專利名稱：數字網絡中的網絡控制的頻道改變的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及數字網絡，尤其涉及一種能在數字網絡中進行頻道改變的方法與設備。
背景技術：
在數字用戶線(DSL)組播/廣播視頻系統中，可以用網絡協議(IP)組播將壓縮視頻傳送至一機頂盒(STB)。網絡組管理協議(IGMP)是用于選擇觀看哪個頻道的機制，其通過將所需頻道的加入請求發送至數字用戶線訪問多路復用器(DSLAM)來實現。當不再想收看該頻道時，可發送一退出請求至DSLAM。
在依托于DSL廣播系統的商業視頻中，希望能允許終端用戶快速地改變頻道。一般的圖像壓縮標準，諸如MPEG-2和JVT/H.264/MPEG AVC等，使用幀內和幀間編碼。為了正確解碼，解碼器必定對以幀內編碼(I)圖像或即時解碼刷新(IDR)圖像或是一段I幀片段開頭的壓縮視頻序列進行解碼，然后繼續對后續的幀間編碼(P和B)圖像進行解碼。一個圖像組(GOP)可包括至少一個I幀圖像和至少一個P和/或B幀圖像。就相同的圖像質量來說，幀內編碼(I)圖像比幀間編碼(P和B)圖像需要更多的數位來進行編碼，通常在3~10倍的數位范圍內。
當接收器開始接收一個特定頻道的節目時，在改變頻道之后或在接收器最初啟動時，接收器必須等收到一個I幀圖像之后才能開始正確解碼，這就引起了延遲。
為了使數字視頻廣播系統中的頻道改變延遲最小化，通常頻繁地傳送I幀圖像，例如每N個圖像一次。舉例來說，為使系統中視頻壓縮部分有1/2秒的延遲，對30幀/秒的內容來說一般需要N＝15。由于壓縮的I幀圖像比壓縮的P和B幀圖像大的多，如果I幀圖像不被如此頻繁地插入，比特率將明顯的增加而超過所要求的。
在第一種現有技術的系統中，頻道改變流被編碼并與常規的視頻比特流一起傳送。頻道改變流中包含低質量的I幀圖像，以高于常規流中的I幀圖像的頻率傳送。當用戶轉換到新的頻道時，可在收到常規或頻道改變流的第一組I幀圖像時開始播放。
在第二種現有技術的系統中，對于每種節目，在常規編碼流之外，也對相對較低的比特率、低分辨率的頻道改變流進行了編碼。當用戶端設備(CPE)接收到頻道改變請求時，在新選的節目的頻道改變流與常規流中都做出加入請求，并將這兩種流下行發送到DSL鏈路。然后CPE從頻道改變流適當地轉換到常規流。
因為在上述第二種現有技術方案中，當頻道改變請求提出時，要同時將常規與頻道改變流傳送至DSL鏈路，這就將導致帶寬增加，直至CPE在頻道改變流上發出“退出”請求。例如，轉到高清晰頻道的用戶會引起低分辨率(可能是標準清晰度)頻道的使用帶寬的增加。
因此，克服現有技術中的上述問題，獲得一種新的技術和設備以達到數字網絡中的頻道改變，是非常必要和有價值的。
發明內容
本發明克服了現有技術中的缺陷與不足，提供了一種用于在數字網絡中進行頻道改變的方法和設備。
根據本發明的一個方面，提供了一種用于在數字網絡中進行頻道改變的電路。該電路具有用于接收頻道改變流與常規流的輸入端。該電路還包括多路復用器，存儲裝置和圖像元素檢測器。該多路復用器用于響應于來自CPE裝置的頻道改變請求，將頻道改變流傳送至CPE裝置。該存儲裝置用于儲存響應于來自CPE裝置的頻道改變請求而設置的標記。該標記被設置用于請求檢測常規流中的圖像元素。該圖像元素檢測器用于在傳送頻道改變流之后，檢測常規流中的圖像元素。一旦在常規流中檢測到圖像元素，多路復用器就會發送常規流至CPE裝置以替代頻道改變流。
根據本發明的另一個方面，提供了一種在連接數字網絡并具有用于接收頻道改變流與常規流的輸入端的電路中，用于在數字網絡中進行頻道改變的方法。該方法包括響應于來自用戶端設備(CPE)裝置的頻道改變請求，將頻道改變流傳送至CPE裝置的步驟。該方法還包括響應于來自CPE裝置的頻道改變請求設置標記，以請求在常規流中檢測圖像元素的步驟。該方法還包括在傳送頻道改變流之后，檢測常規流中的圖像元素的步驟。此外，該方法還包括一旦在常規流中檢測到圖像元素，就將常規流傳送至CPE裝置以替換頻道改變流的步驟。
根據以下結合附圖可以讀到的示例性實施例的具體描述，本發明的上述以及其他方面、特征，和優點將會更加明顯。
結合以下附圖可以更好地理解本發明，其中
圖1所示為根據本發明原理的端到端結構的示意框圖；以及圖2所示為根據本發明原理的數字用戶線(DSL)系統中進行頻道改變的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發明涉及在數字網絡中進行頻道改變的方法和設備。
有利的是，本發明在上述第一和第二種現有技術系統的基礎上進行了改進，克服了以上所描述的相關缺陷。例如，本發明降低了數字用戶線(DSL)系統中由用戶端設備(CPE)發起的、低延遲的頻道改變機制的帶寬消耗。根據本發明的原理，由CPE發出頻道改變請求。數字用戶線接入多路復用器(DSLAM)(或另一些上行設備)，響應于該請求，轉換至低分辨率頻道改變流，并且在適當的時機，轉換至全分辨率流。
可以理解的是，在此所用的“用戶端設備(CPE)”與“機頂盒(STB)”等術語是可互換的。術語“無記憶圖像元素”指的是依賴前一個或后一個圖像元素的當前圖像元素。另外，可以進一步理解的是，術語“I幀圖像”和“無記憶圖像元素”在此可互換使用以指代任何I幀片段，即時解碼刷新(IDR)圖像，或者I幀圖像。
此外，可以理解的是，雖然本發明主要描述了關于數字網絡的一個特定例子，即用戶數據線(DSL)網絡，但根據發明在此提供的教導，本領域的普通技術人員，可以容易地將本發明應用到任何可轉換的數字網絡中去，而仍然保留在本發明的范圍內。
本說明書闡述了本發明的原理。因而，可認為本領域技術人員能夠據此做出各種設置，這些設置雖沒有明確描述或體現，但具體實施了發明，并且包含于其精神和范圍內。
此處敘述的所有例子和有條件的語言旨在教導目的，以輔助讀者理解發明的原理和發明者對技術進步所貢獻的概念，而且這些例子和語言可以解釋成對這些所敘述的例子和條件不構成限制。
而且，所有在此敘述發明原理、特征和具體實施例，及其特定實例的陳述，意在涵括其結構與功能上的等同物。此外，其目的還在于這些等同物既包括目前已知的等同物也包括未來開發的等同物，即，被開發的執行相同功能的元件，而不論其結構如何。
因此，舉例來說，本領域技術人員能領悟在此展示的框圖展現了具體實施本發明原理的示例電路的概念圖。同樣，可以理解的是，任何流程圖、流程框圖、狀態轉移圖、偽代碼等，都表示可在計算機可讀介質中充分展現并因此可由計算機或處理器運行的各種程序，而不論該計算機或處理器是否明確顯示。
圖中顯示的各元件的功能可以通過使用專門的硬件以及能夠配合適當軟件運行該軟件的硬件來提供。由處理器提供所述功能時，該功能可由單個專用處理器、單個共享處理器或者由多個單獨的處理器(其中一些可是共享的)來提供。而且，術語“處理器”或“控制器”的準確的用途，不能解釋為僅僅涉及運行軟件的硬件，還可能暗示地，非限定地包括，數字信號處理器(DSP)硬件、存儲軟件的只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和非易失性存儲器。
還可能包括其它傳統硬件。類似地，圖中顯示的任何轉換僅為概念上的。其功能可通過程序邏輯的操作、專用邏輯、程序控制與專用邏輯間的相互作用而實現，甚至手動實現，其特定的技術可以由實施者通過對上下文更特殊明確的理解來加以選擇。
在權利要求中，以執行特定功能的裝置來表述的任何元件，用來涵括實施該功能的任何方式，包括，例如a)執行該功能的電路元件的結合或b)任何形式的軟件，因而包括與適當的電路結合執行該軟件以實現該功能的固件、微碼或類似物。由權利要求定義的本發明基于這樣的事實，即所述各裝置所提供的功能以權利要求所主張的方式結合在一起。因此可以認為提供這些功能的任何裝置與在此所示的等同。
如上文所述，此發明的優點在于，提供了一種能在數字網絡(包括但不限于DSL網絡)中進行頻道改變的方法和設備。和現有技術相比，本發明通過使得，例如，DSL網絡的本地環路中的帶寬占用最小化， 提供了對于現有技術系統(如上述的第二種現有技術的系統)的改進。
在現有技術的系統中，如上述第二現有技術的系統，在作出頻道改變請求時常規和頻道改變流都要經DSL鏈接(本地回路)發送，這就引起了帶寬占用的增加的問題，直至CPE在頻道改變流中發出“退出”請求為止。有利的是，本發明解決了這一問題。
如圖1所示，可以應用本發明的一個示范的端到端系統架構用附圖標記100來表示。該系統架構100包括內容供應系統110，區域寬帶網絡120，數字用戶線接入多路復用器(DSLAM)130，本地回路140，和機頂盒(STB)150。該內容供應系統110包括視頻編碼器112，其包含分別與多路復用器114的第一和第二輸入端以信號通信方式相連接的第一和第二輸出端。多路復用器114的輸出端提供了內容供應系統110的輸出端，其與區域寬帶網絡120以信號通信方式相連接。所述區域寬帶網絡120還與DSLAM 130的輸入端以信號通信方式相連接。
所述DSLAM 130包括解復用器132，其第一輸出端與I幀圖像檢測器133的輸入端以信號通信方式相連接，其第二輸出端與I幀圖像檢測器134的輸入端以信號通信方式相連接。I幀圖像檢測器133的輸出端與頻道改變選擇邏輯器135的第一輸入端以及延遲裝置136的第一輸入端以信號通信方式相連接。I幀圖像檢測器134的輸出端與頻道改變選擇邏輯器135的第二輸入端以及存儲裝置137的輸入端以信號通信方式相連接。頻道改變選擇邏輯器135的第一輸出端與延遲裝置136的第二輸入端以信號通信方式相連接。頻道改變選擇邏輯器135的第二輸出端與選擇器138的第一輸入端以信號通信方式相連接。延遲裝置136的輸出端與選擇器138的第二輸入端以信號通信方式相連接。存儲裝置137的輸出端與選擇器138的第三輸入端以信號通信方式相連接。
DSLAM 130的第一輸入端與解復用器132的輸入端以信號通信方式相連接，DSLAM 130的第二輸入端與選擇器138的第三輸入端以信號通信方式相連接DSLAM 130的輸出端與選擇器138的輸出端以信號通信方式相連接。DSLAM 130的第二輸入端和輸出端與本地回路140以信號通信方式相連接。應該理解的是，DSLAM 130在此也能稱之為“頻道改變處理單元”。
機頂盒150包括用戶接口152和視頻解碼器154。機頂盒150的輸出端與本地回路140以及用戶接口152以信號通信方式相連接，機頂盒150的輸入端與本地回路140以及視頻解碼器154以信號通信方式相連接。
I幀圖像檢測器133、134是用來檢測常規流中的I幀圖像的。延遲裝置136是用來提供可變延遲的。
視頻編碼器112產生編碼圖像的常規流與頻道改變流。常規流與頻道改變流一起合并于多路復用器114并通過區域寬帶網絡120傳送至DSLAM 130。為了簡化圖1，僅顯示了單個節目的編碼器。在實際的系統中，可支持多個節目，因而，此圖中的圖框對于每個所支持的節目被復制。用戶可通過機頂盒150的用戶接口152發出頻道改變請求來表示切換到想要觀看新的節目。該請求將被轉發至DSLAM 130。
在本發明的一個較佳實施例中，頻道改變流被儲存于DSLAM 130的本地存儲器(如本地存儲裝置137)中(或者可由DSLAM 130快速訪問的外部存儲器)。常規狀態下，常規流通過本地回路140傳送到機頂盒150中的視頻解碼器154。通過機頂盒150的用戶接口152發出頻道改變請求時，該請求通過本地回路140被傳送到DSLAM 130中去。收到頻道改變請求時，DSLAM 130開始將存儲的新節目的頻道改變流傳送至機頂盒150，始于頻道改變流中的I幀圖像，而不是常規流。然后，在稍后的位置，該DSLAM 130在切換回向STB 150傳送常規流。
在傳送常規流的同時傳送頻道改變流增加了區域寬帶網絡120的帶寬需求。此帶寬的增長將一直持續到機頂盒150在頻道改變流中發出“退出”請求。
為了本發明的目的，假設DSLAM(或指示頻道改變請求的上行處理元件，下文中都稱為“DSLAM”130)能夠識別到達其輸入端的成對的常規流和頻道改變流。更進一步地，還假設該DSLAM 130還能夠通過使用如I幀圖像檢測器133、134，檢測任何輸入流中存在的I幀圖像。當機頂盒150發出頻道改變請求時，DSLAM首先在下一到達的I幀圖像將頻道改變流自動切換到機頂盒150，然后，該DSLAM設置一標記來檢測常規流中下一個I幀圖像的到達。根據上述第一和第二種現有技術系統的描述，為了達到節約帶寬的目的，頻道改變流具有更高頻率的I幀圖像，而常規流具有較低頻率的I幀圖像。當常規流中下一個I幀圖像到達時，它將被切換至發出原請求的用戶所要求的服務。
應該理解的是，本發明在DSL鏈路(本地回路140)的帶寬效率更高，但要求DSLAM 130(或上行頻道改變處理元件)明確頻道改變和常規流功能之間的轉換。
如圖2顯示，在DSL系統的數字用戶線接入多路復用器(DSLAM)中，一種用于進行頻道改變的方法用附圖標記200來表示。開始模塊210傳遞控制給判斷模塊220。該判斷模塊220確定是否收到播放當前節目的頻道改變請求。如果未收到頻道改變請求，則控制將被回傳給判斷模塊220。否則，若收到頻道改變請求，控制將被傳送給功能模塊222。該功能模塊222送出頻道改變流編碼的I幀圖像，并傳遞控制至下一功能模塊224。該功能模塊224設置一標記用以檢測常規流中下一個I幀圖像的到達，并傳遞控制至判斷模塊226。該判斷模塊226判斷常規流中下一I幀圖像是否到達。如果常規流中下一I幀圖像還未到達，則將控制傳回到判斷模塊226。反之，若常規流中下一I幀圖像已到達，則將控制傳至功能模塊240。
該功能模塊240將常規流(包括下一個I幀圖像)發送至請求頻道改變的個人/裝置，并傳送控制至功能模塊245。該功能模塊245重新設置標記，并把控制傳送至判斷模塊250。判斷模塊250判斷是否收到退出當前節目的頻道改變請求。如果未收到頻道改變請求，則將控制傳送回功能模塊240。相反，若收到該頻道改變請求，則將控制傳送至結束模塊260。
基于此處的教導，本發明上述及其它特征與優點，可以為本領域一般技術人員很容易地確知。可以理解，本發明的教導可以用硬件、軟件、固件、專用處理器或者其結合的不同形式來實施。
最優選的是，結合軟件與硬件來實施本發明的教導。而且，軟件更適合以明確嵌在程序儲存單元的應用程序來實施。該應用程序可以由具有任何適當結構的機器上載及執行。更優選地是，該機器是在具有硬件的計算機平臺上實施的，如一個或者多個中央處理器(CPU)，隨機存取存儲器(RAM)和輸入/輸出(I/O)接口。該計算機平臺還可能包括操作系統和微指令代碼。此處描述的各式程序和功能可以是由CPU執行的部分微指令代碼或部分應用程序，或者其組合。此外，各種其它外圍單元可以與該計算機平臺相連接，例如另外的數據存儲單元和打印單元。
需要進一步了解的是，由于附圖中描述的一些組成的系統元件與方法更適合以軟件來實施，因此，系統元件之間或程序功能框之間的實際聯系可能根據本發明編程方式不同而存在差異。根據此處的教導，相關技術領域的普通技術人員能夠聯想到本發明的這些以及相近的實施或配置。
雖然，在此參考附圖描述了示例性的具體實施例，需要理解的是，本發明并不僅限于這些具體實施例，相關技術領域中的普通技術人員能夠于此基礎上實現各種變化和修改，而不超出本發明的實質精神或范圍。所有這些變化和修改都包含在所附的權利要求闡述的本發明的范圍內。
權利要求
1.一種用于在數字網絡中進行頻道改變的電路，該電路具有用于接收頻道改變流與常規流的輸入端，該電路還包括多路復用器，用于響應于來自用戶端設備(CPE)裝置的頻道改變請求，將頻道改變流發送至CPE裝置；存儲裝置，用于存儲響應于來自CPE裝置的頻道改變請求而設置的標記，該標記被設置用于請求檢測常規流中的圖像元素；以及圖像元素檢測器，用于在傳送頻道改變流之后，檢測常規流中的圖像元素；其中一旦在常規流中檢測到圖像元素，所述多路復用器就向CPE裝置傳送常規流以替代頻道改變流。
2.根據權利要求1所述的電路，其中所述圖像元素是無記憶圖像元素。
3.根據權利要求1所述的電路，其中所述頻道改變流比常規流包含更多的圖像元素。
4.根據權利要求1所述的電路，其中當在常規流中檢測到圖像元素時，儲存在存儲裝置中的標記被重新設置。
5.根據權利要求1所述的電路，還包括可變延遲裝置，用于在從多路復用器向CPE裝置傳送常規流之前，延遲常規流。
6.根據權利要求1所述的電路，其中所述電路被實施于數字用戶線接入多路復用器(DLSAM)中。
7.根據權利要求1所述的電路，其中所述數字網絡為數字用戶線(DSL)網絡。
8.根據權利要求1所述的電路，其中所述圖像元素包括I幀片段，I幀圖像，和即時編碼刷新(IDR)圖像中的任一種。
9.一種在連接數字網絡并具有用于接收頻道改變流和常規流的輸入端的電路中，用于在數字網絡中進行頻道改變的方法，該方法包括以下步驟響應于來自用戶端設備(CPE)裝置的頻道改變請求，發送頻道改變流至CPE裝置；響應于來自CPE裝置的頻道改變請求來設置標記，以請求檢測常規流中的圖像元素；在傳送頻道改變流之后，檢測常規流中的圖像元素；以及一旦在常規流中檢測到圖像元素，就向CPE裝置傳送常規流以取代頻道改變流。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述圖像元素為無記憶圖像元素。
11.根據權利要求9所述的方法，其中所述頻道改變流比常規流包含更多的圖像元素。
12.根據權利要求9所述的方法，還包括當在常規流中檢測到圖像元素時，重新設置所述標記的步驟。
13.根據權利要求9所述的方法，還包括在從所述電路向CPE裝置傳送常規流之前，延遲常規流的步驟。
14.根據權利要求9所述的方法，其中所述電路被實施于數字用戶線接入多路復用器(DLSAM)中。
15.根據權利要求9所述的方法，其中所述數字網絡為數字用戶線(DSL)網絡。
16.根據權利要求9所述的方法，其中所述圖像元素包括I幀片段，I幀圖像，和即時編碼刷新(IDR)圖像中的任一種。
全文摘要
本發明提供了一種用于在數字網絡中進行頻道改變的電路與相應的方法。該電路包括用于接收頻道改變流與常規流的輸入端。該電路還包括多路復用器，存儲裝置，和圖像元素檢測器。該多路復用器用于響應來自用戶端設備(CPE)裝置的頻道改變請求，向CPE裝置發送頻道改變流。該存儲裝置用于儲存響應于來自CPE裝置的頻道改變請求而設置的標記。該標記被設置用于請求檢測常規流中的圖像元素。該圖像元素檢測器用于在傳送頻道改變流之后檢測常規流中的圖像元素。一旦在常規流中檢測到圖像元素，多路復用器就向CPE裝置傳送常規流以取代頻道改變流。
文檔編號H04L12/12GK101073223SQ200580041922
公開日2007年11月14日 申請日期2005年7月15日 優先權日2004年12月6日
發明者庫馬爾·拉馬斯瓦米 申請人:湯姆遜許可公司