CN1285117A - 用于在数字视频网络中保持时序同步的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型系统和方法,用于在数字视频网以及数字视频和数据传输系统中保持时序同步,使得能够通过通信信道向终端用户传输诸如互联网数据(14)、普通老式电话业务(POTS)的数字视频内容、双向数据服务。信道通常是在电话公司中心站(100)与用户房屋(1300)之间延伸的铜线对,但是可以是支持压缩数字视频、双向数据,诸如互联网数据和POTS通信的任何任何通信媒质,事实上可以是无线连接。数字视频和数据传输系统利用总线或广播底板,由包含在中心站内的电路形成。广播底板使得每个终端用户可以获得多个视频节目数据,并允许多个终端用户获得多个视频节目内容,而不需要把整个节目内容传输给每个用户。数字视频和数据传输系统利用新型结构使得数字视频信号时序同步,以便确保所接收的数字视频节目质量高,并符合MPEG－2标准。

Description

用于在数字视频网络中保持时序同步的系统和方法
本申请以名称为“数字视频和数据系统(DIGITAL VIDEO ANDDATA SYSTEM)”的在先专利申请的申请日为基础要求优先权和权益，该在先申请的指定序列号为60/064,153，申请日为1997年11月4日，把该在先申请的内容包括在这里以供参考；本申请与下列普通转让的在审美国专利申请有关：“在通讯信道传送数字视频和数据的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR THE DELIVERY OFDIGITAL VIDEO AND DATA OVER A COMMUNICATIONCHANNEL)”，申请日与本申请相同(代理档案号62002-1990)；“在通讯信道提供数字视频和数据的计算机系统和方法(COMPUTER SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDINGDIGITAL VIDEO AND DATA OVER A COMMUNICATIONCHANNEL)”，申请日与本申请相同(代理档案号62004-1040)；“传送红外和射频信号的装置和方法(APPARATUS AND METHODFOR TRANSPORTING INFRARED AND RADIO FREQUENCYSIGNALS)”，申请日与本申请相同(代理档案号62004-1060)；这些专利申请都包括在这里以供参考。
本申请一般涉及传送数字视频和数据，具体地说，涉及在数字视频网络中保持时序同步的系统和方法。
已经用许多方法实现向用户传送数字视频信号。例如，利用移动图象专家组(MPEG-2)压缩/解压方法压缩的数字视频可以利用许多媒介传送，包括同轴电缆、光缆、和卫星。这些传送系统中有一些被认为是“视讯点播系统”或“近似视讯点播系统”，因为使用者或用户可以根据需要不时地从提供的许多视频节目中选择并观看特定的节目。在视讯点播系统中，用户在任意时间都可以选择节目来观看。在近似视讯点播系统中，通常允许用户在指定的重复次数内选择可以观看的节目。而且，广播视频应用于具有日或周时间表并同时传送给许多用户的广播节目。
这些系统通常使用户可以观看所有节目频道，用户从所有节目频道中选择需要的节目，通常通过使用某种位于电视机附近的转换器或解码器盒。例如，在典型的有线电视系统中，所有可以观看的节目被通过同轴电缆传送给用户，所述同轴电缆在用户的房屋附近终接。使得每个特定用户可以观看的节目通过在传送电缆和用户的房屋之间插入滤波器或扰频器确定。以这种方法控制用户可以进行的选择。在这些有线电视系统中，通过使用转换器盒也可以实现按观看次数收费的系统。如果用户需要特定的节目，用户提前与有限电视服务提供商联系，以便购买所述特定的节目。
在卫星数字视频传送系统中，使用者或用户在房屋上安装小型抛物面反射镜或特殊电子器件。这些系统利用直播卫星“DBS”频谱向用户传送数字视频信号。在这些系统中，所有可以观看的节目内容从地球同步轨道上的专用卫星直接传送给所有用户。地球同步轨道是指这样的轨道，即卫星在该轨道上环绕地球，相对于地球上的一点保持在固定位置上。位于用户房屋上的接收器单元解码数据流以便提取出需要的节目。
前述数字视频传输系统中的每一种都具有缺点。例如，在有线电视系统中，很容易从用户房屋附近的电缆窃取或非法复制信号。这样使得非授权用户能够观看电缆上可以获得的所有节目。而且，在历史上有线电视系统受到可靠性问题的困扰。
卫星传送系统也有缺点。由于所有可以观看的节目被同时发送给所有用户，带宽分配进而频道容量变得很严峻。例如，在同时播放包括快速动作的许多体育比赛或激烈动作节目期间，例如在足球赛季的星期天下午，对于某些频道必须使用附加带宽。由于可以使用的带宽数量是固定的，这样必须减小其他频道的可用带宽。此外，卫星传送系统依赖于正确地安装抛物面反射镜，该反射镜相对于传输卫星视线不被遮挡，而且在天气不好时受信号下降的困扰。而且，如同有线电视系统或把所有频道传送给所有用户的任何系统一样，能够获得非授权频道。
其他可以使用的系统利用异步传输网(ATM)使得终端用户可以看到许多视频节目，通过该网络可以把特定的节目传送给终端用户。不幸的是，ATM系统实施成本高，因为这些系统利用ATM转换光纤，它们很容易超载，例如如果大量用户选择观看许多种类的节目。
因此，产业上有一种新的需求，即解决上述的缺点和不足。
本发明提供了一种在数字视频网中保持时序同步的系统和方法。
简要地说，在结构上该系统可以按如下所述实现。一种在数字视频传输系统中保持时序同步的系统，包括：滤波器，设计成接收包括多个节目的节目组并隔离至少一个节目；缓冲器，与所述滤波器通信；节目时钟基准(PCR)提取器，与所述滤波器通信；计数器，与所述PCR提取器通信；多路复用器，与所述计数器通信，并设计成接收缓冲器和计数器的输出。
本发明也可以看作提供一种在数字视频传输系统中保持时序同步的方法。关于这方面，该方法可以概括为下列步骤：在滤波器中接收数字视频传输流，该传输流具有时间基准值，由多个包构成，并含有多个节目；滤波传输流以便获得多个节目中的至少一个需要的节目；把需要的节目提供给缓冲器并监视所述需要的节目，以便检测任何有效包中所存在的时间基准值。还进行下列步骤：把时间基准值拷贝到计数器，把计数器的值增加一个等于所需要的节目存在于缓冲器中的时间的量，把时间基准值提供给多路复用器，以及在所需要的节目离开缓冲器后把时间基准值改写到所需要的节目中。
参考下面的附图可以更好地理解本发明。附图中的元件不必按比例绘制，而是把重点放在清楚地描述本发明的原理上。而且，在附图中，类似的参考标号表示几幅图中的对应部件。
图lA是描述整个布局的高层系统图，其中存在本发明的在数字视频网中保持时序同步的系统和方法；
图1B是流程图，描述用户通过图1A中的系统布局点播节目所使用的方法；
图2是示意图，描述从内容提供商11向电话公司(telco)节目和控制中心100传送数字视频；
图3是示意图，描述把电话公司节目和控制中心100连接到中心站400的结构；
图4是方框图，描述存在于电话公司节目和控制中心100中的本发明的元件；
图5是方框图，描述图4中的视频控制架200；
图6是方框图，描述图5中的视频控制模块250；
图7是示意图，描述图5中的架处理器模块300；
图8是流程图，描述图4中的系统管理工作站325的可能实施例结构、功能和操作；
图9是示意图，描述中心站400的结构；
图10A是示意图，描述图9中的视频网接口架450；
图10B是方框图，描述图10A中的视频网接口模块700；
图11A是示意图，描述图9中的视频分配架500；
图11B是方框图，描述图11A中的视频输入模块800；
图11C是示意图，描述图11B的视频输入模块的替代分配方案；
图11D是方框图，描述图11A中的多个视频输出模块850；
图11E是示意图，描述图11A中的远距离视频输出模块；
图12是示意图，描述图9中的接入架550和低通滤波器模块600；
图13是示意图，描述图9中的接入架550的附加细节；
图14是示意图，描述图12和13中的通用接入适配器模块1000；
图15是图9中的中心站主机工作站650的流程图；
图16是描述用户房屋1300的方框图；；
图17A是示意图，描述图16中的智能网络接口(INI)1350；
图17B是示意图，描述安装图17A所示的IR遥控接口的系统；
图17C是示意图，描述图17B中的IR遥控收发机；
图17D是示意图，描述图17A中的IR遥控接口1358；
图18是示意图，描述本发明的数字视频和数据传送系统中的CO帧调节器1100和CP帧调节器1400的位置、和可能实施例；
图19是描述图18所示的CO帧调节器1100的示意图；
图20A是示意图，描述图19中的传输流的自适应速率传输流总线特性；
图20B是示意图，描述在光学链上传输图20A中的自适应速率传输流的传输8位的格式；
图21是示意图，描述在从图20中的自适用速率传输流中除去数据内容时，剩余的是固定速率传输流总线；
图22是定义图20和21中的传输流包的前三个字节的MPEG-2传输流说明的摘录；
图23是示意图，描述图19中连接1161中含有的传输流；
图24A是描述图19中的PID滤波器1110的示意图；
图24B是描述图24A中的PID滤波器110的操作的判断流程图；
图25是描述图19中的PCR提取装置1130的操作的判断流程图；
图26是图19中的PCR增值器1140的详细图；
图27A是描述图19的CO数据多路复用器1150的方框图；
图27B是描述图19的CO数据多路复用器1150的操作的状态图；
图27C是描述图27A的CO数据多路复用器1150的操作流程图；
图27D是描述图27A中的CO数据程序块判断功能的流程图；
图28是示意图，描述图19中的CO帧调节器1100的操作的下行流程(从中心站到用户房屋)；
图29是示意图，描述图19中的CO帧调节器1100的在上行方向(从用户房屋到中心站)的CO数据多路复用；
图30是示意图，描述在下行方向图17A中的CP数据解复用器；
图31是示意图，描述在上行方向图17A中的CP调制器1400的数据多路复用器1450；
图32是判断流程图，描述CO数据1155和CP数据1455二者操作的流程图；
图33是描述17A的CP数据1450的操作的流程图；
图34是示意图，描述图19的CO帧调节器1100的替代实施例。
本发明的在数字视频网中保持时序同步的系统和方法可以用硬件、软件、固件或它们的结合实现。在最佳实施例中，在数字视频网中保持时序同步的系统和方法是用软件或固件管理的硬件实现的，所述软件或固件存储在存储器中并由适当的指令执行系统执行。
图8和15中的流程图示出了图4中的系统管理工作站和图9中的中心站主机工作站的可能实施例的结构、功能和操作。关于这方面，每个方块表示一个模块、段或部分代码，包括一个或多个用于实现特定的逻辑功能的可执行指令。还应该注意在一些替代实施例中，方块中的功能出现的顺序可能与图8和15中的顺序不同。例如，图8和图15中顺序示出的两个方块根据所涉及的功能，事实上可能基本上同时执行，或者有时这些方块按照相反顺序执行，如同下面将详细描述的一样。
在数字视频网中保持时序同步的系统和方法程序，包括用于实现逻辑功能的可执行指令的顺序列表，可以装载在任何计算机可读媒质上，以便由指令执行系统、设备或装置使用或与之相联系，例如利用计算机的系统、包括处理器的系统、或者其他可以从指令执行系统、设备和装置取指令并执行指令的系统。在本文件的上下文中，“计算机可读媒质”可以是能够包含、存储、通信、传播、或传输程序给指令执行系统、设备或装置使用或与它们连接的任何装置。例如，计算机可读媒质可以是电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备、装置或传播媒质，但是并不限于这些。计算机可读媒质的更具体的例子(非穷尽例举)将包括如下：具有一根或多根导线的电连接(电的)、小型计算机磁盘(磁的)、随机读写存储器(RAM)(磁的)、只读存储器(ROM)(磁的)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪耀存储器)(磁的)、光纤(光的)、和CDROM(光的)。注意计算机可读媒质甚至可以是纸或适合在上面打印程序的其他媒质，因为通过例如光学扫描纸张或其他媒质，可以用电子方法读出程序，然后如果需要以适当的方式编译、解释或其他处理，然后存储在计算机存储器中。
图1A是高层系统图，描述其中存在本发明的在数字视频网中保持时间同步的系统和方法的整体布局。系统布局10中包括电话公司规划和控制中心(TPCC)100、中心站400、和用户房屋1300。TPCC100接收来自本地广播电台12、内容提供商11的输入，以及来自互联网服务商(ISP)14的数据，所述本地广播电台12提供广播视频信号，内容提供商11提供MPEG-2编码视频形式的数字视频信号。虽然这里描述为传输互联数据，但是事实上任何数据诸如局域网(LAN)或任何数字数据可以根据本发明进行传输，只是举例但是并不限于这些。TPCC100通过SONET网(同步光学网络)150与中心站400通信。虽然为了简明只示出一个中心站，TPCC100可以通过SONET网150与许多中心站400通信。SONET网150表示TPCC可以与中心站通信的一种方式，而且通常是内部电话公司网把多个中心站与每个TPCC连接。SONET网150只是用于说明的目的。其他内部网，诸如SDH(同步数字分级系统)网络或者TPCC100与中心站400之间通信的任何方法可以用于在TPCC100与中心站400之间通信，只是举例，并不限于这些。中心站400与用户房屋1300之间通过通信信道16通信。通信信道16可以是能够支持压缩数字视频、双向互联网数据和POTS通信的任何通信信道，并图示为通过一对铜线传输，传统的电话信号就是通过它通信的。其他的通信信道，只是举例但并不限于无线通信信道，诸如LMDS(局部多点分布系统)可以用于在中心站400与用户房屋1300之间通信。智能网络接口(INI)1350位于用户房屋1300)上，计算机系统1355、电话1360、传真机(未示出)和电视机1365连接到智能网络接口(INI)1350上。还可以提供额外的数字电话通信线，传真机可以连接在上面。本发明的数字视频和数据传输系统和方法能允许通过通信信道16从TPCC100向中心站400发送、从中心站400向用户房屋1300发送压缩数字广播节目、双向互联网数据和POTS。
图1B是流程图，描述用户通过图1A中的系统布局点播节目的方法。在方块51，用户向中心站400发送请求以便观看特定节目。该请求通过通信信道16上方的控制信道(下面将详细描述)发送。在方块52中心站400接收到所述请求。在方块54中心站通用接入适配器(UAA)处理所述请求，所述UUA利用中心站主机工作站提供给它的表处理所述请求，所述表通知UAA什么是授权观看的，在方块56，如果用户被授权接收所请求的节目，通过通信信道16把所述节目从中心站400发送给所述用户。
图2是示意图，描述从内容提供商11向TPCC100发送视频内容。说明性地，内容提供商11通过卫星17接收模拟视频信号，或者说明性地，内容提供商11通过卫星17接收数字编码视频信号。应该理解这里是指音频内容伴随着视频信号，当说到视频或压缩数字视频时，应该理解其中包括音频信号。内容提供商11通过网络13把模拟(或数字)视频信号传输给多个TPCC100。网络13可以是例如卫星传输网或可以是与图1中的SONET网类似于SONET网，但是并不限于这些。TPCC100从本地广播站12接收本地广播视频节目。
图3是示意图，描述连接TPCC100与中心站400的结构。如上所述，TPCC100从内容提供商11接收模拟或数字信号形式的视频，从本地广播站12接收本地广播视频，以及从ISP14接收互联网数据。TPC100把上述内容综合，并把它通过电话公司SONET网150或者用于在TPCC100与中心站400之间通信的任何网络提供给中心站400。
图4是方框图，描述存在于TPCC100中的本发明的元件。在TPCC100中，来自ISP14的双向数据、来自内容提供商11(图1和2中)的视频内容和来自本地广播站12的本地广播节目被合并。双向互联网数据由ISP14通过连接128提供给路由器101。路由器101通过连接112与ATM开关102通信，ATM开关102通过连接114与SONET加载-卸载多路复用器106通信。示出SONET加载-卸载多路复用器106只是为了说明的目的，如果利用SDH网络代替SONET网络105，那么将使用SDH多路复用器。以这种方式，网络数据由TPC100处理并通过SONET网络105传输到中心站400。通过连接114通信的还有来自系统管理工作站325的管理和控制数据，下面将详细描述系统管理工作站325。视频内容由内容提供商11通过连接126提供给卫星接收器104。如果内容提供商11提供的视频内容是模拟信号形式，那么通过连接115把它提供给MPEG-2解码器109以便转换为MPEG-2形式。虽然在最佳实施例中使用MPEG-2格式，可以使用任何数字压缩技术产生压缩的数字视频信号。如果内容提供商11提供的视频内容是数字信号形式，那么通过连接118直接把它提供给视频控制架200。连接118表示为多个DS-3连接，在最佳实施例中总共有7个DS-3连接。DS-3连接提供大约45兆比特/秒(Mb/s)的数据传输，这里是说明性使用。
事实上，连接118可以由多个任何高容量信道构成，例如OC-3连接，但是并不限于此，所述高容量信道提供大约155兆比特的容量。来自本地广播站12的广播节目通过连接124提供给非空气(off-air)解调器108，它通过连接123与MPEG-2解码器109通信。MPEG-2解码器109接收非空气广播信号，并根据最佳实施例的MPEG-2视频标准把它转换为数字视频形式。虽然描述为信号形式，实际中使用多个非空气解调器和MPEG-2解码器。MPEG-2信号通过连接122提供给MPEG-2多路复用器111。MPEG-2多路复用器111通过连接121把已经MPEG-2编码的非空气视频信号提供给视频控制架200。连接121表示为另一种能够传输MPEG-2数字视频信号的连接，并表示为DS-3连接。
也通过连接117与视频控制架200连接的是系统管理工作站(SMW)325。SMW325为TPCC100提供监督管理和控制功能，将参考附图8详细描述。SMW325还通过连接116与ATM开关102连接，从而管理和控制信息通过ATM开关102，并通过连接14到达SONET加载-卸载多路复用器106，以便到达网络150。以这种方式，管理和控制信息传送到中心站400和从中心站接收管理和控制信息。
通过代替不用于传输视频数据的空MPEG-2包，视频控制架200把本地节目向导和控制信息插入数字视频节目。所述本地节目向导信息来自SMW325，工作站负责监视和控制数字视频和数据传输系统。节目向导数据库从中央提供商接收或可以本地生成。通过代替不用于传输视频数据的空MPEG-2包，视频控制架200也可以用于为用户房屋信息插入软件更新数据。那么具有新插入数据的视频节目通过SONET加载-卸载多路复用器106进入电话公司(电话公司)专用SONET网络。路由器101隔离内部电话公司数据传输网络与互联网，只把适当的包路由到ISP14。ATM开关102与各个中心站400中的开关牢固互连接以便把互联网数据提供给系统。而且，路由器101和ATM开关102在上行(从用户房屋通过中心站到达TPCC)和下行(从TPCC到中心站再到用户房屋)两个方向上交换互联网数据。
图5是描述图4中的视频控制架200的方框图。视频控制架200包括多个视频控制模块对250和架处理器模块对300。在后面的讨论和附图中将参考模块对。术语“模块对”是指现用和备用模块，每个设计成完成所述功能。为所述对的每个模块提供输入信号，而且每个模块能够提供输出信号。如果现用模块发生故障，备用模块将完成所述功能。而且，在下面的描述中，术语“热切换”是指能够替换系统中模块而不去掉系统的电源，所述模块安装在所述系统中。
卫星接收器104包括多个MPEG-2多路复用器111，通过连接126从内容提供商11接收网络服务。MPEG-2多路复用器111接口多个DS-3连接118a至118n与视频控制架200，每个DS-3具有备用连接。每个DS-3连接118连接到视频控制模块250，使得每个DS-3备用连接与备用视频控制模块250连接。视频控制模块对250包括现用视频控制模块和备用视频控制模块，备用DS-3连接到备用视频控制模块上。MPEG-2多路复用器111还通过DS-3连接与视频控制模块对250连接。
每个视频控制模块对250的输出通过DS-3连接119提供到SONET加载-卸载多路复用器106。视频控制架200中还包括架处理器模块对300。视频控制模块250的操作将参考图6详细描述，架处理器模块300的操作将参考图7详细描述。本发明的数字视频和数据传输系统目前支持多达8个数字视频节目组，然而，可以预见将来可以支持更多节目组。一个节目组定义为单个MPEG-2传输流，包含由单个网络连接所传播的多个频道，诸如DS-3或OC-3连接。这样，视频控制架200支持多达八个节目组。这意味着每个DS-3连接例如118和119传输一个节目组。
通过DS-3传输的节目组可以包含大约10个频道，而通过OC-3传输的节目组可以包含大约35个频道。这表明用DS-3实现的系统的频道容量为80个频道，用OC-3连接实现的系统的最大频道容量为大约280个频道。至少一组(也可能更多)包含本地频道，如同通过包含视频控制模块对8#到SONET加载-卸载多路复用器106的DS-3连接121和DS-3连接123所示的。对于该最佳实施例，包括七个节目组的其余连接包含来自其他源的视频节目，如同所示通过DS-3连接118和119。视频节目可以多路复用在一起以便增加整个信道容量。例如，两个半满的DS-3节目组可以组合在一起，空出一个整DS-3用于其他节目。
图6是方框图，描述图5中的视频控制模块250。视频控制模块对250接收线路118a和118b上的DS3数据流，线路118a上的输入是主要的，线路118b上的输入是辅助的或备用的视频信息，对应于图5所示。这些数据流包含编码MPEG-2视频流。视频控制模块250用控制和软件更新数据替代每个节目组中的空MPEG-2包。然后包括诸如节目向导和软件更新数据的附加数据的节目组通过两个DS-3链路119a和119b发送至视频网络接口架450。每个视频控制模块对250包含现用DS3线路终端和接收器251a及备用DS3线路终端和接收器251b。DS3线路接收器从进入的比特流中提取出有效载荷数据和准备用于传输至控制数据插入模块256的信息。两个接收器251a和251b总是有效的，允许输入链路备用。自主监控模块252通过连接259a和259b监视接收器的状态并确定将使用哪一路接收器信号驱动串行馈送通过连接到达控制数据插入模块256。监控模块252分别通过连接259a和259b把控制信号发送至主要DS3线路终端和接收器251a及备用DS3线路终端和接收器251b。控制数据插入模块256负责把本地控制数据插入到来自内容提供商的输入MPEG-2流中。通过用必要的数据替换空包插入节目向导数据和INI1350的可能软件更新数据。自控制数据插入模块256接收的串行数据包含MPEG-2视频数据和附加控制数据。控制数据、软件更新数据和节目向导数据都以相同方式插入节目组。新的数据流用作输入通过连接262a和262b到达节目输出块261，它包含主要DS3线路发射器257a及备用DS3线路发射器257b，这样形成到达视频网络接口架450的备用链路。如果监控模块252已经认定输出启动线路263，就启动主要DS3线路发射器257a及备用DS3线路发射器257b。主要视频信号在线路119a输出，备用视频信号在线路119b输出。
监控模块252负责视频控制模块250的正确操作。监控模块252完成视频控制模块250中的所有其他功能块的设置和初始化，并监视每个功能的状态。监控模块252保持与架处理模块300通信并负责现用/辅助备用控制。如果视频控制模块250遇到严重故障，监控模块252将模式改变为非现用状态并通过连接269通知架处理器300它查询状态信息的下一个时间。因为视频控制模块250设计成现用/辅助备用，因此希望成对安装它们。每个通过连接271监视它的备用邻居的故障指示器，而且在现用模式发生故障时立即变为现用。电压调节模块254负责热切换能力和功率调节。热切换能力是指这样一种能力，即除去一对发生故障的视频控制模块之一，而不去掉它们所在的视频控制架的电源的能力。
图7是图5中的架处理器模块300的示意图。架处理器模块300提供备用控制和监视它们所在的架。架处理器模块具有多种应用并包括固件，对于每一种应用启动它所安装在其中的架处理器模块的操作。例如，虽然同样的架处理器模块存在于视频控制架200和视频网络接口架450(将参考图10描述)二者之中，根据所安装的架处理器模块完成不同的功能。这些不同的操作由安装在架处理器模块中的固件确定，并根据模块安装在什么应用模式。每个架处理器模块将包括对于所有可能应用的固件。安装在每个架处理器模块中的固件确定模块安装所在的架并执行适当段的固件代码。架处理器模块300把设置信息传递给中心站主机(COM)工作站650并从此通过连接303到达安装在同一架上的任何电路板，并采集有关所有安装板的状态以便传输回COM650。架处理器模块300自动存储每个板的设置数据，检测板的安装和替换，设置新板，而不需要COM650介入。架处理器模块300用于许多应用中，用于所有数字视频架和数据传输系统中，并包含适当的软件和固件，以便根据它安装的地方执行不同的功能。架处理器模块300在上电期间根据从系统底板上读出的架类型和/或架地址正确地地设置自身。架地址可能是中心站主机工作站(将参考图9描述)指定的值或者可能是利用开关人工选择的。在每个架中将安装两个架处理器模块。一次只有一个现用，另一个保持为备用模式。备用架处理器可以得到所述架的所有状态和设置信息，而且如果现用架处理器发生故障它将准备好自动接替现用架处理器。架处理器包括4个主功能模块，监控模块301，从属接口模块302，以太网络模块304，和电压调节模块306。监控模块301是具有相关存储器和支持逻辑的嵌入式微处理机。监控模块301利用连接到它的备用架处理器中的几个链路支持备用，所述备用架处理器包括硬件指示器，用于指示存在不同故障和板。监控模块301中还包括一排双端口寄存器，用于通信状态、自测试结果、辅助板复位状态和其他状态信息。它能够通过它的辅助架处理器模块300复位或被复位。它利用双向串行总线与架上的辅助板进行命令和状态通信。
辅助接口模块302检测架上每个辅助板的存在，和一个板是否被去掉和重新安装。辅助板是位于这里描述的任何架中的任何板。辅助接口模块302对于每个辅助板具有复位线，该复位线可以用脉冲复位所述板或保持为完全禁用它。以太网络模块304提供架处理器模块300经10base T以太网络端口通过连接303与COM工作站650通信的装置。电压调节器模块306允许带电插入和去掉架处理器模块300。它提供高达+5VCD和+3.3VCD的受控斜坡电压。它还提供输出以便禁用底板输入/输出，直到电源已经稳定。当它检测到超载电流情况时它还自动关闭通向所述板的电源并指示故障。当复位线307被确认之后电压调节模块306还中断板电源。
图8是流程图，描述图4中的系统管理工作站(SMW325)功能的可能实施例的结构、功能和操作。关于此，每个方块表示模块、段、或部分代码，包括一个或多个实现指定逻辑功能的可执行指令。还应该注意在一些替代实施例中，方块中所表示的功能的顺序可能与图8不同。例如，根据所涉及的功能，图8中连续表示的两个模块事实上可能基本上同时执行或者这些方块有时可能以相反顺序执行，如同下面将详细描述的一样。在方块326用户接口允许获得SMW用户数据库视图334、中心站(COM)主机状态、或节目向导程序。用户接口提供增加和管理用户的接口，提供用于观看分配的COM和监视中心站设备的接口，提供信道图和节目向导的接口，以及通过例如Java和超文本mark-up语言(HTML)提供图形用户接口。可以使用其他编程标准实现图形用户接口，最佳实施例选择Java和HTML是由于如下优点，即对于可用于实现系统管理工作站和中心站主机工作站的许多不同硬件平台具有可移植性。中心站主机或者COM工作站是存在于每个电话公司中心站400中的计算机系统，将在下面详细描述。
在方块327，用户设置和控制模块保存主机数据库中的用户信息，包括如下：视频频道接入许可、互联网服务许可、记帐活动(节目收费(PPV)信息)和服务启动和停止。对于通用接入适配器(UAA)结构和PPV信息，用户设置和控制方块327还分配和调整局部数据库拷贝到相关的COM。也与用户接口326和用户设置和控制模块327联系的是COM状态显示模块328。COM状态显示模块328提供COM的整体状态并允许分别详细查看各个COM状态。
模块329包括信道映射和节目向导信息，它产生基本信道映射信息用于分配给每个COM，并产生节目向导信息用于分配给每个COM。用户设置和控制模块327还与SMW数据库视图334联系，它依次与电话公司用户数据库331和SMW数据库332联系。SMW数据库视图334还与用户数据库监控模块337联系。电话公司用户数据库331包含包括用户名字和地址的用户信息，SMW数据库信息包含关于用户服务、节目收费信息、和频道观看信息的用户确认信息，用户数据库接口337把用户数据库和记帐信息转换为电话公司本地记帐系统可读的格式。分级COM管理模块333与用户调整和控制模块327、COM状态显示模块328及信道图形和节目向导信息模块329通信。分级COM管理模块333管理到分配的COM的双向信息传输并表示为与远距离的COM336、338和339通信。SMW也从中心站主机工作站收集关于用户频道观看选择的统计数字。
现在参考图9，图9是中心站400的结构的示意图。中心站400接收通过SONET网络150进入SONET加载-卸载多路复用器401的组合数字视频和数据信号。SONET加载-卸载多路复用器401通过连接408与PSTN(公共交换电话网)音控开关409交换普通老式电话业务(POTS)信息。SONET加载-卸载多路复用器401还通过连接407与开关406交换数据信息。SONET加载-卸载多路复用器401通过连接402与视频网络接口架(VNIS)450通信视频数据信息。图示中连接402表示为单个连接，然而连接402实际上是多个DS-3通信信道，每个传输上述压缩数字视频内容的一个节目组。VNIS450进行协议变换以便把接收的视频数据转换为标准的压缩数字视频传输格式，例如数字视频广播-异步串行接口(DVB-ASI)，但是并不限于此。VNIS450由多个视频网络接口模块构成，将参考图10A和10B详细描述。
VNIS450的输出在连接404上通信到视频分配架500，连接404也表示多个信道，每个包含一个视频节目组。视频分配架500负责把数字视频节目组备用分配到所有的接入架550。视频分配架500将参考图11A-11E详细描述，接入架550参考图12详细描述。视频分配架500通过连接417向接入架550提供8个现用节目组和8个备用连接。连接417可以是提供传输现用和备用节目组所需要容量的任何连接。
接入架550通过连接419与低通滤波器架600系统通信，它的操作将参考图12详细描述。低通滤波器架600通过通信信道16与用户房屋1300通信。说明性的，通信信道16可以是数字用户线路(DSL)通信信道，除了传输到用户房屋1300的数字视频信号外，它还包括双向互联网数据(或任何数据)，并且包括POTS服务以便支持在用户房屋1300与中心站400之间电话通信。很重要的是要注意虽然描述为利用DSL通信道，信道16可以是支持压缩数字视频、双向互联网数据和POTS通信的任何通信信道。其他通信信道例如无线通信信道，诸如LMDS(本地多点分配系统)，但是并不限于这些，可以用于在中心站400与用户房屋1300之间通信。
低通滤波器架600通过连接420把POTS信息通信给PSTN语音开关409，它依次通过连接408经加载-卸载多路复用器401把电话服务通信到电话公司SONET网络150。
中心站400中还包括中心站主机(COM)工作站650。COM工作站650通过连接411把控制信息通信到开关406，并通过连接414通信到VNIS450，以便通信关于网络操作的控制数据信息。COM工作站650还通过连接418与视频分配架500通信，通过连接416与接入架550通信。COM工作站650表示为管理工作站，运行控制位于中心站400中的装置操作的软件，并使得本发明工作。COM工作站650的操作将参考图15详细描述。
图10A是描述图9中的视频网络接口架450的示意图。中心站400包括SONET加载-卸载多路复用器401，它从SONET网络150接收组合视频和数据信号。中心站400包括视频网络接口架450，视频网络接口架450包括视频网络接口模块对700、视频输出模块对750、和架处理器模块对300。每个视频网络接口模块对包括现用视频网络接口模块700和备用视频网络接口模块700。每个视频网络接口模块(VNIM)700接收DS3线路402上的视频节目组。每个节目组同时提供给现用VNIM和备用VNIM。说明性地，每个视频网络接口架450包括8对视频网络接口模块700，每个视频网络接口模块对通过DS3连接接收全部节目组。每个视频网络接口模块对700把全部节目组提供给广播底板1200。广播底板1200的操作将参考图13详细描述，它与视频输出模块对750通信。视频输出模块对750在连接404上把节目数据提供给图9中的视频分配架500。在连接404上提供的内容可以是DVB-ASI内容形式。
视频网络接口架450还包括架处理器模块对300，它的操作与上面所述的类似。8对视频网络接口模块700接收DS3格式的视频信号并把8个节目组作为并行数据驱入广播底板1200。
图10B是描述图10A中的视频网络接口模块700的方块图。视频网络接口模块700通过备用DS-3链路402a和402b接收数字视频节目的一个节目组。把DS-3有效载荷(MPEG-2)数据从进入的信号中提取出来并插入到广播底板1200中以便传输给视频输出模块750。视频网络接口模块700是为现用/辅助备用设计的，包含允许热切换的电路，并与视频网络接口架处理器模块300通信，达到不同的控制目的。双DS-3信号在输入端被传送给每个模块以便链路备用。视频网络接口模块700包括主要DS-3线路终端和接收器701a及备用DS-3线路终端和接收器701b。DS-3线路接收器从进入的比特流中提取出有效载荷数据并准备内容以便发送至并行视频总线趋动器706。接收器701a和701b二者总是有效的，允许输入链路备用。监控模块704通过分别连接708a和708b监视接收器701a和701b的状态，并确定将使用哪路接收器信号把串行信号驱动到并行视频总线驱动器706。监控模块704通过连接714a把控制信息通信到DS-3线路终端和接收器701a，并通过连接714b把控制信息通信到DS-3线路终端和接收器701b。并行视频总线驱动器706通过连接709a或709b从DS-3线路接收器701a或701b之一接收串行数据，根据哪个DS-3线路终端和接收器装置是有效的，如同由自主监控模块704所确定的一样。所述串行数据被重组成原始的8位字节格式，其中两个控制数据位与原始字节组合在一起。如果监控模块704允许启动驱动器，那么并行视频总线驱动器706中的微分信号(在最佳实施例中是低压微分信号(LVDS))线路驱动器(未示出)把该10位“字”发送至并行视频总线驱动器706上的20个微分输出线路。
监控模块704负责视频网络接口模块700正确操作。它完成模块上所有功能的设置和初始化。监控模块704还监视每个功能的状态。监控模块704保持与架处理器300通信，并负责现用/辅助备用控制。如果视频网络接口模块700发生故障，监控模块704通知架处理器模块300并使得视频网络接口模块700变为无效。因为视频网络接口模块设计成现用/辅助备用，它们通常成对安装，每个通过连接711监视它的备用邻居的故障指示器，这样使得它在现用模块发生故障时立即变成有效。类似地，监控模块704通过连接712把它的故障状态提供给它的邻居视频网络接口模块中的对应监控模块。根据上述，电压调节模块702负责热切换能力和电压调节。
图11A是描述图9中的视频分配架500的示意图。中心站400包括视频分配架500，它包括视频输入模块对800，多个视频输出模块对850，远距离视频输出模块对900，以及架处理器模块对300。视频输入模块对800通过连接404接收DVB-ASI格式视频信号作为输入。虽然描述为一对，在最佳实施例中事实上有8个视频输入模块对，对应于8个DVB-ASI输入信号404，和8个DVB-ASI备用输入信号。每个有效视频输入模块800接收有效的节目组，而备用视频输入模块接收DVB-ASI备用连接上的节目组。每个视频输入模块800向广播底板1200提供节目组。多个视频输出模块对850从广播底板1200接收节目组内容，并提供每个节目组的两个拷贝作为输出。这样，每个多视频输出模块850驱动16预估DVB-ASI输出501。备用模块总是驱动备用输出。远距离视频输出模块对900可以用于代替多视频输出模块850，以便连接到数字循环载波(DLC)。通过以大约2.488千兆赫(GHz)的频率把8个节目组多路复用在串行比特流中，远距离视频输出模块900把节目组的一个多路复用拷贝输出到一个光缆上。备用模块总是把备用输出驱动到备用光缆上。
架处理器模块对300也包括在视频分配架500中，它的操作在上面已经描述过。每个输入模块对800接收多达8个DVB-ASI格式的视频节目组。多视频输出模块850驱动向多个接入架550(将参考图12讨论)提供视频数据的备用视频输出。如果使用的话，远距离视频输出模块对900通过光纤链路把所有的数字视频节目组多路复用和传输到接入架550。架处理器模块300备用控制和监视所述架。
图11B是描述图11A中的视频输入模块800的方框图。视频输入模块800通过连接404接收所有8个DVB-ASI形式的节目组。该数据被转换为LVDS并行形式(增加了额外控制位)，并使得其他所有连接到广播底板1200上的模块通过特定的架底板可以获得。视频输入模块800设计成现用/辅助备用，包含特殊电路以便允许热切换，并与架处理器模块300通信以达控制目的。DVB-ASI接收器801从8个专用信道404接收输入。每个输入线路404服从DVB-ASI。线路404上的视频数据通过连接807从DVB-ASI接收器801到达LVDS驱动器模块802。LVDS驱动器模块802把从DVB-ASI接收器801接收的串行数据变换为并行形式。特殊的控制位被附加在每个字节上，而且所述数据是字节对齐的(将参考图20描述)。
当监控模块806认定线路808上的输出启动信号时，所有160个线路的LVDS驱动器被启动，而且所有8个节目组被驱动到广播底板1200上，在那里使得广播底板1200上的所有其他模块可以同步获得它们。
监控模块806还负责视频输入模块800的正确操作。监控模块806监视视频输入模块800上进行的所有功能的设置初始化，并监视每个功能的状态。监控模块806保持与架处理器模块300通信并负责现用辅助备用控制。如果视频输入模块800发生故障，监控模块806通知架处理器模块300并使得视频输入模块800立即变成无效。因为视频输入模块800设计成现用/辅助备用，因此希望成对安装。每个通过连接809监视它的备用邻居的故障指示器，并通过连接811提供它自己的故障信息，现用模块发生故障时立即变成有效。根据上述，电压调节模块804负责热切换能力和电压调节。
图11C是描述图11B的视频输入模块的另一分布方案的示意图。远距离视频输入模块825可以用作视频输入模块800的替代物。远距离视频输入模块825从单个光纤连接836接收8个10位并行视频节目组的单个多路复用的拷贝以及成帧位和附加字。检测出成帧位并把数据多路解复用为8个10位并行视频节目组。备用模块总是多路解复用备用光纤输入。两个模块之一将把节目组驱动到广播底板1200上。
光学接收器826把连接836上的光学数据流转换为连接842上的包含视频节目的电子数据流。时钟再生和数据同步827由串行数据流再生串行时钟并使得数据与所述时钟同步。2.488GHz时钟信号在连接844上提供，视频节目在连接843上提供。1∶16多路解复用器/接收器和帧检测器828检测帧位的开始并把数据多路解复用为16位字。155.5MHz时钟信号通过连接845提供，视频节目通过连接846提供，在连接847上帧控制信息与有效载荷提取装置829交换。有效载荷提取装置829在连接837使得成帧位和附加位离开视频节目组。传输先进先出(FIFO)缓冲区831在连接837上按照先进先出排列缓冲8个节目组，以便使得并行传输数据速率再次同步。LVDS视频驱动器832通过连接838把8个节目组驱动到广播底板1200上。说明性地，多路复用节目组传输所经过的光学连接应该有传播数据的足够容量，以便能够传输节目组而没有任何信息损失。
监控模块834通过连接833a与架处理器模块300通信以便设置故障位，并通过连接833b读邻居故障位。监控模块834还在适当的时候通过连接839启动LVDS视频驱动器832。根据上述电压调节模块841负责热切换能力和电压调节。
图11D是描述图11A中的多视频输出模块850的方框图。多视频输出模块850通过广播底板1200从视频输入模块800接收所有8个节目组。8个节目组被复制n次并在线路501以DVB-ASI格式发送出视频分配架500。多视频输出模块850设计成现用/辅助备用，含有特殊电路以便允许热切换，并与视频分配架处理器模块300通信，得到不同的控制目的。
并行视频总线接收器851含有用于160个信号的LVDS接收器，8个节目组，每个节目组包括20个信号。它通过广播底板1200从视频输入模块800接收视频数据。DVB-ASI驱动器856a-856n负责对于每个节目组在线路501上建立服从DVB-ASI的输出。每个连接857a至857n包括含有节目组的串行数据流。每个节目组在一个输出连接上传播，因此每个输出模块含有8个输出。多视频输出模块850上可以存在任意数量的DVB-ASI驱动器856，允许缩放整个系统。
多视频输出模块850设计成现用/辅助备用。监控模块854负责多视频输出模块850的正确操作。监控模块854完成模块上所有其他功能的设置和初始化，并监视每个功能的状态。监控模块854保持与架处理器模块300通信并负责现用/辅助备用控制。如果多视频输出模块850发生故障，监控模块854通过连接858通知架处理器模块300并使得它立即变成无效。类似地，如果监控模块854通过连接859检测到它的对应多视频输出模块发生故障，它立即变成有效。因为多视频输出模块850设计成现用/辅助备用，任意对的两个插件板将总是启动一系列备用输出信号。根据上述，电压调节模块852负责热切换能力和电压调节。
图11E是描述图11A的远距离视频输出模块的示意图。远距离视频输出模块900把8个10位并行视频节目组的单个多路复用的拷贝以及成帧和附加位输出到单个光纤链路上，以便传输给数字环路载波(DLC)。备用模块总是把备用输出驱动到备用光纤链路上。LVDS视频接收器901将接收8个节目组并通过连接914把视频信号输出到接收FIFO缓冲区904。因为串行发射速率与并行接收数据速率不相等，8个节目组并行数据在接收FIFO缓冲区904中缓冲以便再次与串行数据速率同步。接收FIFO缓冲区904通过连接916提供视频节目，通过连接918提供FIFO标志位，并通过连接917从调帧器906接收FIFO控制信号。
调帧器906把输入数据组织成帧，并在帧的开始增加成帧位。如果需要额外的数据字节，将附加在帧上以便使得数据速率同步。数据通过连接919以16位字的形式从调帧器906发射出去。来自调帧器906的16位并行数据流被多路复用成串行数据流，以便由16∶1多路复用器/发射器907通过连接911发送至光学发射器908。光学发射器908接收连接911上的串行数据流，并把它转换为光学流以便通过连接912发射至光纤上。监控模块909和电压调节装置902的作用如上所述。
图12是描述图9中的接入架550和低通滤波器模块600的示意图。再参考图11A，连接501上每个多视频输出模块850的输出通过图12中的连接501提供给视频输入模块950，在最佳实施例中也是成对进行的。连接501上的内容是DVB-ASI视频格式。总共16个DVB-ASI视频信号被提供给8个视频输入模块对950。视频输入模块对950确定哪个输入信号(主要或备用)有效并把节目组驱动到广播底板1200上。接入架550还包括通用接入适配器模块(UAA)1000。每个UAA模块1000从广播底板1200接收所有可以获得的节目内容。UAA模块1000还包括中心站(CO)调帧器1100，将参考图19详细描述它的操作。
广播底板有效地提高了数字视频内容在通信信道的可获得性，所述通信信道连接中心站400和用户房屋1300。所有可获得的节目内容总是可以在广播底板1200上获得。广播底板1200同时使得所有用户能够获得所有数字视频内容。以这种方式，本发明允许例如系统的所有用户同时接收相同的视频节目内容，而实际上不影响信号质量，并且中心站的交换能力不超载。以这种方式它允许所有用户观看不同的视频节目内容而且系统不超载。广播底板有效地提高了数字视频内容在通信信道上的可获得性，所述通信信道连接中心站400和用户房屋1300。它有效地把所有频道转播到接入架550中进行频道选择处理的物理点。因此，不需要把所有的频道转播到用户房屋。
UAA模块1000向多个用户提供视频和数据服务。当系统扩展时，增加附加接入架和UAA以便为新的用户服务。在接入架550中，利用备用视频输入模块接收DVB-ASI格式的8个视频节目组。通过广播底板1200使得每个UAA模块1000能够获得视频节目。这是一个独特的特征，因为对于每个通用接入适配器模块1000，广播底板1200上有数百个可以获得的视频节目频道。以这种方式，用户房屋1300处的终端用户可以选择接收任何可以获得的节目内容，主要用户被授权观看点播频道。以这种方式，终端用户能够观看任何可以获得的节目内容，而不需要把整个节目数据发送至每个用户的位置。本发明的这一独特的特征允许使用传统的铜线对，或能够支持压缩数字视频、双向互联网数据和POTS在中心站400和用户房屋1300之间传输的任何通信媒质或方法，以便即期把数字视频节目提供给每个用户。数字视频信道在接入架内有效地转播到所有UAA模块1000。
而且，连同把数字视频传输给每个用户，同一频道上也可以同时进行双向数据交换(即互联网连接)和POTS。
UAA模块1000通过连接419向低通滤波器架600提供视频节目内容和互联网数据。低通滤波器架600包含多个低通滤波器模块1050，每个设计成接收通用接入适配器模块的输出。每个低通滤波器模块1050组合视频节目内容和数据与POTS信息，并提供通信道16把它传播到用户房屋。如同目前所设计的一样，每个UAA模块1000可以为四个用户接口线服务，然而可以预见技术的发展将使得能够增加容量，而不脱离本发明的范围。
UAA模块1000从广播底板1200接收数字视频内容并按照要求把视频节目传输到用户。所有四个用户的互联网数据通过接入架550上的10Base T连接器进入，UAA模块1000装在所述接入架550内。
图13是描述图9中的接入架550的附加细节的示意图。图13特别描述了广播底板1200，它含有8个节目组的视频内容，从视频输入模块950分配到每个通用接入适配器模块1000。广播底板1200通过设置8个数字视频节目组形成。在最佳实施例中，每个节目组以并行格式传输MPEG-2数字视频数据。广播底板1200连接到每个通用接入适配器模块1000，以便允许所有的终端用户接入所有可以获得的视频节目。所有可以获得的节目内容总是可以在广播底板1200上获得。广播底板1200同时使得所有用户可以获得所有数字视频内容。以这种方式，本发明允许例如系统的所有用户同时接收同一节目内容，并允许大量的用户观看各种节目，而实际上不影响信号质量，并且中心站的交换能力不超载。
图14是描述图12和13中的通用接入适配器模块1000的示意图。通用接入适配器(UAA)模块1000向n个用户提供数字视频内容和以太网络数据服务，在最佳实施例中利用异步数字用户线路(ADSL)技术。该技术包括速率自适应数字用户线路(RADSL)技术及任何和所有的xDSL技术的变型。而且，应该理解可以通过例如铜线对(只是举例并不限于此)实现的任何数字数据传输技术，或能够支持压缩数字视频信号、双向互联网数据和POTS传输的任何通信媒质，都可以使用而不脱离本发明的范围。这里使用xDSL技术只是为了说明的目的。说明一下，该最佳实施例假设一个UAA模块1000可以服务四个用户房屋位置。应该理解将来实施中可以增加或减少每个UAA模块1000所服务的用户房屋位置的数量。在最佳实施例中，UAA模块1000接收8个数字视频节目组，然而，可以预见将来可以支持附加节目组。UAA模块1000允许每个用户从这些节目组选择特定的节目观看。选择节目观看利用xDSL链路中的控制信道实现，这里表示为控制信道1011。利用该控制信道用户通过通信信道16向中心站400表示接收特定节目的愿望。注意用户不需要知道他们选择的是哪个节目组或节目ID。节目组或节目ID由UAA1000映射为频道号。此外，控制信道1011允许用户选择使用以太网络数据服务。以太网络数据可以用于代替数字视频节目，或与数字视频节目一起使用。以太网络数据频道设计成通过互联网服务商14简化高带宽双向进入互联网。
LVDS视频总线接收器1009从广播底板1200接收数字视频节目组并把微分信号转换为单端信号。然后通过连接1012把单端信号发送至多路复用器1008。多路复用器1008接收8个节目组，并把单个节目组从连接1014输出给每个用户的CO调帧器1100。多路复用器1008允许监控模块1007选择包含用户所选择的频道的节目组，并把该节目组发送至用户CO调帧器1100。CO调帧器1100的操作将参考图19信息描述。多路复用器1008可以同时分别为多达n个CO调帧器服务。监控模块1007把将要选择的期望节目组写在CO调帧器1100中的寄存器中。然后CO调帧器命令多路复用器1008从连接1012上的输入中选择适当的节目组。然后CO调帧器1100从该节目组中选择单个节目并传输到DSL发送接收器1001，以便通过通信信道16发射到用户房屋1300。CO调帧器1100提供与多路复用器1008的接口。或者，多路复用器1008可以提供与监控模块1007的接口，然而，对于最佳实施例，CO调帧器1100可以更方便地提供与监控模块1007的接口。多路复用器1008从连接1012上的8个节目组中选择一个节目组并把所选择的节目组理由到适当的CO调帧器1100。然后CO调帧器1100从节目组中滤出所希望的节目，并把它与来自桥1004的互联网数据组合，并把组合信号通过通信道16传输给用户。本质上，当用户选择特定的频道观看时，监控模块1007确定将提取出选择频道的节目组和节目组中的包标识(PID)。监控模块1007经CO调帧器1100命令多路复用器1008选择适当的节目组，并命令CO调帧器1100滤波某些PID。以这种方式把选择的节目传输给用户。
为了获得互联网数据，在该最佳实施例中，集线器模块1006在一个端口以10Mb/s速率接收10baseT以太网络数据，并把该数据重复给其他每个端口。桥1004在集线器模块1006处的10baseT(局域网)连接与TTL电平(广域网络)数据之间提供接口。桥1004识别连接到桥1004用户房屋一边的设备的地址(即以太网络或媒质存取控制(MAC)地址)并滤除与这些地址不相关的数据。在广域网络一边，它通过连接1016与CO调帧器1100联系每个用户有一个桥和CO调帧器。CO调帧器1100通过连接1016向桥1004发送和从此接收以太网络数据，并通过连接1011向监控模块1007发送和从此接收控制信道数据。应该注意以太网络和10base T连接只是在中心站和用户房屋之间实现双向互联网数据传输的可能实施方式。任何数据都可以利用本发明的原理传输。CO调帧器1100还通过连接1014从多路复用器1008接收数字视频节目组。CO调帧器1100向xDSL发射接收器1001输出数据，并以对应于xDSL操作模式的速率从DSL发射接收器1001接收数据，xDSL操作模式是已经(由监控模块1007)选择的。如上所述，CO调帧器1100的操作的详细描述将参考图19进行。xDSL发射接收器1001向调帧器1100发送和从此接收TTL数据。xDSL发射接收器1001也通过连接16向每个用户发送和从那里接收xDSL数据。
监控模块1007包含微处理器，用于实现到达用户和来自用户的控制信道，以便通过局部总线1017与架处理器模块300通信，和控制UAA模块1000和读取它的状态。监控模块1007的典型功能包括(但是并不限于这些)通过CO调帧器1100实现到达和来自每个用户的控制信道(串行数据端口)、确定对应于用户所选择的频道的节目标识和节目组，和把选择的节目组和节目ID发送给CO调帧器1100。其他功能包括配置xDSL发射接收器1001、实现测试xDSL发射接收器的测试端口、读插件地址、实现与架处理器300通信的串行数据端口、监视xDSL发射接收器1001和桥1004的状态、以及复位UAA1000上的模块。
电压调节模块1002允许带电把UAA模块1000插入底板上，而不会导致底板总线有任何错误，不会损坏UAA模块1000上的任何器件、也不会损坏插在同一底板上的其他部件上的任何器件。热切换控制器集成电路用于完成这一功能，而且集成电路为微处理器系统提供复位电源。
图15是中心站主机工作站650的流程图。中心站主机工作站650的功能如下。方块651提供用户接口，它提供与用户数据库的接口用于UAA1000的设置。用户接口651还提供用于设置和监视中心站400设备的接口，和通过例如Java和HTML提供用户图形接口。用户数据库和控制方块652保持系统管理工作站325数据库相对于用户信息的内容的局部镜象，包括如下：视频信道授权、互联网服务授权、记帐活动(节目收费(PPV)信息)、服务启动和停止、以及频道观看统计。用户数据库和控制方块652也允许上载记费信息和下载用户信息。用户数据库和控制方块652也设置UAA1000以便服务，包括初始设置和服务中的任何变化。硬件设置和状态显示方块654提供下列功能：初始化中心站400设备、监视中心站400设备的状态、包括管理架处理器模块300查询状态信息和管理UUA查询节目收费情况。硬件设置和状态显示模块654也提供插件结构数据库的入口，以便在同时替换大量模块的情况下快速设置。
嵌入控制网络模块656完成在COM650与中心站400设备之间通信信息的功能。嵌入控制网络656还允许应用程序接口(API)定义系统支持的信息/命令类型。系统管理工作站接口模块657在中心站主机工作站650与位于TPCC100内的系统管理工作站325之间提供双向通信。COM650还提供下列各项必须的逻辑，即处理用户关于希望观看节目的请求、收集用户频道观看习惯的统计(即观看哪些频道超过了特定时间段)、和分配UAA模块1000上的通信端口，数字视频内容、双向互联网数据和POTS通过上述通信端口提供。
图16是描述用户房屋1300的方框图。数字视频和数据提供通信信道16从中心站400进入用户房屋1300。在最佳实施例中，通信信道16表示为也支持POTS通信的数字用户线路通信信道。或者，通信信道16可以是能够支持压缩数字视频、双向互联网数据和POTS通信的任何通信信道，包括无线通信信道，但是并不限于此。而且，INI1350与计算机1355、视频机1365、和电话机1360之间的连接也可以利用不同的连接方法实现。包括例如无线技术，但是并不限于此。
通信信道16连接到智能网络接口(INI)1350。计算机1355、视频机1365、和电话机1360表示为连接到INI1350。INI1350也可以支持附加端口通信线路，1353a和1353b，它们也可以是数字信号形式。INI1350的结构和操作将在下面描述。
图17A是描述图16中的智能网络接口(INI)1350的示意图。INI1350包括连接到通信信道16上的RADSL(速率自适应数字用户线)调制解调器1351。虽然表示为使用RADSL调制解调器1351，本发明的数字视频和数据传输系统可以使用任何传输技术，用于在用户房屋1300与中心站400之间通信。电话机1360也连接到RADSL调制解调器1351上。RADSL调制解调器1351还通过连接1353a和1353b支持附加POTS装置，它们可以是数字服务形式。
处理器1354连接到IR遥控接口1358、RADSL调制解调器1351、CP调帧器1400、MPEG-2芯片1356、和图形处理器1357。处理器1354控制INI1350的操作以便从MPEG-2芯片1356向视频机1365提供视频和音频视频信号，提供10base-T以太网络连接1359从以太网络接口1352向计算机1355提供数据。处理器1354还提供用于调试和维护的串行数据连接，也可以为低数据速率装置提供连接，例如设备或警告监视，但是并不限于此。处理器1354还连接到IR遥控接口1358。
现在参考图17B，IR遥控接口1358(包含在INI1350中)允许通过具有一个或多个IR远距离发射接收器1362的闭锁(dwelling)RF分配系统1361进行RF信息的双向通信。IR远距离发射接收器1362可以位于每个观看/控制位置。
图17C是描述图17B中的IR遥控收发器1362的示意图。RF信息的通信是通过变换IR接收器1367b从手持遥控器(未示出)接收到的IR通信实现。IR接收器1367b应该构造成接收例如40KHz范围内的所有已知载频和所有代码。在最佳实施例中接收信号的包络用于控制400MHz移频键控(FSK)发射器1363a，它通过闭锁RF分配系统1361经主RF信号通道1374向INI1350发射信号。FSK发射器1363a和FSK接收器1366b(以及图17D中FSK接收器1363b和FSK发射器1366a)通过连接1377连接到主RF信号通道1374，该连接描述为可以成功地把各个发射器和接收器连接到主RF信号通道1374的任何连接。该链路可以通过75欧姆同轴电缆或其他方式实现，例如无线连接，但是并不限于此。还包括360MHz FSK接收器1366b和IR发射器1367a，它们应该有足够大的功率以便通过IR信号控制装置。
图17D是描述图17A中的IR遥控接口1358的示意图。IR遥控接口1358在收发器控制器1372中解码通过主RF信号通道1374接收的信息并通过连接1376把数字字传输给处理器1354(图17A)。收发器控制器1372还在IR接收器1367b与处理器1354(图17A)之间传递消息。处理器还可以通过360MHz FSK发射器1366a控制连接到主RF信号通道1374和RF分配系统1361上的装置，以上述方式类似，但是在频率360MHz。
RF调制器1368从MPEG-2芯片1356接收音频和视频输入(图17A)。RF放大器1369和非反射开槽光纤1371确保只有希望的信号在RF调制器1368和主RF信号通道1374之间传递。
该系统允许同时发射RF视频信号和双向控制信号。多个IR遥控收发器1362可以安装在一个系统中。该系统不依赖于遥控器载频和特定的代码实现方式。代码的解码和IR发射器的控制由处理器1354中的软件控制。
图18是示意图，描述本发明的数字视频和数据传输系统中的CO调帧器1100和CP调帧器1400的位置和可能实施方式。CO调帧器1100位于中心站400中，存在于UAA模块1000上(未示出)，接收视频节目内容。CO调帧器1100还通过互联网14发射和接收数据服务。CO调帧器1100与调制解调器1351通信以便通过通信道16与位于用户房屋1300处的相应调制解调器1351通信。CP调帧器1400位于INI1350内，向MPEG-2解码器1356输出两个MPEG-2格式的数字视频节目，并通过网络接口1352与计算机1355通信数据服务。
图19是描述图18中的CO调帧器1100的示意图。CO调帧器1100通过连接1161接收一个自适应型MPEG-2传输流形式的节目组到包标识(PID)滤波器，包含多个节目。MPEG-2传输流包括传输包的连续流。所有传输包的长度为188字节。第一字节设置成数值0×47以便帮助同步，该位形式不是唯一的并可以出现在包中的其他位置。传输包头中还包括包标识(PID)域，该标识把传输包中的有效载荷与具有其他PID数值的传输包的有效载荷区别开来。根据MPEG-2协议，传输包可以含有有效载荷、自适应域，或者自适应域后面是有效载荷。当存在自适应域时，自适应域提供关于数据流的附加信息。
这些附加信息条之一是节目时钟标准(PCR)值。MPEG-2传输流的编码和解码都使用27MHz时钟进行处理。这些时钟驱动系统计数器(STC)，它提供连续增加的时间标记值。编码器利用它自身的STC标记数据被传送到解码器的时间。解码器从编码器接收数据流，并利用它自身的STC确定何时把标记时间的数据传送到它的内部单元。为简单起见没有示出编码器和解码器。然而，因为两个完全不同的时钟驱动STC计数器，因此由于过程变化、环境条件等，两者之间将不可避免地存在敏感变化。当接收数据时这些变化将导致解码错误。因此，希望有一种方法保持解码器时钟与编码器时钟同步，虽然事实上两者可能完全不同。这里描述的方法是使用包含在自适应域中的PCR值。
PCR值是当STC离开编码器时正好在PCR值被插入传输流中的时间点上解码器中STC的拷贝。ISO/IEC IS 13818-1国际标准(1994)MPEG-2系统要求从编码器到解码器的传输延迟必须是常量。通过这样要求，到达解码器的传输包恰为相同的节拍，且当它们离开编码器时在时间上相对定位。结果，当接收到PCR值时，解码器可以将它与解码器自身的本地STC进行比较。如果接收到的PCR(STC)比本地STC超前，那么解码器可以推断出本地27MHz时钟比远处的时钟稍慢。如果接收到的PCR(STC)比本地STC落后，那么解码器可以推断出本地27MHz时钟比远处的时钟稍快。解码器时钟设置成允许它的速率敏锐变化，因此它可以利用PCR值提供的信息使得STC与远处编码器的STC一致。
再参考图19，包标识(PID)滤波器1110(将参考图24A和24B详细描述)接收连接1161上的多个节目传输流，并把多个节目传输流提取成单个节目传输流在连接1162上输出。产生的传输流被传送到异步先进先出存储装置(异步FIFO)进行暂存。
PCR提取装置1130(将参考图25详细描述)监视连接1162上单个节目组的内容，并寻找是否存在PCR域。当PCR提取装置1130检测到PCR域时，它从所述流中提取出或更准确地说是拷贝PCR域并通过连接1164把PCR值发送至PCR增值器1140。PCR增值器1140(将参考图26详细描述)在每个27MHz周期通过连接1164接收PCR域并把它的数值加1。PID滤波器1110、异步FIFO 1125、PCR提取装置1130和PCR增值器1140都通过底板设计提供的通用27MHz时钟工作，所述底板设计传输自适应型传输流(图20A)。重要的是，上述包含在CO调帧器1100中的元件由图21A中用于输入到CO调帧器1100中的自适应型传输流1161的同一时钟计时，因此使得CO调帧器能够经济地实现为同步单元。
当CO数据多路复用器1150(它的操作将参考图27A、27B、27C和27D详细描述)准备好发送MPEG-2包时，它通过连接1166检查异步FIFO装置1125的内容。如果有要发送的包，CO数据多路复用器就发送该包。如果所述包包含PCR域，CO数据多路复用器1150知道可以从PCR增值器1140获得调整型的PCR域。在这种情况下，CO数据多路复用器1150通过不认定连接1171上的PCR运行信号使得PCR增值器1140停止运行，使得PCR增值器1140的输出稳定。当把包发送至调制解调器1351(图18)时CO数据多路复用器1150把初始PCR值改写或重新标记为调整的PCR值。如果没有要发送的MPEG-2包，相反CO数据多路复用器1150就发送包含来自连接1169的数据服务的包。因为MPEG-2的视频时钟标准用27MHz时钟编码，应该注意当用CO调帧器时钟计时的数据以同一速率例如27MHz计时时，最佳实施例中是有益的。然而，只要CO调帧器数据计时与编码视频时钟标准是同一速率，本发明的CO调帧器的PCR重新标记调整可以成功地工作。具体地说，本发明的CO调帧器在自适应型总线(图20A)的每个27MHz时钟周期简单地把PCR域调整一个单位，直到该包准备好发送至调制解调器。
CO数据多路复用器1150也可以向数字视频内容和互联网数据增加控制信道1174。控制信道1174通过利用存在于每个包内(或者是数字视频内容、互联网数据、或空位)的未使用的优先传输标志位建立，所述包在中心站400与用户房屋1300之间传输。控制信息通过连接1174传输，利用(或者更准确地说是超载)存在于每个在中心站400与用户房屋1300之间通信的传输包内的优先传输标志位，所述连接1174是在上行和下行两个方向上的低速率控制数据信道。CO调帧器1100和CP调帧器1400利用这一附加位在上行和下行两个方向上形成串行流，通过所述串行流通信控制信息，例如来自位于用户房屋1300处的用户的节目点播。以这种方式，能够传输低速率串行信息而不影响MPEG-2节目或通常的数据服务。CO调帧器1100和CP调帧器1400中的通用异步接收器发射器(UART)单元利用这些位产生和接收串行信息，从而在通信道16两端的主处理器之间提供通信链路。
图20A是描述图19中的传输流的自适应速率传输流总线特性的示意图。自适应型传输流总线以恒定的27MHz数据速率计时，表示为t-1/(27×106)sec，与输入信号的速率无关。虽然使用额外的DVALID位，由信号1176表示，也用27MHz计时，它表示它的相应位是否含有有效数据，总线允许传输任意数据速率(高达8×(27×106)b/s)的传输流。增加额外的包由信号1177表示的同步位(PSYNC)以便标识每个MPEG-2传输流包中的第一字节。这种设计使得本发明在接收许多不同电话速率的输入传输流方面特别通用。通过只存储连接1176上它们的相关DVALID信号被认定为有效的字节，把有用数据从传输流1161中提取出来。在该被提取出的有用数据中，接收装置知道连接1177上的PSYNC信号被认定在每个传输包的第一字节上。
图20B是示意图，描述用于通过光学链路传输8个图20A中的自适应速率传输流的格式。图20A中的自适应速率传输流包括8个10位并行数据流。8个数据流组合形成基本80位字。串行数据流被组织成帧，一个说明性的这样的帧表示为帧1201。每个帧1201包括80位附加字1201a、80位速率调整字1201b和13个80位有效载荷字1201c至1201n，产生一个长度为1200位的帧。
附加字1201a包括32个成帧位1202和四位有效载荷指针1206，在它们之间有44位未使用的位1204。成帧位表示一帧的开始，用于使得串行数据与远距离视频输入模块对826(包括图11C进行了讨论)的输出并行数据同步。有效载荷指针1206表示有效载荷数据是从数据调整字1201b、第一有效载荷字1201c、或第二有效载荷字1201d开始(未示出)的。以这种方式，串行数据流调整数据速率以便与输入数据速率匹配。注意80位附加字1201a被分成10个8位字节，而速率调整字1201b和有效载荷字1201c-1201n被分成8个10位并行自适应速率传输流，每个包括8个数据位，DVALID位1176(图20A)和PSYNC位1177(图20A和21)。
图21是描述任意速率节目流的示意图，由它建立速率为27MHz(图20A)的自适应型传输流。由信号1161表示的任意速率传输流通过使用由图20A中的DVALID和PSYNC启动的选择计时变换。可以看到时间间隔t=1/α秒，其中0＜α＜27×106。以这种方式，任意传输流可以适应地变换为图20A所示的27MHz传输流。
图22是取自ISO/IEC 113818-1-表2-3的传输流定义表，它定义了每ITU-TRec.H.222.0的传输包，它定义图20A、20B和21中的传输包的前三个字节。说明性地，每个传输包的前三个字节足以确定每个包的PID域。注意字节2包含位4-0，PID[12∶8]，包PID高位(PIDH)，而字节3包含位7-0，PID[7∶0]，表示包PID低位(PIDL)。PIDH和PIDL位的使用将参考图24A-B详细描述。
图23是描述图19中的连接1161上的数字视频节目组的示意图。节目组包括一个或多个节目，用信道1178和信道1179表示，前者包含例如有线新闻网(CNN)，后者包含例如家庭票房(HBO)。虽然为了简单起见示出了两个信道，每个节目组中可以同时传播多个频道。这些节目利用包ID(PID)标识域区别。示出的是样本节目组，其中包含在一个节目组中的几个节目被滤波成单个节目，说明为由终端用户指示，表示为产生于包PID滤波操作的CNN节目1178。
图24A是描述图19中的PID滤波器1110的示意图。PID滤波器1110包括多个8位锁存器1111a-1111n，每个设计成接收连接1161上的8位传输流。锁存器1111还包括两个附加位，在连接1177上接收的PSYNC位和在连接1176上接收的DVALID位。连接1176上的DVALID位给8位锁存器1111提供时钟启动信号。结合图20A、20B和22中所描述的，PID滤波器1110把所有包含不希望的PID值的包的DVALID标志设置为低值。以这种方式，通过分析连接1161上的PIDL位和连接1117上的PIDH位，只有希望的节目被从传输流1161中提取出来，所述传输流包含所述节目组。连接1116的PIDL位和连接1117上的PIDH位形成连接1118上的当前包标识字节。
比较器1121分析连接1118上的当前PID值和连接1119上的希望PID值，如果它们匹配，即当前PID值是希望的PID值1119，那么比较器1121给锁存器提供一个输入。如果PSYNC信号认定为在连接1177上，而且比较器认定连接1191上的信号，那么锁存器1122认定连接1192上的信号以便输入到与门1112。如果与门1112接收来自锁存器1122的输入和在1176上认定的DVALID信号，那么与门通过锁存器1114使得DVALID信号不被认定，而包含希望包ID的滤波节目组在连接1162上提供给异步FIFO缓冲区1125(图19)和PCR提取装置1130(图19)。
图24B是描述图24A中的PID滤波器1110的操作的流程图。在方块1123PID滤波器接收新的包。在方块1124它判断该包是否包含希望的PID值。如果PID值和希望的一样，那么在方块1126中包ID滤波器将等待下一个包。如果PID值和希望的不一样，那么在方块1127中PID滤波器1110将把该包标记为无效，然后在方块1126等待下一个包。
图25是描述图19中的PCR提取装置1130的操作的判断流程图。在方块1131，PCR提取装置接收新的包。在1132，PCR提取装置1130判断该包是否包含PCR值。如果新包中不包含PCR值，那么在方块1134PCR提取装置1130将等待下一个包。如果所述包中包含PCR值，那么在方块1136PCR提取装置1130将把该值锁存在PCR增值器1140中。然后在方块1134PCR提取装置1130等待下一个包。
图26是图19中的PCR增值器1140的详细图。在线路1164，多路复用器1141从PCR提取装置1130接收新PCR值。当受连接1171上的PCR运行信号认定所命令时，PCR寄存器1144将存储在连接1147上通过多路复用器1141所接收的新PCR值。PCR寄存器1144通常是43位寄存器，只要连接1171上的PCR运行信号被认定，在每个27MHz时钟周期，连接1164上提供的新PCR值或者连接1146上提供的当前PCR值加1被锁存在PCR寄存器1144。寄存器的当前值提供连接1167被提供给CO数据多路复用器1150，使得当通过连接1168把MPEG-2流传送至用户房屋1300时(见图10)，CO数据多路复用器1150能够把该域再插回MPEG-2流中。该技术允许PCR域调整正确的量以便保持其精确性。对于每个27MHz时钟周期，PCR满载传输包被延迟，PCR域被增加一个单位以便补偿。当CO数据多路复用器1150准备好把PCR满载传输包发送到用户房屋1300时，它通过不认定连接1171上的PCR运行信号停止PCR增值器的运行，并把更新的PCR域加载回它的初始传输包(将参考图28详细描述)。
再参考图19，通过使用以27MHz对数据计时的传输流接口，同一时钟源可以用于PID滤波器1110、PCR提取装置1130、异步FIFO缓冲区1125、和PCR增值器1140，它的PCR值用27MHz时钟周期的单位表示。这样使得所有这些单元实现为简单同步硬件设计。应该注意与输入传输流相关的27MHz数据时钟可能与编码器中使用的27MHz时钟很不相同。因此似乎加到PCR域上的量与编码器时钟本地再次产生的设置稍微不同。然而，PCR增值器1140运行的短暂时间内两个时钟之间的差异非常小。通过利用数据时钟来再次产生编码器时钟，CO调帧器1100的实现成本大大降低。异步FIFO缓冲区1125和PCR运行信号1171在所有其他单元和CO数据多路复用器1150之间提供缓冲，CO数据多路复用器1150是另一个纯同步设计，从而由调制解调器1351提供的数据时钟所调整。
图27A是描述图19中的CO数据多路复用器1150的方框图。多路复用器1151通过连接1167从PCR增值器1140接收新值，通过连接1169接收数据服务输入，通过连接1166从异步FIFO缓冲区1125接收延迟节目形式的数据，和从判断器1152接收输入。判断器1152认定或不认定连接1171上的PCR运行信号以便停止或继续PCR增值器1140的操作。多路复用器1151根据当前要求选择从FIFO缓冲区1125、数据服务1169发送数据，或者通过连接1167用新值代替包的PCR域。多路复用器1151通过连接1168向调制解调器1351提供最最终传输流，用于通过低带宽通信信道16传输。
图27B是描述图27A中的判断器1152的操作的状态图。在状态m0、m1和m2，包含视频节目内容的字节被从异步FIFO缓冲区1125中读出，并通过连接1168发送至调制解调器1351。在状态m3，再次从异步FIFO缓冲区1125中读出一个字节并发送至调制解调器1351。如果设置了位5，那么进入状态m4，否则进入状态mwait。在状态m4，再次从异步FIFO缓冲区1125中读出一个字节并发送至调制解调器1351。如果为零，进入状态mwait，否则进入状态m5。在状态m5，再次从异步FIFO缓冲区1125中读出一个字节并发送至调制解调器1351。如果设置了位4，那么进入状态m6，否则进入状态mwait。如果状态计算机到达状态m6，那么PCR值被置于包，从而如下所述旧值被新值代替。
在状态m6、m7、m8、m9、m10和m11，从异步FIFO缓冲区1125中读出一个字节并清除。不认定线路1171上的PCR运行信号。在后面六个时钟周期中的每一个期间，发送与新PCR域相关的六个字节(连接1167)，代替与旧PCR域相关的六个字节。
在mwait状态，从异步FIFO缓冲区1125中读出一个字节并发送至调制解调器1351，等待下一个包判断(1152)。
在状态i0，标准MPEG-2同步字节(0×47)被发送至调制解调器1351。在状态i1，字节0×1F被发送至调制解调器1351。在状态i2，字节0×FE被发送至调制解调器1351。在状态i3，字节0×1α被发送至调制解调器1351，其中α是适当的连续计数值。状态i1和i2发射将用于互联网数据的PID值，在该最佳实施例中使用PID值0×1FFE。应该注意任意数值都可以使用，只要它在整个设计中是一致的并不与所使用的任何其他PID矛盾。连续计数器是标准4位域，如同本领域所公知的一样，它每传输一个相同PID的包就增值一次。在iwait状态，一个字节的互联网数据被传送到调制解调器1351，并等待下一个包判断(1152)。
在状态n0，标准MPEG-2同步字节(0×47)被传送到调制解调器1351。在状态n1，字节0×1F被传送到调制解调器1351。在状态n2，字节0×FF被传送到调制解调器1351。在状态n3，字节0×1β被传送到调制解调器1351，其中β是适当的连续计数器值。在iwait状态，字节0×FF被传送到调制解调器1351，并等待下一个包判断(1152)。
图27C是描述图27A中的CO数据多路复用器1150的操作流程图。在方块1153，CO数据多路复用器1150准备好发送新包。在方块1154，它确定是否有MPEG-2节目包准备好从连接1166(图19)发送。如果有MPEG-2节目包，那么在方块1156通过连接1168把它发送到调制解调器1351。如果没有准备好的MPEG-2节目包，那么在方块1155CO数据多路复用器1150将确定是否已经达到了数据量。如果已经达到了数据量，那么在方块1157CO数据调制解调器1150将发送空包。如果在方块1155确定还没有达到数据量，那么在方块1158CO数据调制解调器1150将发送数据服务包。
图27C是描述图27A中的CO数据多路复用器节目包判断功能的流程图。在方块1181，必须选择发送MPEG-2节目包，方块1181对应于图17B中的方块1156。在方块1182，确定将要发送的包是否含有PCR值。如果该包不含有PCR值，那么在方块1183，发送MPEG-2节目包。如果在方块1182，它确定所述包含有PCR值，那么在方块1184，连接1171上的PCR运行信号(图19)不被认定，而且旧PCR值被可以在连接1167上获得的新PCR值代替。
图28是描述图19中的CO调帧器1100的下行(从中心站400到用户房屋1300)的操作的示意图。来自多个节目源传输流1161的各个包被选择向前传输到较慢传输流1168最后到达调制解调器1351，通过把在连接1164(图19中)上提取出的PCR值通过连接1172发送到PCR增值器1140内和不向PCR增值器1140认定PCR运行信号(图19)。PCR域调整对包含根据图26描述的PCR域的包进行。
图29是描述在上行(从用户房屋1300到中心站400)方向图19中的CO调帧器1100的CO数据多路复用器的示意图。虽然为简单比图19简化了，除了CO数据多路复用器1150外，CO调帧器1100包括CO数据解复用器1155。CO数据解复用器1155通过连接1168从用户房屋1300接收双向互联网数据和通过连接1174接收控制信息。CO数据解复用器路由互联网数据，例如通过连接1169至计算机1355(未示出)。控制频道1174的操作如上所述。
图30是描述在下行方向上CP数据解复用器1455的示意图。视频节目内容和数据在连接1456上从DSL调制解调器1351接收。CP数据解复用器1455分离视频节目内容和双向互联网数据，以便前者用于在连接1457输入到MPEG-2解码器1356(图18)，后者用于在连接1459输入到计算机1355(图18)。向CP数据解复用器1455提供输入的还有控制信道1174，它的操作参考图19进行了描述。
图31是描述上行方向上图17A中的CP调帧器1400的CP数据多路复用器1450的示意图。双向互联网数据通过连接1459接收到CP多路复用器1450并传输到DSL调制解调器1351以便通过通信信道16通信。注意CP数据多路复用器1450只在上行方向上通过控制信道1174发送双向互联网数据和控制信息。
图32是描述CO数据解复用器1155和CP数据解复用器1455二者的操作的判断流程图。方块1186表示新包到达。在方块1187，确定所述包是否包含数据服务。如果所述包不包含数据服务，那么在方块1188数据解复用器等待下一个包。如果在方块1187确定所述包包含数据服务，那么在方块1189提取出数据服务，而且在方块1188数据解复用器等待下一个包。
图33是描述图17A中的CP数据多路复用器1450的操作的流程图。在方块1401，CP数据多路复用器1450准备好发送新包。在方块1402，确定是否已经达到数据量。如果已经达到数据量，那么在方块1404CP数据多路复用器1450发送空包。如果在方块1402，确定还没有达到数据量，那么在方块1406，CP数据多路复用器1450将经调制解调器1351通过通信信道16把数据服务包发送到到中心站400。这说明上行数据也格式化为传输包。虽然本发明的设计不必起作用，但是它促进了标准化。CP数据多路复用器1450只产生数据服务和空包。
图34是描述图19中的CO调帧器的另一实施例的示意图。在该实施例中，CO调帧器1100向已经存在的传输流中增加新的节目。与参考图19所描述的元件完成相似功能的元件使用相同的参考标号，而且不再详细描述。如图所示，将要增加的节目通过连接1551提供到异步FIFO缓冲区1125。PCR提取器1130还以类似于监视图19中的PID滤波器1110的输出的方式监视连接1551上的传输流。PCR提取器1130，PCR增值器1140和异步FIFO缓冲区1125都完成与上述一样的功能。节目多路复用器1550代替CO数据多路复用器1150，并通过连接1552接收已经存在的节目流。节目多路复用器1551用与新节目相关的包代替输入的空包，并在连接1554上提供包括新的n+1个节目流的输出。
可以对本发明的上述实施例进行各种变型和改进，而实质上并不脱离本发明的范围和原理。所有这些改进和变型意欲包括在本发明的范围内。

Claims (16)

1．一种在数字视频传输系统中保持时序同步的系统，包括：
滤波器，设计成接收包括多个节目的节目组并隔离至少一个所述节目；
缓冲区，与所述滤波器通信；
节目时钟基准(PCR)提取器，与所述滤波器通信；
计数器，与所述PCR提取器通信；以及
多路复用器，与所述计数器通信，并设计成接收所述缓冲区和所述计数器的输出。
2．如权利要求1所述的系统，其中所述PCR提取器设计成把提取出的时序基准值从所述至少一个节目中拷贝到所述计数器。
3．如权利要求2所述的系统，其中所述计数器设计成把所述时序基准值改写到所述至少一个节目中。
4．如权利要求2所述的系统，其中所述多路复用器设计成将至少一个双向数据信道加入所述缓冲区和所述计数器的输出。
5．如权利要求2所述的系统，其中所述多路复用器设计成将至少一个电话信道加入所述缓冲区和所述计数器的输出。
6．如权利要求2所述的系统，其中所述多路复用器设计成将至少一个双向数据信道和至少一个电话信道加入所述缓冲区和所述计数器的输出。
7．如权利要求2所述的系统，进一步包括设计成接收和分离至少一个双向数据频道和至少一个电话频道的多路解复用器。
8．一种在数字视频传输系统中保持时序同步的方法，包括下列步骤：
在滤波器中接收数字视频传输流，该传输流由多个包构成，并含有多个节目，具有与每个节目相关的时序基准值，
滤波所述传输流以便获得所述多个节目中的至少一个需要的节目；
把所述需要的节目提供给缓冲区并监视所述需要的节目，以便检测任何所述有效包中所述时序基准值的存在；
把所述时序基准值拷贝到计数器；
把所述计数器的值增加一个等于所述需要节目存在于所述缓冲区中的时间的量；
把所述时序基准值提供给多路复用器；以及
在所述需要节目离开所述缓冲区后把所述时序基准值改写到所述需更的节目中。
9．如权利要求8所述的方法，进一步包括在所述多路复用器中组合所述需要的节目和至少一个双向数据信道的步骤。
10．如权利要求8所述的方法，进一步包括在所述多路复用器中组合所述需要的节目和至少一个电话信道的步骤。
11．如权利要求8所述的方法，进一步包括在所述多路复用器中组合所述需要的节目和至少一个双向数据信道及至少一个电话信道的步骤。
12．如权利要求8所述的方法，进一步包括在多路复用器中接收至少一个双向数据信道和至少一个电话信道的步骤。
13．如权利要求12所述的方法，进一步包括分离所述至少一个双向数据信道和所述至少一个电话信道的步骤。
14．一种用于传输视频信号、双向数据信号、和电话信道的方法，包括下列步骤：
在收发器中接收包括视频信号、双向数据信号、电话信号和控制信道的信号；
分离所述视频信号、所述双向数据信号、所述电话信道和所述控制信道；
把所述视频信号路由到视频解码器；
把所述双向数据信号路由到数据接口；
把所述电话信号路由到电话；以及
把所述控制信道理由到处理器。
15．如权利要求14所述的方法，进一步包括下列步骤：多路复用所述双向数据信号和所述控制信道；以及把所述多路复用信号发送至收发器。
16．如权利要求14所述的方法，其中所述控制信道利用MPEG-2传输流中的未用位提供，以便用户通过所述收发器通信控制信息。
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