DE69727443T2

DE69727443T2 - Breitbanderweitertes Rechnerkommunikationssystem

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Publication number: DE69727443T2
Application number: DE69727443T
Authority: DE
Inventors: Frederick L. San Diego Gotwald
Original assignee: Arris Technology Inc; General Instrument Corp
Current assignee: Arris Technology Inc
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2017-10-22
Also published as: NO974955D0; US5987518A; DE69727443D1; EP0838929A1; CA2218798A1; EP0838929B1; NO974955L; CA2218798C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übermittlung von Computerdaten, die gemäß einem ersten Datenprotokoll (z. B. dem Internet-Protokoll) bereitgestellt sind, über ein digitales Fernsehnetz, das ein zweites Datenprotokoll (z. B. MPEG2) verwendet, um eine Vielzahl von Datenströmen zu tragen.
Kommunikationssysteme können als ihrem Wesen nach einfachgerichtet oder doppeltgerichtet beschrieben werden. Einfachgerichtete Systeme umfassen Rundfunkdienste wie etwa Radio und Fernsehen. Doppeltgerichtete Systeme umfassen Telefon- und Computernetze.
Es ist zu erwarten, dass Rundfunkdienste, die gegenwärtig analoge Verteilungssschemata verwenden, auf digitale Kommunikationsschemata Übergeleitet werden werden. Zur Zeit besteht der häufigste Weg, Informationen zur Übermittlung über einen digitalen Rundfunkdienst zu verkapseln, darin, von der MPEG (Moving Picture Experts Group) entwickelte Normen zu verwenden, und besonders die in der ISO/IEC-13 818-Norm der Internationalen Normenorganisation beschriebene MPEG2-Norm.
Die Digitalisierung der Rundfunktdienste wird viele Vorteile bieten. Dazu gehören digitales Fernsehen und, letztendlich, hochauflösendes Fernsehen (HDTV). Die Verfügbarkeit digitaler Rundfunkdienste kann auch die Übermittlung anderer Informationsarten wie etwa Internet-Zugang gewährleisten. Zur Zeit besteht der häufigste Weg, solche Computerinformationen zu verkapseln, darin; das Internet-Protokoll (IP) zu verwenden. Dieses Protokoll unterscheidet sich gänzlich von dem MPEG2-Protokoll, das zum Beispiel für das digitale Fernsehen verwendet wird.
Der Artikel „MULTIMEDIA SERVICES AND DATA BROADCASTING VIA SATELLITE" von A. Arcidiaconto in der International Broadcasting Convention, 12.–16. September 1996, Konferenz-Veröffentlichung Nr. 428, Amsterdam, NL, Seiten 127 bis 128 (XP-002055255) bezieht sich auf eine digitale Plattform zum Bereitstellen von Multimediendiensten über Satellitendienste sowie Datenrundfunk. Er erwähnt die Möglichkeit, IP- und MPEG2-Datenstrukturen zu liefern.
Es wäre vorteilhaft, Internet-Zugang über einen Abonnementsfernsehdienst wie etwa Kabel- oder Satellitenfernsehen bereitzustellen. Es wäre weiterhin vorteilhaft, Anwendern ohne eigenen Personal-Computer Internet-Zugang zu bieten. Solch ein Zugang könnte zum Beispiel über ihre Fernsehgeräte bereitgestellt werden. Bisher wurde auf das Internet meistens durch herkömmliche analoge Telefonmodems und digitale Dienste integrierende Netze (ISDN), die mit höheren Geschwindigkeiten, aber wesentlich höheren Kosten als die Standardtelefonleitungen arbeiten, zugegriffen. Eine Alternative zur Verwendung herkömmlicher analoger Telefonmodems und ISDN-Dienste besteht darin, auf Internet-Dienste mit Modems zuzugreifen, die auf Kabel- oder Satellitenfernsehnetzen arbeiten können. Solche Netze weisen eine viel größere Bandbreite auf als durch Telefonleitungen bereitgestellt wird und können daher für Internet-Übermittlungen mit hoher Geschwindigkeit vorteilhaft verwendet werden. Gegenwärtig sind die meisten Kabelfernseh-(CATV-)netze (und alle Fernsehsatellitennetze) Einwegrundfunknetze. Solche Netze bieten nur die Übermittlung von einer Kopfstelle an einen Anwender, und nicht in die umgekehrte Richtung.
Obwohl in der Industrie schnell auf ein Zweiweg-(„doppeltgerichtetes")CATV-Netz aufgerüstet wird, ist zu erwarten, dass mehr als die Hälfte der zur Zeit vorhandenen Einwegnetze in vorhersehbarer Zukunft verbleiben werden.
Somit wäre es weiterhin vorteilhaft, ein Kabel- oder Satellitenmodem bereitzustellen, das kostengünstig ist, um es Kabel- und Satellitenfernsehbetreibern zu ermöglichen, ihren Kunden einen preisgünstigen Internet-Zugang mit hoher Geschwindigkeit zu bieten. Es wäre noch weiterhin vorteilhaft, einer großen Anzahl an Kabel- und Satellitenfernsehteilnehmern einen preisgünstigen Internet-Zugang zu bieten.
Die vorliegende Erfindung stellt gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 19 Verfahren und gemäß den unabhängigen Ansprüchen 10 und 25 Vorrichtungen mit den zuvor erwähnten und anderen Vorteilen bereit.
Weitere Ausführungsformen der erfinderischen Verfahren sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 und 20 bis 24 dargelegt. Weitere Ausführungsformen der erfinderischen Vorrichtungen sind in den abhängigen Ansprüchen 11 bis 18 und 26 bis 30 dargelegt.
DARSTELLENDE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß einem ersten Datenprotokoll bereitgestellte Computerdaten werden über ein digitales Fernsehnetz, das ein zweites Datenprotokoll zum Tragen einer Vielzahl von Datenströmen verwendet, übermittelt. Die Computerdaten in dem ersten Datenprotokoll werden in mindestens einem der Datenströme zur Verteilung in Übereinstimmung mit dem zweiten Datenprotokoll verkapselt. Eine Vielzahl unterschiedlicher Nachrichten kann in dem ersten Datenprotokoll bereitgestellt sein. Die unterschiedlichen Nachrichten werden gemäß mindestens einem von Quelladresse, Zieladresse, Datentyp und Verkehrsklasse priorisiert. Die unterschiedlichen Nachrichten werden zur Übertragung über das Netz gemäß den durch den Priorisierungsschritt festgestellten Prioritäten mit der Vielzahl von Datenströmen multiplexiert. Der Priorisierungsschritt kann implementiert werden, um Priorität feststellende Bedingungen aus den Nachrichten zu entnehmen. Für jede Nachricht wird die Priorität gemäß den entnommenen Bedingungen festgestellt. Jede Nachricht wird dann mit ihrer jeweiligen Priorität markiert. Der mindestens eine Datenstrom, der die Computerdaten verkapselt, wird mit der Vielzahl von Datenströmen, die mit dem zweiten Datenprotokoll übereinstimmen, zur Übertragung über das Netz multiplexiert. Mindestens ein Datenstrom wird vom Netz gemäß dem zweiten Datenprotokoll empfangen. Der mindestens eine empfangene Datenstrom wird gemäß dem zweiten Datenprotokoll verarbeitet, um die Computerdaten in dem ersten Datenprotokoll zurückzugewinnen.
In einer dargestellten Ausführungsform ist das erste Datenprotokoll ein Internet-Protokoll, und das zweite Datenprotokoll ist ein MPEG-Protokoll wie etwa MPEG2.
Bereitgestellt wird ein Verfahren zur Rückgewinnung von Computerdaten in einem Internet-Protokoll aus einem digitalen Videodatenstrom, der einen Multiplex unterschiedlicher Informationssignale trägt, unter Verwendung eines digitalen Videoprotokolls. Das Multiplex wird aus einem digitalen Videoverteilungskanal empfangen. Das Multiplex wird dann unter Verwendung des digitalen Videoprotokolls verarbeitet, um die Computerdaten zu kennzeichnen. Die Computerdaten werden aus dem Multiplex entnommen und gemäß dem Internet-Protokoll verarbeitet, um daraus die Informationen zurückzugewinnen. Das digitale Videoprotokoll kann ein MPEG-Protokoll wie etwa MPEG2 sein.
Eine Vorrichtung ist bereitgestellt, um Computerdaten in einem ersten Datenprotokoll über ein digitales Fernsehnetz zu übermitteln. Das Netz verwendet ein zweites Datenprotokoll, um die Vielzahl von Datenströmen zu tragen. Es werden Mittel bereitgestellt, um den in dem ersten Datenprotokoll empfangenen unterschiedlichen Computerdatennachrichten eine Priorität zuzuteilen. Eine Warteschlange speichert die Computerdatennachrichten gemäß ihrer zugeteilten Priorität. Ein Treiber wird bereitgestellt, um die aus der Warteschlange empfangenen priorisierten Computerdatennachrichten in dem ersten Datenprotokoll in mindestens einem der Datenströme zur Verteilung in Übereinstimmung mit dem zweiten Datenprotokoll zu verkapseln. Ein Multiplexer multiplexiert den mindestens einen Datenstrom, der die Computerdaten verkapselt, mit der Vielzahl von Datenströmen, die mit dem zweiten Datenprotokoll übereinstimmen, zur Übertragung über das Netz.
Die Mittel zum Priorisieren können für jede unterschiedliche Nachricht auf mindestens eins von Quelladresse, Zieladresse, Datentyp und Verkehrsklasse reagieren, um die Nachricht zu priorisieren. In einer dargestellten Ausführungsform entnehmen die Mittel zum Priorisieren die die Priorität feststellenden Bedingungen aus den Nachrichten. Dann wird für jede Nachricht eine Priorität gemäß den entnommenen Bedingungen festgestellt, und jede Nachricht wird mit ihrer jeweiligen Priorität markiert.
In der dargestellten Ausführungsform ist das erste Datenprotokoll ein Internet-Protokoll, und das zweite Datenprotokoll ist ein MPEG-Protokoll, genauer MPEG2.
Bereitgestellt wird auch eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Computerdaten in einem Internet-Protokoll aus einem digitalen Videodatenstrom, der ein Multiplex unterschiedlicher Informationssignale trägt, unter Verwendung eines digitalen Videoprotokolls. Ein Empfänger empfängt das Multiplex aus einem digitalen Videoverteilungskanal. Es werden Mittel zur Verarbeitung des Multiplex unter Verwendung des digitalen Videoprotokolls bereitgestellt, um die Computerdaten zu kennzeichnen. Es werden auch Mittel bereitgestellt, um die Computerdaten aus dem Multiplex zu entnehmen. Die entnommenen Computerdaten werden dann gemäß dem Internet-Protokoll verarbeitet, um daraus die Informationen zurückzugewinnen. Das digitale Videoprotokoll kann MPEG und besonders MPEG2 beinhalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Client/Server-Architektur darstellt, in der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann;
2 ist ein Blockschaltbild, das eine Implementierung eines Servers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ist ein Blockschaltbild, das eine Implementierung eines Clients gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ist eine Abbildung, die die Priorisierungswarteschlange gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das die Priorisierungsroutine darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist ein Blockschaltbild eines Client/Server-Systems, das MPEG2-Datenströme und Daten auf einem Breitbandkanal trägt. Die MPEG2-Daten werden über ein Endgerät 10 in einen Server 12 eingegeben. Andere MPEG2-Daten wie etwa MPEG2-Datenströme, die auf der Festplatte eines Computers, der z. B. über eine SCSI-Schnittstelle mit dem Server gekoppelt ist, gespeichert sind, können dem Server aus einem Speichermedium 14 bereitgestellt werden.
Andere Daten, wie etwa Computerdaten in einem Internet-Protokoll-(IP-) Format, werden dem Server 12 über ein Standardnetz 20 bereitgestellt. Das Standardnetz kann zum Beispiel eine Telefonleitung, eine digitale Direktverbindung (z. B. ein serieller Kommunikationsweg), ein Ethernet, ein Fast Ethernet, eine Datenschnittstelle an einem Glasfaser-Verteilnetz (FDDI), einen asynchronen Transfermodus (ATM) oder jeden anderen Kommunikationsnetzweg, der auf dem Stand der Technik bekannt ist, beinhalten. Der Server 12 multiplexiert Computerdaten, die aus dem Standardnetz 20 gemäß einem ersten Datenprotokoll wie etwa dem Internet-Protokoll (IP) empfangen wurden und welche in einem zweiten Datenprotokoll (z. B. MPEG2) verkapselt wurden, mit Datenströmen in dem zweiten Protokoll, die über das Endgerät 10 oder aus dem Datenspeicher 14 empfangen wurden. Angemessene Steueranzeigen werden ebenfalls mit den zuvor erwähnten Daten durch den Server 12 multiplexiert, der dann das Multiplex über einen Breitbandkanal 16 überträgt. Der Breitbandkanal kann beispielsweise einen Satelliten, CATV, einen Mikrowellen-Mehrpunkt-Verteildienst (MMDS) oder LMDS beinhalten.
Ein Client 18, der eine digitale Fernseh-Set-Top-Box oder dergleichen beinhalten kann, empfängt Daten über die Standardnetzverbindung 20 und auf dem Breitbandkanal 16. In einer digitalen Fernsehimplementierung werden die Video- und Audiodaten (z. B. MPEG2) direkt an die angemessene Entkomprimierungshardware und/oder -software weitergeleitet. Die verkapselten Computerdaten (z. B. IP-Daten), die unter Verwendung des zweiten Datenprotokolls (z. B. MPEG2) gesendet worden waren, werden aus dem zweiten Datenprotokoll zurückgewonnen und dann an einen ersten Datenprotokollstapel gesendet, welcher derselbe Stapel sein kann wie derjenige, der von ähnlich formatierten Daten, die aus dem Standardnetzweg 20 empfangen worden waren, verwendet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Datenprotokollstapel (z. B. für IP-Protokolldaten) einen vorgegebenen Leitweg auf, so dass alle Daten aus dem Client 18 über die Standardnetzverbindung 20 übermittelt werden.
2 ist ein Blockschaltbild, das den Server 12 detaillierter darstellt. Zum Zweck der Beschreibung des Servers 12 in 2 und des Clients 18 in 3 wird eine Implementierung gezeigt, in der das erste Datenprotokoll das Internet-Protokoll beinhaltet und das zweite Datenprotokoll MPEG2 beinhaltet. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die in 2 und 3 dargestellte Implementierung nur ein Beispiel ist und dass die Erfindung auf andere Implementierungen und insbesondere auf unter Verwendung unterschiedlicher Protokolle getragene Daten anwendbar ist.
Wie in 2 dargestellt, stellt der Server 12 Streaming-Quellen von MPEG2 aus „Netzschnittstellen" 32 und „anderen Schnittstellen" 30 bereit. Die MPEG2-Ströme werden über einen Rückschleifungsweg 40 und ein Prioritätsmodul 50 an einen Multiplex-Treiber 56 weitergeleitet. Die Netzschnittstellendaten werden über das Standardnetz 20 empfangen. Die anderen Schnittstellendaten werden auf Echtzeitbasis vom Endgerät 10 oder als gespeicherte Daten vom Speichermedium 14, welches beispielsweise eine Festplatte beinhalten kann, die eine SCSI- oder eine andere geeignete Schnittstelle einschließt, empfangen. Wie in der Figur angegeben, werden die Daten von den anderen Schnittstellen dem Rückschleifungsweg 40 über eine Leitung 34 bereitgestellt. Auf ähnliche Weise werden Netzschnittstellendaten über eine Leitung 36 bereitgestellt.
Der Rückschleifungsweg 40 stellt dem Prioritätsmodul 50 einen Strom von MPEG-Strömen bereit und kann wahlweise die Programmtaktgeber (PCRs = program clock references) einstellen und die Programmkennzeichner (PIDs = program identifiers) des MPEG2-Datenstroms wenn nötig neu abbilden. Das Prioritätsmodul priorisiert die individuellen MPEG2-Datenströme unter Verwendung variabler Prioritätsaufreihung, die in Verbindung mit 4 und 5 detaillierter beschrieben wird. Die priorisierten Datenströme werden dann dem Multiplex-Treiber 56 bereitgestellt.
Die über die Netzschnittstellen 32 empfangenen IP-Daten werden über eine Leitung 38 an den IP-Routing-Weg 42 übermittelt. Die IP-Daten werden an ein Transportverkapselungsmodul 44 geleitet, das die IP-Daten in MPEG2-Transportpakete verkapselt. Am Modul 46 werden den Transportpaketen, die dann an ein Prioritätsmodul 48 weitergeleitet werden, das für die IP-Daten eine ähnliche Funktion erfüllt wie das Prioritätsmodul 50 für die MPEG2-Daten, Standard-MPEG2-Anfangsblöcke hinzugefügt. Die priorisierten IP-Daten werden dann an den Multiplex-Treiber 56 weitergeleitet.
Die MPEG2-Steueranzeigen werden vom Modul 54 erzeugt. Wenn nötig können diese Nachrichten in einem optionalen Prioritätsmodul 52 priorisiert werden, bevor sie an den Multiplex-Treiber 56 weitergeleitet werden.
Nach Empfang der priorisierten IP-Daten, der MPEG2-Daten und der MPEG2-Steueranzeigen multiplexiert der Multiplex-Treiber 56 die verschiedenen Ströme in ein MPEG2-Multiplex zur Übermittlung über einen angemessenen Kommunikationskanal. Der Multiplex-Treiber 56 stellt außerdem die PCRs nach Bedarf ein, um solche Effekte wie Paket-Jitter von dem neuen Multiplex zu entfernen. Optionale Sicherheitselemente 58 können bereitgestellt sein, um die Daten oder ausgewählte Teile der Daten zu verschlüsseln oder auf andere Weise zu sichern. Vorwärtsfehlerkorrektur wird auf herkömmliche Weise bereitgestellt, wie in Block 60 angegeben. Auf ähnliche Weise wird in Kästchen 62 eine herkömmliche Modulation verwendet, um das Multiplex über den Breitbandkanal 16 zu übertragen.
Die durch die Prioritätsmodule 48, 50 und wahlweise 52 bereitgestellte Prioritätsaufreihung kann verwendet werden, um für Rundfunkdienste eine reservierte Bandbreite bereitzustellen oder unterschiedliche Qualitätsniveaus für spezifische IP-Verbindungen bereitzustellen. Mit anderen Worten können bestimmte Verbindungen in dem Ausgabe-Multiplex mit Priorität versehen werden. Die effektive Datenrate wäre höher für Pakete, die über Verbindungen mit Priorität laufen. Priorität kann beispielsweise auf der Quelladresse für die IP-Daten, der IP-Zieladresse, dem Datentyp und/oder der Verkehrsklasse basieren. Die Verwendung der Quelladressierung zur Ermittlung der Priorität ist in einem Sammelsendedienst nützlich, um es bestimmten Diensten zu ermöglichen, eine höhere Priorität als andere aufzuweisen. IP-Zieladressen können verwendet werden, um Priorität auf der Basis eines von einem Kunden erworbenen Dienstniveaus ermitteln zu können. Beispielsweise kann Kunden ein Internet-Zugangsdienst mit hoher Geschwindigkeit und Priorität angeboten werden, der schneller als der von anderen Kunden gegen eine geringere Gebühr erworbene Standarddienst ist. Die IP-Adresse jedes Kunden wird verwendet werden, um das Prioritätsniveau, das von dem von dem Kunden erworbenen Dienstniveau abhängt, anzugeben.
In einigen Systemen wird es wünschenswert sein, unterschiedliche Datentypen mit unterschiedlichen Prioritätsniveaus zu versehen. Zum Beispiel können TCP-Protokoll-Daten (TCP – transmission control protocol) wie etwa Telnet- und FTP-Daten (FTP = file transfer protocol), die für interaktive Dienste verwendet werden, eine relativ niedrige Priorität aufweisen, wohingegen Sammelsendedaten, die an eine Vielzahl von Empfängern rundgesendet werden, eine höhere Priorität aufweisen können. UDP-Protokolldaten (UDP = user datagram protocol), die nicht bestätigt, sondern wiederholt gesendet werden, um einen „verbindungslosen" Betrieb (d. h. ohne Quittungsbetrieb) zu bieten, können die niedrigste Priorität aufweisen.
Zusätzlich können unterschiedliche Verkehrsklassen wie etwa FTP (file transfer protocol) und Telnet mit unterschiedlichen Prioritäten versehen werden. Üblicherweise würden FTP-Dateien eine höhere Priorität aufweisen, und Telnet würde eine niedrigere Priorität aufweisen, da Telnet üblicherweise aus Daten einer Art mit einer niedrigeren Datenrate besteht.
Das von dem Server aus 2 übertragene Multiplex wird von dem Client aus 3 empfangen. Daten aus dem Breitbandkanal 16 werden in einem herkömmlichen Demodulator 70 demoduliert, in dem Vorwärtsfehlerkorrekturschaltkreis 72 vorwärtsfehlerkorregiert und wenn nötig durch ein optionales Sicherheitselement 74 entschlüsselt. Die resultierenden MPEG2-Video- und Audiodaten werden über eine Leitung 76 direkt an die Entkomprimierungshardware und/oder -software ausgegeben. Die verkapselten IP-Daten werden durch einen PID-Filter 78 erkannt und an einen Gerätetreiber 80 weitergeleitet. Der PID-Filter verringert die Client-Prozessorlast, indem er nur Pakete, die den Prozessor betreffen, annimmt.
Der Gerätetreiber 80 depaketiert die Daten und entfernt die Transportschicht. Die Daten stehen dann zur Verfügung, um direkt an die Anwendungsprogramme 82 oder, im Fall von IP-Daten, über eine Leitung 88 durch einen Protokollstapel/Router 84 gesendet zu werden. Für die Anwendungsprogramme 82 bestimmte IP-Daten werden über eine doppeltgerichtete Leitung 85 übermittelt. Daten aus einer Anwendung, die für außerhalb des Clients bestimmt sind, werden über das IP-Routing-Modul 84 und eine Leitung 90 über eine Standardnetzschnittstelle 92 auf der Netzverbindung 20 gesendet.
4 und 5 stellen die Priorisierung der IP-Daten, MPEG2-Daten und/oder der MPEG2-Steueranzeigen durch die Prioritätsmodule 48, 50 und/oder 52 dar. Im Fall von Steueranzeigen kann immer eine hohe Priorität verwendet werden, wodurch der Bedarf für das Prioritätsmodul 52 erlischt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der MPEG2-Multiplex-Treiber 56 (2) geschrieben, um mit Specification Revision 2.0.0 der DLPI-Schnittstelle (DLPI = data link provider interface), veröffentlicht von Unix International, Inc., übereinzustimmen. DLPI spezifiziert eine STREAMS-Kernniveau-Implementierung der ISO Data Link Service Definition (Internationale Normenorganisation – ISO 8886) und LLC-Protokoll (ISO 8802/2; LCC = logical link control). STREAMS ist ein Werkzeugsatz zur Entwicklung von Systemkommunikationsdiensten, die im System V, Version 4 des Unix-Betriebssystems eingeschlossen sind.
4 stellt eine Prioritätswarteschlange dar, die in einem Prioritätsmodul wie etwa Prioritätsmodul 48 verwendet wird, um Nachrichten zu priorisieren, bevor sie zur Ausgabe auf dem Breitbandkanal multiplexiert werden. Jeder in den MPEG2-Multiplex-Treiber 56 (2) eingehenden Nachricht ist eine assoziierte Priorität zugeteilt. Der Treiber verarbeitet die Warteschlange vom Kopf (FIFO 108) zum Schwanz (FIFO 100). Nachrichten mit derselben Priorität werden im FIFO-Modus verarbeitet. Jedes FIFO repräsentiert ein unterschiedliches Prioritätsniveau, wobei die höchste Priorität dem Kopf FIFO 108 zugeteilt wird und die niedrigste Priorität (Prioritätsband 0) mit dem Schwanz FIFO 100 assoziiert ist. Die dazwischen liegenden FIFOs 106, 104 und 102 entsprechen den verbleibenden Prioritätsbändern, die in dem in 4 dargestellten Beispiel insgesamt 256 Prioritätsbänder beinhalten.
Das Priorisierungsmodul setzt das Prioritätsband in den Nachrichten auf der Basis einer Bedingung oder einer Kombination verschiedener Bedingungen, die aus den Nachrichten entnommen wurden, fest. Diese Bedingungen können beispielsweise die IP-Zieladresse, die IP-Quelladresse, den Datentyp und/oder die Verkehrsklasse beinhalten. In jedem dieser Fälle betrachtet das Modul das ankommende Paket, entnimmt die Bedingungsvariable, schlägt das Prioritätsband in einer Tabelle nach, fügt die Priorität in die Nachricht ein und leitet die Nachricht mit der eingefügten Priorität entlang an den Multiplex-Treiber weiter.
5 ist ein Flussdiagramm, das den Priorisierungsvorgang darstellt. Die Routine beginnt in Kästchen 200, und in Kästchen 204 wird eine Feststellung gemacht, ob die Prioritätswarteschlange leer ist. Wenn ja, kehrt die Steuerung zu Punkt A zurück, und die Routine wird fortgesetzt, bis Informationen zum Priorisieren in der Warteschlange vorhanden sind. An diesem Punkt geht die Steuerung zum Kästchen 206 weiter, wo eine Prioritätszahl (z. B. die hohe Priorität 256) initialisiert wird. Dann wird in Kästchen 210 eine Feststellung gemacht, ob die in die Nachricht eingefügte Priorität der gegenwärtigen Prioritätszahl entspricht. Wenn ja, wird die Nachricht, wie in Kästchen 212 angegeben, entfernt, die Steuerung geht zu Punkt A zurück, und die Routine wird fortgesetzt.
Wenn in Kästchen 210 eine Feststellung gemacht wird, dass die Priorität dem nicht entspricht, wird die Prioritätszahl, wie in Kästchen 216 angegeben, vermindert. Die Steuerung geht dann zu Punkt B zurück, und eine Feststellung wird gemacht, ob die Priorität der Nachricht der gegenwärtigen Prioritätszahl entspricht. Der Vorgang wird fortgesetzt, bis die nächsthöchste Prioritätsnachricht von der Prioritätswarteschlange entfernt wird. An diesem Punkt geht die Steuerung von Kästchen 212 zurück zu Punkt A.
Um den Durchsatz aufrecht zu erhalten, fragt der Multiplex-Treiber 56 die von den Prioritätsmodulen 48, 50, 52 bereitgestellten Warteschlangen einmal pro MPEG-Paketzeit ab. Auf diese Weise können Nachrichten von jedem MPEG-Paket erhalten und zur Ausgabe auf dem Breitbandkanal mit den angemessenen Prioritäten multiplexiert werden.
Es versteht sich jetzt, dass die vorliegende Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zum Erweitern eines Breitbandkommunikationssystems mit Daten in einem Protokoll, das normalerweise nicht mit dem Breitbandsystem assoziiert ist, bereitstellt. In der besonderen dargestellten Ausführungsform wird ein digitales Breitbandfernsehsystem, das die MPEG2-Übertragungsnorm verwendet, erweitert, um Internet-Daten zu tragen, wodurch es Kabel- und Satellitenternsehbetreibern ermöglicht wird, ihren Kunden Internet-Zugang zu bieten. Der Internet-Zugang kann entweder über einen PC, der gekoppelt ist, um die zurückgewonnenen IP-Daten zu empfangen, oder über einen Fernseher, der angepasst ist, um die IP-Daten anzuzeigen, geboten werden.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer besonderen Ausführungsform davon beschrieben wurde, versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen und Anpassungen daran vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung, wie in den Ansprüchen aufgeführt, zu verlassen.

Claims

Ein Verfahren zum Übermitteln von Computerdatennachrichten, die gemäß einem ersten Datenprotokoll bereitgestellt werden, über ein digitales Fernsehnetz an ein Teilnehmer-Endgerät unter Verwendung eines digitalen Videoprotokolls, das die folgenden Schritte beinhaltet: Verkapseln der Computerdatennachrichten in assoziierten ersten Transportpaketen, die gemäß dem digitalen Videoprotokoll bereitgestellt sind; Zuteilen jeweiliger Prioritäten an die ersten Transportpakete; Zuteilen jeweiliger Prioritäten an zweite Transportpakete, wobei die zweiten Transportpakete digitale Videodaten gemäß dem digitalen Videoprotokol tragen; und Multiplexieren der ersten und zweiten Transportpakete gemäß den jeweiligen zugeteilten Prioritäten, um einen Datenstrom zur Übertragung über das Netz an das Teilnehmer-Endgerät zu bilden, so dass Transportpakete einer höheren Priorität in dem Datenstrom vor Transportpaketen einer niedrigeren Priorität bereitgestellt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner den folgenden Schritt beinhaltet: Aufreihen der ersten und zweiten Transportpakete in Warteschlangen gemäß ihrer jeweiligen zugeteilten Prioritäten; und Entfernen der ersten und zweiten Transportpakete aus den Warteschlangen zum Multiplexieren.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei: unterschiedliche Prioritätsniveaus mit den Warteschlangen assoziiert sind; und die Transportpakete aus den Warteschlangen zum Multiplexieren gemäß einer Prioritätszahl, die bestimmt, welche Warteschlange ein Transportpaket auszugeben hat, entfernt werden, wobei sich die Prioritätszahl von einer höchsten Priorität zu einer niedrigsten Priorität vermindert.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das digitale Videoprotokoll ein MPEG-Protokoll (Moving Picture Experts Group-Protokoll) ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das erste Datenprotokoll ein Internet-Protokoll beinhaltet.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: den ersten Transportpaketen die jeweiligen Prioritäten gemäß mindestens einem von Quelladresse, Zieladresse, Datentyp und Verkehrsklasse zugeteilt werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die Computerdatennachrichten in den ersten Transportpaketen mit Informationen, die deren jeweilige Priorität angeben, markiert sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das Zuteilen der jeweiligen Prioritäten der ersten und zweiten Transportpakete unterschiedliche Qualitätsniveaus für unterschiedliche Verbindungen für die Computerdatennachrichten bereitstellt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das Zuteilen der jeweiligen Prioritäten der ersten und zweiten Transportpakete eine reservierte Brandbreite für die digitalen Videodaten bereitstellt.
Eine Vorrichtung zum Übermitteln von Computerdatennachrichten, die gemäß einem ersten Datenprotokoll bereitgestellt werden, über ein digitales Fernsehnetz an ein Teilnehmer-Endgerät unter Verwendung eines digitalen Videoprotokolls, die Folgendes beinhaltet: ein Mittel (44) zum Verkapseln der Computerdatennachrichten in assoziierten ersten Transportpaketen, die gemäß dem digitalen Videoprotokoll bereitgestellt sind; ein Mittel (48) zum Zuteilen jeweiliger Prioritäten an die ersten Transportpakete; ein Mittel (50) zum Zuteilen jeweiliger Prioritäten an zweite Transportpakete, wobei die zweiten Transportpakete digitale Videodaten gemäß dem digitalen Videoprotokoll tragen; und ein Mittel (56) zum Multiplexieren der ersten und zweiten Transportpakete gemäß den jeweiligen zugeteilten Prioritäten, um einen Datenstrom zur Übertragung über das Netz an das Teilnehmer-Endgerät zu bilden, so dass Transportpakete einer höheren Priorität in dem Datenstrom vor Transportpaketen einer niedrigeren Priorität bereitgestellt werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 10, die ferner Folgendes beinhaltet: ein Mittel (48) zum Aufreihen der ersten und zweiten Transportpakete in Warteschlangen gemäß ihrer jeweiligen zugeteilten Prioritäten; und ein Mittel (56) zum Entfernen der ersten und zweiten Transportpakete aus den Warteschlangen zum Multiplexieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei: unterschiedliche Prioritätsniveaus mit den Warteschlangen assoziert sind; und die Transportpakete aus den Warteschlangen zum Multiplexieren gemäß einer Prioritätszahl, die bestimmt, welche Warteschlange ein Transportpaket auszugeben hat, entfernt werden, wobei sich die Prioritätszahl von einer höchsten Priorität zu einer niedrigsten Priorität vermindert.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei: das digitale Videoprotokoll ein MPEG-Protokoll (Moving Picture Experts Group-Protokoll) ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei: das erste Datenprotokoll ein Internet-Protokoll beinhaltet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei: den ersten Transportpaketen die jeweiligen Prioritäten gemäß mindestens einem von Quelladresse, Zieladresse, Datentyp und Verkehrsklasse zugeteilt werden.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei: die Computerdatennachrichten in den ersten Transportpaketen mit Informationen, die deren jeweilige Priorität angeben, markiert sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei: das Zuteilen der jeweiligen Prioritäten der ersten und zweiten Transportpakete unterschiedliche Qualitätsniveaus für unterschiedliche Verbindungen für die Computerdatennachrichten bereitstellt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei: das Zuteilen der jeweiligen Prioritäten der ersten und zweiten Transportpakete eine reservierte Brandbreite für die digitalen Videodaten bereitstellt.
Ein Verfahren zur Rückgewinnung von Computerdatennachrichten an einem Teilnehmer-Endgerät in einem digitalen Fernsehnetz, das die folgenden Schritte beinhaltet: Rückgewinnen eines Multiplex von Transportpaketen, einschließlich erster Transportpakete, die gemäß einem digitalen Videoprotokoll bereitgestellt sind und die die Computerdatennachrichten tragen, und zweiter Transportpakete, die digitale Videodaten tragen; wobei: die Computerdatennachrichten gemäß einem ersten Datenprotokoll bereitgestellt sind und in den ersten Transportpaketen verkapselt sind; den ersten Transportpaketen und den zweiten Transportpaketen jeweilige Prioritäten zugeteilt sind; und das Multiplex durch Multiplexieren der ersten und zweiten Transportpakete gemäß den jeweiligen zugeteilten Prioritäten erhalten wird, so dass Transportpakete einer höheren Priorität in dem Multiplex vor Transportpaketen einer niedrigeren Priorität bereitgestellt sind; und Entkapseln der Computerdatennachrichten aus den ersten Transportpaketen, um die Computerdatennachrichten zum Verarbeiten gemäß dem ersten Datenprotokoll bereitzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei: das digitale Videoprotokoll ein MPEG-Protokoll (Moving Picture Experts Group-Protokoll) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 und 20, wobei: das erste Datenprotokoll ein Internet-Protokoll beinhaltet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei: den ersten Transportpaketen die jeweiligen Prioritäten gemäß mindestens einem von Quelladresse, Zieladresse, Datentyp und Verkehrsklasse zugeteilt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei: das Zuteilen der jeweiligen Prioritäten der ersten und zweiten Transportpakete unterschiedliche Qualitätsniveaus für unterschiedliche Verbindungen für die Computerdatennachrichten bereitstellt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei: das Zuteilen der jeweiligen Prioritäten der ersten und zweiten Transportpakete eine reservierte Brandbreite für die digitalen Videodaten bereitstellt.
Eine Teilnehmer-Endgerätvorrichtung zur Rückgewinnung von Computerdatennachrichten in einem digitalen Fernsehnetz, die Folgendes beinhaltet: Mittel (70–78) zur Rückgewinnung eines Multiplex von Transportpaketen, einschließlich erster Transportpakete, die gemäß einem digitalen Videoprotokoll bereitgestellt sind und die die Computerdatennachrichten tragen, und zweiter Transportpakete, die digitale Videodaten tragen; wobei: die Computerdatennachrichten gemäß einem ersten Datenprotokoll bereitgestellt sind und in den ersten Transportpaketen verkapselt sind; den ersten Transportpaketen und den zweiten Transportpaketen jeweilige Prioritäten zugeteilt sind; und das Multiplex durch Multiplexieren der ersten und zweiten Transportpakete gemäß den jeweiligen zugeteilten Prioritäten erhalten wird, so dass Transportpakete einer höheren Priorität in dem Multiplex vor Transportpaketen einer niedrigeren Priorität bereitgestellt sind; und ein Mittel (80) zur Entkapselung der Computerdatennachrichten aus den ersten Transportpaketen, um die Computerdatennachrichten zur Verarbeitung gemäß dem ersten Datenprotokoll bereitzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 25, wobei: das digitale Videoprotokoll ein MPEG-Protokoll (Moving Picture Experts Group-Protokoll) ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 25 und 26, wobei: das erste Datenprotokoll ein Internet-Protokoll beinhaltet.
Vorrichtung gemäß einem der Anspriüche 25 bis 27, wobei: den ersten Transportpaketen die jeweiligen Prioritäten gemäß mindestens einem von Quelladresse, Zieladresse, Datentyp und Verkehrsklasse zugeteilt werden.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei: das Zuteilen der jeweiligen Prioritäten der ersten und zweiten Transportpakete unterschiedliche Qualitätsniveaus für unterschiedliche Verbindungen für die Computerdatennachrichten bereitstellt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei: das Zuteilen der jeweiligen Prioritäten der ersten und zweiten Transportpakete eine reservierte Brandbreite für die digitalen Videodaten bereitstellt.