(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル放送システムのヘッドエンドとセットトップボックスとの間に接続されるネットワーク終端装置において、
ダウンストリームのデータパケットを受信し、アップストリームの非同期転送モードセルを送信するフロントエンド回路と、
上記フロントエンド回路に接続され、複数のデータインタフェースと、非同期転送モード分割ユニットと、プロセッサとを有し、該プロセッサにより、該フロントエンド回路で受信されたデータパケットの種類を、該データの種類を識別する識別子によって、識別して、該識別されたデータパケットを、該複数のデータインタフェースのうちのデータの種類に対応したデータインタフェースに供給し、該非同期転送モード分割ユニットにより、該フロントエンド回路によって送信する非同期転送モードセルを生成するプロセッサ回路と、
上記プロセッサ回路のデータインタフェースに接続され、少なくとも１つのアナログ電話機を接続するための、アナログ音声信号をデジタルパケットに、デジタルパケットをアナログ音声信号に変換する電話回路とを備え、
上記プロセッサ回路は、インターネット電話プロトコルを用いて、上記フロントエンド回路で受信されたデータパケットを上記電話回路に供給するとともに、該電話回路からのデジタルパケットから、該フロントエンド回路によって送信する上記非同期転送モードセルを生成することを特徴とするネットワーク終端装置。
【請求項２】
上記プロセッサ回路の複数のデータインタフェースのうちの少なくとも１つのデータインタフェースは、イーサネット（登録商標）又はｉリンク（登録商標）に接続するためのものであることを特徴とする請求項１記載のネットワーク終端装置。
【請求項３】
上記プロセッサ回路は、上記フロントエンド回路によって受信されたトランスポートストリームにおける異なるプロトコルのデータパケットを分離するトランスポートストリームデマルチプレクサを有することを特徴とする請求項１又は２記載のネットワーク終端装置。
【請求項４】
上記フロントエンド回路は、衛星中間周波数範囲の４相位相偏移変調されたＭＰＥＧトランスポートストリームのパケットを受信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のネットワーク終端装置。
【請求項５】
上記フロントエンド回路は、上記ダウンストリームのデータパケットを受信するための４相位相偏移変調の復調器を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のネットワーク終端装置。
【請求項６】
上記フロントエンド回路は、上記ダウンストリームのデータパケットを受信するための直交振幅変調の復調器を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のネットワーク終端装置。
【請求項７】
上記フロントエンド回路は、アップストリームの非同期転送モードセルを送信するための４相位相偏移変調器を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のネットワーク終端装置。
【請求項８】
上記電話回路は、アナログ電話サービス又はサービス統合デジタルネットワーク用の公衆交換電話網インタフェースを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のネットワーク終端装置。
【請求項９】
上記電話回路は、音声データ圧縮デジタルシグナルプロセッサを含む拡張インタフェースを有し、該拡張インタフェースにより、上記送信するデジタルパケットを圧縮することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載のネットワーク終端装置。
【請求項１０】
上記インターネット電話プロトコルは、ＩＴＵ Ｈ．３２３規格によって規定されていることを特徴とする請求項１記載のネットワーク終端装置。
【請求項１１】
上記プロセッサ回路は、帯域幅割当にリソース予約プロトコルを用いて、電話接続に要求帯域幅を保証することを特徴とする請求項１又は１０記載のネットワーク終端装置。
【請求項１２】
上記フロントエンド回路は、マルチポイントビデオ配信システム、ケーブルテレビジョンシステム及びローカルマルチポイント配信システムのうちの少なくとも１つのシステムで用いられるように、４相位相偏移変調又は直交振幅変調における復調器を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載のネットワーク終端装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ネットワーク終端装置に関し、特に、デジタル放送システムに接続するネットワーク終端装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルテレビジョン（Digital Television：以下、デジタルＴＶという。）サービスの出現により、家庭には、放送サービスだけでなく、双方向サービスも配信できるようになってきた。例えばマルチポイントビデオ配信システム（Multipoint Video Delivery System：以下、ＭＶＤＳという。）等の様々な家庭向け配信方法が開発されている。ＭＶＤＳネットワーク内の各家庭には、ヘッドエンド（head end）に対する４０．５〜４２．５ＧＨｚ帯域の高帯域通信用の双方向マイクロ波リンク（bidirectional microwave link）が設けられる。ネットワークは、複数のセルからなり、各セルは、１つのヘッドエンドがサービスする直径４ｋｍのエリアからなる。これらのエリアは、ケーブルでつながれた地域と共存でき、また、運用会社がサービスエリアを拡大するためにケーブルを敷設するには非常にコストがかかるエリアで用いられる。
【０００３】
デジタルＴＶサービスは、例えばＤＶＢ規格（ＥＮ ３０１ １９９、デジタルビデオ放送：ローカルマルチポイント配信システム用のＤＶＢ双方向チャンネル（DVB Interaction Channel for LMDS Distribution System））で規定されているように、トランスポートストリーム（Transport Stream）のフォーマットで放送される。このトランスポートストリームは、複数の番組チャンネル（multiple program channels）及び他の情報を含むことができる。この点に関しては、フォワードインタラクションパス（Forward Interaction path）、すなわちダウンストリームは、番組素材（programme material）でインタリーブされた制御メッセージ及び双方向データ（interactive data）を含むことができる。また、リターンインタラクションパス（Return Interaction path）、すなわちアップストリームは、メインダウンストリームの周波数範囲の端の５０ＭＨｚの範囲を用いて、制御メッセージに対するユーザアプリケーションデータ及び応答を搬送することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、様々なサービス及びフォーマットを効率的に且つ同時に伝送するデジタル放送システムにおいて、ユーザがそのサービスを利用する際に生じる問題に鑑みてなされたものである。特に、ユーザは、コンピュータのデータインタフェースを接続するように、デジタル放送システムを電話用に同時に使用する方法がなかった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、デジタル放送システムに接続するネットワーク終端装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るネットワーク終端装置は、デジタル放送システムのヘッドエンドとセットトップボックスとの間に接続されるネットワーク終端装置において、ダウンストリームのデータパケットを受信し、アップストリームの非同期転送モードセルを送信するフロントエンド回路と、上記フロントエンド回路に接続され、複数のデータインタフェースと、非同期転送モード分割ユニットと、プロセッサとを有し、該プロセッサにより、該フロントエンド回路で受信されたデータパケットの種類を、該データの種類を識別する識別子によって、識別して、該識別されたデータパケットを、該複数のデータインタフェースのうちのデータの種類に対応したデータインタフェースに供給し、該非同期転送モード分割ユニットにより、該フロントエンド回路によって送信する非同期転送モードセルを生成するプロセッサ回路と、上記プロセッサ回路のデータインタフェースに接続され、アナログ電話機を接続するための、アナログ音声信号をデジタルパケットに、デジタルパケットをアナログ音声信号に変換する電話回路とを備え、上記プロセッサ回路は、インターネット電話プロトコルを用いて、上記フロントエンド回路で受信されたデータパケットを上記電話回路に供給するとともに、該電話回路からのデジタルパケットから、該フロントエンド回路によって送信する上記非同期転送モードセルを生成する。
【０００７】
プロセッサは、異なる種類のデータパケットを識別して、それらのデータパケットを転送する。ユーザは、電話機を電話回路に接続して、デジタル放送システムにおいて電話インタフェースとデータインタフェースを同時に用いることができ、デジタル放送システムに接続された機器を切り換えることなく、デジタル放送システムを最大限に利用することができる。
【０００８】
プロセッサ回路は、フロントエンド回路によって受信されたトランスポートストリームにおける異なるプロトコルのデータパケットを分離するトランスポートストリームデマルチプレクサを有する。プロセッサ回路の少なくとも１つのデータインタフェースは、イーサネット（登録商標）又はｉリンク（登録商標）に接続するためのものである。
【０００９】
フロントエンド回路は、４相位相偏移変調（Quadrature Phase Shift Keying：以下、ＱＰＳＫという。）の復調器（QPSK demodulator）を有し、衛星中間周波数範囲のＱＰＳＫ変調ＭＰＥＧトランスポートストリームのパケットを受信する。また、フロントエンド回路は、例えば専用ケーブルネットワークで用いられている直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation：以下、ＱＡＭという。）の復調器（QAM demodulator）を有する。さらに、フロントエンド回路は、ＱＰＳＫ変調器を有する。
【００１０】
電話回路は、アナログ電話サービス（Plain Old Telephone Service：以下、ＰＯＴＳという。）又はサービス統合デジタルネットワーク（Integrated Services Digital Network：以下、ＩＳＤＮという。）用の公衆交換電話網（Public Switched Telephone Network：以下、ＰＳＴＮという。）インタフェースを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るネットワーク終端装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明を適用したネットワーク終端装置（Network Terminator）は、電話サービス、インターネットアクセスサービス、ビデオオンデマンド（video on demand）サービス及び放送サービスを提供する。
【００１３】
ネットワーク終端装置は、ユーザ宅の屋根に設置されたマイクロ波送受信機（microwave transceiver）と、宅内機器、例えば放送及びビデオオンデマンドサービス用のデジタルセットトップボックス（Set Top Box：以下、ＳＴＢという。）との間を接続することができ、イーサネット（登録商標）又はｉリンク（登録商標）で接続されたパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという。）は、このネットワーク終端装置を介して、インターネットにアクセスすることができ、標準電話サービス用の２台の電話送受話器は、公衆交換電話網（Public Switched Telephone Network：以下、ＰＳＴＮという。）に接続することができる。このネットワーク終端装置を用いたシステムは、例えばデジタルビデオ放送（Digital Video Broadcasting：以下、ＤＶＢという。）規格等の様々な規格に準拠している。
【００１４】
デジタルＴＶサービスは、ＤＶＢ規格によって規定されているように、トランスポートストリームで放送される。このトランスポートストリームは、番組素材でインタリーブされた制御及び双方向データからなるフォワードインタラクションパス（ダウンストリーム）だけではなく、複数の番組チャンネル及び他の情報を含むことができる。リターンインタラクションパス（アップストリーム）は、メインダウンストリームの周波数範囲の端の５０ＭＨｚの範囲を用いて、ユーザアプリケーションデータ及び制御メッセージに対する応答を搬送することができる。
【００１５】
利用可能なアップストリームの帯域幅の割当は、時分割多元接続（Time Division Multiple Access：以下、ＴＤＭＡという。）方式によって行われ、１つの帯域幅は、複数の固定長スロット（fixed length slot）に分割されている。ヘッドエンド（head end）とネットワーク終端装置間のプロトコルにおける媒体アクセス制御（Media Access Control：以下、ＭＡＣという。）層は、どのユーザに帯域、すなわちどの周波数の、どのタイムスロットが割り当てられるかを定めるために用いられる。また、ＭＡＣ層は、全てのネットワーク終端装置に対する同期情報を定義するためにも用いられる。ＭＡＣ層は、時間的に重要な機能及び高レベルの管理機能の両方を必要とし、物理層（ヘッドエンドに対する電気的接続）とユーザアプリケーション間のインタフェースとして機能する。ＭＡＣ層は、ＤＶＢ規格によって定義されており、ケーブルテレビジョン（Cable Television Service：以下、ＣＡＴＶという。）システム及びＭＶＤＳと殆ど同じである。
【００１６】
図１は、本発明を適用したネットワーク終端装置の具体的な構成を示すブロック図である。ネットワーク終端装置は、図１に示すように、フロントエンド回路（Front End Board）１１と、プロセッサ回路（Processor Board）１２と、電話回路（Telephony Board）１３と、電源回路１４とを備える。これらの回路１１〜１３は、例えば電池によってバックアップされた電源回路１４から電力が供給されるとともに、内部バス１５によって互いに接続されており、例えばＣＡＴＶシステム、ローカルマルチポイント配信システム（Local Multipoint Distribution System：以下、ＬＭＤＳという。）、ＭＶＤＳ等の様々なネットワークシステムに対応できるように、それぞれ１枚のプリント基板（board）として、すなわちモジューラ構造（modular design）として設計されている。
【００１７】
ネットワーク終端装置のフロントエンド回路１１には、信号ケーブルによって無線周波数（以下、ＲＦという。）アンテナ（図示せず）が接続されている。フロントエンド回路１１は、例えば図１に示すように、４相位相偏移変調器（Quadrature Phase Shift Keying：以下、ＱＰＳＫ変調器という。）、ＱＰＳＫ復調器、ＭＡＣプロセッサ、ＥＰＬＤ等を備える。ＲＦアンテナ回路は、「人工衛星（satellite）」からの標準的なＱＰＳＫ変調ＲＦ信号を受信し、中間周波数信号（ＩＦ信号）にダウンコンバートし、得られるＩＦ周波数のダウンストリームにおけるＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式で圧縮されたトランスポートストリームパケット（以下、ＴＳパケットという。）を、フロントエンド回路１１に供給する。なお、上述したように、ネットワーク終端装置は、モジューラ構成となっているので、フロントエンド回路１１のＱＰＳＫ復調器を、例えば直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation：以下、ＱＡＭという。）における復調器に変えることによって、このネットワーク終端装置を専用ＣＡＴＶシステム、又は周波数が１０ＧＨｚ以下のＭＶＤＳにおいても用いることができる。アップストリームのデータは、雑音を確実に除去するために、常にＱＰＳＫ変調される。
【００１８】
フロントエンド回路１１のＭＡＣプロセッサは、動的なＴＤＭＡ処理によって、アップストリームチャンネルに対するアクセスを制御し、それによって、各ユーザに対する帯域幅の割当が、貴重なネットワーク容量が最適に使用されるように、調停される。また、ＭＡＣプロセッサは、送信に必要な電力レベル及び周波数に関するインストラクションを、ヘッドエンドから受信することができる。これらのインストラクションは、ヘッドエンドとネットワーク終端装置間の「サインオン及び較正（sign-on and calibration）」として知られている対話（dialogue）によって設定される。
【００１９】
ＱＰＳＫ復調器は、トランスポートストリームを出力し、トランスポートストリームは、番組素材、双方向データ、及び利用可能な帯域幅に対するアクセスを制御するＭＡＣメッセージを含むことができる。トランスポートストリームは、ＥＰＬＤに供給され、ＥＰＬＤは、トランスポートストリームから同期情報と、ＭＡＣメッセージが含まれているパケットとを抽出する。これらのパケットは、パケット識別子（Packet Identifier：以下、ＰＩＤという。）によって識別される。ＭＡＣメッセージを含むパケットが検出されると、そのパケットは、ファーストインファーストアウトメモリ（ＦＩＦＯメモリ）に書き込まれ、その後、ＭＡＣプロセッサに割込がかかる。そして、ＭＡＣプロセッサは、ＦＩＦＯメモリからＭＡＣメッセージを読み出して、その内蔵するメモリ（local memory）に書き込み、ＭＡＣメッセージで必要とされる動作を行う。
【００２０】
また、ＭＡＣプロセッサとＱＰＳＫ変調器間のデータ転送も、ＥＰＬＤを介して行われる。ＭＡＣプロセッサが内蔵するメモリに送信するデータが記憶され、そのＭＡＣプロセッサに有効な送信タイムスロットになると、ＭＡＣプロセッサに割込がかかり、ＭＡＣプロセッサは、非同期転送モード（Asynchronous TransferMode：以下、ＡＴＭという。）セルにフォーマットされたＭＡＣメッセージをＥＰＬＤに転送する。ＥＰＬＤは、ＭＡＣメッセージのデータをＱＰＳＫ変調器に適したインタフェースフォーマットのデータ、すなわちデジタルオーディオビジュアルカウンシル（Digital AudioVisual Council：以下、ＤＡＶＩＣという。）Ａ０として知られているシリアルフォーマットに変換して、ＡＴＭセル全体のデータをＱＰＳＫ変調器に転送する。
【００２１】
プロセッサ回路１２は、上述した図１に示すように、分割及び再組立（Segmentation and Reassembly：以下、ＳＡＲという。）回路、トランスポートストリームデマルチプレクサ（以下、ＴＳデマルチプレクサという。）、イーサネット及びＩＥＥＥ１３９４の規格に準拠した駆動回路（以下、イーサネット＆ｉリンク駆動回路という。）、プロセッサ等を備え、このネットワーク終端装置の主データルータとして機能する。その機能には、ネットワーク内の様々なプロトコルのカプセル化／除去（encapsulating/stripping）が含まれる。プロセッサ回路１２は、ダウンストリームのＭＰＥＧトランスポートストリームからインターネットプロトコル（Internet Protocol：以下、ＩＰという。）データを抽出し、このＩＰデータを、外部データインタフェース用の電話回路１３又は駆動回路、例えばイーサネット＆ｉリンク駆動回路のどちらかに供給する。ＩＰは、送信元及び送信先アドレス情報、誤り訂正データ、ペイロード記述子（payload descriptor）を挿入するためにデータをカプセル化する（encapsulating）方法である。ＩＰによって、ユーザデータは、コンピュータ／通信ネットワークでルーティングされ、その宛先に配信される。
【００２２】
アップストリーム方向においては、好ましくは、ＩＰデータをカプセル化する（encapsulate）ために、ＡＴＭセルが用いられる。したがって、プロセッサ回路１２は、好ましくは、ＡＴＭ分割機能を有している。上述したように、ｉリンクインタフェース規定によって、ホームネットワーク接続を形成することができる。
【００２３】
フロントエンド回路１１のＱＰＳＫ復調器は、上述したようにＭＡＣプロセッサに供給するＴＳを、プロセッサ回路１２のＴＳデマルチプレクサにも供給する。ＴＳデマルチプレクサは、供給されたＴＳパケットから、このネットワーク終端装置に関連し、ユーザデータのみを含む特定のＴＳパケットのみを抽出する。ＴＳデマルチプレクサは、特定のＰＩＤを有するこれらのパケットのみを抽出して、これらのパケットを、その内蔵するメモリに記憶するようにプログラムされている。パケットが完全に記憶されると、プロセッサ回路１２のプロセッサ（ＭＡＣプロセッサではない）に割込がかかり、このプロセッサは、パケットのデータを、更なる処理、例えばイーサネット＆ｉリンク駆動回路又はアナログ電話サービス（Plain Old Telephone Service：以下、ＰＯＴＳという。）の電話回路１３に供給するために、それ自身のメモリに記憶する。このデータは、実際には、ＩＰパケットであり、複数のＴＳパケットに更に分割される。
【００２４】
一方、アップストリームにおいては、ＩＰパケットのデータは、ＴＳパケットではなく、ＡＴＭセルにカプセル化される。ネットワーク終端装置は、ＳＡＲ回路における分割機能を用いて、ユーザデータのブロック、すなわちＩＰパケットをＡＴＭセルに分割する。プロセッサは、データをそれ自身のメモリに書き込み、ＭＡＣプロセッサを有するフロントエンド回路１２がＡＴＭセルを送信できるようになったことを示すと、データは、理想的なインタフェース（Utopia interface）を介してＥＰＬＤに供給され、更にＱＰＳＫ変調器に転送される。この処理は、プロセッサの介入なしに、自動的に行われる。
【００２５】
電話回路１３は、図１に示すように、少なくとも１つの標準アナログ電話機用のインタフェース回路、オーディオ処理回路等を備え、アナログ音声信号をデジタルパケットに変換するとともに、デジタルパケットをアナログ音声信号に変換する。電話回路１３は、電話機からのアナログ音声信号をデジタルパケットに変換して、通信プロトコルにおけるカプセル化を行うプロセッサ回路１２に供給する。そして、音声信号のパケットは、上述したように、ヘッドエンドにルーティングされる。
【００２６】
すなわち、電話回路１３のインタフェース回路は、サンプリング周波数が８ＫＨｚであり、８ビットのアナログ／デジタル変換器を備え、サンプリングされた音声信号を表す１バイト当たり８ビットの音声データを生成して、オーディオ処理回路に供給する。オーディオ処理回路は、その音声データをデュアルポートＲＡＭ（Dual Port RAM）に記憶し、１６０バイトの音声データがたまると、音声データをプロセッサ回路１２のメモリに転送する。この音声データは「生のデータ（raw data）」であり、プロセッサ回路１２のプロセッサは、音声データをＩＰプロトコルにカプセル化し（encapsulate）、ＳＡＲ機能によって音声データを分割し、アップストリームとして送信する。逆方向、すなわちダウンストリームにおいては、ＴＳのＩＰパケットからＩＰプロトコルが除去されて、生のデータが抽出され、電話回路１３によってデュアルポートＲＡＭに書き込まれ、アナログ音声信号に変換された後、電話機に供給される。
【００２７】
なお、電話回路１３に、音声データを圧縮するデジタルシグナルプロセッサ（Digital Signal Processor：以下、ＤＳＰという。）を備えた拡張インタフェース（expansion interface）回路を設けるようにしてもよい。この拡張インタフェースにより、用いられるアルゴリズム及び必要とされる通話品質（required perceptual speech quality）に依存するが、例えば必要なデータレートを６４Ｋｂ／ｓから４〜６Ｋｂ／ｓ程度に減らすことができる。
【００２８】
電話機は、インターネット電話プロトコル（Internet Telephony protocols）、例えばＩＴＵ Ｈ．３２３勧告の「ローカルエリアネットワーク用のサービス品質を保証しないテレビ電話システム及び機器（Visual Telephone Systems and Equipment for Local Area Networks Which Provide a Non-Guaranteed Quality of Service）」を用いて、ヘッドエンドに接続される。これによって、音声情報をＩＰパケットにカプセル化し、呼出信号／接続（call signalling/setup）等の電話サーバとの通信を行うためのプロトコルを準備する便利な方法が提供される。呼をサポートするために利用可能な要求帯域幅（required bandwidth）を有する接続が保証されるように、帯域幅割当に、リソース予約プロトコル（Resource Reservation Protocol）を用いることができる。音声データの再送信が要求されないときは、伝送制御プロトコル（Transmission Control Protocol：ＴＣＰ）と対照的なユーザデータグラムプロトコル（User Datagram Protocol：ＵＤＰ）を、ＩＰと共に用いるようにしてもよい。外部の電話交換機に接続するために、電話ゲートウェイ（telephony gateway）をヘッドエンドに設けることによって、家庭とヘッドエンド間に必要とされるものをインターネット電話のみとすることができる。これによって、インターネット上で起こる遅延及びパケットの喪失のような問題を避けることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るネットワーク終端装置は、ダウンストリームのデータパケットを受信するとともに、アップストリームの非同期転送モードセルを送信するフロントエンド回路と、複数のデータインタフェースと、フロントエンド回路によって送信される非同期転送モードセルを生成する非同期転送モード分割ユニットを有し、フロントエンド回路で受信されたデータパケットの種類を、データの種類を識別する識別子によって、識別して、識別されたデータパケットを、複数のデータインタフェースのうちのデータの種類に対応したデータインタフェースに供給するプロセッサと、少なくとも１つのアナログ電話機を接続するための、アナログ音声信号をデジタルパケットに、デジタルパケットをアナログ音声信号に変換する電話回路とを備える。プロセッサは、インターネット電話プロトコルを用いて、受信データパケットを電話回路に供給するとともに、電話回路からのデジタルパケットから、フロントエンド回路によって送信される非同期転送モードセルを生成する。これにより、ユーザは、例えば電話機とコンピュータをデジタル放送システムに接続して、通話及びインターネットを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明を適用したネットワーク終端装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ フロントエンド回路、１２ プロセッサ回路、１３ 電話回路、１４ 電源回路、１５ 内部バス
【図１】
0004355430.tif 000002