有線電視漫遊網際網路





李久鐶

私立中山醫學院通識中心電腦科學
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摘要

網際網路的盛行,促使著電信網路、有線電視網路及電腦網路業者紛紛面臨既競爭且又須邁向整合的驅勢。而現階段架構中,能及時採用最佳方式打入民間家庭的,又以高頻寬為特性的有線電視雙向互動式網路;林林總總的廠家紛紛利用纜線上、下通道的傳輸協定,經由中介終端設備連結至各電腦或瀏覽的基本系統配備,並由有線電視台頭端設備對外接上網際網路。用此應用觀點所切入的是以電腦使用者為出發點來看電視螢幕。本文訴諸以有線電視業者直接面對ㄧ般看電視的基層民眾為出發點,以有線電視台處理網際網路網路、電腦、瀏覽器的問題,消費者簡易汲取網路資訊作一學理上的可行性方案,提供學、官、產界一點參考並期予大眾消費者能看電視輕鬆上網路。





一、前言

現階段網際網路深入社區的應用,各廠家正如火如荼的展開,如WebTV公司將網際網路的延伸,以電話線透過黑盒子(Set-Top Box)連上電視並以內附的圖形晶片、影像/聲音/紅外線搖控/22.8K-33.6Kbps的modem等介面、WWW電視專用瀏覽器,提供消費者如操作電視般的瀏覽網際網路[1]。再則以400Kbps-1.2Mbps衛星傳輸的DirectTV,透過18"碟形天線、數位整合接收器/解碼器及消費者自備的資料回程傳輸數據機,提供電腦短時間下載大量的精選網際網路內容及觀看一般的視訊節目[2]。而各有線電視業者使用電視纜線下行通道傳輸速度10-30Mbps及上行通道傳輸速度1-4Mbps發展的纜線數據機,藉由實體層調變[3]及網路定址[4]建造出能資料互傳的網路瀏覽環境,提供電腦使用者另一傳輸實體媒介連接至網際網路[3],並利用分歧器連接電視提供一般消費者觀看時下電視節目。

透過電視休閒地看看影片節目卻又突想了解社會時勢、旅遊資訊,WebTV好比從連續畫面播放轉台至電子看板,而板內的電子文件就靠modem的傳輸速度,且電子文件還須由指定ISP業者提供[5];DirecTV以電腦也能當電視使用,提供快速的下載大量資料為標榜,但範圍限影視節目及相關資料;纜線數據機的發展,形成會看電視而不懂電腦的民眾仍不知如何上網,對於上網不等於上電腦實是一大障礙。以有線電視系統而言,除了擁有高速雙向互動傳輸的先天優勢外,讓有線電視客戶輕鬆的任意漫遊網際網路而無須考慮網路的設定、電腦瀏覽器的操作、ISP業者的篩選、影視頻道與上網使用的切換,應是當前一大課題。本文針對當前有線電視系統,以學理上作一可行性方案,提供學、官、產界一點參考並期予有線電視消費者能上網如同點選節目一般快速且容易。





二、系統說明

整個系統是以有線電視消費者端(TV Terminal Box)轉台至上網頻道並發出瀏覽項目號碼(browsing item-number)須求,經系統頭端設備(CATV Headend)接收處理播送,在有線電纜一般影視頻道廣域傳播特性下,消費者端截取自己須求的畫面(picture),如圖一所示。

A•消費者端發出瀏覽項目號碼至頭端:

在有線電纜的架構中,線路品質的監控及用戶付費頻道的管理,利用下行通道FSK調變/ PSK解調變、上行通道PSK調變/FSK解調變形成一資料流回路,並藉著特定的資料格式與指令達到掌握狀況的功能[6]。當消費者端輸入瀏覽項目號碼時,可以適當的填入資料格式內,經由上行通道PSK調變送至頭端作處理,如圖二所示,而在預定期間內如無該接收畫面則重送。

B•頭端送出該瀏覽項目號碼畫面:

漫遊網際網路的操作方式如同拿起搖控器按按數字鍵、上下鍵;此時的頭端設備就須有網際網頁與電視畫面的配合及管理,如圖三所示。

瀏覽項目號碼匯集於頭端設備,由圖框網頁輸出控制器統計各瀏覽項目號碼重覆次數分布狀態並記錄排隊時間及比較同樣須求的間隔秒數,經過篩選後,挑出最適當瀏覽項目號碼;運用連結的檔案位址,即可由圖框網頁管理器內送出圖框網頁作成VGA瀏覽畫面。

圖框網頁管理器的檢索表由瀏覽項目號碼和連結的檔案位址所構成。對於超出內定瀏覽範圍的新增瀏覽項目號碼,便可由相對應的鏈結點,透過HTTP協定將URL位址交由代理伺服器,透過本身或網際網路將須求的HTML網頁傳回至圖框網頁編輯器。檢查HTTP網頁內容鏈結處並依序插入瀏覽項目號碼後,切割成一至數個的圖框網頁並給予依序的頁編號,儲存後,該圖框網頁位址便在檢索表內的該瀏覽項目號碼產生對應,流程如圖四所示。

圖框網頁輸出控制器內送出的瀏覽項目號碼及圖框網頁管理器送出的相對應圖框網頁至線上轉換器,根據日本國郵政省令[關於電視文字多重播放的標準方式],將瀏覽項目號碼插入於垂直遮沒期間的特定水平掃瞄序數內[7],並將圖框網頁由電腦瀏覽器顯示的VGA畫面直接轉換為適合電視播放的NTSC畫面,就可以供消費者端截取自己所須的瀏覽項目畫面了。

C•消費者端用戶終端機畫面接收:

步驟如下:

  1. 用戶轉至網頁瀏覽頻道。
  2. 接收有線電視台網路瀏覽索引頁。
  3. 按瀏覽索引頁輸入瀏覽項目號碼。
  4. 接收有線電視台瀏覽項目號碼畫面。
  5. 重覆3,4步驟直至換台為止。

結構如圖五所示。

當轉台至預定的上網頻道,解碼器(Decoder)畫面的輸出則交由微處理器(MPU)控制。在瀏覽項目號碼控制器(Browsing Item-number Controller)輸入瀏覽項目號碼送至微處理器儲存並經由PSK調變上行至頭端,經處理後頭端送出該瀏覽項目號碼畫面於頻道中。在連續不斷的不同畫面播送中,解碼器將各個畫面垂直掃瞄內的瀏覽項目號碼解出直到所解的瀏覽項目號碼與微處理器(MPU)儲存的瀏覽項目號碼相同為止。所解出的畫面則存入圖框記憶器(Picture freezer)內[8],由圖框記憶器內的畫面資料,提供電視一個靜止畫面的穩定輸出。

瀏覽項目號碼控制器的輸入可按畫面索引指示作階層式的輸入或直接輸入該網頁的瀏覽項目號碼。按檔案管理及搜尋原則可將網頁連結關係即瀏覽項目號碼連結關係以四層排放,而一般網際網頁內容鏈結處即瀏覽項目不超過一百項為最大值,故輸入位數最大取兩位數;每一鏈結的圖框網頁以流通資訊設計而言也不超過十頁,故取一位數以前頁、後頁鍵表示即可。整個網路的瀏覽就以電視畫面所顯示的瀏覽項目號碼,加上翻頁碼共三碼或以直接輸入二、四、六、八碼加上翻頁碼就可以操控網路了,瀏覽項目號碼控制器如圖六所示。





三、圖框網頁輸出控制器輸出規則

電視頻道影像每秒六十個圖場播放,以網路資料傳送的觀點而言,可以說非常慢。基於有線電視台廣域廣播的特性,以最短的期間服務最多次須求,以最恰當的期間達到服務更多用戶,以最可接受的期間讓用戶操作不感到厭煩,圖框網頁輸出控制器輸出規則對整個系統而言,就顯得格外重要了。而且以目前網際網路的頻寬和家庭上網連線及操作認知不足情形下,執行大幅圖片或動畫傳遞,在速度比較上,圖框網頁輸出控制器輸出規則就可更加以應用。規則說明如下:

  1. 在短時間達到高次的同樣須求,此須求稍後再作輸出處理,以求在合理的短時期(Tqs),收集更多此項須求。
  2. 在該項畫面輸出後,不久時期(Tor)又達到高次的同樣須求,此須求稍後再作輸出處理,以求該項須求的時間點能更加集中。
  3. 在用戶瀏覽該畫面至完畢的一般期間(Tr、Tv),輸入往下的瀏覽的相關項目。在檢索表內,判斷為同一群人使用,此須求稍後再作輸出處理,以求更多新用戶或其他用戶使用。
  4. 設定參數說明如下:

    本次的實驗是以縮小化的模式將大量的數據在短期間的取樣點作連續輸入。產生的結果,初期會有少數對Tqs、Tor之因素而產生延遲,經過五秒後,輸出的項目就會隨著排隊的順序依序輸出。最大的不同在於相關項目的考量;以二十秒的行程讓整個檢索表處於常態,如圖七所示。等候的時間平均十秒,共輸出兩千個畫面,輸入四萬次須求,其中共有272874次須求得到處理,即每個畫面平均有136個用戶在使用,相對於先來先作及取最大數的方式,平均有140個用戶在使用,並無多大差別。但優點是以相關項目的設定,使得250個新進用戶以較低權限使用,而被延長的相關項目畫面,又可在等候平均十五秒內的可忍受時間,平均每個畫面多增加70個用戶使用。





    四、結論

    按照電視影像頻道的播放標準,每秒有三十個圖框,也就是每秒有三十個不同的網頁在上網頻道播放著,而一般影像的播放水準也可以達到每秒六十個圖場。以用戶可忍受的等待時間三十秒計算,就有一千八百個不同網頁可以讓消費者選擇;以上述實驗的一千個不同網頁,平均十五秒內可以取到自己所要的。加上圖框網頁管理器儲存的圖框網頁是可以由業者經過區域消費者的查詢習慣所特別精選製作的,如當日社會新聞,生活休閒,投資理財,股票行情,這些跟民眾息息相關的更可以在有線業者更可增設多頻道特定話題查詢及限定圖框網頁輸出控制器的檢索表大小內,保證平均五秒內取到所要的,便於提供更廣大民眾的一般即時性的需求。

    以民國八十五、八十六年蕃薯藤的網路使用調查活動[9],上網的人口中約有百分之五十在閱讀新聞雜誌及瀏覽生活資訊,而上網的人口又以學生佔百分之四十三強,這些數據說明網際網路並沒有在家庭產生如看新聞的平常及家人可以藉此輔助資訊而大夥兒討論的效果。再則,根據行政院主計處的民國八十五年的統計,國民所得排名前百分二十的電腦擁有數比例數百分二十的電腦擁有數,比例相差約十二倍;而都市城鎮電腦擁有數又比鄉村電腦擁有數比例相差約七倍。這些數據又說明了電腦不普及之處及使用不均的地方,有線電視業者都可以以資本及技術來補其不足之處,讓資訊的傳達因著有線電纜的蔓延而更加深入基層。

    本文著重於頭端網際網路設備的分析,而電視的技術應用則取於目前有線電視系統技術的範疇內,在知識性的互動及簡易的操作原則下,捨棄線上採購、電子信箱來包含更廣大的一般社會大眾接受度,對於政府所推廣的國家資訊建設,採用本方案是屬可行的。





    參考文獻

    [1]http://www.synopsys.com.tw/。

    [2]http://www.directv.com/。

    [3]楊鴻岳、凌志綺,軸纜數據機技術與標準發展趨勢,電腦與通訊,第64期,1997•11月號,頁7-19。

    [4]Enrique J. Hernandez-Valencia,Architectures for Broadband Residential IP Services Over CATV Networks,IEEE Network, Jan./Feb. 1997,pp.36-43。

    [5]莊伯仲,神奇黑盒子-WebTV讓你沒有電腦也能遨遊Internet,http://www.hope.com.tw/cdmag/cd9705/36R1.html。

    [6]林崧銘編譯,傳送線路監視與訂戶管理,有線電視技術,全華科技圖書股份有限公司,1995•09。

    [7]何中庸編譯,新媒體技術,現代電視播送技術,全華科技圖書股份有限公司,1990•03,pp.154-158。

    [8]王勝治編著,圖場記憶器,電腦電視,全華科技圖書股份有限公司,1985•09,pp.169-177。

    [9]http://taiwan.yam.org.tw/survey。