Система и способ передачи цифрового видеосигнала и данных через канал связи

Система и способ передачи цифрового видеосигнала и данных через канал связи

Реферат

 

Изобретение относится к передаче цифрового видеосигнала и двунаправленных данных через канал связи. Техническим результатом является предоставление множества видеоканалов и канала двунаправленных данных через единую линию связи. Технический результат достигается тем, что в предложенной системе передачи цифровых видеосигналов, двунаправленных данных (Интернет-данных) и данных служб обычной телефонной сети конечному пользователю через канал связи каналом связи является пара медных проводов, проложенная между центральной станцией телефонной компании и жилыми помещениями. 2 с. и 12 з.п.ф-лы, 48 ил.

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ Этот документ заявляет приоритет и преимущество даты подачи предварительной патентной заявки под названием СИСТЕМЫ ЦИФРОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА И ДАННЫХ, назначенный серийный номер 60/064153 и зарегистрированный 4 ноября 1997 г. , текст которого включен в описание настоящего изобретения путем ссылки и связан со следующими одновременно рассматриваемыми Заявками на Патент США: КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОГО ВИДЕОСИГНАЛА И ДАННЫХ ЧЕРЕЗ КАНАЛ СВЯЗИ, зарегистрированная тем же числом, что и настоящее изобретение (Поверенный Реестровый Номер 62004-1040), СИСТЕМА И СПОСОБ ПОДДЕРЖКИ СИНХРОНИЗАЦИИ ПО ВРЕМЕНИ В СЕТИ ЦИФРОВЫХ ВИДЕОСИГНАЛОВ, зарегистрированная тем же числом, что и настоящее (Поверенный Реестровый Номер 62004-1050), и УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФРАКРАСНЫХ И ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ, зарегистрированная тем же числом, что и настоящее (Поверенный Реестровый Номер 62004-1060), включены в описание изобретения сведений путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ Предлагаемое изобретение относится к передаче цифрового видеосигнала и данных, в особенности к системе и способу передачи цифрового видеосигнала и данных через канал связи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Существует много способов передачи цифровых видеосигналов абоненту. Например, при использовании методологии сжатия-распаковки изображения от экспертной группы по вопросам движущегося изображения (MPEG-2) сжатое цифровое изображение может передаваться различными носителями данных, включая коаксиальный, волоконно-оптический кабели и спутник. Некоторые из этих систем передачи считаются "видео-по-запросу" или "видео-почти-по-запросу", так как пользователь, или абонент, может по желанию выбирать конкретную программу из множества предложенных и просматривать ее. В системах "видео-по-запросу" пользователь имеет возможность выбрать программу и просмотреть ее в любое удобное ему время. В системах "видео-почти-по-запросу" пользователю предоставляется выбор тех программ, которые доступны в определенное повторяющееся время. Более того, вещательное видео относится к типу программ, повторяющихся по дневному или недельному расписанию и передаваемых одновременно широкому кругу абонентов.

Обычно эти системы предлагают пользователю все каналы программ, из которых он выбирает желаемую, как правило, используя один из преобразователей или декодеров своего телевизора. Скажем, в обычной системе кабельного телевидения все доступные программы передаются через коаксиальный кабель, проложенный в помещения абонентов. Программы, доступные каждому конкретному пользователю, устанавливаются посредством встраивания фильтра или кодера между проложенным кабелем и помещением абонента. Таким способом контролируется доступный пользователю набор программ. В этих системах кабельного телевидения использование преобразователя дает возможность осуществлять "плату-за-единицу-просмотра". Если абонент желает просмотреть определенную программу, он заблаговременно связывается с провайдером кабельного телевидения и покупает ее.

В системах передачи цифрового изображения через спутник пользователь, или абонент, устанавливает у себя небольшой параболический отражатель и специальную электронику. Для передачи цифровых видеосигналов используется полоса частот спутника непосредственного вещания "DBS" (direct broadcast satellite). При этом полный объем телепрограмм передается всем пользователям со специализированных спутников, находящихся на геосинхронной орбите. Геосинхронной является орбита, на которой спутник находится в строго фиксированном положении относительно Земли. Приемное устройство абонента раскодирует поток данных, извлекая желаемые программы.

Каждая из вышеупомянутых систем передачи цифрового видеосигнала имеет определенные недостатки. В системах кабельного телевидения, к примеру, относительно легко украсть или нелицензионно использовать сигнал из кабеля, протянутого непосредственно к помещению пользователя, и несанкционированно просматривать имеющиеся программы. К тому же, исторически, системы кабельного телевидения страдают от проблем надежности.

Система передачи сигнала через спутник также имеет свои недостатки. Так как все наличные программы одновременно транслируются всем абонентам, распределение полосы рабочих частот, а следовательно, и пропускная способность каналов становятся недостаточными. Скажем, при одновременной трансляции большого количества спортивных программ с быстро движущимся изображением, например воскресным утром в период футбольного сезона, для определенных каналов должна вводиться дополнительная полоса рабочих частот. А поскольку их количество фиксировано, это влечет за собой сужение рабочих диапазонов других каналов. К тому же, система передачи сигнала через спутник требует тщательного ориентирования параболического отражателя, который должен иметь беспрерывный путь обзора к передающему спутнику или спутникам. В сложных погодных условиях происходит затухание сигнала. Более того, в системах кабельного телевидения, как и в любых других, где все каналы передаются всем абонентам, также возможно их несанкционированное использование.

Другие существующие системы предоставляют абоненту набор программ путем использования сети асинхронной передачи данных (АТМ), по которой конечному пользователю может быть передана конкретная программа. К сожалению, системы АТМ дорогостоящие, и поскольку в них используются волоконно-оптические коммутаторы, они легко перегружаются, если множество пользователей одновременно выбирает для просмотра широкий ряд программ.

Поэтому перед промышленностью стоит важная, до сих пор не решенная задача - устранить вышеупомянутые недостатки и усовершенствовать систему передачи в полном соответствии с запросами потребителей.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Предлагаемое изобретение представляет собой систему и способ передачи цифрового видеосигнала, двунаправленных данных, таких как Интернет-данные, и обычная аналоговая телефонная система (POTS).

При кратком описании, архитектурно, эта система может быть реализована следующим образом. Система передачи цифрового видеосигнала и данных через канал связи заключает в себе программный центр, сконфигурированный для приема множества видеосигналов и, по крайней мере, одного двунаправленного сигнала. Центральная станция, взаимодействующая с программным центром, нацелена на прием множества видеосигналов и размещение их в канале передачи сигналов. Центральная станция также сконфигурирована для передачи, по крайней мере, одного из множества видеосигналов и поддерживает передачу сигнала двунаправленных данных к конечному пользователю через канал связи.

Данное изобретение также может быть рассмотрено как реальный способ предоставления множества видеоканалов и канала двунаправленных данных через линию связи. Этот способ может быть обобщенно представлен следующими этапами: множество видеоканалов размещается на линии передачи данных; принимается запрос от пользователя на один из упомянутых видеоканалов; запрос обрабатывается с целью определения, имеет ли абонент право на получение, по крайней мере, одного видеоканала; если право подтверждается, этот один или более каналов транслируется пользователю через канал связи.

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

Фиг. 1А - это внешний вид системы, иллюстрирующий общую топологию предлагаемой системы передачи цифровых видеосигналов и данных в этом изобретении; Фиг. 1Б - блок-схема, иллюстрирующая алгоритм запрашивания пользователем программы через топологию системы, показанную на Фиг.1А; Фиг. 2 - схематическое изображение, иллюстрирующее передачу цифрового видео от ретранслятора 11 к центру программирования и управления телефонной компании 100; Фиг. 3 - схематическое изображение, демонстрирующее обеспечение взаимодействия центра управления и программирования телефонной компании 100 с центральной станцией 400; Фиг. 4 - схема, иллюстрирующая взаимодействие компонентов настоящего изобретения, принадлежащих центру программирования и управления телефонной компании; Фиг. 5 - схема шасси управления видеосигналом 200, изображенного на Фиг. 4; Фиг.6 - схема модуля управления видеосигналом 250, изображенного на Фиг. 5; Фиг. 7 - схематическое изображение процессорного модуля управления шасси 300; Фиг.8 - блок-схема, иллюстрирующая архитектуру, функциональность и действие рабочей станции управления системой 325, показанной на Фиг.4; Фиг.9 - схема, иллюстрирующая архитектуру центральной станции 400; Фиг. 10А - схема, иллюстрирующая шасси сетевого видеоинтерфейса 450, показанного на Фиг.9; Фиг.10Б - схема модуля сетевого видеоинтерфейса 700, показанного на Фиг. 10А; Фиг. 11А - схема, иллюстрирующая шасси распределения видеосигнала 500, показанное на Фиг.9; Фиг. 11Б - блок-схема, иллюстрирующая модуль входных видеосигналов 800, показанный на Фиг.11А; Фиг.11В - блок-схема, альтернативная показанной на Фиг.11Б; Фиг. 11Г - блок-схема, демонстрирующая модуль с многоканальными видеовыходами 850, показанный на Фиг.11А; Фиг. 11Д - схема, иллюстрирующая удаленный модуль выходных сигналов, показанный на Фиг.11А; Фиг.12 - схема, иллюстрирующая шасси доступа 550 и модуль фильтра низких частот 600, показанные на Фиг.9; Фиг. 13 - схема, подробно описывающая шасси доступа 550, показанное на Фиг.9; Фиг.14 - схема модуля адаптера универсального доступа 1000 (UAA), показанного на Фиг.12 и 13; Фиг.15 - блок-схема рабочей станции ведущего устройства центральной станции 650; Фиг.16 - блок-схема помещения абонента 1300; Фиг.17А - схема, иллюстрирующая интеллектуальный сетевой интерфейс (INI) 1350, показанный на Фиг.16; Фиг.17Б - схема, иллюстрирующая интерфейс удаленного управления с помощью инфракрасного излучения, показанный на Фиг.17А; Фиг. 17В - схема, иллюстрирующая удаленный ИК-приемопередатчик, показанный на Фиг.17Б; Фиг.17Г - схема, иллюстрирующая интерфейс удаленного управления с помощью инфракрасного излучения 1358, показанный на Фиг.17А; Фиг. 18 - схема, иллюстрирующая расположение и возможную реализацию устройства установки кадров СО 1100 и устройства установки кадров СР 1400 в системе передачи цифрового видеосигнала и данных настоящего изобретения; Фиг. 19 - схема, иллюстрирующая устройство установки кадров СО 1100, показанное на Фиг.18; Фиг. 20А - временная диаграмма характеристик канала передачи транспортного потока с адаптивной скоростью, показанного на Фиг.19; Фиг.20Б - схема, иллюстрирующая форматирование, которое используется для передачи восьми транспортных потоков с адаптивной скоростью передачи, показанное на Фиг.20А, через оптический канал связи; Фиг.21 - временная диаграмма, иллюстрирующая поток данных с произвольной скоростью передачи, из которого формируется поток данных с фиксированной скоростью передачи, показанный на Фиг.20А; Фиг. 22 - выборка из спецификаций транспортного потока формата MPEG-2, определяющая первые три байта пакета транспортного потока, показанного на Фиг.20А и 20Б; Фиг. 23 - схема, иллюстрирующая транспортный поток данных, пересылаемый через соединение 1161, показанное на Фиг.19; Фиг.24А - схема фильтра PID 1110, показанного на Фиг.19; Фиг. 24Б - блок-схема решений, иллюстрирующая функционирование фильтра PID 1110, показанного на Фиг.24А; Фиг. 25 - блок-схема решений, иллюстрирующая функционирование устройства извлечения PCR, показанного на Фиг.19; Фиг. 26 - подробное представление инкрементора PCR 1140, показанного на Фиг.19; Фиг. 27А - блок-схема мультиплексора данных СО 1150, показанного на Фиг. 19; Фиг. 27Б - диаграмма состояний, иллюстрирующая функционирование мультиплексора данных СО, показанного на Фиг.19; Фиг. 27В - блок-схема, иллюстрирующая функцию принятия решений по пакету программы 1152 мультиплексора данных СО, показанного на Фиг.27А; Фиг. 27Г - функциональная схема, иллюстрирующая функцию принятия решений по пакету программы 1152 мультиплексора данных СО, изображенного на Фиг.27А; Фиг. 28 - схема, иллюстрирующая функционирование устройства установки кадров СО 1100 по течению потока данных, показанное на Фиг.19 (от центральной станции к помещениям абонентов); Фиг. 29 - схема мультиплексора данных СО, находящегося на устройстве установки кадров СО 1100, который показан на Фиг.19 в обратном относительно потока данных направлении (от помещений абонентов к центральной станции); Фиг. 30 - схема, иллюстрирующая работу демультиплексора данных СР 1455, показанного на Фиг.17А, в направлении основного потока данных; Фиг. 31 - схема мультиплексора данных СР 1450, находящегося в устройстве установки кадров СР 1400 (Фиг.17А), при функционировании в противоположном относительно потока данных направлении; Фиг. 32 - определение диаграммы прохождения, иллюстрирующей функционирование демультиплексора СО 1155 и демультиплексора данных СР 1455; Фиг.33 - диаграмма прохождения, иллюстрирующая функционирование мультиплексора данных СР 1450, показанного на Фиг.17А; Фиг. 34 - схема альтернативной реализации устройства установки кадров 1100, показанного на Фиг.19.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Программа передачи цифрового видеосигнала и данных в настоящем изобретении может быть реализована аппаратными средствами, программным обеспечением либо их сочетанием. В предпочтительном варианте (вариантах) использования данного изобретения программа передачи цифрового видеосигнала и данных реализуется в аппаратных средствах, управляемых программным обеспечением, либо программно-аппаратными средствами, которые хранятся в памяти и выполняются соответствующими командами исполнительной системы.

Блок-схемы, изображенные на Фиг.8 и 15, демонстрируют архитектуру, выполняемые функции, а также действие рабочей станции управления системой, изображенной на Фиг.4, и рабочей станции ведущего устройства центральной станции, изображенной на Фиг.9. В этом отношении каждый блок представляет собой модуль, сегмент или часть кода, который включает в себя одну или несколько исполняемых команд для реализации определенных логических функций. Также следует отметить, что при некоторых альтернативных реализациях функции, заложенные в блоках, могут выполняться не в том порядке, как обозначено на Фиг. 8 и 15. Например, показанные последовательно два блока на Фиг.8 и 15 в действительности могут выполняться одновременно или иногда в обратном порядке в зависимости от назначения, что будет разъяснено ниже.

Программа передачи цифровых видеосигналов и данных, включающая в себя упорядоченный список исполняемых команд для реализации логических функций, может быть выполнена на любом компьютерно-считываемом носителе для применения в или для связи с системой выполнения команд, инструментальными средствами либо устройствами, например, такими как автоматизированная система, процессорная система или любая другая, способная выбирать команды из системы выполнения команд, аппаратных средств или устройств и исполнять эти команды. В контексте данного документа под понятием "компьютерно-считываемый носитель" подразумевается любой носитель, способный содержать, хранить, передавать, размножать, распространять или переносить программу для использования совместно с системой выполнения команд, аппаратным средством или устройством. Компьютерно-считываемыми носителями могут быть, например, электронная, магнитная, оптическая, электромагнитная, инфракрасная или полупроводниковая системы, аппаратные средства, устройство или среда распространения, и этим список не ограничивается. Более конкретными примерами (список не полный) компьютерно-считываемых носителей являются: электрическое соединение (электронное) с одним или более проводов, портативная компьютерная дискета (магнитная), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) (магнитное), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (магнитное), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ или флэш-память) (магнитное), волоконный световод (оптический), компакт-диск (CD-ROM) (оптический). Отметим, что компьютерно-считываемым устройством также может быть бумага либо другой носитель, на котором распечатана программа. Эта программа может быть считана электронным путем, например, через оптическое сканирующее либо другое устройство, после чего откомпилирована, выполнена в режиме интерпретации или же, если необходимо, обработана определенным способом и сохранена в памяти компьютера.

На Фиг. 1А изображен внешний вид системы 10, иллюстрирующий общую топологию, присущую передаче цифрового видеосигнала и данных настоящего изобретения. В топологию системы 10 включены: программный и центр управления телефонной компании (ТРСС) 100, центральная станция 400 и помещения абонентов 1300. ТРСС 100 принимает входной сигнал от локальной вещательной станции 12, которая доставляет вещательные телевизионные сигналы, ретранслятора 11, предоставляющего цифровые видеосигналы в виде цифрового закодированного видеосигнала стандарта MPEG-2, а также данные от провайдера услуг Интернет (ISP) 14. Здесь показана передача Интернет-данных, однако согласно изобретению могут передаваться любые другие, например данные локальной сети (LAN). ТРСС 100 связывается с центральной станцией 400 по сети SONET (синхронная оптическая сеть) 150. Для упрощения изображена одна центральная станция, однако ТРСС 100 может связываться с множеством центральных станций 400 по сети 150 SONET. Сеть 150 SONET - один из путей связи ТРСС с центральными станциями, и обычно таковым является внутренняя сеть телефонной компании, по которой связывается множество центральных станций с каждым ТРСС. Сеть 150 SONET используется только в иллюстративных целях. Для реализации соединения между ТРСС 100 и центральной станцией 400 также могут использоваться другие внутренние сети, например сеть SDH (синхронная цифровая иерархия), или любой иной метод реализации соединения между ТРСС 100 и центральными станциями 400. Центральная станция 400 взаимодействует с помещениями абонентов 1300 по каналу связи 16. Каналом связи 16 может быть любой канал, поддерживающий передачу сжатого цифрового изображения, двунаправленных данных Интернет и POTS, к примеру медная пара проводов, по которой передаются обычные сигналы, проходящие по телефонной сети. Другим примером канала связи для реализации соединения между центральной станцией 400 и помещениями абонентов 1300 может быть беспроволочный радиоканал связи, такой как LMDS (локальная многоадресная система распределения). В помещениях абонентов 1300 расположен интеллектуальный сетевой интерфейс (INI) 1350, к которому подключается вычислительная система 1355, телефон 1360, аппарат факсимильной связи (не показан) и телевизор 1365. Также возможно использование дополнительной цифровой линии телефонной связи для подключения аппарата факсимильной связи. Система передачи цифрового видеосигнала и данных и способ их передачи в этом изобретении используются для реализации передачи сжатого цифрового изображения, двунаправленных потоков данных Интернет и POTS из ТРСС 100 к центральной станции 400 и от центральной станции 400 к помещениям абонентов 1300 по каналу связи 16.

На Фиг.1Б изображена блок-схема, иллюстрирующая способ, которым пользователь запрашивает программу через систему, показанную на Фиг.1А. В блоке 51 пользователь отправляет запрос на центральную станцию 400 для просмотра определенной программы. Этот запрос передается через канал управления (подробно будет описан ниже) по каналу связи 16. В блоке 52 центральная станция 400 принимает запрос. В блоке 54 адаптер универсального доступа (UAA) центральной станции, обрабатывающий запрос с помощью таблиц, доставляемых с рабочей станции ведущего устройства центральной станции, информирующей UAA об имеющемся доступе, обрабатывает запрос, и в случае положительного ответа в блоке 56 эта программа передается пользователю из центральной станции 400 по каналу связи 16.

На Фиг.2 изображена схема, иллюстрирующая передачу видеосигнала от ретранслятора 11 к ТРСС 100. Ретранслятор 11 принимает аналоговый видеосигнал со спутника 17. В альтернативном варианте, ретранслятор принимает цифровые закодированные видеосигналы, как показано на чертеже, со спутника 17. Понятно, что аудиосигнал передается вместе с видеосигналами, и когда идет речь о видеосигналах или сжатых цифровых видеосигналах, то одновременно имеется в виду, что передается аудиосигнал. Ретранслятор 11 передает аналоговые (или цифровые) видеосигналы по сети 13 к множеству ТРСС 100. Сетью 13 может быть сеть передачи данных через спутник или, возможно, сеть SONET, подобно сети 150 SONET, показанной на Фиг.1А. ТРСС 100 принимают программы телевещания от локальных вещательных станций 12.

На Фиг. 3 изображена схема, иллюстрирующая архитектуру соединений ТРСС 100 с центральными станциями 400. Как было рассмотрено выше, ТРСС 100 принимает видеосигналы в аналоговом или цифровом виде от ретранслятора 11, локальное вещательное телевидение от локальной вещательной станции 12, и данные Интернет от ISP 14. ТРСС 100 объединяет вышеупомянутый видеосигнал и доставляет его на центральные станции 400 по сети SONET телефонной компании 150 или любой другой сети, используемой для взаимодействия между ТРСС 100 и центральными станциями 400.

На Фиг. 4 изображена блок-схема, иллюстрирующая взаимодействие компонентов, находящихся в ТРСС 100 настоящего изобретения. Внутри ТРСС 100 объединяются двунаправленные данные, принимаемые от ISP 14, видеосигнал, принимаемый от ретранслятора 11 (показанный на Фиг.1А и 2) и локальные программы вещания, принимаемые от локальной станции вещания 12. Двунаправленные данные Интернет доставляются от ISP 14 на маршрутизатор 101 через соединение 128. Маршрутизатор 101 через соединение 112 взаимодействует с высокоскоростным коммутатором сети АТМ, который в свою очередь соединяется с суммирующим-понижающим мультиплексором сети SONET 106 через соединение 114. Суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 106 изображен только в иллюстративных целях. Это может быть мультиплексор сети SHD, если вместо сети 150 SONET реализована сеть SHD. Таким образом, данные Интернет обрабатываются на ТРС 100 и переправляются на центральные станции 400 по сети 150 SONET. Также через соединение 114 передаются управленческая и управляющая информация от рабочей станции управления системой 325, которая будет подробно описана ниже. Видеосигнал доставляется от ретранслятора 11 к приемнику спутника 104 через соединение 126. Если видеосигнал, доставляемый от ретранслятора 11, является аналоговым сигналом, он поступает к кодеру MPEG-2 109 через соединение 115 для преобразования его в формат стандарта MPEG-2. Несмотря на то что в предпочтительном варианте реализации изобретения используется метод сжатия MPEG-2, возможно применение любого другого метода для генерирования сжатого цифрового видеосигнала. Если видеосигнал, поступаемый с ретранслятора 11, представлен в виде цифрового сигнала, он поступает прямо на шасси управления видеосигналом 200 через соединение 118. Соединение 118, как показано на чертеже, является множеством соединений типа DS-3 и в предпочтительном варианте реализации изобретения состоит из семи (7) соединений типа DS-3. Соединение DS-3 обеспечивает передачу данных со скоростью приблизительно 45 мегабит в секунду (Мбит/с) и приведено только в иллюстративных целях.

В действительности соединение 118 может состоять из множества каналов с высокой пропускной способностью, например соединение типа ОС-3, обеспечивающее пропускную способность около 155 Мбит/с. Локальные программы вещания из локальной станции вещания 12 через соединение 124 доставляются на эфирный демодулятор 108, который взаимодействует с кодером формата MPEG-2 109 через соединение 123. Кодер формата MPEG-2 109 принимает эфирный вещательный сигнал и преобразует его в цифровой видеосигнал в соответствии со стандартами сжатия изображения MPEG-2, используемого в предпочтительном варианте реализации изобретения. Он изображен в виде одного элемента, однако используется множество эфирных демодуляторов и кодеров формата MPEG-2. Сигнал в формате MPEG-2 доставляется на мультиплексор формата MPEG-2 111 через соединение 122. Мультиплексор формата MPEG-2 111 доставляет закодированный в формате MPEG-2 видеосигнал, принятый из эфира, на шасси управления видеосигналами 200 через соединение 121. Показанное на чертеже соединение 121 является еще одним соединением, поддерживающим передачу цифрового видеосигнала формата 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, обеспечивающая управляющие, контрольные и функции наблюдения ТРСС 100, что будет подробно описано со ссылкой на Фиг.8. SMW 325 также соединяется с высокоскоростным коммутатором сети АТМ 102 через соединение 116, посредством которого через соединение 14 на суммирующий-понижающий мультиплексор сети SONET 106 посылается управленческая и управляющая информация для размещения в сети 150 SONET. Таким образом происходит обмен управленческой и управляющей информацией с центральной станцией 400.

Шасси управления видеосигналом 200 вводит справочную информацию по локальным программам и управляющую информацию в цифровую видеопрограмму, заменяя неиспользуемый нулевой пакет формата MPEG-2 транспортной видеоинформацией. Это описание локальных программ поступает из SMW 325, рабочей станции, которая отвечает за наблюдение и управление системой передачи цифровых видеосигналов и данных. Справочная база данных по программе передается либо центральным провайдером, либо генерируется локально. Шасси управления видеосигналом 200 также может использоваться при введении данных для обновления программного обеспечения информации о помещениях абонентов путем замены неиспользуемого нулевого пакета формата MPEG-2 транспортной видеоинформацией. После этого телепрограмма с обновленными данными поступает на частную сеть 150 SONET телефонной компании (telco) через суммирующий-понижающий мультиплексор 106 сети 150 SONET. Маршрутизатор 101 отделяет сеть, по которой передаются внутренние данные телефонной компании, от сети Интернет, направляя к ISP 14 только определенные пакеты. Высокоскоростной коммутатор сети АТМ 102 обеспечивает устойчивое соединение с коммутаторами отдельных центральных станций 400, осуществляя передачу данных Интернет к системе. К тому же, маршрутизатор 101 и высокоскоростной коммутатор сети АТМ 102 обмениваются данными Интернет в обоих направлениях: в направлении, противоположном основному трафику (от помещения абонента в направлении центральной телефонной станции к ТРСС), и по направлению основного трафика (от ТРСС в направлении центральной станции к помещению абонента).

На Фиг.5 изображена блок-схема, иллюстрирующая шасси управления видеосигналом 200, представленное на Фиг. 4. Шасси управления видеосигналом 200 включает в себя множество пар модулей управления видеосигналом 250 и пару процессорных модулей управления шасси 300. В данном обсуждении и чертежах к парам модулей сделана следующая предпосылка. Термин "пара модулей" относится к активному и резервному модулям, каждый из которых предназначен для выполнения описанных функций. К каждому модулю пары подается входной сигнал, и каждый способен подать выходной сигнал. Резервный модуль будет функционировать как активный, если последний выйдет из строя. К тому же, в данном изложении термин "горячая замена" относится к возможности замены модуля в системе без отключения питания системы, где он установлен.

Спутниковый приемник 104, содержащий ряд мультиплексоров формата MPEG-2 111, принимает сетевую нагрузку от ретранслятора 11 через соединение 126. Мультиплексоры формата MPEG-2 стыкуются с шасси управления видеосигналом 200 через ряд соединений типа DS-3 от 118а до 118n, каждое из которых имеет еще и резервное соединение. Каждое соединение типа DS-3 118 подключается к модулю управления видеосигналом 250, причем каждое резервное соединение типа DS-3 скоммутировано с резервным модулем управления видеосигналом 250. Пара модулей управления видеосигналом 250 состоит из активного модуля управления видеосигналом и резервного, причем резервное соединение типа DS-3 подключено к резервному модулю управления видеосигналом. Мультиплексор формата MPEG-2 111 также соединяется с парой модулей управления видеосигналом 250 через соединение типа DS-3.

Выход каждой пары модулей управления видеосигналом 250 присоединен к суммирующему-понижающему мультиплексору сети SONET 106 через соединение DS-3 119. В шасси управления видеосигналом также включена пара процессорных модулей управления шасси 300. Функционирование модуля управления видеосигналом 250 будет подробно описано в пояснении к Фиг.6. Функционирование процессорного модуля управления шасси 300 будет подробно описано при рассмотрении Фиг. 7. Система передачи цифровых видеосигналов и данных в изобретении поддерживает до восьми групп программ цифрового видеосигнала, однако в будущем предвидится поддержка дополнительных групп. Группа программ - это один транспортный поток формата MPEG-2, содержащий многочисленные каналы, проходящие через одно соединение сети, например соединение типа DS-3 либо ОС-3. Таким образом, шасси управления видеосигналом 200 поддерживает до восьми групп программ. Это означает, что каждое соединение типа DS-3 - 118 или 119 - передает одну группу программ.

Транспортируемая через соединение типа DS-3 группа программ может охватывать примерно 10 каналов, в то время как группа, транспортируемая через соединение ОС-3, - около 35. Это свидетельствует о максимальной пропускной способности - 80 каналов - при реализации системы с использованием соединений типа DS-3 и 280 - при реализации системы с использованием соединений типа ОС-3. По меньшей мере, одна группа (возможно и больше) будет содержать локальные каналы, как показано на чертеже, при подключении к суммирующему-понижающему мультиплексору сети SONET 106 с помощью соединений типа DS-3 121 и 123, содержащих 8 пар модулей управления видеосигналом. Остальные соединения, включающие в предпочтительном варианте реализации изобретения семь групп программ, будут передавать телепрограмму из других источников, как показано на чертеже, через соединения DS-3 118 и 119. Группы программ могут быть уплотнены с целью увеличения абсолютной пропускной способности канала. Так, две наполовину полные группы, передаваемые через соединения DS-3, могут быть объединены в одну, освобождая при этом полный канал DS-3 для дополнительных телепрограмм.

На Фиг.6 изображена блок-схема модуля управления видеосигналом 250, показанным на Фиг.5. Пара модулей управления видеосигналом 250 принимает поток данных DS3 по линиям 118а и 118b. Входящие по линии 118а, являющиеся основными, и входящие данные по линии 118b, являющиеся дополнительными или резервными, подаются соответственно потокам, приведенным на Фиг.5. Эти потоки данных содержат закодированные в формате MPEG-2 видеосигналы. Модуль управления видеосигналом 250 в каждой группе программ заменяет нулевой пакет формата MPEG-2 управляющими и данными обновления программного обеспечения. Затем группа программ, содержащая дополнительные данные (расписание телепрограмм и обновление программного обеспечения), пересылается на шасси сетевого видеоинтерфейса 450 через оба канала связи типа DS-3 119а и 119b. Каждый модуль управления видеосигналом 250 содержит основное оконечное устройство типа DS3 с приемником 251а, а также дополнительное оконечное устройство типа DS3 с приемником 251b. Линейные приемники DS3 выделяют полезные данные из входящего потока двоичных сигналов и подготавливают информацию для передачи на блок ввода управляющих данных 256. Оба приемника 251а и 251b всегда активны, обеспечивая дублирование сигнала на входном канале. Встроенный контрольный модуль 252 осуществляет наблюдение за приемниками через соединения 259а и 259b, а также определяет, какой из сигналов линейного приемника будет использован для передачи последовательно передаваемой нагрузки на блок ввода управляющих данных 256 по каналу связи. Контрольный модуль 252 посылает управляющие сигналы на основное оконечное устройство DS3 с приемником 251а, а также на дублирующее оконечное устройство с приемником 251b соответственно через каналы связи 259а и 259b. Блок ввода управляющих данных 256 отвечает за ввод локальных управляющих данных в поток входящих данных формата MPEG-2, поступающий от ретранслятора. Справочные данные по программе и, возможно, данные для обновления программного обеспечения INI 1350 вводятся путем замены нулевых пакетов необходимыми данными. Информация, последовательно принятая из блока введения управляющих данных 256, содержит данные изображения в формате MPEG-2 и дополнительные управляющие данные. Управляющие данные, данные для обновления программного обеспечения и справочные данные по программе вводятся в группу программ таким же образом. Новый поток данных передается через соединения 262а и 262b в качестве входных данных на устройство вывода программы 261, которое включает в себя основной 257а и дополнительный линейный передатчик типа DS3 257b, формирующий резервный канал связи с шасси сетевого видеоинтерфейса 450. Основной видеосигнал выводится на линию 119а, дублирующий - на линию 119b.

Контрольный модуль 252 отвечает за надлежащее функционирование модуля управления видеосигналом 250. Контрольный модуль 252 выполняет настройку и инициализацию всех остальных функциональных модулей, содержащихся в модуле управления видеосигналом 250, и контролирует выполнение каждой функции. Он же поддерживает связь с процессорным модулем управления шасси 300 и отвечает за управление активным/резервным дублированием. Если модуль управления видеосигналом 250 выходит из строя, контрольный модуль 252 меняет его режим на неактивный и сигнализирует об этом процессору управления шасси 300 через соединение 269 после того, как получает следующий запрос о состоянии. Так как модули управления видеосигналом 250 разработаны для активного/резервного дублирования, ожидается, что они будут установлены попарно. Каждый из модулей управления видеосигналом 250 осуществляет текущий контроль неисправностей своего дублирующего соседа через соединение 271 и мгновенно переходит в активный режим в случае отказа активного модуля. Модуль управления напряжением 254 ответственен за возможность "горячей замены" и управление режимом электропитания. Понятие "горячая замена" относится к возможности исключения одного вышедшего из строя модуля управления видеосигналом из пары без отключения электропитания от шасси управления видеосигналом, в котором они находятся.

На Фиг.7 приведена схема процессорного модуля управления шасси 300, показанного на Фиг.5. Процессорный модуль 300 управляет дублированием и осуществляет текущий контроль за состоянием шасси, в котором он установлен. Он присутствует во многих прикладных системах и содержит программно-аппаратные средства, делающие возможным функционирование процессорного модуля управления шасси в каждой отдельной прикладной системе, где он установлен. Например, так как один процессорный модуль управления шасси находится и в шасси управления видеосигналом 200, и в шасси сетевого видеоинтерфейса 450 (будет описано при обращении к Фиг.10), процессорные модули управления шасси выполняют различные функции в зависимости от шасси, в котором они установлены. Функции определяются программно-аппаратными средствами, установленными в процессорном модуле управления шасси, и обуславливаются в зависимости от прикладной системы, в которой уставлен модуль. Каждый процессорный модуль управления ш