(57)【要約】【課題】波長分割多重化（ＷＤＭ）デジタルビデオオーバーレイを使用して、１５５０ｎｍ中心波長上でビデオヘッドエンドからエンドユーザにデジタルビデオ信号を配信することができる受動光ネットワーク（ＰＯＮ）を提供すること。【解決手段】ＰＯＮはまた、１４８０〜１５００ｎｍ帯上でエンドユーザに音声およびデータを送信することもでき、さらに、１２６０〜１３６０ｎｍ帯上でエンドユーザから音声およびデータを受信することもできる。デジタルビデオ信号は、例えばアナログ放送テレビジョン信号、ビデオオンデマンドビデオ信号、または高精細度テレビジョン信号から生成することができる。エンドユーザが使用する、受動光ネットワークとインターフェースするセットトップボックスも本明細書で説明される。【選択図】      図２
2005210688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルビデオ信号を受信することができ、さらに多重化デジタルビデオ信号を出力することができる波長分割多重化（ＷＤＭ）フィルタを含むオプティカルラインターミナル（ＯＬＴ）と、
多重化デジタルビデオ信号を受信することができ、さらに多重化解除後のデジタルビデオ信号を出力することができるＷＤＭフィルタを含むオプティカルネットワークターミナル（ＯＮＴ）とを備える受動光ネットワークであって、
前記ＯＮＴが、多重化解除後のデジタルビデオ信号を受信することができ、変調後のデジタルビデオ信号をセットトップボックスに出力することができる変調器をさらに含み、前記セットトップボックスが、
変調後のデジタルビデオ信号のうち少なくとも１つを受信することができ、さらに少なくとも１つの変調後のデジタルビデオ信号を出力することができる復調器と、
少なくとも１つの復調後のデジタルビデオ信号を受信することができ、さらに、ディスプレイで受信される少なくとも１つの復号後のデジタルビデオ信号を出力することができるデコーダとを含む、受動光ネットワーク。
【請求項２】
前記デジタルビデオ信号がＭＰＥＧ２／ＭＰＥＧ４圧縮デジタルビデオ信号である請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項３】
前記デジタルビデオ信号が、
アナログまたはデジタル放送されたテレビジョン信号、
ビデオオンデマンドビデオ信号、または
高精細度テレビジョン信号から生成される請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項４】
前記ＯＬＴが、多重化デジタルビデオ信号を１５５０ｎｍ中心波長上で前記ＯＮＴに出力する請求項１に記載の受動光ネットワーク。
【請求項５】
受動光ネットワークでＷＤＭデジタルビデオオーバーレイを使用してビデオヘッドエンドからエンドユーザにビデオを配信する方法であって、
オプティカルラインターミナル（ＯＬＴ）でデジタルビデオ信号を受信するステップと、
受信したデジタルビデオ信号をＯＬＴで多重化するステップと、
多重化デジタルビデオ信号をＯＬＴからオプティカルネットワークターミナル（ＯＮＴ）に送るステップと、
ＯＮＴで多重化デジタルビデオ信号を受信するステップと、
受信したデジタルビデオ信号をＯＮＴで多重化解除するステップと、
ＯＮＴで多重化解除デジタルビデオ信号を変調するステップであって、変調後のデジタルビデオ信号がセットトップ装置に送られ、変調後のデジタルビデオ信号のうちの１つが復号化および復調され、その結果得られるビデオ信号を、エンドユーザが観るディスプレイ上に表示することができるステップとを含む方法。
【請求項６】
前記デジタルビデオ信号がＭＰＥＧ２／ＭＰＥＧ４圧縮デジタルビデオ信号である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記デジタルビデオ信号が、
アナログまたはデジタル放送されたテレビジョン信号、
ビデオオンデマンドビデオ信号、または
高精細度テレビジョン信号から生成される請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ＯＬＴが、多重化デジタルビデオ信号を１５５０ｎｍ中心波長上で前記ＯＮＴに出力する請求項５に記載の方法。
【請求項９】
波長分割多重化（ＷＤＭ）デジタルビデオオーバーレイを使用して少なくとも１つのデジタルビデオ信号を復調器およびデコーダに送信する受動光ネットワークから、少なくとも１つのデジタルビデオ信号を受信することができる復調器およびデコーダであって、さらに、少なくとも１つの受信したデジタルビデオ信号のうち１つを復調および復号化することができ、それによって復号化復調デジタルビデオ信号をディスプレイ上に表示することができる復調器およびデコーダを備えるセットトップボックス。
【請求項１０】
前記デジタルビデオ信号が、
アナログまたはデジタル放送されたテレビジョン信号、
ビデオオンデマンドビデオ信号、または
高精細度テレビジョン信号から生成される請求項９に記載のセットトップボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ビデオ、音声、およびデータをエンドユーザに配信することができる受動光ネットワーク（ＰＯＮ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると、ビデオ、音声、およびデータをエンドユーザ１０２（１ユーザだけ図示する）に配信することができる従来のＰＯＮ１００の基本構成要素を示すブロック図が示されている。ＰＯＮ１００は、オプティカルラインターミネーションモジュール（ＯＬＴ）１０４、光配信ネットワーク（ＯＤＮ）１０６、および複数のオプティカルネットワークターミネーションモジュール（ＯＮＴ）１０８（５個だけ図示する）を含む知られている構成要素から作成される。図示するように、ＯＬＴ１０４は、旧式アナログ電話回線サービス（ＰＯＴＳ）装置１１２（例えば電話１１２）を介して音声をエンドユーザ１０２に配信することを可能にする公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１１０とインターフェースする。加えて、ＯＬＴ１０４は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１６を介してエンドユーザ１０２にデータを配信することを可能にする非同期転送モード／インターネットプロトコル（ＡＴＭ／ＩＰ）ネットワーク１１４とインターフェースする。通常、音声およびデータは、１４８０〜１５００ｎｍ帯（例えば１４９０ｎｍ中心波長）上でエンドユーザ１０２に送信され、エンドユーザ１０２から１２６０〜１３６０ｎｍ帯（例えば１３１０ｎｍ中心波長）上で受信される。さらに、ＯＬＴ１０４は、テレビジョン１２０を介してエンドユーザ１０２にビデオを配信することを可能にするビデオプロバイダ１１８とインターフェースする。エンドユーザ１０２にビデオを配信するようにＰＯＮネットワーク１００を構成する、知られている２つの方法を以下で簡潔に述べる。
【０００３】
音声およびデータに加えてビデオをエンドユーザ１０２に配信できるように従来型ＰＯＮ１００を構成する、知られている１つの方法は、波長分割多重化（ＷＤＭ）１５５０ｎｍアナログビデオオーバーレイ１２２（例えば、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ９８３．１〜８仕様を参照）を使用することである。この特定の従来型ＰＯＮ１００に関連するいくつかの欠点が存在する。それには、例えば、（１）ＷＤＭアナログビデオオーバーレイ１２２が「アナログ」であること、（２）ＷＤＭアナログビデオオーバーレイ１２２がビデオオンデマンドまたは高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）への発展をあまり良好にサポートしないこと、および（３）ＷＤＭアナログビデオオーバーレイ１２２が、例えばｘＤＳＬインフラストラクチャを使用する帯域内ビデオ配信システムと非互換であることが含まれる。別の欠点は、ＷＤＭアナログビデオオーバーレイ１２２のコストである。ＷＤＭアナログビデオオーバーレイ１２２では、アナログビデオ信号をＯＮＴ１０８に供給するのにＯＬＴ１０４で高出力の光学系が必要である。高出力の光学系とそれを支持する増幅器は、広い周波数範囲にわたって高い線型性を必要とするので高コストである。
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ９８３．１〜８仕様
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
音声およびデータに加えてビデオをエンドユーザ１０２に配信できるように従来型ＰＯＮ１００を構成する、知られている２番目の方法は、帯域内ビデオストリーミング装置１２４をＰＯＮ１００内に組み込むことである。この特定の従来型ＰＯＮ１００に関連する主な欠点は、帯域内ビデオストリーミング装置１２４がブロードキャストストリームの重複を回避するために複雑なマルチキャストプロトコルを必要とすることである。加えて、帯域内ビデオストリーミング装置１２４は、ビデオ信号を配信するのに膨大な帯域幅を必要とする。複雑なマルチキャストプロトコルと膨大な帯域幅を必要とすることは、帯域内ビデオストリーミング装置１２４の開発資源および潜在的コストに悪影響を及ぼす。したがって、従来型ＰＯＮを使用してエンドユーザにビデオを配信することに伴う上述の欠点に対処し、それを解決するＰＯＮネットワークが求められている。上記およびその他の必要は、本発明のＰＯＮ、セットトップボックス、および方法によって対処される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ＷＤＭ１５５０ｎｍデジタルビデオオーバーレイを使用して、ビデオヘッドエンドからエンドユーザにデジタルビデオ信号（例えばアナログ放送信号）を配信することができるＰＯＮを含む。ＰＯＮはまた、１４８０〜１５００ｎｍ帯上で音声およびデータをエンドユーザに送信することもでき、さらに、１２６０〜１３６０ｎｍ帯上でエンドユーザから音声およびデータを受信することもできる。本発明はまた、ＰＯＮを使用することに関連するセットトップボックスおよびいくつかの方法も含む。
【０００６】
以下の詳細な説明を添付の図面と共に参照することにより、本発明をより完全に理解することができよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図２を参照すると、本発明による、ビデオ、音声、データをエンドユーザ２０２に配信することができるＰＯＮ２００を示すブロック図が示されている。従来型ＰＯＮ１００と同様に、ＰＯＮ２００は、ＯＬＴ２０４、ＯＤＮ２０６、および複数のＯＮＴ２０８（５個だけ図示する）を含む。ＯＬＴ２０４は、ＰＯＴＳ装置２１２（例えば電話２１２）を介してエンドユーザ２０２に音声を配信することを可能にするＰＳＴＮ２１０とインターフェースする。ＯＬＴ２０４はまた、ＰＣ２１６を介してエンドユーザ２０２にデータおよび帯域内ビデオを配信することを可能にするＡＴＭ／ＩＰネットワーク２１４ともインターフェースする。通常、音声およびデータは、１４８０〜１５００ｎｍ帯（例えば１４９０ｎｍ波長）上でエンドユーザ２０２に送信され、エンドユーザ２０２から１２６０〜１３６０ｎｍ帯（例えば１３１０ｎｍ波長）上で受信される。しかし、従来型ＰＯＮ１００とは対照的に、ＰＯＮ２００は、ＷＤＭデジタルビデオオーバーレイ２１８を使用して、（例えば）１５５０ｎｍ波長上でビデオヘッドエンド２１９からエンドユーザ２０２が使用するテレビジョン２２１にデジタルビデオ信号２２０を配信する。ＷＤＭデジタルビデオオーバーレイ２１８を実装するために、ＰＯＮ２００は、ＷＤＭフィルタ、変調器（例えばＱＡＭ変調器）、データ圧縮プロトコル（例えばＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４）、およびトランスポートプロトコル（例えばイーサネット（登録商標））を使用する。ＰＯＮ２００の２つの異なる実施形態がＷＤＭフィルタ、変調器、データ圧縮プロトコル、およびトランスポートプロトコルを使用してどのようにＷＤＭデジタルビデオオーバーレイ２１８を可能にするかについてのより詳細な説明を、図３および４に関して以下で詳細に述べる。
【０００８】
図３Ａ〜３Ｄを参照すると、本発明による第１実施形態のＰＯＮ２００ａに関連する３つのブロック図と１つの流れ図が示されている。ＰＯＮ２００ａは、ＯＬＴ２０４ａ、ＯＤＮ２０６ａ、および複数のＯＮＴ２０８ａ（５個だけ図示する）を含む。ＯＬＴ２０４ａ、ＯＤＮ２０６ａ、およびＯＮＴ２０８ａ内の構成要素に関連する一定の詳細は、当業界で良く知られている。したがって、話をわかりやすくするため、ＰＯＮ２００ａに関する以下の説明では、本発明を理解するのに必要でない、知られている詳細および構成要素を省略する。
【０００９】
図からわかるように、ＯＬＴ２０４ａは、ＰＯＴＳ装置２１２ａ（例えば電話２１２ａ）を介して音声をエンドユーザ２０２ａに配信することを可能にするＰＳＴＮ２１０ａとインターフェースする。ＯＬＴ２０４ａはまた、ＰＣ２１６ａを介してエンドユーザ２０２ａにデータを配信することを可能にするＡＴＭ／ＩＰネットワーク２１４ａとインターフェースする。さらに、ＯＬＴ２０４ａは、ビデオヘッドエンド２１９ａとインターフェースして、エンドユーザ２０２ａが使用するセットトップボックス２２６ａおよびディスプレイ２２８ａ（例えばテレビジョン２２８ａ）に１つまたは複数のデジタルビデオ信号２２０ａを配信する。
【００１０】
ビデオヘッドエンド２１９ａはＰＯＮ２００ａに対するビデオ源である。ビデオヘッドエンド２１９ａは、放送受信機２３０ａおよび拡張ビデオコンテンツプロバイダ２３２ａとインターフェースする。放送受信機２３０ａは、アナログおよびデジタル放送テレビジョン信号（または高精細度テレビジョン信号）を受信するのに使用される。アナログ放送テレビジョン信号はデジタル化する必要がある。次いで、デジタル化されたアナログ放送テレビジョン信号およびデジタル放送テレビジョン信号は、（例えば）ＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４などの適切なビデオデータ圧縮符号化方式で符号化される。次いでデジタル信号２２０ａは配信装置２３４ａに移送される。配信装置２３４ａはＯＬＴ２０４ａと共に配置することができる。トランスポートプロトコルは（例えば）ギガビットイーサネットでよい。一方、ビデオコンテンツプロバイダ２３２ａは、ビデオオンデマンド（ＶｏＤ）やペイパービュー（ＰＰＶ）のようなサービスからデジタルビデオ信号２２０ａ（高精細度テレビジョン信号２２０ａを含む）を供給することができる。ビデオコンテンツプロバイダ２３２ａは通常、既に適切なフォーマットでデジタル化および符号化されているデジタルビデオ信号２２０ａを供給する。しかし、ビデオヘッドエンド２１９ａは、プライバシーを保証し、かつ無許可エンドユーザ２０２ａが支払いをせずに素材を閲覧することを防止するために、ＶｏＤおよびＰＰＶデジタルビデオ信号２２０ａを暗号化する必要がある。さらに、ビデオヘッドエンド２１９ａは、ＶｏＤおびＰＰＶデジタルビデオ信号２２０ａを供給する前に、適切なエンドユーザ２０２ａについての情報（許可および認証情報）を受け取ってそのエンドユーザ２０２ａの宛先を決定する必要がある可能性がある。この情報は、ＯＮＴ２０８ａ（図３Ｄ参照）からアップストリームＰＯＮデータリンクを介して供給することができる。
【００１１】
前述のように、ビデオヘッドエンド２１９ａは、通常はＯＬＴ２０４ａと共に配置される配信装置２３４ａとインターフェースする。配信装置２３４ａは、デジタルビデオ信号２２０ａをＷＤＭフィルタ２３８ａに送信する光送信機２３６ａを含む。光送信機２３６ａは、ＰＯＮ２００ａで指定されるＷＤＭ方式に適合するように適切な波長（例えば１５５０ｎｍ中心波長）を使用してＷＤＭフィルタ２３８ａに給電する。いくつかの波長についてギガビットイーサネットが指定されており、そのうちの１つが１５５０ｎｍであることを理解されたい。ＶｏＤやＰＰＶデジタルビデオ信号２２０ａなどの特殊なビデオコンテンツを配信する場合、配信装置２３４ａは、ポート選択タスクを実施して、適切なエンドユーザ２０２ａを処理する正しいＰＯＮツリーを選択する正しいポートを選択する必要がある可能性がある。この情報は、ビデオヘッドエンド２１９ａによって与えることができる。
【００１２】
ＷＤＭフィルタ２３８ａが（図３Ｂのステップ３０２で）ビデオヘッドエンド２１９ａおよび配信装置２３４ａからデジタルビデオ信号２２０ａ（例えばＭＰＥＧ２符号化ＰＰＶデジタルビデオ信号２２０ａ）を受信した後。次いでＷＤＭフィルタ２３８ａは、（ステップ３０４で）デジタルビデオ信号２２０ａを多重化し、（ステップ３０６で）多重化デジタルビデオ信号２２０ａを光ファイバ２３９ａ上でＯＮＴ２０８ａに出力する。ＯＮＴ２０８ａ、特にＷＤＭフィルタ２４０ａは、（ステップ３０８で）データ信号および音声信号からの多重化デジタルビデオ信号２２０ａを受け取り、多重化解除（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）する。次いでＷＤＭフィルタ２４０ａは、多重化解除後デジタルビデオ信号２２０ａを、ＯＮＴ２０８ａ内に位置するように示されている変調器２４２ａ（例えばＱＡＭ変調器２４２ａ）に出力する。変調器２４２ａは、（ステップ３１０で）多重化解除デジタルビデオ信号２２０ａを受け取り、変調し、次いで（ステップ３１２で）変調後デジタルビデオ信号２２０ａを（例えば）同軸ケーブル２４３を介してセットトップボックス２２６ａに出力する。
【００１３】
セットトップボックス２２６ａは、エンドユーザ２０２ａによって選択されるチャネルに基づいて変調後デジタルビデオ信号２２０ａのうち１つの選択した搬送波をベースバンドにダウンコンバートする同調器２４４ａを含む。セットトップボックス２２６ａはまた、ベースバンドビデオ信号２２０ａをデジタルビデオ信号２２０ａに戻す復調器２４６ａ（例えばＱＡＭ復調器２４６ａ）も含む。次いでこのデジタルビデオ信号２２０ａがデコーダ２４８ａ（例えばＭＰＥＧデコーダ２４８ａ）で復号化される。復号化ビデオ信号２２０ａは、（例えば）同軸ケーブルを介してテレビジョン２２８ａのビデオポートまたはＳビデオポートに供給される。あるいは、復号化デジタルビデオ信号２２０ａをＲＦ変調（ＮＴＳＣまたはＰＡＬ）してテレビジョン２２８ａに送ることもできる。このＷＤＭデジタルビデオオーバーレイを実装する一方法についての詳細な議論では、ＰＯＮ２００ａ用のプロトコルスタックを示す図３Ｃに関連する以下の説明を参照する。
【００１４】
図３Ｃを参照すると、ビデオヘッドエンド２１９ａ、ＰＯＮ２００ａ、セットトップボックス２２６ａ、およびテレビジョン２２８ａに関連する例示的プロトコルスタックをより詳細に示す図が示されている。各プロトコルに関連する詳細の多くは当業者に知られており、したがって話をわかりやすくするために本明細書では詳細に説明しないことを理解されたい。
【００１５】
ビデオヘッドエンド２１９ａは、少なくとも以下の層を含むプロトコルスタックを有する。
【表１】
2005210688.tif 000003
【００１６】
ビデオヘッドエンド２１９ａは、少なくとも以下の層を有するプロトコルスタックを有するＯＬＴ２０４ａに接続される。
【表２】
2005210688.tif 000004
【００１７】
この例示的プロトコルスタックは、ＯＬＴ２０４ａがＰＯＮを介して物理層をポイントツーポイントファイバ（ギガビットイーサネットなど）からＷＤＭに変換し、上の層（イーサネットなど）がそのままであることを示す。ＯＬＴ２０４ａは、少なくとも以下の層を有するプロトコルスタックを有するＯＮＴ２０８ａに接続される。
【表３】
2005210688.tif 000005
【００１８】
この例示的プロトコルスタックは、トランスポート層（ＩＰおよびイーサネット）がＯＮＴ２０８ａで終了し、ビデオチャネル２２０ａが変調され、次いでＣＯＡＸを使用してさらに移送されることを示す。ＯＮＴ２０８ａは、少なくとも以下の層を有するプロトコルスタックを有するセットトップボックス２２６ａに接続される。
【表４】
2005210688.tif 000006
【００１９】
セットトップボックス２２６ａは、広い帯域幅能力を有する「汎用（ｃｏｍｍｏｄｉｔｙ）」衛星受信機セットトップボックスなどのレガシーセットトップボックス２２６ａでよいことを理解されたい。レガシーセットトップボックス２２６ａが使用される場合、セットトップボックス２２６ａとインターフェースするのに変調器２４２ａを選択する必要がある。セットトップボックス２２６ａは、少なくとも以下の層を有するプロトコルスタックを有するテレビジョン２２８ａに接続される。
【表５】
2005210688.tif 000007
【００２０】
図３Ｃに示すように、ビデオヘッドエンド２１９ａとＯＮＴ２０８ａとの間の接続は基本的には（その最上部がおそらくＩＰである）イーサネットである。このアーキテクチャは、以下のようないくつかの利点を有する。
・ＷＤＭフィルタ２３８ａに供給される光学系を含む汎用イーサネット技術が最大限に再利用される。
・柔軟なトポロジにより、複数のビデオ源がＰＯＮ２００ａとインターフェースすることが可能となる。このアーキテクチャは、放送ビデオと特殊なビデオ（ＰＰＶ、ＶｏＤなど）をどちらもエンドユーザ２０２ａに配信することができるモデルに非常に適している。
【００２１】
図３Ｃに示すアーキテクチャの欠点は、各ＯＮＴ２０８ａがセットトップボックス２２６ａ（例えば「汎用」セットトップボックス２２６ａ）とインターフェースするように設計された変調器２４２ａ（ＱＡＭビデオ変調器２４２ａ）を有する必要があることである。また、ＱＡＭビデオ変調器２４２ａが使用される場合、約４０から１５０の間の搬送波をモデル化する必要があり、多くのデジタル信号処理を必要とする。ＱＡＭ変調器２４２ａに関連する欠点に対する可能な解決策は、セットトップボックス２２６ａが復調するように選択したデジタルビデオ信号２２０ａ（チャネル）だけを変調することであるが、セットトップボックス２２６ａとＯＮＴ２０８ａの間に管理チャネルが必要となる。
【００２２】
次に図３Ｄを参照すると、ＯＮＴ２０８ａの基本的構成要素をより詳細に示すブロック図が示されている。Ｅ／Ｏ受信機２５０ａ、ＰＯＮ−ＰＨＹ（ＢＰＯＮ、ＥＰＯＮ、ＧＰＯＮなど）２５２ａ、ＰＯＭ  ＴＣ２５４ａ、イーサネット構成要素２５６ａ、ＯＮＴ２０８ａ内のＣＯＤＥＣ＆ＳＬＩＣＳ２５８ａなどの構成要素に関連する一定の詳細は、当業界で知られている。したがって、話をわかりやすくするため、ＯＮＴ２０８ａに関する以下の説明では、本発明を理解するのに必要でないそうした構成要素およびその他の構成要素についての詳細を省略する。
【００２３】
図からわかるように、構成要素２５０ａ、２５２ａ、２５４ａ、２５６ａ、および２５８ａは、デジタルビデオ信号オーバーレイダウンストリームから音声／データアップストリーム／ダウンストリームを分離するのに使用されるＷＤＭフィルタ２４０ａを含む。ＯＮＴ２０８ａはまた、（例えば）１５５０ｎｍ波長上でデジタルビデオ信号２２０ａを受信し、物理層に適用される基本フレーミングを使用して、受信したデジタルビデオ信号２２０ａのデータストリームを同期するデジタルビデオ受信機２６０ａも含む。同期が確立された後、デジタルビデオ受信機２６０ａは、デジタルビデオ信号２２０ａをフィルタし、次いでデジタルビデオ信号２２０ａは変調器２４２ａに送られ、変調器２４２ａは、セットトップボックス２２６ａと相互使用可能となるようにビデオ信号２２０ａを操作する。デジタルビデオ信号２２０ａがＶｏＤまたはＰＰＶデジタルビデオ信号２２０ａである状況では、デジタルビデオ受信機２６０ａは、ＶｏＤまたはＰＰＶデジタルビデオ信号２２０ａを暗号化解除することができるように帯域内ＰＯＮデータストリーム（例えばイーサネット装置２５６ａ）から情報を受信する必要がある可能性がある。あるいは、セットトップボックス２２６ａが、暗号化されたＶｏＤおよびＰＰＶビデオ信号２２０ａを復号化することができる。
【００２４】
上述のように、変調器２４２ａは、デジタルビデオ信号２２０ａをセットトップボックス２２６ａに移送することができるように利用可能な周波数スペクトルにデジタルビデオ信号２２０ａを変調することができるＱＡＭ変調器２４２ａでよい。単一のＱＡＭ変調信号の容量は、コンステレーションサイズおよびシンボルレートに依存することが良く知られている。また、コンステレーションサイズが大きいほどスペクトル効率が良く、したがってより高いデータ容量が可能となることが知られている。しかし、コンステレーションサイズが大きいと、所望のＳＮＲ比を維持するために高いＳＮ比も必要となる。こうしたことに鑑み、またセットトップボックス２２６ａが通常はテレビジョン２２８ａの比較的近くに配置されるので、（例えば）２ＧＨｚなどの非常に広い帯域幅を使用することが可能となる。したがって、ＱＡＭシンボルレートを非常に高くすることができ（例えば最大４５Ｍｓｐｓ）、これにより、コンステレーションサイズを非常に小さくすることが可能となる。ＢＰＳＫおよびＱＰＳＫは、この環境で使用することができる他の変調方式である。また、セットトップボックス２２６ａをテレビジョン２２８ａに接続するのに同軸ケーブルまたは地上配信ネットワークが使用される応用例では、利用可能な帯域幅がさらに限定的になる。この場合、アナログＲＦ変調ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、またはＳＥＣＡＭビデオチャネルとの互換性を保つために、ＱＡＭ変調搬送波が６、７、または８ＭＨｚに制限される。こうした環境では、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭが、より高いスペクトル効率を達成するのに使用することができる典型的な変調方式である。さらに、変調器２４２ａで使用されるＱＡＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの変調方式の選択は、本発明で使用するよう選択されるセットトップボックス２２６ａのタイプによって指示することができる。
【００２５】
図４Ａ〜４Ｃを参照すると、本発明による第２実施形態のＰＯＮ２００ｂに関連する２つのブロック図と１つの流れ図が示されている。ＰＯＮ２００ｂは、ＯＬＴ２０４ｂ、ＯＤＮ２０６ｂ、および複数のＯＮＴ２０８ｂ（５個だけ図示する）を含む。やはり、ＯＬＴ２０４ｂ、ＯＤＮ２０６ｂ、およびＯＮＴ２０８ｂ内の構成要素に関連する一定の詳細は、当業界で良く知られている。したがって、話をわかりやすくするため、ＰＯＮ２００ｂに関する以下の説明では、本発明を理解するのに必要でない、知られている詳細および構成要素を省略する。
【００２６】
図からわかるように、ＯＬＴ２０４ｂは、ＰＯＴＳ装置２１２ｂ（例えば電話２１２ｂ）を介して音声をエンドユーザ２０２ｂに配信することを可能にするＰＳＴＮ２１０ｂとインターフェースする。ＯＬＴ２０４ｂはまた、ＰＣ２１６ｂを介してエンドユーザ２０２ｂにデータを配信することを可能にするＡＴＭ／ＩＰネットワーク２１４ｂとインターフェースする。さらに、ＯＬＴ２０４ｂは、ビデオヘッドエンド２１９ｂとインターフェースして（ビデオヘッドエンド２１９ａと同様）、セットトップボックス２２６ｂ（セットトップボックス２２６ａと同様）およびディスプレイ２２８ｂ（例えばテレビジョン２２８ｂ）を介して１つまたは複数のデジタルビデオ信号２２０ｂをエンドユーザ２０２ｂに配信する。これを実施するために、ＯＬＴ２０４ｂ、具体的には共に配置された変調器２４２ｂ（例えば、配信装置２３４ｂ内に図示するＱＡＭ変調器２４２ｂ）が、（図４Ｂのステップ４０２で）ビデオヘッドエンド２１９ｂおよび配信装置２３４ｂからデジタルビデオ信号２２０ｂ（例えばＭＰＥＧ２符号化ＰＰＶデジタルビデオ信号２２０ｂ）を受信する。次いで、変調器２４２ｂは、（ステップ４０４で）デジタルビデオ信号２２０ｂを変調し、変調後デジタルビデオ信号２２０ｂをＷＤＭフィルタ２３８ｂに出力する。ＷＤＭフィルタ２３８ｂは、（ステップ４０６で）変調後デジタルビデオ信号２２０ｂを多重化し、（ステップ４０８で）多重化変調デジタルビデオ信号２２０ｂを光ファイバ２３９ｂ上でＯＮＴ２０８ｂに出力する。ＯＮＴ２０８ｂ、特にＷＤＭフィルタ２４０ｂは、（ステップ４１０で）データ信号および音声信号からの多重化変調デジタルビデオ信号２２０ａを受け取り、多重化解除する。次いでＷＤＭフィルタ２４０ａは、（ステップ４１２で）多重化解除変調デジタルビデオ信号２２０ｂを（例えば）同軸ケーブルを介してセットトップボックス２２６ｂに出力する。
【００２７】
セットトップボックス２２６ｂは、エンドユーザ２０２ｂによって選択されるチャネルに基づいて変調後デジタルビデオ信号２２０ｂのうち１つの選択した搬送波をベースバンドにダウンコンバートする同調器２４４ｂを含む。セットトップボックス２２６ｂはまた、ベースバンドビデオ信号２２０ｂをデジタルビデオ信号２２０ｂに戻す復調器２４６ｂ（例えばＱＡＭ復調器２４６ｂ）も含む。次いでこのデジタルビデオ信号２２０ｂがデコーダ２４８ｂ（例えばＭＰＥＧデコーダ２４８ｂ）で復号化される。復号化ビデオ信号２２０ｂは、（例えば）同軸ケーブルを介してテレビジョン２２８ｂのビデオポートまたはＳビデオポートに供給される。あるいは、復号化デジタルビデオ信号２２０ｂをＲＦ変調（ＮＴＳＣまたはＰＡＬ）してテレビジョン２２８ｂに送ることもできる。このＷＤＭデジタルビデオオーバーレイを実装する一方法についての詳細な議論では、ＰＯＮ２００ｂ用のプロトコルスタックを示す図４Ｃに関連する以下の説明を参照する。
【００２８】
図４Ｃを参照すると、ビデオヘッドエンド２１９ｂ、ＰＯＮ２００ｂ、セットトップボックス２２６ｂ、およびテレビジョン２２８ｂに関連する例示的プロトコルスタックをより詳細に示す図が示されている。各プロトコルに関連する詳細の多くは当業者に知られており、したがって話をわかりやすくするために本明細書では詳細に説明しないことを理解されたい。
【００２９】
ビデオヘッドエンド２１９ｂは、少なくとも以下の層を含むプロトコルスタックを有する。
【表６】
2005210688.tif 000008
【００３０】
ビデオヘッドエンド２１９ｂは、少なくとも以下の層を有するプロトコルスタックを有するＯＬＴ２０４ｂに接続される。
【表７】
2005210688.tif 000009
【００３１】
ＯＬＴ２０４ｂ／配信装置２３４ｂは、少なくとも以下の層を有するプロトコルスタックを有するＯＮＴ２０８ｂに接続される。
【表８】
2005210688.tif 000010
【００３２】
ＯＮＴ２０８ｂは、少なくとも以下の層を有するプロトコルスタックを有するセットトップボックス２２６ｂに接続される。
【表９】
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【００３３】
この場合も、セットトップボックス２２６ｂは、広い帯域幅能力を有する「汎用」衛星受信機セットトップボックスなどのレガシーセットトップボックス２２６ｂでよいことを理解されたい。セットトップボックス２２６ｂは、少なくとも以下の層を有するプロトコルスタックを有するテレビジョン２２８ｂに接続される。
【表１０】
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【００３４】
図４Ｃに示すように、ＯＮＴ２０８ａのそれぞれでＱＡＭ変調器２４２ａを有する第１実施形態のＰＯＮ２００ａ（図４Ａ参照）と比較して、ＯＬＴ２０４ｂで１つのＱＡＭ変調器２４２ｂが使用されるので、ＱＡＭの複雑さがＰＯＮ２００ｂで低減されることがわかる。ＱＡＭ変調器２４２ｂをＯＬＴ２０４ｂと関連付けることの１つの可能な欠点は、デジタルビデオ信号２２０ｂをＷＤＭフィルタ２３８ｂに供給する光送信機２３６ｂに関して線型性およびＳＮＲの要件が増大することである。それでも、ＷＤＭアナログビデオオーバーレイ１２２（図１参照）を使用する従来型ＰＯＮ１００と比較して、こうした要件は依然として緩和されている。ＯＬＴ２０４ｂに関連する中央ＱＡＭ変調器２４２ｂで使用されるスペクトルが、ＮＴＳＣの場合最大５５０〜７５０ＭＨｚとすることができるアナログ経路中の帯域に対応する限り、ＰＯＮ２００ｂは、ＷＤＭアナログビデオオーバーレイ１２２を使用する従来型ＰＯＮ１００で使用されるＯＮＴと類似のＯＮＴ２０８ｂを使用できることも理解されたい。
【００３５】
上記の２つのＰＯＮ２００ａおよび２００ｂを説明するのに使用したプロトコルは例であり、ＰＯＮ２００ａおよび２００ｂを実装するのに多数の異なるタイプのプロトコルを使用できることを理解されたい。
【００３６】
ＰＯＮ２００の２つの実施形態を参照すると、ＷＤＭデジタルビデオオーバーレイが、ＭＰＥＧ２およびＭＰＥＧ４などの成熟した技術をデータ圧縮のために再利用でき、イーサネットをトランスポートプロトコルとして再利用できることがわかる。こうした技術を再利用することにより、基本的ＰＯＮに最小の変更を加えることでＷＤＭデジタルビデオオーバーレイを実装することができる。加えて、ＭＰＥＧ２は既に衛星放送用のデジタルビデオ信号を圧縮するのに使用されているので、このことは、セットトップボックス２２６が従来型衛星セットトップボックスと同一または同様でよいことを意味する。さらに、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）およびＩＰスイッチを接続するのにペイロード１Ｇｂｐｓを有するギガビットイーサネットが既に使用されているので、このことは、既成の（ｏｆｆ  ｔｈｅ  ｓｈｅｌｆ）ギガビットイーサネットスイッチを再利用することによってデジタルビデオ信号２２０の配信を実装できることを意味する。ギガビットイーサネットが使用される場合、ギガビットイーサネットは、通常のＴＶチャネルに対して４Ｍｂｐｓを割り振るだけで、ＨＤＴＶチャネルに対して２０Ｍｂｐｓを割り振ることにより、最大２５０ＴＶチャネルまたは５０ＨＤＴＶチャネルあるいはこれら２つの任意の一次結合を配信することができる。また、データ圧縮技術が進歩するにつれて、次世代イーサネット規格が１０Ｇｂｐｓを配信することができると考えられ、それにより、このインフラストラクチャを介して配信することができるチャネル量を今後数年で劇的に増大することが可能になると考えられる。
【００３７】
加えて、ＰＯＮ２００がイーサネットベースのＷＤＭデジタル信号オーバーレイを使用する場合、ＰＯＮ２００は、ＩＥＥＥ  ＥＦＭ  ＥＰＯＮ仕様の一部を再利用することができる。例えば、ＥＰＯＮ仕様は、あらゆるＯＮＴがフルデジタル信号コンテンツを受信することを要求する。ＰＯＮ２００がＥＰＯＮ仕様に基づくＯＮＴを再利用する場合、特定のユーザ２０２向けのＶｏＤおよびＰＰＶデジタルビデオ信号２２０などの特殊なコンテンツが、ＯＮＴ２０８でフィルタされなければならない。しかし、このことはセキュリティリスクとは考えられない。ＯＮＴでのコンテンツフィルタリングを有する同一のデジタル信号放送の概念がＥＰＯＮとＡＰＯＮの両方の仕様でデータ経路に対しても応用されているからである。
【００３８】
最後に、ＰＯＮ２００がダウンストリームデジタルビデオ放送を有するので、ポイントツーマルチポイントＴＤＭＡベースのＭＡＣ層が不要であり、公正なアップストリーム帯域幅割振りを保証するための管理が不要であり、さらにはＯＮＴレンジングプロトコルも不要であることに留意されたい。言い換えれば、ＰＯＮ２００のアーキテクチャは、各ＯＮＴ２０８がデジタルＯＬＴ２０４への直接フィードバックを必要とせずに「ロックイン」することを可能にする物理層上の基本フレーミングを有する、常にダウンストリームビデオチャネル上にある「ダム（ｄｕｍｂ）」、または大きい「ダム」ビットパイプと表現することができる。この「ダム」ビットパイプは衛星置換配信媒体とみなすことができる。
【００３９】
本発明に関連するその他の特徴および利点の一部のリストを以下に示す。
・ＷＤＭデジタルビデオオーバーレイを使用するＰＯＮをどんな規格でも使用することができ、（ＩＥＥＥで指定される）ＥＰＯＮや（ＩＴＵ−Ｔ勧告による）ＡＰＯＮおよびＧＰＯＮなどの何らかの特定の規格または仕様に制限されない。
・ＷＤＭデジタルビデオオーバーレイを使用するＰＯＮが、デジタル放送ビデオを配信すると共に、ＰＯＮ−ＯＬＴ  Ｔｅｌｅｃｏｍ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔで必要な帯域幅を効果的に下げることができる。
・テレビジョンは、セットトップボックスによって供給されるビデオ信号を、エンドユーザが視聴することができるビデオおよび音声に変換するどんな既成の装置でもよい。
・セットトップボックスは、比較的広い帯域幅（２０００ＭＨｚ）を処理することができ、ＢＰＳＫまたはＱＰＳＫ変調を使用することができる衛星受信機でよい。したがって、衛星受信機セットトップボックスは、ほぼ「無制限の」帯域幅ポテンシャルを有するＰＯＮプラットフォームにより良好にマッチする。市販の１つの例示的衛星受信機セットトップボックスはＣｏｎｅｘｔａｎｔ  ＣＸ２４１１０である。Ｃｏｎｅｘｔａｎｔ  ＣＸ２４１１０は、内部デュアルアナログ−デジタル変換器、デジタル復調、および前方誤り訂正（ＦＥＣ）を備えるＱＰＳＫ／ＢＰＳＫ復調器ＩＣを有する。復調器ＩＣは、デジタルデローテーション、デジタルフィルタリング、等化、およびビタビ／リードソロモンＦＥＣを提供する。この衛星受信機セットトップボックスはまた、衛星伝送用のＤＶＢ（ＥＴＳ３００−４２１）仕様に準拠している。
・ＷＤＭを介してデジタルビデオオーバーレイを使用してビデオ信号を配信するＰＯＮは、ＰＯＮがＷＤＭを介してアナログビデオオーバーレイを実装した場合に使用されるのと同じ１５５０ｎｍ波長を使用することができる。
・このアーキテクチャは、ＰＯＮネットワークを介して放送ビデオ配信への迅速かつ経済的なロードマップを提供すると共に、ＨＤＴＶやビデオオンデマンドなどのより改良型のビデオサービスを可能にする。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を添付の図面で示し、上記の詳細な説明で述べたが、本発明は開示の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載され定義された本発明の精神から逸脱することなく多数の再構成、修正、および置換が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ビデオ、音声、およびデータをエンドユーザに配信することができる従来のＰＯＮの基本構成要素を示すブロック図である（従来技術）。
【図２】本発明による、ビデオ、音声、データをエンドユーザに配信することができる改良型ＰＯＮを示すブロック図である。
【図３Ａ】本発明による第１実施形態に従って拡張された図２に示すＰＯＮの基本構成要素を示すブロック図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態による、図３Ａに示すＰＯＮを使用してビデオヘッドエンドからエンドユーザにビデオを配信する好ましい方法の基本ステップの流れ図である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態による、図３Ａに示すＰＯＮを実装するのに使用することができる例示的プロトコルスタックを示すブロック図である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施形態による、図３Ａに示すＰＯＮ内に配置されたＯＮＴの基本構成要素を示すブロック図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態に従って拡張された図２に示すＰＯＮの基本構成要素を示すブロック図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態による、図４Ａに示すＰＯＮを使用してビデオヘッドエンドからエンドユーザにビデオを配信する好ましい方法の基本ステップの流れ図である。
【図４Ｃ】本発明の第２実施形態による、図４Ａに示すＰＯＮを実装するのに使用することができる例示的プロトコルスタックを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
２００、２００ａ、２００ｂ  ＰＯＮ
２０２、２０２ａ、２０２ｂ  エンドユーザ
２０４、２０４ａ、２０４ｂ  ＯＬＴ
２０６、２０６ａ  ＯＤＮ
２０８、２０８ａ、２０８ｂ  ＯＮＴ
２１０、２１０ａ、２１０ｂ  ＰＳＴＮ
２１２、２１２ａ、２１２ｂ  ＰＯＴＳ装置
２１４、２１４ａ、２１４ｂ  ＡＴＭ／ＩＰネットワーク
２１６、２１６ａ、２１６ｂ  ＰＣ
２１８  ＷＤＭデジタルビデオオーバーレイ
２１９ａ、２１９ｂ  ビデオヘッドエンド
２２０、２２０ａ、２２０ｂ  デジタルビデオ信号
２２１  テレビジョン
２２６ａ、２２６ｂ  セットトップボックス
２２８ａ  ディスプレイ
２２８ｂ  テレビジョン
２３０ａ  放送受信機
２３２ａ、２３２ａ  拡張ビデオコンテンツプロバイダ
２３４ａ、２３４ｂ  配信装置
２３６ａ、２３６ｂ  光送信機
２３８ａ、２３８ｂ、２４０ａ、２４０ｂ  ＷＤＭフィルタ
２４２ａ、２４２ｂ  変調器
２４４ａ、２４４ｂ  同調器
２４６ａ、２４６ｂ  復調器
２４８ａ、２４８ｂ  デコーダ
２５０ａ  Ｅ／Ｏ受信機
２５２ａ  ＰＯＮ−ＰＨＹ
２５４ａ  ＴＣ
２５６ａ  イーサネット構成要素
２５８ａ  ＣＯＤＥＣ＆ＳＬＩＣＥＳ
２６０ａ  デジタルビデオ受信機
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【外国語明細書】
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