数据通信方法和系统 【技术领域】
本发明涉及发送者和多个接收者之间数据通信的方法、系统和装置，这种通信至少是部分地发生在数据网络上，如计算机网络上。所提供的方法、系统和装置特别是能用于交互式多媒体系统，如交互式电视游戏表演。
背景技术
交互式多媒体系统是指任何由计算机交付的电子系统，它允许使用者控制、组合和制作不同类型的介质，如文本、声音、视频、计算机图形和动画。交互式多媒体集成了计算机、存储器、数字(二进制)数据、电话、电视、以及其他信息技术。它们的最普遍的应用包括训练节目、视频游戏、电子百科全书和旅行指南。交互式多媒体把使用者的作用从旁观者转移到参与者，它被认为是下一代电子信息系统。
最普通的多媒体机由个人计算机构成。许多系统还集成了手持工具，例如控制板或玩具杆，它用于与计算机通信。这种系统允许使用者与系统交互作用。
到1990年代中期，在商业开发下的交互式多媒体系统当中有带计算机接口的有线电视，它使观看者能与电视节目交互作用。这种电视节目由高速交互式音频视频通信系统有利地进行广播，该系统依靠来自光缆线路或数字化无线传输的数字数据。
从US5,936,661得知一种交互式电视游戏系统。更具体地说，知道一种如何利用交互式电视系统使观看者能与演播室中的参加者一起参加电视猜谜表演的方法。所教导的方法包含如下步骤：传送猜谜表演实况，其中向演播室中的参加者提出问题；在该节目中的适当时候传送时问题的答案；传送一个信号以终止一个时段，在此时段中观看者被允许回答问题；在猜谜表演过程中的给定时刻向正确回答的问题分配得分；邀请已积累了够资格得分的观看者与演播室中的参加者一起参加到猜谜表演实况中；向每个被邀请的观看者提供一条到达演播室的通信链路，使其能现实地参加；对于其余的猜谜表演，实时接收来自受邀请的观看者的回答并对受邀请地观看者和演播室中的参加者都累积得分以确定优胜者。
再有，提供了一台电视接收机供交互式电视系统中使用，该电视接收机包含接收代表猜谜表演的电视信号的手段，经由辅助数据通道接收猜谜表演中提出的每个问题的答案的手段，使观看者能回答所提出的每个问题的手段，将观看者的回答与正确答案进行比较并根据比较结果对那个回答分配得分的手段，对每个问题累积得分的手段，按收邀请观看者的信号的手段(这些观看者的累积得分至少已达到给定值)以使受邀请者实际参加剩余的猜谜表演，以及如果累积得分达到给定值则请求参加该表演剩余部分的手段。
然而，提供交互式电视或交互式无线电广播的大多数方法和系统有一个共同点，即在一特定的时刻，观看者被邀请响应该表演，即回答一个问题，作出一种选择或表示赞成某件事或某人。由于有大量的观看者，用于数据通信的通信系统不得不对付大量的在一极短时间段内返回的响应，即在实际上是在同一时刻返回的响应。
发明目的
所以，本发明的一个目的是提供一种方法、系统和装置，它能对付这种高峰载荷。
发明概要
根据本发明，利用发送者和多个接收者之间进行数据通信的方法、系统和装置，前述目的得以实现，这种数据通信至少是部分地发生在数据网络上。有利的是，它能用于交互式多媒体系统，如交互式电视游戏表演。再有，根据本发明的方法、系统和装置能用于以电子方式收集市场调查信息。
在独立权利要求中描述了该发明，更具体地说，分别描述了该方法和系统。由于根据本发明进行的通信和数据交换中不只涉及一方，所以各独立权利要求从每个不同参与者的角度描述本发明。
首先，发送者在数据网络上发送第一个消息，该消息包含返回地址和关于第一时间段长度的信息。再者，这第一消息使得由这多个参加者之一向该返回地址发送响应消息，该响应消息被延迟一个随机的时间段，从第一时间段的长度可以导出这一时间段的长度。回过来，每个接收者在数据网络上接收这第一消息。
然后，发送者广播第二消息，向这多个参加者请求响应消息。在收到第二消息之后，每个参加与发送者交互式通信的接收者以启动一个要被发送的响应消息作为对第二消息的回应。该响应消息被延迟一个随机延迟时间。该随机延迟时间的长度是从所提供的第一时间长度导出的，例如，它的最大长度是第一时间段的长度。在此之后，该响应消息在数据网络上被传送到返回地址处。
然而，不离开本发明的精神，另一种作法是这第一和第二消息在实践中可以在同时发送，或者这第一和第二消息的内容可使用单一消息发送。
最后，发送者等待至少是这第二时间段，该时间段从发送第二消息的时间量起，至响应消息到达返回地址时止。这第二时间段的长度至少是第一时间段那样长。
根据本发明的方法、系统和装置的主要优点是减小了对网络和服务器的多个响应消息所造成的高峰载荷，因为响应消息不是在它们被启动后立即被发送的，而是每个在等待一个随机延迟时间后再发送。因此，这多个响应消息基本上均等地分布在一个时间段上，该时间段的长度为发送者指定的第一时间段长度。所以，高峰载荷被相当大地减小了。
然而，在一个有利的实施例中，第一时间段的长度是用给定时间段内网络和服务器能处置的响应消息数去除预期的响应消息估计数来确定的。这将把高峰载荷降低到网络和服务器在同一时间能响应对，而只造成极小时间延迟的程度。
本发明的另一优点在于这样的事实，即提供交互式游戏表演的电视台不需要提供或租用具有高带宽的基础设施，因为根据本发明的方法、系统和装置降低了需要服务器支持的最大载荷，从而允许当前的一代服务器去处置有大量客户机的游戏，如果不是利用本发明的话，那将是不可能的。
附图简述
在下面的详细书面说明中，本发明的上述及其他目的、特点和优点将变得显然。
在所附权利要求中提出了本发明的新特征。然而，结合附图参考下述一实施示例的详细描述将最好地理解发明本身及其最佳使用方式、进一步的目的和优点，这里：
图1显示在一可能的环境中根据本发明的系统和装置的高层次方框图。
【具体实施方式】
参考图1，图中描绘了根据本发明的系统和装置的高层次方框图。一个使用者100正在看电视，即信息从电视机102传送给使用者100。假定使用者100参加一个交互式电视节目，例如交互式电视游戏表演。应该理解，在图1所示环境中由电视机提供的功能也能由使用者100正在收听的无线电来提供，或者由从因特网页面或通过电话线收到的信息来提供。
另一方面，使用者100能访问机顶盒104。这通常是一个电子装置，被设计成在传统的电视机上产生输出，它通常放在电视机的顶上。再有，它与某些其他通信信道相连，如电话、光纤或有线电视服务。所提供的机顶盒用于允许使用者与电视机102上显示的节目进行交互作用。然而，在下文中将更加详细描述的由机顶盒104提供的所有功能也能在个人计算机内实现。
电视机102接收经传输设施106呈现给使用者100的视频和音频流。这传输设施106可由陆地无线电广播、卫星、有线电视服务或因特网来构成。
提供交互式游戏表演的组织建立系统108用于发送者和多个接收者之间的数据通信。该组织通过系统108向传输设施106馈送视频和音频流。再有，它还通过机顶盒104和数据网络110与使用者100进行双向通信。数据网络110可由计算机网络(如因特网)、有线电视服务或电话线提供。
系统108包括传输装备112、输入/输出单元114、计时器116和服务器118，服务器118的功能是作为接收器和发送器分别用于从发送者和接收者发送和接收消息。在一个最佳实施例中，该服务器可由HTTP服务器构成，这里HTTP代表“超文本传输协议”，这是在万维网上交换HTML(超文本置标语言)文件所用的客户机—服务器TCP/IP(传输控制协议/因特网协议)。
传输装备112把视频和音频流(例如游戏表演)转换成适于在传输设施106上发送的格式，这依赖于传输设施106是由陆地无线电广播、卫星、有线电视服务或是因特网构成。
输入/输出单元114用于控制系统108。应该理解，在系统108的一个实现中，输入/输出单元114能包含多个接口用于人机通信，例如可以有一个面板用于控制传输装备以及一个键盘用于控制服务器118。这样，纯粹为了清楚，图1中只画出了一个输入/输出单元114。这同样适用于其他功能单元，它们可以以不同的方式实现，只要提供相同的功能。
计时器116测量让响应消息到达服务器116得要等待的时间段。然而，计时器和服务器可用同一计算机来实现。服务器118为发送和接收消息提供所需的环境。多个接收者，或如图1中所示的使用者100，通过分别向机顶盒发出指令来从服务器请求万维网页。一个万维网页基本上是可通过计算机网络(如因特网)得到的数据块，它用特定的地址标识，如URL(统一资源定位器)。在最简单、最通常的情况中，万维网页是用称作HTML(超文本置标语言)的语言写成的存储在服务器中的文件。
机顶盒104包含网络连接器120、发送器/接收器122、处理单元124和用户接口126。网络连接器120把机顶盒连到数据网络，使能在机顶盒104和数据网络110之间进行通信。网络连接器能由例如调制解调器(调制器/解调器)构成。这是一个电子装置，用于在来自计算机(这里是机顶盒104)的串行数据和适于在电话线或电缆上传输的音频信号之间进行转换。
一方面，发送器/接收器122把要发送的数据转换成适于在数据网络110上发送的格式，这依赖于该数据网络是由计算机网络(如因特网)、有线电视服务还是电话线构成。另一方面，发送器/接收器122把来自数据网络110的数据转换成可由处理单元124计算的格式。
处理单元124包括一个计时器，用于测量一个响应消息在已由使用者100发起之后被延迟的时间。再有，处理单元124包含一个算术单元，用于计算一伪随机函数以确定随机延迟时间的长度。
经由用户界面126，使用者100能与机顶盒104交互作用，从而分别与服务器118和系统110进行数据通信。用户界面126通常是指机顶盒104或控制机顶盒104的程序的一些方面，它能由使用者看到或听到或用其他方式感知到，以及使用者100用于控制其操作和输入数据的命令和机制。用户界面126可由例如一图形用户界面构成。它提供画面或符号代替单纯的文本供输出信息，并提供如鼠标或触摸屏等指向装置供输入和控制机顶盒。然而，为数据输出，机顶盒可使用电视机作为显示单元或监视器。
现在假定正在进行交互式游戏表演。观看者被邀请参与该游戏表演。所以，使用者100分别通过对机顶盒104发出指令来选择由服务器118提供的各万维网页。使用机顶盒，使用者100以及多个也参加该游戏表演的其他使用者(未画出)能响应由游戏表演的展现者给出的问题。因此，现在使用者100是与坐在家中的其他使用者以及可能出现在进行游戏表演的演播室中的比赛者一起玩的一个比赛者。
在游戏表演中，会给出多选择的问题。例如“是A是B还是C？”。最好是把一个语音识别系统集成到机顶盒中，以允许开放性问题，如“法国的首都是哪里？”。使用者100可以打入、在屏幕上指出、用鼠标器指示或者只是大声说出答案，以此来回答问题。
根据本发明，答案不是直接返回到服务器，而是延迟一个随机时间段。这随机时间段的长度由机顶盒计算。但随机时间段的最大长度先前已由展现该游戏表演的组织指定了。第一时间段的长度是用预期的响应消息估计数除以网络和服务器在给定时间段内能处置的响应消息数来确定的。
例如，假定有1千万人在玩此游戏。数据网络110和服务器118将要对付1千万个回答。再有，该基础设施每秒钟只能对付1百万个回答。如果每个回答被延迟一个介于10秒内的任意时间段，则载荷能被处置。事实上，用户终端被用作暂存那9百万个消息，基础设施知道这些消息正在到来但不能处置。根据本发明的方法、系统和装置随着用户数而伸缩，因此，例如如果有2千万人在这同一基础设施上做游戏，则只能增加在其范围内选择随机延迟的时间段。
尽管本发明的最初应用是交互式游戏表演，它有在数据网络110(如因特网)上组织的响应信道，但只要大量客户的行为是类似的和可预测的，而且额外等待几秒钟又没有什么大的影响，那么本发明便可应用。特价出售将是另一种应用，例如，以奖励价格向下15分钟内购买一物品的任何人出售该物品。
本发明的另一优点在于它易于实现。在另一实施例中，它只需要在使用者100的终端个人计算机上运行一段软件。该软件将消息发送延迟一个随机时间而且由使用者100发送的消息必须通过这段软件才算有效。在万维网浏览器的情况中，这可用Java小应用(applet)来实现，这里Java是一种编程语言，而Java小应用是一个Java程序，它能作为一个万维网文件的附件来发布并由启动了Java的万维网浏览器执行。例如，在一个游戏中，对每个新问题，该小应用被下载并用于给响应消息加密，以保证该消息是被这小应用处理过。
本发明能在硬件、软件或硬件与软件组合中实现。任何类型的计算机或适于实现这里所述方法的其他装置都是适用的。一个硬件与软件的典型组合可以是一个通用计算机系统，加上一个计算机程序，当它被下载和执行时，将控制该计算机系统使其实现这里描述的方法。本发明还能嵌入到一个计算机程序产品中，它包含能实现这里所述方法的所有特性，而且当把它加载到一个计算机系统时，能实现这些方法。
在这里的上下文中，计算机程序手段或计算机程序是指以任何语言给出的一组指令的表达式、代码或符号，这组指令欲使一系统具有信息处理能力以完成一特定功能，这可以是直接地完成，或者在进行下述两点之一或进行二者之后去完成：a)转换成另一种语言、代码或符号；b)以一种不同的材料形式再生。