混合点到点广播的带宽管理 【发明领域】
本发明涉及交互式电视系统，特别是涉及在一个既有广播信道又有点对点信道的交互式电视系统中的数据传送的最优化。技术背景
交互式电视系统可用于向观众提供多种多样的服务。交互式电视系统能够传送典型的视频节目流、交互式电视应用、文本和图形图像、网页和其它类型的信息。交互式电视系统还能够登记观众的动作或反应。交互式电视系统能用于诸如买卖、娱乐和教育之类的用途。通过订购作广告的产品或服务、在一场比赛演出中与竞争者竞争、按照特定的程序请求专门的信息或者通过信息页面进行导航，用户可以与该系统进行交互作用。
通常，一个广播服务提供者产生一个交互式电视信号用于发射到观众的电视上。交互式电视信号可以包括一个由应用码或控制信息组成的交互部分，以及一个由电视节目或其它信息显示组成的音频视频部分。广播服务提供者把音频视频与交互部分合并为单个信号用于发射到连接到用户电视上的一个接收机上。信号在发射之前通常被压缩并且通过典型的广播信道(例如，电缆电视(CATV)线或定向卫星传输系统)被发射。
电视的交互功能由连接到电视上的一个机顶盒来控制。机顶盒接收由广播服务提供者发射地信号，把交互部分从音频视频部分中分开并对信号的各个部分进行解压缩。机顶盒使用该交互式信息，例如，来执行一个应用程序同时音频视频信息被发射到电视上。机顶盒可以把音频视频信息与由交互式应用产生的交互式图形或者音频进行合并从而把信息发射给电视。该交互式图形和音频可以向观众呈现附加信息或者可以提示观众输入。通过一个调制解调器连接，机顶盒可以提供观众输入或其它信息给广播服务提供者。
通利用这种性质，交互式电视系统提供可以显示给一个特定观众的各种不同的信息片。观众与该系统的交互作用确定哪一信息将被送给他或她以及从该观众将发射什么信息回到该系统。交互式电视系统因此可能不得不发送大量的信息给一群观众，因为每一观众可能请求不同的信息片。由于这样大量的数据要求，系统带宽可能不够用来在很短的响应时间之内向观众提供信息。发明内容
本发明提供一种方法和装置，用于管理交互式电视系统以便使可用带宽的使用最优化并将系统的响应时间减到最少。在一个实施例中，交互式电视系统包括一个广播电台、多个接收台、一个广播信道(通过它可以从广播电台发射数据到接收台)以及多个点对点信道，每一点对点信道介于相应的一个接收台和广播电台之间。通过每一点对点信道可以发射数据从广播电台到各自的接收台以及从接收台到广播电台。广播电台监视对于特定的信息片的要求并确定该信息是否应该通过广播信道或者点对点信道被传送。
在一个实施例中，配置交互式电视系统来从广播电台传送被请求的网页给接收台。每一接收台被配置来发送对特定的网页的请求给广播电台并当从广播电台收到所请求的页面时显示它们。广播电台被配置来在广播信道上循环广播某一数量的网页。在每一页面已经被广播过一次之后，该序列重复并且再一次广播每一页面。广播电台还被配置来在点对点信道上发射个人的网页。
广播电台监视来自接收台的请求并且确定被请求的哪些页面具有更高的需求。在广播信道上把那些具有最大需求的页面发送给所有的接收台。被一个特定的接收台请求的页面通过那个接收台而被显示。没有被要求的页面被忽略。那些已经被较少的接收台请求的页面可以通过各自接收台的点对点信道被发射。因此，广播信道主要使用来发射那些被大量的观众请求的页面，而点对点信道用于发送那些被少数观众请求的页面。从而以将接收台的页面请求和对接收台的页面传送之间的响应时间减到最少的这种方式来使用系统可用带宽的运用。虽然这个实施例包括一个用于传送网页的系统，但是不言而喻，其它实施例可以被配置来传送交互式电视应用程序、多媒体数据或者其它类型的信息。附图说明
在阅读下列详细的说明以及参考附图之后，本发明其他的目的和优点将变得显而易见。附图中：
图1是说明从它们的源到一系列观众的交互式电视应用和电视节目的发送的方框图。
图2是说明在本发明的一个实施例中广播电台和好几个接收台的互相连接的方框图。
图3是说明在本发明的一个实施例中通过广播电台的信息流功能方框图。
图4是使用于本发明的一个实施例中的机顶盒的方框图。
虽然本发明可易于进行各种的修改和替换形式，但是它的具体实施例将通过附图中的示例来表示并且将在此被详细描述。可是，应该理解，附图以及详细的说明不是用于把本发明限制为公开的特定形式，相反地，本发明要覆盖落在附加权利要求所定义的本发明的精神和范围之内的所有修改、等价物和替换选项。最佳实施方式
下面描述本发明的一个实施例。在这个实施例中，一个交互式电视系统包括一个广播电台和许多接收台。广播电台和接收台通过诸如定向卫星发射之类的一个广播信道而被耦合。(在此使用＂广播＂来指出单个信号向所有预订接收机的发射。在此使用的＂定向＂卫星发射是指由交互式电视接收机通过它的天线直接从卫星收到的发射。)广播电台和接收台还通过好几个点对点信道连接，每一个点对点信道形成广播电台和一个接收台之间的一个直接信道。
广播和点对点信道都可以用于发送各种数据片给接收台。该数据可以是诸如交互式应用模块之类的音频视频交互式的信息，或者诸如网页之类的任何其他类型的数据。在下面描述的实施例被配置来发送网页。可是，此实施例的说明意指说明而不是限制，并且发射的数据可以代表任何类型的信息，例如应用码、原始数据或者图解信息等等。
在描述的实施例中，接收台被配置来发送信息请求给广播电台。由一个特定的接收台发送的该信息请求对应于在接收台处的用户希望观看的网页。广播电台接收该请求并且从适当的信号源中检索该请求的页面。在被请求的页面已经被广播电台检索之后，必须把它们发射给提出此相应请求的接收台。
检索的页面可以通过广播信道或者点对点信道发射给该接收台。通过广播信道发射的数据被发送给所有的接收台，不论它们是否请求过该被发射的页面。通过点对点信道发射的数据仅仅被发送给请求了它的那些接收台，但是广播电台同时只可发射有限数量的数据。
本发明的这个实施例不是仅仅使用这些信道之一来发送数据到接收台，而是可以使用二者。即，诸如网页之类的特定的数据片可以通过任一信道来发射。因为点对点信道没有被限制为只发射窄带数据，通过这个信道可以发射整个网页。在通过广播信道发射宽带数据的同时，广播电台不需要剥除通过点对点信道发射的窄带数据。通过广播信道或点对点信道可以发射类似的数据(例如，宽带数据)。因此，可以以传送次数或者其它服务质量标准为基础来对通过这个信道或另外一个来发射特定的数据进行判断。
有许多因素影响通过一个信道或另外一个来发射数据的判断。例如，由于一些检索的页面可能已经被一个以上的接收台请求过，所以通过广播信道发射这些页面可能更有效率，而通过点对点信道发射由单个接收台请求的页面可能更有效。在另外一个示例中，大量用户所需要的交互式应用模块可以通过广播信道发射，而较少用户需要的模块可以通过点对点信道发射。
因此，在一些实例中，通过广播信道发射数据可能很有利。例如，当点对点信道将要求一个过度大数量的时间来传送数据时或者当必须通过广播信道发射来符合服务质量标准时，选择广播信道用于数据发射。因此广播电台可以监视来自接收站的请求以便确定哪些页面正被更大地要求(即，哪些页面被更大数量的接收台所请求。)。当检索被请求的页面时，通过广播信道发射被最大要求的那些页面。
在另外一个实例中，通过点对点信道发射数据可能很有利。例如，当广播信道还忙于发射高要求数据时，通过点对点信道发射已经被单个用户请求的模块可能较为合宜。也可能存在这样的实例：其中，点对点信道的发射质量大于广播信道时，在此情况中，某些模块可能需要通过点对点信道发射。
参考图1，示出了一个方框图，说明从它们的源到一系列观众的诸如网页之类的信息发送。(应当指出，在本发明的各个实施例中，网页是示例性的而不是限制性的可以发射的数据类型，并且也可以发射其他类型的数据，例如应用模块、图象数据等等。)广播电台10具有好几个节目源11。在一个实施例中，源11是可以被广播电台10访问以便获取网页的Web服务器。在其它实施例中，源可以包括远程广播网馈送、录放影机、计算机、数据存储器设备等等。源11提供被包括在交互式电视信号中的音频视频信息。通过一个广播信道或一个点对点信道把来自源11中的信息发射到接收台20。广播信道在图中被描述为由广播天线12、通信卫星15和接收天线19形成的一个定向卫星广播信道。虽然这张图说明了一种卫星发射，但是也可以预期使用任何广播媒体，包括非卫星、CATV(电缆)、电话通信(电话)、MMDS(微波)和陆上发射。点对点信道可以包括一个普通电话线路13，其连接到广播电台中的发射调制解调器上和接收台中的接收调制解调器上(未示出)。点对点信道可以包括其他实施例中的其它传输媒体。点对点信道通常用于从接收台发送用户数据给广播电台。点对点信道也提供一个替代路径把网页和其它信息片从源11传给接收台20。
参见图2，示出了广播电台10和好几个接收台20的互相连接。(为了方便，通过没有字母的参考数字共同是指参考数字后面跟着字母的项。)该图说明了广播信道14发射单个广播信号给每一接收台20，而点对点信道13分别把每一接收台连接到广播电台。在一个点对点信道上的信号因此与在其它点对点信道上的信号无关。
参考图3，示出了一个功能方框图，说明通过广播电台10的信息流。在一个实施例中，通过调制解调器21从Web服务器接收网页。网页可以被压缩单元22压缩以便节约带宽。可以使用许多压缩算法的任何一种——如果适用于一种特定的节目或应用的话。一些网页可能不可轻易地或有效地被压缩，因此该信息的一些可以绕过压缩单元22而从调制解调器传递到打包单元23而没有压缩该信息。打包单元23接受被压缩的(或未压缩的)信息并将它格式化为通过广播信道发射的包。该图还示出了存储单元24，它可以提供先前获得的信息、存储数据或其它类型的信息给压缩单元22和打包单元23。广播电台10的组件被耦合到一个控制单元(未示出)上，其管理广播电台的功能。
来自打包单元23中的包被馈送到多路复用单元25中，其可以使那些分组互相交替或者与先前发射的控制信息交替。交替的包然后被传递到代理服务器26。代理服务器26监控由用户提出的网页请求并确定对于不同网页的要求。通常，在广播信道上发射高要求页面，而通过点对点信道发射较低要求的页面。在该说明实施例中，由调制解调器27表示点对点信道，其通过一个电话线(未示出)把页面发射给单个用户。
虽然其它类型的控制器或处理器可用于实现广播电台的监控功能，但是在这个实施例中使用一个代理服务器。除了监控信息要求，该代理服务器可以执行其它功能，例如滤除请求或者对请求应答的信息进行高速缓存。代理服务器的使用还可以增加系统的可伸缩性，因为可以增加更多的代理服务器来处理来自接收台的负载。
因为通过广播信道发射的页面由所有用户接收，所以通过这个信道可最有效地发送已经被大量的用户请求的页面。每一请求可以被同步地服务并且响应时间被保持为最小值。通过广播电台和分别的接收台之间的点对点信道可以更有效地发射由较小数目的用户请求的页面。信道选择可以以预期的要求为基础而不是特定页面的实际请求量为基础也是可预期的。例如，如果某一个生产商的广告节目被广播，可以预期将会收到对那个生产商的网页的大量请求。该生产商的网页因此可以通过广播信道发射而其它网页通过点对点信道发射。
接收台可以被配置来以一种循环的方式发送信息片。即，某一数量的这些信息片(例如，网页)相继地被发射，然后在每一信息片都已经被发射过一次之后，再把它们发射第二次、第三次等等。广播电台因此连续地广播数据，每一消息片每隔一定间隔被重新广播(即，每一信息片以某一频率被重新广播)。广播电台也可以被配置来发送具有不同周期性的多个圆盘传送带(carousels)。
正如在上面指出的，以这种方式广播的信息片可以被称为一个圆盘传送带。因为在圆盘传送带中可能有有限数量的位置或时隙，所以广播电台必须把被请求的信息片区分优先次序。一条消息将通过广播信道还是点对点信道来发射的决定取决于在圆盘传送带中它的优先级和时隙数。如果只有少数几个网页被用户请求，则通过广播信道把它们全部都发送是可能的，包括低要求的页面。实际上，符合某一服务质量标准的需要可能影响圆盘传送带中的时隙数和圆盘传送带传送的周期性。另一方面，可能存在这样的实例：其中，高要求页面的数量超过圆盘传送带中的可允许时隙数，并且它们中的一些可能不得不通过点对点信道发射。
可以使用各种策略来确定通过哪一信道发射哪些页面。如果一个或多个页面为特别高要求，则可以向它们分配圆盘传送带中的两个时隙以便以一个更大的频率发射之。对这些页面请求的响应因此将会有一个降低的延迟(响应时间)。如果有特别大量的页面只有低或中等的要求，则圆盘传送带的尺寸可能被增加。(应当指出，圆盘传送带不是一个硬件结构，并且圆盘传送带中的时隙数根据系统和性能限制而由系统软件来确定。)通过各自的信道路由数据的策略还可以考虑其它因素，例如在点对点信道上降级的传输质量。例如，如果一个调制解调器信道太吵杂以致不能发射无差错数据，或者这个信道只是没有符合服务质量标准，则可以中断高要求数据的循环广播以使低要求数据可以通过广播信道发射。
接收台20被预期为许多站之一，它们是运营广播电台10的广播服务提供者的用户。广播信号由接收天线19收集并供应给接收台20，其在一个实施例中被预期为耦合到一个电视机上的一个机顶盒。机顶盒22处理打包信号以便重建在信号中具体表达的信息(例如，网页)。重建的信息在机顶盒中被处理，如果合适的话，则发射给电视从而被显示。网页可能被导向到电视机，而包括交互式应用在内的信息可以在机顶盒中被执行而不是被显示。可是，交互式应用可以产生图形或音频，其与其它信息结合然后被显示。
参考图4，示出了一个机顶盒的方框图。广播信号被接收并馈送到调谐器31。调谐器31选择一个特定的广播信道，在其上广播音频视频交互信号被发射并把信号传递给处理单元32。(调谐器31可以被其它装置替换，例如简单的输入端口，用于接收来自各种信号源的信号。)处理单元32把来自广播信号中的包去复用(如果有必要的话)并重建该信号中具体表达的信息。该信息然后被解压缩单元33解压缩。然后该信息传送给显示单元34，其可以执行进一步处理并把该信息转换为适当的电视格式，例如NTSC或HDTV音频/视频。如果该信息包括交互式应用，这些应用被重建并路由给随机访问存储器(RAM)37。那些应用然后由控制单元35执行。
控制单元35可以包括一个微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)或其它的类型的软件指令处理设备。RAM 37可以包括存储单元，它们为静态(例如，SRAM)、动态(例如，DRAM)、易失的或非易失的(例如FLASH)，随着支持该机顶盒功能的需要而定。当给机顶盒加电时，控制单元35执行储存在ROM 36中的操作系统码。操作系统码连续地执行同时机顶盒以相同的方式激励一台典型个人计算机(PC)的操作系统码并启动机顶盒对控制信息进行动作并执行交互式的和其他的应用。机顶盒还包括调制解调器38。调制解调器38连接到电话线，它提供接收台和广播电台之间的点对点信道。这个信道可以既服务为一个用于从广播电台发射被请求的数据给接收台的装置又服务为一个返回路径，通过它用户可以发射信息请求给广播电台。
机顶盒22可以包括一个模块管理器单元30，其包含在控制单元35内。由于接收台没有发觉到它是否具有来自其他接收台的高要求的请求模块，所以模块管理员单元30为该请求的信息来监控调谐器31和调制解调器38。(调谐器31在这种情况下是接收台到广播信道的连接而调制解调器38是它到点对点信道的连接。)在其它实施例中，可以按照不同的方式来控制被请求信息的接收。例如，广播电台可以被配置来在预确定信道上发送通知给接收台以便通知该接收台哪一信道将用于发送该被请求信息。在一个实施例中，模块管理员单元30被实现为软件，但是它也可以被实现为硬件或硬件和软件的组合。模块管理员单元30可用来控制通过广播和点对点信道的音频视频信息的接收。
虽然术语＂机顶盒＂在此被使用，但是不言而喻，这个术语是指用于接收和处理发射信号并把处理的信号传送到电视或其它监视器上的任何接收机或者处理单元。机顶盒可以是在物理地坐落在电视机之上的一个外壳中，它可以是在电视机外部的其它位置中(例如，电视机的侧面或背面或者位于离电视机很远)，或者它可以被结合到电视机本身之中。机顶盒22服务来对从广播电台10收到的信号进行解调并且分开信号的分量，例如网页、电视节目和交互式应用。同样地，电视机可以是使用任何适当的电视格式(例如，NTSC或HDTV)的电视机或视频监视器，或者它可以被其它设备所替换，例如一个录像机。
在上述的实施例中，广播信道是一个定向卫星发送信道。广播信道可以交替地利用各种传输媒体并且被预期为包括诸如同轴电缆和自由空间(例如，使用于定向卫星发射)之类的媒体。返回路径通常包括一对调制解调器，一种在接收台中而另一个在广播电台中，每一个都连接到一个标准电话线上。然而，用于建立返回路径的其它装置也是可以预期的。例如，传输路径带宽的一部分能被使用作为返回路径。如果返回路径利用广播带宽的一部分，则预期该广播电台仍然可以使用一个分开的点对点信道(例如，一电话线)来发射被请求的数据给接收台。
在考虑本发明替换实施例时，把在广播电台和接收台之间的通信信道作为三个逻辑链路来看可以很有帮助：一个广播链路；一个点对点链路；和一个返回链路。如上所述，广播链路用于发送数据到多个接收台。点对点链路用于发送数据给个体的接收台。返回链路用于发送数据给广播电台。这些逻辑链路可以被映射到多种多样的物理媒体，其一些是共享的(例如，卫星发射)而其一些是单独的，或者点对点的(例如，电话线)。更明确地，广播逻辑链路必须被映射到共享媒体之一。点对点和返回链路可以被映射到或者共享的媒体或者单独的媒体。甚至可分裂该逻辑链路并且把它们映射到一个以上的媒体中。例如，一个点对点逻辑链路可以映射到诸如卫星之类的一个共享媒体(用于发射到接收台)同时映射到诸如电话线之类的一个单独的媒体(用于发射到广播电台)。
正如上述本发明的各个方面可以在本发明的不同实施例中改变一样，这些实施例的其他细节也可以被修改而没有偏离附加权利要求定义的本发明的精神和范围。上述的实施例意指可仿效的而不是限制性的，本发明的范围包括对本发明领域的技术人员将是显而易见的各种修改和实施例。