移動通信網絡適配器的製作方法
2023-12-07 03:02:21
專利名稱：移動通信網絡適配器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一般網絡結構，具體涉及利用廣播網和行動電話網的與網際網路相互作用的系統。
現有技術在消費者用電子裝置以及多媒體內容用訪問設備領域中，使用了寬帶廣播網、基帶點對點網際網路以及電話網三種形式的網絡。遺憾的是，由一種網絡訪問內容而設計的消費者用設備，一般來說不能很好地與其它網絡工作，甚至根本不能工作。
訪問廣播網內容的最一般的消費者用設備就是電視。然而電視不能進行計算，也不能用電視掛電話或接電話。最近介紹了一種可以訪問網際網路內容的Web電視裝置(商品名WebTV)。Web電視裝置是為了只適用於家庭使用的特殊目的而設計的固定裝置。這個Web電視需要專用電話線、56kbps數據機、150MHz以上的處理器以及約10MB的存儲器。Web電視只具備Web內容以及e-mail的下載相關的有限功能。另外，Web電視也不能提供移動通信訪問能力。也就是說，用戶將Web電視搬到各處，再裝配起來，實際上是不可能的。
訪問網際網路最一般的設備，就是個人計算機(PC)或膝上(laptop)電腦。典型的是由所謂的網景瀏覽器(Netscape Navigator)那樣的Web用瀏覽器提供圖形用戶界面(GUI)。這種類型的網際網路訪問存在一些問題。它要求一些專門化的裝置。
同電視或電話那樣的其它用戶用機器相比，計算機需要較多的注意和專用的硬體。計算機需要裝載軟體。系統需要配置。作業系統需經常更新。有時因軟體的更新，還需要更新硬體。系統在達到使用狀態時，需要冗長的啟動操作。而且在通話之後，僅切斷電源有時就會使機器不能使用。通常需要做關機處理。所以不存在即時進行的開/關。計算機在使用中還經常不明原因地「死機」。用戶須與ISP籤約。與ISP的連接通常還要一些數據機、電纜、DSL或撥號訪問電話線路。ISP也不是在所有的地方都可以使用。總之，用現有的計算機系統去訪問網際網路，需要相當熟習機器的用戶。
通過網際網路訪問廣播電視節目，雖說可能，但其質量和傳送速度較差。一般來說，個人計算機不是按『娛樂中心』來構成或設計的。另外，具備機箱、磁碟驅動器、印表機、監視器、滑鼠、電纜數據機以及音箱的標準配置的PC機，攜帶上也存在問題。即便裝置可以攜帶，其視頻和音頻的界面質量也極差。
最近，無線蜂窩電話(Cellphones)和個人用信息機也具備了訪問網際網路的功能。這些設備不僅提供信息服務，還提供了網際網路內容的訪問。這些設備也存在固有的獨特問題。即這些設備不能用作網絡計算機。一般這些設備不能連結廣播服務提供者。最重要的問題是其顯示畫面受尺寸的限制，作為娛樂用設備根本不適用。不可能想像躺在沙發上，手裡拿著PDA看新上映的電影或聽CD。
網際網路電話服務也已可能。但其服務質量極差，特別是通常的雙向通話時，質量非常壞。網際網路的分組交換特性不適於雙向流內容的同時傳送。
由於這些情況，存在著一種願望，即希望提供對廣播、網際網路以及電話網內容的雙方都能進行品質良好的，可同時進行訪問的移動通信網絡結構。希望有簡單而又有柔性的含有安全制約條件的用戶界面。
發明內容
移動通信網絡適配器具有無線埠(Wireless port)和機器埠(Appliance port)。機器埠為連接如蜂窩式電話那樣的無線移動通信裝置而物理上構成。而且，無線移動通信裝置為通過基站與網絡內容提供者通信而設置。機器埠為連接如電視那樣的機器而設置。適配器還具有為生成網際網路協議數據而構成的上行協議棧(Protocolstack)。網際網路協議數據是利用經過無線移動通信裝置的網絡內容提供者與上行通路傳送到基站的。網絡內容提供者響應網際網路協議數據，經過下行通路，將網絡內容傳送到上述機器。
圖1表示依據本發明的移動通信網絡結構框圖。
圖2表示由圖1的結構使用的上行協議棧的框圖。
圖3是本發明所採用的對接埠(Docking port)的透視圖。
圖4表示另外的實施例的對接埠圖。
圖5表示圖3和圖4的對接埠所使用的插件(pin)分配框圖。
圖6表示圖1結構所使用的下行協議棧的框圖。
圖7表示移動通信網的上行通路和下行通路的框圖。
圖8表示圖7配置的協議棧框圖。
圖9表示圖1網絡的用戶用機器的推薦實施例框圖。
實施方式實施例1.
網絡結構的概況圖1示出依據本發明的網絡結構100。作為基本配置，網絡結構100包括用戶用機器110和無線移動通信裝置120，這些經物理連結(Link)103由機器埠(A埠)111與無線埠(W埠)121相互物理連接。
採用這種組合，如下面詳細說明的那樣，可以利用移動通信網訪問廣播網內容和網際網路內容。作為有利的一點舉出的是本發明的結構是完全可以攜帶的。用戶只要簡單地將蜂窩電話同機器(電視等)連接即可，不需要做複雜的啟動、登錄或配置處理的執行就可以進行操作。而且安全可以保證，用戶只要從TV上卸下電話操作就完結，而其機器仍可按原來的獨立形式使用。至於網絡內容訪問的場所，只要是能接收廣播電視信號，又能使用蜂窩電話的任何地點都可以，在先進國家幾乎可以覆蓋任何場所。
推薦的一個實施例中，消費者用機器110是適合於本說明書記載的電視機。另外這個機器也可以是收音機、CD播放器或是冰箱、電爐、洗衣機、攝像機等家用電器，或者是車船等可載的移動用機器(導航系統等)或電視機。當然不用說，此時移動用機器的操作是必要的條件。
另外，機器100還可以由所謂的遙控器等的遠程控制裝置170來控制。用這個「遠程控制裝置」通過紅外線或RF信道等的通路113來控制機器。這個遠程控制裝置可以使用如音量或信道選擇那樣的現有的指令，以及可以訪問網際網路的IP指令如Back(返回)，Forward(前進)，Reload(再下載)，Home(主頁)，Search(搜索)，Security(安全)，Shop(車間)，Character input(記號輸入)等。操作任何一個標準的網際網路瀏覽器進行IP內容、數據或者控制信息的接收和生成時，後者的指令通常就足夠了。
無線裝置120採用時分多址連接(TDMA)、頻分多址連接(FDMA)、碼分多址連接(CDMA)、正交頻分復用(OFDM)、多載波CDMA(MC-CDMA)、AMPS、CDPD、PCS、W-CDMA以及同種類的通信方式等的標準通信方式(WD-BS)131與基站130進行通信。典型的有無線裝置120是蜂窩電話。
基站130是經網際網路協議(IP)141(IETF RFC791等)的第三層與網際網路服務提供者(ISP)140進行通信。ISP可以經IP協議141與廣播內容服務前端設備150進行通信。網際網路傳輸信息是經過路由器和寬帶網通信的。這是眾所周知的事情。數據前端設備(Head end)利用地波、電纜、數字用戶線(DSL)或衛星廣播技術161輸出電視廣播用信號160。
隨著多媒體產業的迅速發展，希望注意的是電話網內容/訪問、網際網路內容/訪問以及廣播網內容/訪問，經常是同一企業的不同部門。因此在本說明書下面敘述到網絡內容提供者時，應當理解其內容來源可能是ISP、電話網操作者或者是現有的廣播業者。
本結構100還提供從無線裝置120向ISP140的上行通路101，及從前端設備150到機器110的下行通路102。推薦的實施例中，上行通路是採用網際網路協議傳送低帶寬控制信息，或向其它地址傳送想要的IP數據。此時的IP數據就是由用戶控制的機器所產生的內容(機器數據)。下行通路響應控制信息傳送高帶寬網絡內容(廣播或網際網路的信息)。
網絡操作概況操作中，用戶與服務提供者建立雙向通路。換言之，用戶只進行行動電話的發信即可。此時，蜂窩電話插在機器的對接埠(參照圖3和圖4)。而這時蜂窩電話可由機器供電。
機器120正常連接，利用高速下行通路102接受網絡內容。例如，這個機器是一個經天線接收ATSC數據廣播或直接廣播衛星(DBS)的廣播或者通過電纜的連接接收有線信道的電視機。傳送網絡通常是公用的傳送媒體，支持比無線網絡130～131更高的速度。
這個機器和無線裝置起到了上行通路101用的啟動點的作用。上行通路通常向ISP140傳送遠程指令、通用資源識別(URI)、通用資源定位(URL)等少量的控制信息，另一方面，伴有圖像、視頻、語音的Web頁等大量的內容，通過高速廣播傳送網絡在下行方向傳送。這些頁，由HTML、XML或者是用無線用標記語言(WML)寫出皆可。如上述那樣，由TV/蜂窩電話的組合，就可以生成帶有網絡通信地址(IP位址或電話號碼)的作為其他任意地址用想要的其它數據。
蜂窩電話同ISP確立了接觸之後，ISP就可請求配置數據。此配置數據包括機器專用參數以及保密和計費用的蜂窩電話用參數。此時用戶向網絡內容的訪問方可開始。
協議棧蜂窩上行圖2示出依據本發明的上行通路101的協議棧。在機器110中，協議棧包括由應用層(瀏覽器)114、TCP/UDP層115、IP層116以及A埠111組成的物理層。行動裝置120中包括W埠層121、無線收發信裝置層122、無線調製解調層123。ISP和網際網路通過路由器142和廣域網143工作。這些都是標準內容。ISP140中包含互補型層144～146及區域網(LAN)層147。從機器110的請求到達ISP140時，使用蜂窩用下行方向還是使用寬帶下行方向的決定是基於機器能力的有關信息來進行。具有ATSC、數字電纜及BS那樣的MPEG TS的收信能力的機器可以利用高速寬帶下行通路。
應用層機器的應用層114可執行網景搜索器等的瀏覽器114。瀏覽器是通過上行IP通路101與前端設備確立TCP會話後開始的第1應用。瀏覽器有2個基本功能。瀏覽器向用戶提供了用遠程操作裝置170進行選擇，在各種服務和應用的海洋中航行的最初的用戶界面。如下面說明的那樣，既有在機器110的固定存儲器中可常駐的服務，也有通過廣播網可下載的服務。
瀏覽器可以使用無線應用協議(WAP)和無線用標記語言(WML)。WML是以XML為基礎的語言。使用WML對沒有鍵盤的設備只用指針(Pointer)就可以簡單地航行。基於WAP提供使用專用的WAP瀏覽器在移動用終端用戶機上顯示Web內容的機會。通過在ISP執行的WAP伺服器可以下載各種內容。WAP支持如SMS及GPRS以及移動通信網絡標準(GSM、CDMA、UMTS等)那樣的無線服務。這個協議滿足上行數據通路的低帶寬和長等待時間的必要條件。
作為瀏覽器的另外的功能，還具有可依據用戶的喜好客戶化顯示設定和應用設定的界面的功能。這些設定不可與初期網絡配置或初設定相混同。無線裝置由蜂窩式網絡服務提供者認證，因此系統結構100不需要任何配置和設定。配置、設定、IP位址分配以及必要時，所有的安全/認證/請求書發行的管理都由提供者進行。ISP的「應用」是伺服器144(Apache public domainHTTPdaemon等)。
TCP/UDP層TCP/UDP層115是由IETF RFC768用戶數據圖協議(UserDatagram Protocol)和RFC793傳送控制協議(TCP)分別設定。上行TCP或UDP數據由WD-BS界面131經無線裝置送出。下行TCP即UDP數據可以經過WD-BS界面或下行寬帶通路102送出。在寬帶下行時，IP多路發送和廣播多路發送用UDP數據嵌入到主要服務流(MPEG傳送流)中。
IP層IP層116設定在IETF RFC791網際網路協議中。請留意，互補型應用、TCP/UDP、IP層152～154存在於數字前端設備(Head end)150中。
LAN在ISP和數字前端設備中，物理層147是通過LAN連接的。
對接埠物理層圖3示出對接埠111和121的物理配置。舉一實施例，包含有可以將無線裝置120底部插入機器110的插口117。下邊詳細說明由互補型插件組完成連結(Link)103。
對接用接受臺(Docking Cradle)和網絡適配器圖4示出包含具有接受無線裝置底部的插口411的對接用接受臺400的另一個實施例。這個對接用接受臺可以用連接該機器用的插頭RJ45連接器403等，裝備電源連接器401和信號用連接器402。對接用接受臺400還可以包含適當的指示燈412。不言而喻，這個實施例中，遠程控制裝置170不是同機器，而是同接受臺直接通信(131)。
作為這個配置的優點可以舉出，對接用接受臺400是可使現有技術的機器應用於本發明的裝置，只有接受臺需要服從無線移動通信裝置的形狀因素。換言之，接受臺就是「網絡適配器」。也就是說，對接用接受臺包含如圖2、6、8、9所示的機器協議層的硬體和軟體的結構要素。
在這個實施例中，機器可以是任何現有的機器，另外，對接受臺與機器的連接可以是標準的視頻組合、S-視頻及語音用連接器403的任何一個。換言之，通過使用這種配置，只要移動用戶將接受臺和蜂窩電話拿來按本發明聯網就可以。在本說明書中以後提到機器時，就是指圖3那樣的獨立型機器，以及適合於本說明書中圖示和記載的實施例中基於現有技術的機器。
對接埠用信號插件圖5示出機器和無線裝置的插件(1～9)的一種可能的配置。插件1～9包含機器用插件501～509和行動裝置的互補型插件511～519。插件1～2邊進行RS-232C串行通信協議等的仿真邊傳送收信數據和發信數據。串行線路控制由插件3～4執行。A埠為表示機器已經完成數據的收信準備，在插件3施加正電壓。同樣的方法，W埠為表示機器已經完成數據的收信準備，在插件4施加正電壓。
無線裝置不能建立與網際網路連接時，插件5觸發警報狀態。通常操作時，無線裝置在插件5施加正電壓。對插件5施加零電壓是表示警報狀態。
插件7用於向無線裝置供電並向其電池再充電。插件8用於信號用接地和電源用接地的雙方。插件9用於無線裝置的天線需要延長時。存在由於在建築物內部的物理位置或機器的特定方向等某種環境，造成無線裝置本身的天線不能收到足夠強的信號的情況。代替變換機器本身的方向，可以通過延長天線與電視機後部等的機器的終端裝置的連接器有線連接。這個終端裝置與對接埠中的插件9有線連接。另外的實施例中，連結103也可採用USB或IEEE1394協議。
協議棧寬帶下行方向圖6表示下行通路102層。ISP140收到經蜂窩上行方向來自機器110的請求(URL等)後，通過收集與URL相應的Web內容執行其請求，通過下行寬帶通路102向機器發送內容。對IP分組頭(IPpacket headers)進行必要的修改後，通過下行寬帶通路102發送數據。對與圖2的層相差較大的層進行說明。層601是由ISO/IEC13818MPEG-2 Part 1定義的MPEG專用部分。層602是由ISO/IEC13818MPEG-2 Part 1定義的MPEG TS(Transport Stream)。層603是由ATSC AJ53(ATSC數位電視標準)定義的ATSC VSB(殘留邊帶)。電纜605情況的層604是由Cable TelevisionLaboratories，Inc.的開放型電纜規格(IS-N-INTO 1～9910210CI-N電纜網絡界面規格)所定義的電纜QAM(正交振幅調製)。
蜂窩上行-蜂窩下行圖7示出當內容服務和傳送用網絡161在下行信道(現有的NTSC廣播電視用網絡等)處理不可能或不能指望時的配置700。此時，無線(蜂窩)網絡作為網際網路內容用，提供上行和下行雙信道101～102。圖8表示為執行圖7配置的協議800。
電視用機器圖9表示機器為電視機的配置900。圖9中點線表示控制信號。此時機器110包括天線901以及連接了模擬音頻視頻(A/V)電路920的NTSC調諧器910。A/V電路的輸出與音頻電路930和音箱931，以及數字視頻電路(圖像合成裝置/格式變換器)940和顯示裝置941相連接。
調諧器910經天線901或電纜(圖中未標示)接收模擬RF信號。調諧器由濾波機構選擇對應一個電視信道的單一的NTSC模擬信號。模擬A/V電路解碼從NTSC調諧器來的NTSC基帶信號。這個解調的NTSC信號是由含有音頻結構要素(Stereo，Mono，Pro-logic)902及視頻構成要素903(NTSC視頻，VBI數據等)的SMPTE-170M標準定義的合成信號，。
音頻電路處理音箱931的輸出用可聽信號902。視頻電路940處理顯示裝置941用視頻信號。顯示裝置的界面依賴於使用裝置，例如，可以是YPbPr或RGB。
CPU和應用機器110中也包含中央演算處理裝置和存儲器950。CPU950中包含MIPS結構85000級250MIPS以上等的處理器、向硬體設備發出指令的軟體驅動器(模擬A/V920等)、A埠111、ATSC調諧器/解調裝置960、視頻電路940。另外CPU950還含有實時作業系統(RTOS)軟體(VXWORKS)、及瀏覽器114、下載控制器、AV系統控制器、電子程序指南(EPG)軟體、屏幕顯示器(OSD)、家用聯網模塊一類的應用軟體。
在A埠和W埠，支持協議的串行驅動器軟體(RS232等)常駐在CPU和與之相關的應用軟體中。CPU控制器(即CPU控制晶片)通常支持二個RS232C埠。A埠的連接器與CPU控制器中的端子有線連接。
ATSC調諧器/解調裝置根據用戶的選擇，ATSC調諧器/解調裝置960調諧到相應的信道。經天線961接收的信號被VSB調製。這個信號送往用MPEG TS格式取出位流(bit stream)的解調裝置。DBS衛星調諧器或數字電纜調諧器，或者這兩者代替ATSC調諧器/解調裝置，或者加到ATSC調諧器/解調裝置裝到機器中，可向MPEG TS信號分離器970提供替代MPEG TS源。
MPEG TS DEMUXMPEG信號分離器970將MPEG TS信號多重分離，生成含有多媒體內容(音頻和視頻971及IP數據972)的程序流。單一的TS可以包含多個程序流。
SD及MPEG解碼器SD及HD TVMPEG解碼器，依照輸入信號以適於顯示裝置941的格式生成信號(SD或HD)。可聽信號973一般由可生成能達到5.1的獨立信道(杜比AC-3等)的各自的解碼器支持。
I/F模塊(1394)I/F模塊980支持外部數字界面，通過IEEE1394連接器981，連接電纜或接收衛星廣播用的機頂盒那樣的設備。通過這個模塊，以數字TV內容用的MPEG那樣的數字格式傳送數據。
圖像合成裝置/格式變換合成裝置940將來自各種各樣可利用的圖像源輸入合成。例如，作為視頻用SD(480p等)、HD(1080I等)、模擬NTSC圖像用戶界面或Web瀏覽器，其組合多種多樣。應用的典型例有畫中畫(PIP)、窗口內與DTV組合的Web內容等。
如上所述，將IP訪問必須的圖9的CPU、ATSC調諧器、NTSC符號化、圖像合成裝置等硬體和軟體要素配置到圖4的對接用接受臺400中，移動通信用戶就可以進行針對本發明網絡結構的現有技術機器的適配。
特徵及優點如上所述，本發明的結構具有一些突出的特徵和優於基於現有技術的網絡的優點。任何一個電視機或其它任何一個機器，一旦裝備圖8所示的A埠和電路，則在將無線移動通信用設備130插入其機器時，就可以成為網際網路設備。利用協議棧，這個機器和無線通信裝置就可以作為一個單元工作。也就是說，用本發明的比較小型的蜂窩電話，不同於基於現有技術的單一用途的設備，而可以向用戶提供高質量的多媒體傳輸。
ISP可以利用無線裝置的識別碼(即其裝置的電話號碼)訪問用戶外觀，進行圖像用戶界面的特定設計。因此，在用戶移動(如住旅館)時仍可看到習慣了的圖像界面。很容易讓特定設計的界面與e-mail、電視會議、網際網路瀏覽等服務相適應。與現有的裝置相比，可以從具備了基站和進行訪問的無線裝置的任何地方，向其機器和從其機器傳送安全保護了的信息。費用的計算、交付也很簡單。
本發明結構是利用兩個常見的用戶用設備，電視和蜂窩電話。機器是電視時，只要將蜂窩電話插入對接埠就可以訪問網際網路。作為附加的特徵，能以對接埠的物理連接對使用中的無線裝置進行再充電。這種充電用藍牙標準指定的解決方法是不可能的。另外，在斷開之後，機器和無線裝置仍如原來一樣，可以繼續獨立工作。
其它應用作為可以利用本發明的其它應用例，有低價電視電話和Web訪問以及NTSC/ATSC信號用返回信道。本發明結構，在家庭、酒店、移動通信用戶使用的其它任何地方面向個人提供服務。
列舉一些推薦例對本發明進行了說明，但應該理解在本發明的精神和範圍內，還可能有各種各樣的其他的適配和改變。因此，在本發明真正的精神和範圍內覆蓋所有這樣的變更和改動是附加的權利要求的目的。
權利要求
1.一種移動通信網絡適配器，其特徵在於具有無線埠，物理連接通過基站與網絡內容提供者進行通信的無線移動通信裝置；機器埠，與機器相連接；上行協議棧，生成網際網路協議數據，該網際網路協議數據利用上行通路經所述無線移動通信裝置和所述基站向網絡內容提供者傳送，而所述網絡內容提供者根據所述網際網路協議數據經下行通路向所述機器播送網絡內容。
2.權利要求1記載的移動通信網絡適配器，其特徵在於還具有與所述上行協議棧通信的遠程控制裝置，根據所述網際網路協議指令，向生成所述網際網路協議數據的所述上行協議棧傳送網際網路協議指令。
3.權利要求1記載的移動通信網絡適配器，其特徵在於所述機器為電視機，所述上行協議棧包含瀏覽器，而且所述網絡內容包含具有在所述機器上顯示的圖像及文本的Web頁。
4.權利要求3記載的移動通信網絡適配器，其特徵在於所述上行協議棧還具有為執行所述瀏覽器的應用層；TCP/UDP層；網際網路協議層；物理層。
5.權利要求3記載的移動通信網絡適配器，其特徵在於所述Web瀏覽器提供與所述無線移動通信裝置相關的依據用戶愛好而構成的用戶界面。
6.權利要求1記載的移動通信網絡適配器，其特徵在於所述機器埠和所述無線埠具有傳送收信數據、傳輸數據、機器就緒信號、無線移動通信裝置就緒信號、警報信號、電源信號、接地信號、及天線信號的插件。
7.一種移動通信網絡適配器，其特徵在於所述移動通信網絡適配器還具有執行軟體程序用的中央演算處理裝置；存儲器；數字視頻電路；ATSC調諧器/解調裝置；MPEG信號分離器；生成所述數字視頻電路用數字視頻信號的MPEG解碼器，所述模擬音頻視頻電路、所述數字視頻電路、所述ATSC調諧器/解調裝置、所述MPEG信號分離器以及所述MPEG解碼器，都由所述中央演算處理裝置來控制。
全文摘要
在移動通信網絡適配器中包含無線埠和機器埠。該機器埠可與蜂窩電話之類的無線移動通信裝置進行物理連接。該無線移動通信裝置經基站與網絡內容提供者進行通信。上述機器埠可與電視機之類的機器進行連接。上述適配器中還包含生成網際網路協議數據的上行協議棧。該網際網路協議數據用上行通路經上述無線移動通信裝置和基站向網絡內容提供者傳送。由該網絡內容提供者根據上述網際網路協議數據經下行通路向上述機器傳送網絡內容。
文檔編號H04N7/16GK1366758SQ01800934
公開日2002年8月28日 申請日期2001年2月14日 優先權日2000年2月28日
發明者F·M·馬特蘇巴拉, T·C·普恩 申請人:三菱電機株式會社