы - через соединение 1166, а также входной сигнал от устройства принятия решений 1152. Устройство принятия решений 1152 подает или подтверждающий, или запрещающий сигнал запуска PCR на соединение 1171 с целью приостановки или продолжения работы инкрементора PCR 1140. В зависимости от текущих требований мультиплексор 1151 выбирает, передать ли данные, полученные от асинхронного буфера FIFO 1125, служебные данные 1169, либо заменить в пакете поле PCR новым значением, принятым через соединение 1167. Мультиплексор 1151 передает окончательный транспортный поток данных на модем 1351 через соединение 1168 для дальнейшей передачи через канал связи с низкой пропускной способностью 16.

Фиг.27Б - диаграмма состояний, иллюстрирующая работу устройства принятия решений 1152, изображенного на Фиг.27А. В состояниях m0, m1 и m2 байт видеопрограммы считывается с асинхронного буфера FIFO 1125 и передается через соединение 1168 на модем 1351. В состоянии m3 байт снова считывается с асинхронного буфера FIFO 1125 и передается на модем 1351. Если бит 5 установлен, нужно перейти в состояние m4, иначе - в состояние mwait. В состоянии m4 байт снова считывается с асинхронного буфера FIFO 1125 и передается на модем 1351. Если "ноль", тогда нужно перейти в состояние mwait, иначе - в состояние m5. В состоянии m5 байт снова считывается с асинхронного буфера FIFO 1125 и передается на модем 1351. Если 4-й бит установлен, надо перейти в состояние m6, иначе - в состояние mwait. Если устройство состояний доходит до состояния m6, в пакете есть новое значение PCR и, следовательно, старое значение заменяется новым.

В состояниях m6, m7, m8, m9, m10 и m1 байт считывается из асинхронного буфера FIFO 1125 и отбрасывается. Запускающий сигнал PCR на линии 1171 устанавливается запрещающим. В течение следующих шести циклов синхронизирующих импульсов передаются эти шесть байтов, связанных с новым значением поля PCR (по соединению 1167), вместо шести байтов, связанных со старым значением поля PCR.

В состоянии mwait из асинхронного буфера FIFO 1125 считывается байт и передается на модем 1351, и ожидается следующее решение (1125) относительно пакета.

В состоянии i0 синхронизирующий байт (0•47) стандарта MPEG-2 передается на модем 1351. В состоянии i1 на модем 1351 передается байт 0•1F. В состоянии i2 на модем передается байт 0•FE. В состоянии i3 на модем передается байт 0•1α, где α - это определенное значение continuity_counter (счетчик непрерывности). В состоянии i1 и i2 передается значение PID для использования в данных Интернет; в предпочтительном варианте внедрения изобретения используется значение PID - 0•1FFE. Следует отметить, что может использоваться любое значение при условии, что оно не противоречит конструкции и не конфликтует ни с одним используемым PID. Счетчик непрерывности - это стандартное 4-х разрядное поле, увеличивающееся при каждом транспортном пакете с таким же PID. В состоянии mwait байт данных Интернета передается на модем 1351 и ожидается следующее решение по пакету (1152).

В состоянии n0 на модем 1351 передается синхронизирующий байт стандарта MPEG-2 (0•47). В состоянии n1 на модем 1351 передается байт 0•1F. В состоянии n2 на модем передается байт 0•FF. В состоянии n3 на модем 1351 передается байт 0•1β, где β имеет соответствующее значение счетчика непрерывности. В состоянии mwait на модем 1351 передается байт 0•FF и ожидается следующее решение по пакету (1152).

Фиг. 27В - функциональная схема, иллюстрирующая работу мультиплексора данных СО 1150, изображенного на Фиг.27А. В блоке 1153 мультиплексор данных СО 1150 готов к отправке нового пакета. В блоке 1154 определяется, готов ли к передаче через соединение 1168 пакет программы формата MPEG-2 (Фиг.19). В блоке 1156, если пакет программы в формате MPEG-2 готов, он передается на модем 1351 через соединение 1168. Если пакет программы в формате MPEG-2 не готов, мультиплексор данных СО 1150 определяет в блоке 1155, достигнут ли лимит данных. Если лимит достигнут, мультиплексор данных СО 1150 передает нулевой пакет в блоке 1157. Если лимит не достигнут мультиплексор данных СО 1150 отправляет пакет служебных данных в блоке 1158.

Фиг. 27Г - функциональная схема, иллюстрирующая функцию принятия решений по пакету программы 1152 мультиплексора данных СО, изображенного на Фиг.27А. В блоке 1181 производится выбор передачи пакета программы в формате MPEG-2, при этом блок 1181 соответствует блоку 1156 Фиг.27В. В блоке 1182 определяется, содержит ли передаваемый пакет значение PCR. Если пакет не содержит значения PCR, в блоке 1183 производится передача пакета программы MPEG-2. Если же в блоке 1182 определено, что пакет содержит значение PCR, то в блоке 1184 подается запрещающий сигнал запуска PCR на соединение 1171 (Фиг.19), и старое значение PCR заменяется новым через соединение 1167.

Фиг. 28 - схематический вид, иллюстрирующий функционирование устройства установки кадров СО 1100, изображенного на Фиг.19, в направлении основного потока данных (от центральной станции к помещениям абонентов). На замедленный транспортный поток 1168, предназначенный для передачи на модем 1351, выборочно отправляются отдельные пакеты из исходного транспортного потока нескольких программ 1161 путем фиксирования выбранного значения PCR на входе 1164 (Фиг.19) в инкрементор PCR 1140 (Фиг.19) через соединение 1172 и подачи на него запрещающего сигнала запуска PCR 1171. В пакетах, содержащих поле PCR, выполняется корректировка поля PCR в соответствии с описанием Фиг.26.

Фиг. 29 - схематический вид, иллюстрирующий мультиплексор данных СО, находящийся в устройстве установки кадров СО 1100, изображенном на Фиг.19, в направлении обратного потока данных (от помещения абонента к центральной станции). Хотя для упрощения он не показан на Фиг.19, устройство установки кадров СО 1100 содержит, кроме мультиплексора данных СО 1150, еще и демультиплексор данных СО 1155, который принимает двунаправленные данные Интернет от помещений абонентов 1300 через соединение 1168 и управляющую информацию через управляющий канал 1174. Демультиплексор данных СО направляет данные Интернет, например, к компьютеру 1355 (не показан) через соединение 1169. Функционирование канала управления 1174 аналогично описанному выше.

Фиг. 30 - схематический вид, иллюстрирующий работу демультиплексора данных СР 1455 в направлении основного потока данных. Видеопрограммы и данные принимаются через соединение 1456 от модема DSL 1351. Демультиплексор данных СР 1455 разделяет данные видеопрограмм, подавая их на декодер MPEG-2 1356 (Фиг. 18) через соединение 1457, а двунаправленные данные Интернет подает на вход компьютера 1355 (Фиг.18) через соединение 1459. Также он подает сигналы на канал управления 1174, функционирование которого описано при рассмотрении Фиг.19.

Фиг. 31 - схематический вид, иллюстрирующий работу мультиплексора данных СР 1450, находящегося в устройстве установки кадров СР 1400, изображенном на Фиг. 17А, в направлении обратного потока данных. Двунаправленные данные Интернет принимаются мультиплексором СР 1450 через соединение 1459 и передаются на модем DSL 1351 через канал связи 16. Отметим, что мультиплексор данных СР 1450 передает только двунаправленные данные Интернет и управляющую информацию через канал связи 1174 в направлении обратного потока данных.

Фиг. 32 - блок-схема решений, иллюстрирующая функционирование демультиплексора данных СО 1155 и демультиплексора данных СР 1455. Блок 1186 означает прием нового пакета. В блоке 1187 определяется, содержит ли пакет служебные данные. Если нет, то в блоке 1188 демультиплексор данных ожидает следующий пакет. Если же пакет содержит служебные данные, в блоке 1189 они извлекаются, и демультиплексор данных ожидает следующего пакета, как показано в блоке 1188.

Фиг. 33 - функциональная схема, иллюстрирующая работу мультиплексора данных СР 1450, изображенного на Фиг.17А. В блоке 1401 мультиплексор данных СР 1450 готов передать новый пакет. В блоке 1402 определяется, достигнут ли лимит данных. Если лимит данных достигнут, в блоке 1404 мультиплексор данных СР 1450 отправляет нулевой пакет. Если в блоке 1402 определяется, что лимит данных не достигнут, в блоке 1406 мультиплексор данных СР 1450 передает пакет служебных данных по модему 1351 на центральную станцию 400 через канал связи 16. Это свидетельствует о том, что данные, передаваемые в направлении обратного потока данных, также форматируются в транспортные пакеты. Хотя эта функция не является необходимой для функционирования конструкции настоящего изобретения, она способствует стандартизации. Мультиплексор данных СР 1450 генерирует только пакеты служебных данных и нулевые пакеты.

Фиг.34 - схематический вид, иллюстрирующий альтернативное применение устройства установки кадров 1100, изображенного на Фиг.19. При этом применении устройство установки кадров СО 1100 добавляет новую программу к существующему транспортному потоку. Элементы устройства, выполняющие те же функции, которые описаны при рассмотрении Фиг.19, имеют единые номера и не будут заново описываться. Как показано на чертеже, добавляемая программа подается в асинхронный буфер FIFO 1125 через соединение 1551. Устройство извлечения PCR 1130 также производит текущее наблюдение за транспортным потоком через соединение 1551, подобно работе фильтра PID 1110, изображенного на Фиг.19. Устройство извлечения PCR 1130, инкрементор PCR 1140 и асинхронный буфер FIFO 1125 выполняют те же функции, что и описанные выше. Вместо мультиплексора данных 1150 используется мультиплексор программы 1550, который получает существующие потоки программ через соединение 1552. Мультиплексор программы 1550 заменяет входящие нулевые пакеты пакетами, связанными с новой программой, и подает выходной сигнал на соединение 1554, содержащее новый поток программы n+1.

В описанное выше внедрение изобретения могут быть внесены различные изменения и модификации, существенно не выходя за рамки данного изобретения. Все подобные модификации и изменения могут быть включены в рамки данного изобретения.

Изобретение относится к передаче цифрового видеосигнала и данных в сети цифрового видео. Техническим результатом является предоставление возможности передачи цифровой видеоинформации, двунаправленных данных, например данных Интернет, и услуг обычной аналоговой телефонной линии конечному пользователю по каналам связи. Технический результат достигается тем, что в предложенной системе каналом связи является пара медных проводов, проложенная между центральной станцией телефонной компании и жилыми помещениями, а также любое средство связи, включая беспроводное соединение. Система передачи цифрового видео и данных реализована на шине или объединительной вещательной плате, что дает каждому конечному пользователю возможность доступа к множеству видеопрограмм без необходимости приема всех имеющихся программ, причем упомянутая система использует новую архитектуру для синхронизации во времени цифрового видеосигнала с гарантией высокого качества получаемой цифровой видеопрограммы и с соответствием ее стандарту MPEG-2. 3 с. и 13 з.п. ф-лы, 34 ил.

1. Система для поддержания синхронизации по времени в системе передачи цифрового видео, включающая фильтр, сконфигурированный для приема группы программ, содержащей несколько программ, и выделения, по меньшей мере, одной из указанных программ, буфер, поддерживающий связь с указанным фильтром устройство извлечения ссылки на программные тактовые импульсы (PCR), поддерживающее связь с указанным фильтром, и сконфигурированное для извлечения значения PCR из указанной программы, счетчик, взаимодействующий с указанным устройством PCR, сконфигурированный для приема указанного значения PCR и увеличения указанного значения PCR в течение тактового цикла, и мультиплексор, имеющий соединение с указанным счетчиком и сконфигурированный для приема выходного сигнала указанного буфера и указанного счетчика.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанное устройство извлечения PCR сконфигурировано для копирования указанного значения PCR из, по меньшей мере, одной указанной программы в указанный счетчик.3. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанный счетчик сконфигурирован для перезаписи указанного значения PCR в, по меньшей мере, одну указанную программу.4. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанный мультиплексор сконфигурирован для добавления к выходному сигналу указанного буфера и указанного счетчика, по меньшей мере, одного сигнала двунаправленных данных.5. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанный мультиплексор сконфигурирован для добавления к выходному сигналу указанного буфера и указанного счетчика, по меньшей мере, одного телефонного сигнала.6. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанный мультиплексор сконфигурирован для добавления к выходному сигналу указанного буфера и указанного счетчика, по меньшей мере, одного сигнала двунаправленных данных и, по меньшей мере, одного телефонного сигнала.7. Система по п.2, отличающаяся тем, что дополнительно включает в себя демультиплексор, сконфигурированный для приема и выделения, по меньшей мере, одного сигнала двунаправленных данных и, по меньшей мере, одного телефонного сигнала от мультиплексора.8. Способ поддержания синхронизации по времени в системе передачи цифрового видео, включающий следующие этапы, а именно: прием в фильтре транспортного потока цифрового видео, состоящего из множества пакетов и содержащего несколько программ, каждая из которых имеет значение ссылки синхронизации, фильтрацию указанного транспортного потока для выделения, по меньшей мере, одной требуемой программы из указанных нескольких программ, передачу указанной требуемой программы в буфер и контроль за указанной программой для обнаружения наличия указанного пригодного значения ссылки синхронизации в указанных пакетах, копирование указанного значения ссылки синхронизации в счетчик, добавление в указанном счетчике значения количества времени нахождения указанной требуемой программы в указанном буфере, передачу указанного значения ссылки синхронизации в мультиплексор, и перезапись указанного значения ссылки синхронизации в указанной требуемой программе на выходе данной программы из указанного буфера.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что включает этап использования указанного мультиплексора для объединения указанной требуемой программы и, по меньшей мере, одного сигнала двунаправленных данных.10. Способ по п.8, отличающийся тем, что включает этап объединения в указанном мультиплексоре указанной требуемой программы и, по меньшей мере, одного телефонного сигнала.11. Способ по п.8, отличающийся тем, что включает этап объединения в указанном мультиплексоре указанной требуемой программы, по меньшей мере, одного сигнала двунаправленных данных и, по меньшей мере, одного телефонного сигнала.12. Способ по п.8, отличающийся тем, что включает этап приема в демультиплексоре, по меньшей мере, одного сигнала двунаправленных данных и, по меньшей мере, одного телефонного сигнала.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что включает этап выделения, по меньшей мере, одного указанного сигнала двунаправленных данных и, по меньшей мере, одного указанного телефонного сигнала.14. Способ передачи видеосигнала, сигнала двунаправленных данных и телефонного сигнала, включающий следующие этапы, а именно: прием в приемопередатчике сигнала, содержащего видеосигнал, сигнал двунаправленных данных, телефонный сигнал и сигнал управления, выделение указанного видеосигнала, указанного сигнала двунаправленных данных, указанного телефонного сигнала и указанного сигнала управления, маршрутизацию указанного видеосигнала на видеодекодер, маршрутизацию указанного сигнала двунаправленных данных на интерфейс данных, маршрутизацию указанного телефонного сигнала на телефон, и маршрутизацию указанного сигнала управления на процессор.15. Способ по п.14, отличающийся тем, что включает следующие этапы, а именно: уплотнение указанного сигнала двунаправленных данных и указанного сигнала управления, и передачу указанных уплотненных сигналов на приемопередатчик.16. Способ по п.14, отличающийся тем, что указанный сигнал управления обеспечивается путем применения неиспользуемого бита в потоке данных MPEG-2, что позволяет пользователю обмениваться информацией управления через указанный приемопередатчик.