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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Kabelfernseh-Liefersystem zum Bereitstellen
einer Fernseh-Programmierung
und eines anderen Breitbandinhalts für Verbraucher-Heime. Insbesondere
betrifft diese Erfindung Systeme und Verfahren zur Erhöhung der
Kapazität
solcher Systeme, zum Führen
einer zusätzlichen
Standard-Fernsehprogrammierung, einer personalisierten Abruf-Programmierung
(on-demand programming) oder anderer Informationen durch Einbetten
digitaler Signale als eine Unterlage in die Kanäle der analogen Ebene des Systems
derart, dass die gleichzeitig gesendete analoge Programmierung nicht
gestört
wird. Die digitalen Signale werden dann zur endgültigen Verteilung an das vorhandene
Kabelmodem oder die Set-Top-Box und den Fernsehempfänger des
Verbrauchers bei den Heimen der Verbraucher oder in deren Nähe decodiert
und auf die auf dem bestehenden Kabelsystem vorhandene restliche
Bandbreite remoduliert.
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Hintergrund
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Das
Kabelfernsehen (manchmal auch als Großgemeinschaftsanlage oder CATV
bezeichnet) wurde Ende der 1940-er Jahre entwickelt, um ländliche
Gemeinden zu bedienen, die wegen des Geländes oder der Entfernung von
Fernsehsendern keine Fernsehsignale empfangen konnten. Betreiber
von Kabelfernsehsystemen stellten Antennen in Gebieten mit gutem
Empfang auf, fingen Signale kommerzieller Rundfunksender auf und
verteilten sie dann gegen eine Gebühr über Koaxialkabel an Teilnehmer. 1950
wurden in den Vereinigten Staaten Kabelsysteme in nur 70 Gemeinden
betrieben. Diese Systeme bedienten 14.000 Heime. 2001 gab es Systeme
in ungefähr
32.000 Gemeinden, die ca. 80 Millionen Teilnehmer bedienten. Kabelsysteme
werden in jedem Bundesstaat der Vereinigten Staaten und in vielen
anderen Ländern,
darunter Österreich,
Kanada, Belgien, Deutschland, Großbritannien, Italien, Japan, Mexiko,
Spanien, Schweden und die Schweiz, betrieben.
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Die
Anzahl der Kanäle
mit Programmierung, die ein Kabelsystem führen kann, ist von der Axt
der verwendeten Kopfstellen-Ausrüstung
und den elektronischen Eigenschaften der Kabel, Verstärker, Abzweige
und anderen Komponenten des Systems abhängig. Die Kanalkapazität in der
Branche ist in den letzten Jahren drastisch gestiegen – einige
Systeme bieten jetzt über
100 Kanäle.
Die meisten Kabelsysteme in den USA sind jedoch technisch in der
Lage, zwischen 36 und 60 Kanäle
anzubieten, was bedeutet, dass sie zwischen 330 und 450 MHz betrieben werden.
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Eine
große
Kanalkapazität
eines Fernseh-Kabelsystems ermöglicht
es einem Systembetreiber, zahlreiche Dienste bereitzustellen. Zusätzlich zu
Fernsehrundfunksignalen, die über
Funk verfügbar
sein können,
bieten die meisten Systeme nun auch nur den Kabelteilnehmern zur
Verfügung
stehende verschiedene Programmdienste, darunter besondere Unterhaltungssendungen,
Nachrichten, Sport, Wetter, Geschäftsinformationen und viele
Filme. Sie bieten auch eine so genannte "Nischen"-Programmierung, die auf ein besonderes
Publikum wie z. B. Kinder, Frauen und verschiedene Volksgruppen oder
Rassengruppen ausgelegt ist. Einige Kabelbetreiber erstellen auch
ihre eigene lokale Programmierung und stellen Zugangskanäle zur öffentlichen
und institutionellen Verwendungen bereit. Ferner stellen sie denen,
die spezielle Programme zeigen möchten, "mietbare" Mietzugangskanäle bereit.
Elektronische Bankgeschäfte
(Electronic Banking), Einkaufen, Ablesen der Zähler von Versorgungseinrichtungen
und Eigenheim- bzw. Wohnungssicherung (Home Security) sind einige
der Heim-Dienste, die unter Nutzung der Zweiweg-Übertragungsfähigkeiten
einiger Kabelfernsehsysteme möglich
sind.
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Unterdessen
wünschen
sich Verbraucher weiterhin zusätzliche
Geschwindigkeit und Reichhaltigkeit von Art und Qualität des Inhalts,
den sie empfangen. Mit der Verbreitung der Personal Computer in den
1990-er Jahren erleichtern nun einfach benutzbare grafische Oberflächen den
Nutzern Auswahl und Betrachtung von MPEG- und anderen Streaming-Inhalten,
Anhören
von MP3-Musikdateien, Führen
von Telefongesprächen über das
Internet (manchmal zusammen mit Video) und Verarbeitung und Speicherung
di gitaler Bilder in JPEG oder anderen Formaten. Weil die Reichhaltigkeit
dieses Inhalts die Kapazität
des typischen Telefon-Wählmodems überlastet,
haben Verbraucher auf so genannte "Breitband"-Anschlüsse gewechselt. Die Telefoninfrastruktur
unterstützt
jedoch solche "digitale
Teilnehmerleitungs"-Dienste
nicht in allen Gebieten und viele Kabelbetreiber haben begonnen,
eine vollständige Palette
von Telekommunikationsdiensten einschließlich Hochgeschwindigkeits-Internet-Zugang
und lokalen Telefondienst anzubieten. Ein Hochgeschwindigkeits-Internet-Zugang
ermöglicht
den Teilnehmern die Verbindung mit dem Internet mittels eines Kabelmodems
mit Geschwindigkeiten, die bis zu 100 mal schneller sind als das
auf dem analogen Standardtelefon basierende Modem.
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Die
Marktnachfrage nach diesem expandierenden Programmierungsangebot
und reichhaltigen Medien in Verbindung mit dem Wettbewerbsdruck von
Unternehmen, die eine umfassende Auswahl von Filmen und Programmierung
mittels Satellit anbieten, führt
dazu, dass Kabelbetreiber einem starken Druck zur Erhöhung der
Bandbreite ihrer bestehenden Systeme ausgesetzt sind. Dies erfordert
jedoch Investitionen in teure neue Kabelkopfstellen-Ausrüstung und
Verlegen neuer teurer Kabel in jeder Straße. Dieses neue Kabel muss
dann mit neuen Verteilverstärkern
und anderer Elektronik ausgerüstet
werden, die vielleicht sogar anders abgeschirmt sein müssen als
bei Systemen mit niedrigerer Bandbreite.
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Was
Kabelbetreiber benötigen,
ist eine Technologie, die ihnen die Erhöhung der Anzahl Kanäle mit Programmierung
und anderen Arten von Breitbanddiensten, die sie ohne einen vollständigen Neuaufbau
der Infrastruktur liefern können,
ermöglicht. Um
diesem Bedarf zu entsprechen, fügen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die benötigte zusätzliche digitalisierte Programmierung
als eine eingebettete Unterlage zur bestehenden analogen Programmierung
hinzu. Dies wird erreicht durch Nutzung der Tatsache, dass das analoge
Fernsehsignal auf einem vor über
einem halben Jahrhundert entwickelten System basiert, das nicht
die maximale Informationskapazität
der standardmäßigen 6
MHz verwendet, die jeder Kanal des Fernsehspektrums belegt (bei
Funk- und Kabelsystemen), und daher besteht eine Möglichkeit,
mehr Informationen hinzuzufügen,
ohne seine Fähigkeit
zu verschlechtern, weiterhin die Fernsehprogrammierung zu transportieren, zu
deren Transport er vorgesehen war, und ohne die für ihren
Transport benötigte
physische Kabelinfrastruktur zu ändern.
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Diese
neue Programmierung wird dann beim Heim oder in dessen Nähe mit relativ
preisgünstiger Ausrüstung extrahiert
und auf Frequenzen über
der höchsten
Frequenz, die vom Kabelbetreiber in diesem System verwendet wird,
remoduliert. Diese neuen "priva ten
Kanäle" oder Signale werden
dann über die
bestehende Verkabelung des Heims zu einem Kabelmodem gesendet und
durch den vorhandenen Set-Top-Empfänger des Verbrauchers decodiert
und auf dem Fernsehgerät
angezeigt. Dies ist möglich wegen
der relativ kurzen Entfernung, die die höherfrequenten Signale im Heim
zurücklegen
müssen, und
der Tatsache, dass die meisten Kabelmodems und Set-Top-Empfänger so
genormt sind, dass sie in nahezu allen Kabelsystemen betrieben werden
können
und Frequenzen deutlich über
den 450 MHz oder darunter, die durch typischere Kabelsysteme transportiert
werden, handhaben können.
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Stand der
Technik
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Das
Dokument WO-A-9955087 [Encamera, abgetreten an Dotcast] offenbart: "Ein System zum Senden
digitaler Programmierung enthält
eine digitale Informationen liefernde Programmquelle, eine Schaltung
zum Modulieren der digitalen Informationen auf einen mit analoger
Fernsehprogrammierung modulierten visuellen Träger und einen mit der Modulationsschaltung
gekoppelten visuellen Sender. Mittels eines Phasenmodulationsverfahrens
phasenmoduliert das System die digitalen Informationen auf einen
visuellen Träger,
reduziert die Basisbandfrequenzen des phasenmodulierten visuellen
Trägers und
amplitudenmoduliert den phasenmodulierten Videoträger auf
ein Videosignal. Das verstärkte
und das codierte Videosignal werden mit einem verstärkten Tonsignal
kombiniert und gesendet. Mittels eines additiven Verfahrens moduliert
das System die Seitenbänder
des Videoträgers
mit den digitalen Informationen und amplitudenmoduliert das Videosignal auf
den Videoträger.
Die datenmodulierten Seitenbänder
werden so phasenverschoben, dass sie in Quadratur des amplitudenmodulierten
Videosignals bestehen. Das System kombiniert den amplitudenmodulierten
Videoträger
und die datenmodulierten Quadratur-Seitenbänder. Mit einem gemischten
multiplikativen/additiven Verfahren stellt das System Phasenmodulation
und Quadratur-Seitenbandaddition bereit, um ein optimiertes Ergebnis
zu liefern." [Zusammenfassung]
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Vorrichtung
zum Bereitstellen einer Programmierung für einen Monitor eines Nutzers,
welche aufweist:
- a. Einen Decoder, der dazu
ausgebildet ist, digitale Information zu extrahieren, die einem
Träger
eines Fernsehsignals in einem ersten Kabelsystem-Fernsehkanal aufgeprägt ist;
- b. einen Modulator, der dazu ausgebildet ist, die extrahierte
digitale Information auf einen zweiten Kabelsystem-Fernsehkanal
als Programmierung aufzumodulieren; und
- c. eine Steuerschaltung, die an den Decoder gekoppelt und dazu
ausgebildet ist, Signale von einem Steuergerät zu empfangen, welches durch den
Nutzer bedient wird, und zu bestimmen, welcher Kabelsystem-Fernsehkanal
die durch den Nutzer auf dem Steuergerät bestimmte Programmierung
trägt und
entsprechend, welcher Kabelsystem-Fernsehkanal den ersten Kabelsystem-Fernsehkanal
bildet,
wobei
- d. die Steuerschaltung dazu ausgebildet ist, eine ungenutzte
Frequenz zu bestimmen, die entweder in einem ungenutzten Kabelkanal
oder unmittelbar oberhalb des letzten genutzten Kabelkanals liegt,
zur Nutzung als zweiten Kabelsystem-Fernsehkanal.
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Das
Dokument WO-A-9955087 offenbart nicht die Merkmale der vorliegenden
Erfindung entweder "Auswahl
des ersten und zweiten Kabelsystem-Kanals durch den Nutzer" oder "Bestimmung einer
ungenutzten Frequenz".
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung auf:
- a. Eine Quelle zur Programmierung (102a), die einen
Kopfstellen-Controller speist;
- b. eine Quelle zum Liefern des Fernsehsignals zu einem Kopfstellen-Prozessor
im ersten Fernsehkanal, welches durch ein Kabelsystem geliefert wird;
- c. einen Kopfstellen-Kombinierer zum Aufprägen der Programmierung als
digitale Information auf den Träger
des Fernsehsignals des ersten Fernsehkanals;
- d. eine Kabelfernseh-Infrastruktur, die betriebsmäßig mit
dem Kopfstellen-Controller und dem Kopfstellen-Prozessor verbunden
und dazu ausgebildet ist, das die Programmierung enthaltende Fernsehsignal
zu einer Mehrzahl von Decoder-Geräten zu transportieren, die
dazu ausgebildet sind, die auf den Träger aufgeprägte digitale Information zu
extrahieren;
- f. einen Modulator zum Modulieren der extrahierten digitalen
Information auf einen zweiten Kabelsystem-Fernsehkanal als Programmierung;
und
- g. eine Steuerschaltung, die mit dem Decoder verbunden und dazu
ausgebildet ist, Signale von einem durch den Nutzer betätigten Steuergerät zu empfangen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Verfahren zur Bereitstellung einer Programmierung für einen
Monitor eines Nutzers auf:
- a. Das Extrahieren
digitaler Information, die dem Träger eines Fernsehsignals in
einem ersten Kabelsystem-Fernsehkanal aufgeprägt ist;
- b. das Modulieren der extrahierten digitalen Information auf
einen zweiten Kabelsystem-Fernsehkanal als Programmierung, wobei
der zweite Kanal zum Bereitstellen der Programmierung an den Monitor
verfügbar
ist; und
- c. das Empfangen eines Signals von einem Nutzer; wobei
- d. bei Empfang eines der Nutzer-Bestimmung der Programmierung
entsprechenden Signals bestimmt wird:
(I) welcher Kabelsystem-Fernsehkanal
die Programmierung führt
und entsprechend, welcher Kabelsystem-Fernsehkanal den ersten Kabelsystem-Fernsehkanal
bildet, und
(II) das Finden einer ungenutzten Frequenz in einem
ungenutzten Kabelkanal oder unmittelbar oberhalb des letzten genutzten
Kabelkanals zur Nutzung als zweiter Kabelsystem-Fernsehkanal.
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Verschiedene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen Vorrichtungen, Verfahren und
Systeme bereit, um eine Bandbreitenerhöhung auf eine Weise zu bewirken,
die mit den meisten üblichen
Kabelfernsehsystemen kompatibel ist. Die Erfindung erreicht dieses
Ziel durch Einbetten eines oder mehrerer Datenträger in einen oder mehrere analoge
Fernsehkanäle
an der Kopfstelle des Systems. Die bevorzugte Ausführungsform
würde den
in den erwähnten
zugehörigen
Anmeldungen beschriebenen dNTSC- oder dPAL-Ansatz verwenden, bei dem
die Daten im Wesentlichen in Quadratur des visuellen oder Video-Trägers moduliert
injiziert werden, wodurch sie für
typische Fernsehempfänger
der Verbraucherklasse theoretisch "unsichtbar" werden.
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Das
System setzt dann eine Vorrichtung ein, die einen oder mehrere der
Kanäle,
in dem bzw. in denen die Daten eingebettete Kanäle gewesen sind, decodiert.
Diese Vorrichtung kann sich entweder im Heim des Kabelteilnehmers
oder in einem Nachbarschafts-Knoten,
der eine Mehrzahl Heime bedient, befinden. In jedem Fall werden
die extrahierten Daten auf einen oder mehrere lokale "private Kanäle" (typischerweise
64 oder 256 QAM) moduliert und dann auf ungenutzte Frequenzen, die
sich typischerweise in ungenutzten Kanälen oder unmittelbar über dem
letzten verwendeten Kabelkanal befinden, hochgemischt. Würde das
Kabelsystem z. B. 78 Fernsehkanäle
auf Kanälen
2 bis 79 (bei 52 bis 550 MHz und sowohl analog als auch digital)
liefern, würden
verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das eingebettete Datensignal wiedergewinnen und
dieses Signal (mit oder ohne zusätzlichen eingebetteten
Signalen) bei 556 MHz oder höher
auf Kanal 80 remodulieren. Obwohl es eine Obergrenze für die Frequenz,
die durch die Koaxialverkabelung innerhalb eines Heims getragen
werden kann, sowie für
die Kabel-Set-Top-Box gibt, könnten
verschiedene Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung innerhalb dieser Grenzen betrieben werden,
da ein Koaxialkabel- oder anderes Verkabelungssystem zum Betrieb
bis 550 MHz ausgelegt ist aber bei den relativ kurzen Entfernungen
im Heim bei höheren Frequenzen
erfolgreich betrieben werden kann. Ferner werden digitale Kabel-Set-Top-Boxen
und Kabelmodems wegen der Wirtschaftlichkeit der Massenproduktion
(Economies of Scale) häufig
auf einen Betrieb bis zu mindestens 860 MHz ausgelegt, unabhängig der
Bandbreite des sie verwendenden Systems, das die vollständige Kapazität des Set-Top-Endgeräts einfach
nicht ausnützt,
falls es auf weniger als 860 MHz ausgelegt ist.
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Die "privaten Kanäle" werden in digitale
Träger
remoduliert, die mit den kommerziellen digitalen Kabel-Set-Top-Boxen
wie z. B. bei Scientific Atlanta oder Motorola erhältlichen
Geräten
kompatibel sind. Die Inhalte der "privaten Kanäle" würden
dann auf eine Weise decodiert und an ein Standard-Fernsehempfangsgerät ausgegeben,
die mit einem digitalen Standardträger der Kabelbranche vereinbar
ist und daher zum Ansehen der Inhalte der virtuellen Kanäle keinen
besonderen Decoder erforderlich macht.
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Diese
Technik zum Modulieren von Signalen bei ungenutzten Frequenzen im
Band des Kabelbetreibers oder bei Frequenzen über der vom Kabelbetreiber
verwendeten höchsten
Frequenz zur Schaffung lokaler "privater
Kanäle" (manchmal als "virtuelle" oder "Pseudo"-Kanäle bezeichnet)
ist im Stand der Technik bekannt. Eine andere Anwendung wird als
ein Element mehrerer von einem der gegenwärtigen Erfinder (Hoarty) verfasster
Patente gelehrt und eine weitere Variante gehört zum Allgemeingut und wird
von einigen Installateuren von kundenspezifischem Video zur Verteilung
von DVD-, Audio- und Sicherheitskamera-Videoinhalt von einer zentralen Stelle
auf andere Stellen innerhalb von Heimen verwendet.
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Zusätzlich können einer
oder mehrere der "privaten
Kanäle" auf eine mit der
Kabelfernsehnorm DOCSIS (Digital Over Cable Service Interface, Schnittstellenspezifikation
für Daten über Kabeldienst)
kompatible Weise remoduliert werden, um von einem handelsüblichen
Breitband-Kabelmodem demoduliert zu werden.
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Der
Zweck der Umsetzung in digitale Standardkabelträger (64 oder 256 QAM) ist die
Beseitigung der Notwendigkeit einer kundenspezifischen digitalen
Set-Top-Box oder eines kundenspezifischen Kabelmodems im Heim des
Nutzers. Dies wird durch das Gerät
zur Umsetzung virtueller Kanäle
erreicht, das in einen Knoten des Kabelsystems in der Mitte einer
bedienten Nachbarschaft oder in den Kabelabschlusspunkt in den Räumlichkeiten
des Kunden oder sogar hinter das Fernsehgerät und vor die Kabel-Set-Top-Box
platziert werden kann. Dieser Ansatz ermöglicht auch, dass mehrere Kabel-Set-Top-Boxen
oder Kabelmodems innerhalb eines Hauses Zugang zu diesen neuen lokal
erzeugten "privaten
Kanälen" und zu der Programmierung
oder anderem Inhalt, den sie führen,
haben.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
könnten die "privaten Kanäle" in einer proprietären Set-Top-Box
oder einem proprietären
Kabelmodem aus ihrem eingebetteten analogen Träger extrahiert und decodiert
werden. Dennoch wird dieser Ansatz vom Kabelfernsehbetreiber gewöhnlich nicht
bevorzugt. Der obige Ansatz des Decodierens und Umsetzens in ein
digitales Standardmodulationsformat bietet eine transparente Aufrüstung für einen
bestehenden Kabelfernsehbetrieb.
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Außer der
zusätzlichen
Codierungs-Ausrüstung,
die an der Kabelsystem-Kopfstelle installiert werden muss, bestehen
die einzigen wesentlichen Kosten für den Kabelbetreiber in der
zusätzlichen
Decodierausrüstung,
die zum lokalen Nachbarschafts-Knoten oder bei verschiedenen alternativen Ausführungsformen
hinzugefügt
werden müsste,
und der notwenigen Fahrt, um einen Techniker eine Decoder-Box im
Heim des Nutzers installieren zu lassen. Bei verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung ist es jedoch auch möglich, einen Kunden ein Decodierungsgerät im Heim
selbst installieren zu lassen, indem er einfach den Decoder/Umsetzer
mit der vorhandenen Kabel-Set-Top-Box in Reihe verbindet, obgleich
eine Nutzung im gesamten Haus eingeschränkt wäre.
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Es
ist auch möglich,
die benötigten
Decodermittel in bestehende kommerzielle Kabel-Set-Top-Boxen und kommerzielle
Kabelmodems einzubauen, obwohl der Prozess des Migrierens solcher
neuer Geräte
in eine bestehende Kabelfernsehanlage auf Grund mehrerer logistischer
Probleme langsamer ist.
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Der
Umsetzungsprozess kann durch die Tatsache wirtschaftlich gemacht
werden, dass bei verschiedenen Ausführungsformen die durch den
proprietären
Prozess an der Kopfstelle eingebetteten digitalen Daten mit Vorwärtsfehlerkorrektur
(FEC, forward error coding) codiert werden können, die bereits mit einer
kommerziellen digitalen Set-Top-Box kom patibel ist. Solche FEC-Verfahren
sind typischerweise eine Rood-Solomon-Fehlerkorrektur mit einer geeigneten
Datenblockverschachtelung. Das Decodierungs-/Umsetzungsgerät muss das eingebettete Datensignal
nur detektieren und dann demodulieren, dann das Datensignal auf
das mit dem betreffenden Kabelfernsehsystem kompatible System remodulieren,
was wieder typischerweise 64 oder 256 QAM wäre. Dann wäre im Decoder/-Umsetzungsgerät eine FEC-Verarbeitung
erforderlich.
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Es
wird damit gerechnet, dass verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung dNTSC oder dPAL (wie in den erwähnten verwandten Anmeldungen
detaillierter beschrieben) als die Mittel zum Einfügen digitaler
Daten in das im Kabelsystem gesendete Fernsehsignal verwenden. Für den Fachmann
ist jedoch offensichtlich, dass jedes System oder jede Technologie,
das bzw. die ein kompatibles digitales Signal, das eine ausreichende
Datenrate aufweist, in ein Fernsehsignal einbetten kann, auch als
Teil verschiedener Ausführungsformen
entweder des Systems oder des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
fungieren wird.
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Es
ist eine Aufgabe verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, Kabelbetreibern eine wesentliche Erhöhung der effektiven Bandbreite
zu ermöglichen,
die bestimmte Kabelfernsehsysteme zum Fernsehgerät oder Computer des Teilnehmers
liefern können,
ohne in einen vollständigen
Neuaufbau der physischen Kabelanlage zu investieren.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile verschiedener Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann bei Prüfung der
folgenden Beschreibung, der beiliegenden Zeichnungen und beigefügten Ansprüche.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Übersichtsdiagramm
des gesamten Systems auf einer hohen Ebene, das verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung zeigt, wie sie bei einem Kabelsystem eingesetzt werden könnten.
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2 ist
ein detaillierteres Diagramm des Kopfstellen-Elements.
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2a ist
ein detaillierteres Diagramm der Merkmale des "Virtual Personal Video Recorder" ("virtueller persönlicher
Videorecor der"),
die durch bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung ermöglicht
werden.
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3 ist
ein Diagramm der Ausführungsform,
die einen Prozessor für
einen "eingebetteten Träger zu physischen
Träger" mit Multiplexer
verwendet.
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4 ist
ein Diagramm der Ausführungsform,
die einen "eingebetteten
Träger
zu physischen Träger" mit Direktumsetzung
anwendet.
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5 ist
ein Diagramm, das eine Ausführungsform
zeigt, die eine digitale Set-Top-Box verwendet.
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6 ist
ein Diagramm des Wegs, den verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung als das Spektrum eines Kabelsystems verwenden.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Verschiedene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen Vorrichtungen, Verfahren und
Systeme zur wesentlichen Erhöhung
der effektiven Bandbreite eines typischen Kabelfernsehsystems bereit,
ohne dass ein vollständiger
Neuaufbau des Systems erforderlich ist, der mit neuer Verkabelung,
Verstärkern
und anderen größeren kapitalintensiver
Aufrüstungen
der Kabelanlagen-Infrastruktur verbunden ist. Kurz gesagt stellen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Vorrichtungen und Verfahren bereit, durch
die der Betreiber des Kabelfernsehsystems zusätzliche Programmierung hinzufügen kann,
indem er digitale Daten in die auf der analogen Ebene gesendete
reguläre
Fernsehprogrammierung derart einfügt, dass es keine wahrnehmbare
Störung
des Tons oder des Aussehens dieser Programmierung gibt, wenn sie
am Heim eines Teilnehmers empfangen und auf einem typischen Fernsehgerät der Verbrauchergüte angezeigt wird.
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Dieses
eingefügte
digitale Signal wird dann zusammen mit der Fernsehprogrammierung
mittels der bestehenden Kabelsystem-Infrastruktur gesendet und dann
am Heim des Kabelteilnehmers oder in dessen Nähe extrahiert. Die Daten werden
dann zum Senden zum Heim und durch dieses hindurch und zu ihrem
Empfang auf der vorhandenen Industrienorm-Set-Top-Box oder dem vorhandenen
Industrienorm-Kabelmodem auf Frequenzen, die nicht anderweitig durch
diesen Kabelbetreiber genutzt werden, remoduliert und die Filme,
Musik, Web-Seiten oder eine andere Programmierung werden bzw. wird
auf industrienormgerechte Weise gespielt oder angezeigt.
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Übersicht
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Eine Übersicht
auf hoher Ebene über
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ist in 1 gezeigt. Dieses Diagramm zeigt
die Kopfstelle eines Kabelfernsehsystems, das Kabelsystem, das Heim
des Teilnehmers und die verschiedenen Punkte, an denen die Daten
gemäß den verschiedenen Ausführungsformen
extrahiert und remoduliert werden können. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
vermögen
digitalen Inhalt jeglichen Typs bereitzustellen, einschließlich Spielfilme
mit voller Länge,
Videospiele, Nachrichten und Sport und Computer-Datendateien. Bei
einigen Ausführungsformen kann
der Verbraucher den Inhalt auf Abruf erhalten, wohingegen bei anderen
der Inhalt in Echtzeit angesehen werden kann, während er vom Anbieter gesendet
oder gestreamt wird.
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Verschiedene
Ausführungsformen
unterstützen
auch PVR-ähnliche
Programmierung (PVR: Personal Video Recorder), wobei ein Verbraucher
ein Fernsehprogramm auf einem Kabelkanal in Echtzeit ansehen kann,
während
es gesendet wird, aber die Möglichkeit
hat, das Programm zu unterbrechen und später an einem willkürlichen
Punkt nach Wahl des Verbrauchers fortzusetzen. Während alle Zuschauer denselben
Kabelfernsehkanal sehen, wenn sie dasselbe planmäßige Fernsehprogramm gewählt haben, erfordert
diese "Unterbrechungs-
und Fortsetzungs"-Funktion,
dass ein separater "privater" Fernsehkanal dem
Kabelteilnehmer zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zuschauer die Unterbrechungsfunktion
aktiviert, bereitgestellt wird.
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Die
Bereitstellung einer solchen Mischung von Rundfunk- und zuschauergesteuerter
Programmierung erfordert, dass eine beträchtliche Anzahl unabhängiger Fernsehbandbreitenkanäle bereitgestellt wird.
Sollten beispielsweise 10% einer Kabelfernsehzuschauerschaft die
Abrufmerkmale des Systems nutzen (in diesem Beispiel einschließlich die PVR-ähnliche "Unterbrechungs- und Fortsetzungs"-Funktion), würde ein
typisches mittelgroßes Kabelfernsehensystem,
das 50.000 Teilnehmer bedient, 5.000 private Fernsehkanäle erforderlich
machen. Diese Anforderung wird von keiner bestehenden Kabelfernseh-Systemarchitektur
in der Praxis erfüllt.
Die Erfüllung
der praktischen und technischen Anforderungen des Anbietens solcher
bandbreitenintensiver verbesserter Dienste, ohne einen wirtschaftlich
unausführbaren
vollständigen
Neuaufbau der Kabelanlage erforderlich zu machen, ist eine der Aufgaben
bestimmter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Eine
genauere Prüfung
von 1 offenbart zwei Inhaltstypen, die an der Kopfstelle
in das Netz gelangen. Der erste ist die bestehende Fernsehprogrammierung 101a,
die durch die bestehenden Kabelfernseh-Kopfstellen-Prozessoren verarbeitet
wird. Dieser Inhalt kommt typischerweise durch eine direkte terrestrische
Verbindung oder Funkantennen von nahe gelegenen Fernsehsendeanlagen
bei lokaler Programmierung und über
Satellit bei nur über
Kabel angebotenen Kanälen
wie z. B. CNN, MTV, HBO usw. an. Der zweite Inhaltstyp 102a ist
für interaktive Dienste
vorgesehen und kommt typischerweise über eine Internet-Verbindung,
Satellit, DVD oder andere digitale Verteilungsmedien an.
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Der
interaktive Inhalt 102a wird auf Abruf durch 102 bereitgestellt,
wo eine lokale Datenspeicherung gehalten wird. Der Abrufinhalt wird
durch 102 dosiert und zur Ubertragung codiert. Der codierte Abrufinhalt
wird mittels eines proprietären,
als dNTSC bekannten Prozesses in einen gegebenen NTSC-(oder PAL-)Fernsehträger eingebettet.
Der Einbettungsprozess findet entweder auf der Frequenz oder bei
Zwischenfrequenz, die im Stand der Technik auch als "ZF" bekannt ist, statt.
Einige oder alle der analogen Fernsehkanäle von 101 werden
durch 102 geleitet, wo der Einbettungsprozess ausgeführt wird. Die
Rundfunkkanäle
und der in den Rundfunkkanälen
eingebettete interaktive Inhalt werden in 103 kombiniert
und falls erforderlich auf ihre zugewiesenen Fernsehkanäle hochgemischt.
Diese kombinierten Kanäle
werden dann als ein Block auf die Kopfstelle verlassende Fernverbindungsleitungen
(trunk lines) moduliert. Diese Fernverbindungsleitungen (105a, 105b und 105c)
sind typischerweise Lichtwellenleiter, aber herkömmliche Koaxialkabel wären weiterhin ausreichend,
um die vorliegende Erfindung zu unterstützen. Mit mehreren Fernverbindungsleitungen,
die die Kopfstelle verlassen, um einen Kabeldienst in einzelne Dienstnachbarschaften
zu führen,
können
ferner bestimmte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung diese Verteilung nutzen und Raummultiplex
ausnutzen, indem sie unverwechselbare Sätze interaktiver Kanäle auf jede
die Kopfstelle verlassende Fernverbindungsleitung legen, wobei sie
die Privatkanalkapazität
des Systems effektiv multiplizieren.
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In
diesem Beispiel wird das optische Signal der Fernverbindungsleitung
am Optikbrücken-Verstärker 105b in
ein elektrisches konvertiert. Direkt nach dem optischen Empfänger folgt
eine Ausführungsform
der Erfindung 106, die eine Extraktion eingebetteter Kanäle und Verarbeitung
für die
jeweilige Teilnehmernachbarschaft bereitstellt. Diese eingebetteten
Kanäle
werden entweder decodiert und remoduliert oder direkt in die geeignete
Frequenz konvertiert, um den einen oder die mehreren den Dienst abrufenden
Zuschauer zu adressieren. Die neuen Kanäle werden auf Kanäle gelegt,
die vom Kabelsystem nicht genutzt werden. Die ungenutzten Kanäle sind
typischerweise höher
als der letzte vom nicht interaktiven Abschnitt der Kabelanlage
verwendete Kabelkanal. Da das mittlere Kabelfernsehsystem in den Vereinigten
Staaten 60 Kanäle
bietet und 450 MHz Bandbreite verwendet, und da die meisten Fernsehtuner-Untersysteme
(Tuner: Empfangsteil mit Abstimmeinrichtung) für kabelfernsehkompatible Fernsehgeräte und Videokassettenrecorder
(VCRs) auf 860 MHz abstimmen können,
verbleibt eine geeignete Lücke
restlicher Bandbreite (bis zu 410 MHz nutzbar), in die die neu erzeugten
interaktiven (privaten) Kanäle
gelegt werden können.
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Es
gibt drei durch diese Erfindung beanspruchte Verfahren zur Ausnutzung
der eingebetteten Informationen; diese sind: Extrahieren der eingebetteten
Informationen und Remodulieren der Informationen durch 106 auf
neue, ungenutzte Frequenzen an einem Kabelfernseh-Nachbarschafts-Knoten 105b und
dann die Verteilung dieser neu erzeugten Kanäle in einer durch den Knoten
bedienten gesamten Teilnehmernachbarschaft ausführen lassen. Dieser Prozess
wird Nachbarschaft für
Nachbarschaft wiederholt, wodurch derselbe Block neu erzeugter Frequenzen
auf eine Weise wieder verwendet wird, die im Stand der Technik als
Raummultiplex bekannt ist. Dies ist eine der wirtschaftlichsten
Ausführungsformen
der Erfindung aber auch die hinsichtlich der Erzeugung von privaten
Kanälen
beschränkteste.
Ein anderes Verfahren platziert ein Gerät 112 mit der Bezeichnung "Decoder für das ganze
Haus" (whole house
decoder), das ähnlich
ist wie 106 und auf eine ähnliche Weise wie 106 private
Fernsehkanäle
zur Verteilung innerhalb des Heims zur Verwendung durch ein Fernsehgerät oder einen
Computer (bei Angebot von Hochgeschwindigkeits-Kabelmodemdienst)
erzeugt, auf oder in die Räumlichkeiten
des Teilnehmers. Das Gerät 112 ist
typischerweise in einem Nebeneingang zu einem Heim wie z. B. einer Garage
oder einem Keller oder einem auf dem Grundstück befindlichen Versorgungsleitungs-Anschlusskasten
angeordnet. Das Verfahren erhöht
die Kapazität
der Erfindung zum Führen
von privaten Kanälen
stark, ist aber teurer, da es pro Teilnehmer, der die interaktiven
Dienste wünscht,
einen "Decoder für das ganze
Haus" erfordert.
Der "Decoder für das ganze
Haus" kann mehrere
Kanäle
mit Dienst bereitstellen, wobei er private Kanäle mit Unterhaltung oder Internet-Zugang
auf Frequenzen innerhalb der Fähigkeit
der Koaxialverkabelung des Haushalts aber über dem höchsten verfügbaren Kanal des Kabelfernsehsystems
ausgibt. Wie bei der Ausführungsform
mit dem Nachbarschafts-Knoten 105b extrahiert der "Decoder für das ganze
Haus" 112 einen privaten
Inhalt für
das Haus, das mittels des mittels dNTSC eingebetteten Datensystems
aus den primären
Rundfunkkanälen
heraus versorgt wird. Das dritte Verfahren besteht in der Unterbringung
der eingebetteten Signalcodierung in einer Kabel-Set-Top-Box, die
nur ein einziges Fernsehgerät bedient
und eventuell eine Ethernet-Buchse in der Rückwand hat, um einen Hochgeschwindigkeits-Internet-Zugang
mittels eines eingebetteten Kanals als einen Downstream-Kanal (in
Vorwärtsrichtung)
bereitzustellen (dies setzt voraus, dass in der Set-Top-Box ein
DOCSIS-kompatibler Rückweg
enthalten ist). Diese dritte Ausführungsform ist die am wenigsten
wirtschaftliche aber sie stellt die maximale Kapazitätsmenge
zur Bedienung interaktiver Teilnehmer bereit. Zum Verständnis des
Privatkanalkonzepts: Sobald die privaten Kanäle erzeugt und an der Kopfstelle
in die Kanalgruppe eingefügt
sind, werden sie extrahiert und dann auf den neu erzeugten Frequenzen
durch 106 im gesamten durch den Nachbarschafts-Knoten bedienten "Faserdienstbereich" verteilt. Der Zuschauer
am Fernsehgerät 110 hat
z. B. einen VOD-Film (VOD: Video on demand = Video auf Abruf) angefordert.
Diesem Fernsehgerät
ist ein privater (virtueller) Kanal zugewiesen worden, der durch
den Kauf- und Zuweisungsmechanismus durch den VOD-Server an der
Kopfstelle erzeugt worden ist. Der private Kanal verlässt den
VOD-Server und wird
durch die vorliegende Erfindung bei 102 codiert. Das codierte
Programm wird als ein eingebettetes Signal in einem Rundfunk-Fernsehkanal oder
einem Teil eines solchen in der nicht interaktiven Hauptgruppe der
Fernsehkanäle
auf einer die Nachbarschaft des anfordernden Zuschauers bedienenden
bestimmten Fernverbindungsleitung geführt. Angenommen, das Kabelsystem
bietet z. B. die mittlere Programmkanäleanzahl 60. Der private eingebettete VOD-Kanal
wird dann durch ein Gerät 106 der
Erfindung extrahiert und remoduliert und auf Kanal 61 hochgemischt,
um durch den Set-Top-Decoder 109 abgestimmt
und entschlüsselt
und auf dem Fernsehgerät 110 betrachtet
zu werden. Nur die Set-Top-Box des anfordernden Zuschauers entschlüsselt das
Programm und zeigt es auf dem Fernsehgerät an, das an die Set-Top-Box
angeschlossen ist, obwohl das System auch mehrere Fernsehgeräte unterstützen könnte, die
zum Betrachten desselben privaten Kanals fähig sind.
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Programmierung auf Abruf
(On-demand-Programmierung)
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Zusätzlich zur
typischen Kabelfernsehverarbeitung, die an der Kopfstelle des Kabelfernsehsystems
stattfindet, zeigt 2, wie bestimmte bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung ein Mittel 201 zum Empfangen und Speichern
verschiedener Typen interaktiven Audio- und Videoinhalts einschließlich VOD-Inhalt
hinzufügen.
Der Inhalt kann durch jedes praktikable Mittel einschließlich Satellitenverbindung,
Internet-Zugang oder Magnetband unter vielen anderen Mitteln empfangen
werden, wie im Stand der Technik bekannt ist. Ein Sitzungsmanager-Gerät 202 reagiert
auf Anforderungen von Nutzern des Systems über die Rückweginformationen 202a der
Kabelfernsehanlage. Diese Informatio nen tragen die eindeutige Identifikation
eines Nutzers sowie eine Anforderung vom Nutzer über die Kabel-Set-Top-Box im
Heim des Nutzers.
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Die
Anforderungen können
das Bestellen eines Dienstes (z. B. Kauf eines VOD-Films) und das Steuern
eines aktuell angesehenen Programms sein. Ein Beispiel für das Steuern
eines Programms wären schneller
Vorlauf oder Rücklauf
eines Films, der gerade abgespielt wird. Ein anderes Beispiel für eine durch
den Sitzungsmanager bereitgestellte Steuerung wäre eine Verwendung als Mittel
zum Unterbrechen einer Live-Fernsehsendung und Ermöglichen, dass
der Zuschauer diese an einem beliebigen Punkt, an dem das Live-Programm unterbrochen wurde,
fortsetzen kann. Dies wird erreicht durch Speichern eines über Satellit
oder andere Mittel erhaltenen oder in Echtzeit eines von einer analogen Live-Sendung
digitalisierten Fernsehinhalts in einem Video-Datenbankspeichergerät, das zum
späteren Abruf
einen beliebigen Programminhalt speichert und das Abspielen ab jedem
Punkt innerhalb des Programms ermöglicht. 2a beschreibt
diese Funktion genauer.
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Alle
Inhaltsquellen, die dem Zuschauer als private Programmkanäle zur Verfügung stehen,
liegen in einer Form von digitalisiertem Video oder Audio oder beidem
vor. Der Sitzungsmanager 202 weist den inversen Multiplexer 203 an,
Privatkanalprogrammierung von der On-Demand-(Abruf-)Datenbank 203a oder
vom virtuellen PVR-Untersystem 203b zu einem ausersehenen
dNTSC-Codierer zu leiten, um als ein virtueller Kanal zum Decodieren und
Ansehen zur Set-Top-Box des anfordernden Nutzers zu gelangen. Alternativ
könnte
dieselbe private Programmierung zum Mischen mit bestehenden digitalen
Rundfunkkanälen
an einen vorhandenen Transportmultiplexer in der Kopfstelle geleitet
werden, um an den anfordernden Nutzer zum Decodieren auf dem Set-Top-Kabeldecoder
dieses Nutzers weiterverteilt zu werden.
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Im
Falle des mittels dNTSC eingebetteten Trägers, der als der Privatkanalweg
zum Nutzer fungiert, verlässt
der vom Nutzer angeforderte private Kanal den inversen Multiplexer 203 und
wird durch dNTSC-Codierer 204 in einen Datenunterträger moduliert
und derart zu einem analogen Fernsehsignal hinzugefügt, dass
das Bild oder der Ton des Gastkanals nicht gestört wird, wie im vorher erwähnten Patent
6,433,835 beschrieben. Sobald es in das analoge Signal eingefügt worden
ist, wird das analoge Signal mit seinem hinzugefügten Datenunterträger mittels
gewöhnlicher
Mittel, die im Stand der Technik bekannt sind, durch eine Weiche 207 mit
den anderen Programmkanälen
des Kabelsystems kombiniert. Der Ausgang der Weiche ist ein Breitbandsignal.
Der Ausgang kann eine Bandbreite von 330 MHz bis zu einer gegenwärtig praktikablen
Grenze von 1 GHz umfassen. Das durchschnittliche US-Kabelsystem unterstützt ungefähr 60 Fernsehkanäle (450
MHz).
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Der
Ausgangsprozessor 208 ist entweder ein Leistungsverstärker zum
Ansteuern eines oder mehrerer Programmzuführungs-Koaxialkabel oder ein optischer
Modulator zum Senden des Breitbandinhalts über einen Lichtwellenleiter
in jede bediente Nachbarschaft.
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Die
Neuheit der Erfindung ist am besten zu verstehen als ein Mittel
zum Kombinieren von Rundfunk-Fernsehprogrammierungsinhalt mit Abruf-(Privatkanal-)Inhalt
auf eine Weise, die technisch durchführbar und wirtschaftlich praktikabel
ist.
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2 zeigt
eine spezielle Ausführungsform, bei
der ein zentrales Aufzeichnungsmittel an einer Kabelfernseh-Kopfstelle
angeordnet ist, um die Funktion "virtuelle
private Videoaufzeichnung" zu
unterstützen,
die durch bestimmte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung aktiviert wird. Diese Funktion ermöglicht einem
Kabelfernsehteilnehmer, eine vorübergehende
Speicherung eines Rundfunk-Fernsehprogramms zum späteren Ansehen
auf einem darin angeordneten Aufnahmegerät zu veranlassen. Zuerst wird
eine bestimmte Anzahl auswählbarer
Live-Fernsehprogrammierungen zur Verarbeitung durch die spezielle
Ausführungsform
der Erfindung gewählt,
die auf Basis eines gewünschten Dienstangebots
durch den Kabelbetreiber verdeutlicht ist. Das Kabelunternehmen
könnte
z. B. beschließen,
dass alle Hauptrundfunknetze und die meisten beliebten Kabelfernsehkanäle (HBO,
CNN, MTV usw.) als Teil einer Programmierungsebene angeboten würden, die
der Teilnehmer durch Verwendung der durch verschiedene Ausführungsformen dieser
Erfindung bereitgestellten zusätzlichen
Funktionalität "unterbrechen und
fortsetzen" könnte. Dieser Inhalt,
der dann aus der Kabelanlage zu den digitalen Set-Top-Boxen in Teilnehmerheimen
gesendet wird, wird ebenfalls dem virtuellen PVR 210 zum
Speichern bereitgestellt. Die Rundfunkprogrammierung des lokalen
Netzes wird manchmal über
Funk in einem analogen Format und im Übrigen durch Direkteinspeisung
vom Sendestudio aus erfasst. Wenn ein Inhalt in einem analogen Format
empfangen wird, wird er vor dem Speichern auf 210 durch
den Video-Digitalisierer 211 in digitales Video umgewandelt.
Der virtuelle PVR 210 zeichnet mittels eines Verfahrens
mit gleitenden Zeitfenstern auf, wobei jedes Programm eine vom Dienstanbieter
bestimmte Zeitspanne lang erhalten bleibt. Bei typischen Ausführungsformen
würden
die letzten acht bis zehn Stunden Rundfunkprogramminhalt auf jedem
Kanal verfügbar
gehalten.
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Die
dargestellte Ausführungsform
der Erfindung empfängt
durch Kabelfernseh-Rückweginformationen 212a einen
Befehl von einem Zuschauer. Wenn der Befehl ein Live-Fernsehprogramm
unterbrechen sollte, würde
die mit dem Fernsehgerät
des Zuschauers verbundene Set-Top-Box den vom Teilnehmer aktuell
angesehenen Programmkanal zur Kopfstelle zurücksenden. Wenn angenommen wird, dass
der Programmkanal einer unter den vom Kabelbetreiber für die Unterbrechungs-
und Fortsetzungsfunktion angebotenen Kanälen ist, würde der Sitzungsmanager 212 versuchen,
mittels eines Kanalmanagement-Untersystems einen freien Privatkanalweg
von der Kopfstelle zur Set-Top-Box des Teilnehmers zu finden. Einen
verfügbaren
privaten Kanal angenommen, würde
der Sitzungsmanager auf einem gemeinsamen Signalisierungskanal,
der von allen den Dienst nutzenden Set-Top-Boxen überwacht wird,
einen Befehl an die Set-Top-Box des betreffenden Teilnehmers zurücksenden.
Die Set-Top-Box des Teilnehmers würde angewiesen, eine Abstimmung auf
einen bestimmten Fernsehkanal vorzunehmen, um den mittels dNTSC
eingebetteten Träger
zu decodieren. Der decodierte Träger
würde aus
einem komprimierten digitalen Videosignal in ein mit dem Fernsehgerät des Teilnehmers
kompatibles Programmsignal dekomprimiert. Daher würde die
Set-Top-Box des Teilnehmers den Rundfunkkanal verlassen und ihr
ein privater Fernsehkanal mit demselben Programm zugeordnet werden,
das aber jetzt durch einen an der Kopfstelle angeordneten großen virtuellen PVR
geht, den der Teilnehmer mit einer Fernbedienung im Heim so manipulieren
könnte
als ob es sich um ein lokales Gerät handelte.
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Am
Kopfende würde
der Sitzungsmanager 212 die virtuelle PVR-Datenbank, 210,
für den
speziellen Zeitpunkt ansprechen, den der Nutzer zur Unterbrechung
des Programms angefordert hat. Das einzelne Bild des Videos würde dem
Nutzer durch den wie oben beschrieben bereitgestellten privaten Fernsehkanal
präsentiert.
Wenn der Teilnehmer das unterbrochene Programms weiter sehen möchte, weist
der Sitzungsmanager die virtuelle PVR-Datenbank an, das Programm
ab dem Unterbrechungszeitpunkt wiederzugeben. Der Teilnehmer sieht
nun das Programm über
einen privaten Fernsehkanal zu einem Zeitpunkt, der gegenüber dem
Live-Programminhalt versetzt ist. Das System kann eine beliebige
Anzahl Unterbrechungs- und Fortsetzungsanforderungen zulassen und
dem Teilnehmer einen schnellen Vorlauf (bis zum Punkt des Live-Programms,
vorausgesetzt, das Live-Programm ist noch im Gange) oder Rücklauf bis
zum Anfang des Programms ermöglichen.
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Eine
zusätzliche
Neuheit der Erfindung ist die Bereitstellung einer zusätzlichen
Programmdatenbank 213 zur langfristigen Speicherung eines Lieblingsprogramms
oder -films, was den Abruf und die Wiedergabe mittels des oben beschriebenen
Privatkanalmechanismus zu einer späteren Zeit ermöglicht.
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Nachbarschafts-Knoten
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Eine
Ausführungsform,
die den Prozessor für einen
eingebetteten Träger
verwendet, ist in 3 dargestellt. Vorgesehen ist,
dass das Gerät
in einen Ausrüstungskasten
angeordnet oder an eine Telefonmast gehängt wird, und zwar an jedem
Punkt eines Kabelsystems, an dem der Lichtwellenleiter abgeschlossen
ist und das Signal in ein elektrisches konvertiert wird, oder an
einem Punkt, an dem eine Hauptfernverbindungsleitung angezapft ist
und Verteilungsspeisungen erzeugt werden, um spezielle Nachbarschaften
zu bedienen.
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Das
in dieser Figur dargestellte Gerät
wird in Reihe mit einem Verteilungskabel einer Kabelfernsehanlage
angeordnet und bedient einen Teil oder die Gesamtheit einer Nachbarschaft,
die durch einen Lichtwellenleiter bedient wird, oder einer Nachbarschaft,
die durch einen Abzweig in einem herkömmlichen Fernverbindungs- und
Zubringerkabelsystem (kein Lichtwellenleiter, durchwegs Koaxialanlage)
bedient wird. Das Gerät
extrahiert ein Signal durch einen Richtungskoppler 301 und
wendet dann ein Tiefpassfilter 302 an, um elektrisches
Rauschen über dem
höchsten
vom Kabelsystem verwendeten Kanal zu entfernen. Der Ausgang des
Tiefpassfilters wird dann durch einen anderen Richtungskoppler geleitet, wo
lokal erzeugte Programmkanäle
zur Kabelfernseh-Breitbandkanalhauptgruppe
hinzugefügt
werden. Diese lokal erzeugten Kanäle werden typischerweise auf
Kanälen über dem
höchsten
vom Kabelsystem verwendeten Kanal erzeugt.
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Die
lokal erzeugten Kanäle
werden aus Signalen erzeugt, die in die Kabelfernseh-Hauptrundfunkkanäle eingebettet
sind. Dieser Prozess umfasst die Verwendung eines standardmäßigen Fernsehtuner-Geräts 304 zur
Abstimmung auf einen Fernsehkanal, der das gewünschte eingebettete Signal
enthält.
Der Ausgang des Tuners speist dann einen Detektor für eingebettete
Daten 305, der den Datenunterträger detektiert und den Unterträger an einen
Decoder 306 für
eingebettete Daten speist, der die eingebetteten Daten in einen
binären
Datentransportstrom decodiert. Das demodulierte Datensignal wird dann
einem Datenmultiplexer 307 präsentiert, der entweder den
Strom zu einem verfügbaren
QAM-Codierer leitet
oder einen Datenstrom mit einem anderen Datenstrom von einem anderen
eingebetteten Träger
kombiniert und dann den kombinierten Strom zu einem verfügbaren QAM-Codierer
umschaltet. Ein anderer Weg durch das Gerät würde einen Datenstrom mit komprimierten
Videoinformationen zu einem Videodekomprimierer 311 leiten,
der eine Dekompression in analoges Video ausführt und das Video in ein NTSC-Zwischensignal
zur Hochmischung durch 312 in eine verfügbare Frequenz moduliert. Dieser
neu erzeugte Fernsehkanal kann dann ohne weitere Verarbeitung durch
ein Fernsehgerät
oder einen Videokassettenrekorder (VCR) angesehen werden, um vielleicht
als Barker("Marktschreier-") oder anderer Werbekanal
für Abrufdienste
verwendet zu werden.
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Die
resultierenden HF-Signale von den Hochmischern werden dann durch
eine Weiche 310 kombiniert und anschließend durch einen Richtungskoppler 303 wieder
in die Kabelfernsehanlage eingeführt.
Der Zugriff auf die so erzeugten privaten Kanäle wird durch Abstimmen bestehender
digitaler Kabelfernseh-Set-Top-Wandler oder Kabelmodems auf die
neu erzeugten privaten Kanäle
verwirklicht. Die durch die Erfindung erzeugten privaten Kanäle bedienen
Teilnehmer des Diensts in einer vorgegebenen Nachbarschaft. Jede
Nachbarschaft stellt eine Möglichkeit
zur nachbarschaftsweisen Wiederverwendung der Privatkanalfrequenzen
dar, wodurch die Erfindung eine beträchtliche Anzahl privater Fernsehkanäle für interaktive
Dienste und Abrufdienste bereitstellt.
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Prozessor für das ganze
Haus (whole house processor)
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4 zeigt
eine Ausführungsform,
die eine Variation der in 3 dargestellten
ist. Bei dieser speziellen Ausführungsform
verwendet die Erfindung einen einzigen "Prozessor für das ganze Haus" (siehe 112 im Übersichtsdiagramm, 1),
um einem einzigen Teilnehmer eine Programmierung bereitzustellen,
und er wäre
typischerweise in den oder in der Nähe der Räumlichkeiten eines Kabelteilnehmers angeordnet.
Dies steht im Gegensatz zur in 3 detailliert
dargestellten alternativen Ausführungsform,
bei der der Prozessor zur Bedienung einer Teilnehmernachbarschaft
vorgesehen ist (siehe 107 im Übersichtsdiagramm, 1).
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Bei
dieser Ausführungsform
führt ein
Tuner 404 eine Abstimmung auf den Fernsehkanal aus, der das
gewünschte
eingebettete Signal führt.
Ein Detektor 405 für
eingebettete Daten extrahiert das eingebettete Datensignal und präsentiert
das Signal einem Videodekompressionsgerät 406, das dann Video
dekomprimiert und ein Basisband-Video- und -Audiosignal einem NTSC-Codierer 407 präsentiert,
der ein Signal erzeugt, das auf einen HF-Träger aufmoduliert und durch 413 mit
anderen lokal erzeugten HF-Trägern
im "Modul für das ganze
Haus" kombiniert
und dann durch einen Richtungskoppler 403 zur Hauskabelverteilung
hinzugefügt
wird. Ein anderer Weg durch das "Modul
für das
ganze Haus" ist
durch einen Tuner 409 und Detektor 410 dargestellt,
bei dem ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt wird, das dann auf einen
gewünschten
Kanal zur Ausgabe an das Kabelsystem hochgemischt wird, wobei ein
Decodierungs- und Aufzeichnungsschritt vermieden wird. Dies ermöglicht niedrigere
Kosten in der Heimeinheit, wobei eine Signalisierung im Voraus an
der Kabelkopfstelle zur Richtungskonvertierung im Heim vorbereitet
und formatiert wird.
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Außerdem kann
die Ausführungsform
der Erfindung, die am Nachbarschafts-Knoten verwendet wird, auch
zur Verwendung im ganzen Haus einschließlich der Anwendung von Remultiplexen
und Vermitteln genutzt werden. Der "Decoder für das gesamte Haus" ermöglicht jedem
Fernsehgerät
im Heim das Anzeigen von Abrufinhalt oder interaktivem Inhalt, ohne
eine Set-Top-Box erforderlich zu machen. Außerdem erleichtert er den Internet-Zugang mit
verbesserter Dienstgüte
für Computer,
die sich an beliebigen Orten im Heim befinden, wo ein Kabelsystem-Koaxialkabel
verfügbar
war.
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Diese
Ausführungsform
der Erfindung stellt private Fernsehkanäle Heim für Heim bereit, wodurch sie
verhältnismäßig mehr
private Fernsehkanäle
in einer gegebenen Kabelanlage erzeugt als die Erfindung mit dem
Nachbarschafts-Knoten von 3 oben.
Die Erfindung, wie sie hierin beschrieben ist, kann auch auf Unternehmen
im Dienstgebiet eines bestimmten Kabelsystems angewendet werden.
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Ausführungsform
der Set-Top-Box
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5 fasst
die Komponenten zusammen, die zu einem bestehenden Kabel-Set-Top-Box-System hinzugefügt werden,
damit die Set-Top-Box eingebettete Datenströme ohne Verwendung eines "Decoders für das gesamte
Haus" oder eines
Nachbarschafts-Decoders einzeln decodieren kann. Die Zeichnung stellt
außerdem
die DOCSIS-kompatible Kabelmodemunterstützung dar. Der Weg des Signals vom
Tuner (505 bis 509) ist derselbe wie oben beschrieben.
Ein Diplexer 501 nimmt ein Rückwegsignal von einer DOCSIS-Kabelmodemsteuerung 512 zur
Upstream-Übertragung
(in Rückwärtsrichtung)
an die Kabelsystem-Kopfstelle auf typischen Rückwegfrequenzen zwischen 5
und 40 MHz an.
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Spektrum des
Systems
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6 zeigt
eine typische Konfiguration eines modernen Kabelfernsehsystems.
Ein Kabelsystem verwendet von links nach rechts, wodurch niedrige Frequenzen
bis hohe Frequen zen dargestellt sind, das Band von 5 MHz bis 35
MHz für
den Rückweg vom
Heim zurück
zur Kopfstelle. Von 52 MHz bis zur maximalen Kanalkapazität eines
bestimmten Kabelsystems (das Mittel ist 60 Kanäle oder 450 MHz) besteht eine
Mischung aus analog (NTSC) und digital (64 oder 256 QAM-codierter
digitaler Transportstrom). Die niedrigeren Kanäle von Kanal 2 bis ungefähr 75% der
Downstream-Kapazität
(in Vorwärtsrichtung)
sind für
analoge (NTSC-)Kanäle
reserviert. Die restlichen 25% sind für die digitale Ebene reserviert.
Die aktuelle Erfindung legt den interaktiven privaten Kanal über den
letzten von der Kabelanlage für nicht-interaktive
Rundfunkkanäle
verwendeten Kanal.