CN100561903C - 发送装置、中继装置、接收装置及具有这些装置的网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的网络系统包括发送装置、传输通路、接收传输通路所传输的实时信息的中继装置、无线网络、以及接收无线网络所传输的数据的接收装置。中继装置包括：与发送装置独立生成基准时间的基准时间生成部；以及通过无线网络发送从接收装置接收到的实时信息和基准时间的网络发送部。接收装置包括：接收通过无线网络发送的实时信息和基准时间的网络接收部；根据无线网络接收部接收到的基准时间生成内部时间的内部时间管理部；以及对无线网络接收部接收到的实时信息进行解码来再现内容数据，根据内部时间管理部所生成的内部时间输出内容数据的实时信息处理部。利用该网络系统，不论是单个还是多个接收装置均能够同步输出图像和声音。

Description

发送装置、中继装置、接收装置及具有这些装置的网络系统
技术领域
本发明涉及收发要求有实时特性的信息用的发送装置、中继装置、接收装置及具有上述装置的网络系统。
背景技术
近些年来，以旅客为对象的航空等交通机构，对机内和车内各座位配置接收装置，提供图像(电影、卫星广播等)、声音(音乐、新闻等)、互动内容(游戏、购物等)这种各式服务。通过用传输网连接存储和播送图像·声音·交互内容的基本服务器和旅客座位的接收装置，并用各种各样的网络技术(数据流技术、文件传送协议等)进行通信，从而实现上述服务。
其中，尤其是电影阅览服务，有的时候从座位输出声音，从壁面的大屏幕输出图像。为了实现这样的服务，输出声音的各座位的接收装置和将图像投影到壁面上的投影机其中任一装置都需要有互相同步的内部时间，而且以相同的定时输出图像和声音。
为了实现上述服务，通常需要使不同步的各个接收装置的内部时间互相同步。但有线网络方面，由于传输系统通路上的路由处理等原因，在时序上有随机的延迟时间产生，因而用此路径的同步方式通常很难实现高精度的同步。
日本特開2004-129009号公报披露了使多个接收装置的内部时间互相同步用的现有技术。该项技术中，利用卫星发送的基准频率使发送源和接收装置的内部时间同步。日本特開平11-88305号公报披露了以不发生延迟波动的卫星通信等特别路径播送基准时间来使内部时间同步的方法。此外，在以IEEE802.3系列为代表的有线网络技术、以IEEE802.11系列为代表的无线网络技术方面，可以用依据网络时间协议(NetWork Time Protocol；NTP)的系统使内部时间同步。
日本特開2004-129009号公报所披露的上述方法，需要卫星等大规模的系统，另外除了图像和声音信息以外还要准备时刻同步用的通信路径。
日本特開平11-88305号公报的方法，则需要卫星等大规模系统或专用电路。
依据NTP的系统，一旦经过中继装置，发生延迟时间波动的可能性便很大，无法保证确实可靠的同步。另外，多个接收装置相对于少数NTP服务器要求NTP时间印记，所以容易发生堵塞。
发明内容
本发明的网络系统包括发送装置、传输通路、接收传输通路所传输的实时信息的中继装置、无线网络、以及接收无线网络所传输的数据的接收装置。中继装置包括：与发送装置独立生成基准时间的基准时间生成部；以及通过无线网络发送从接收装置接收到的实时信息和基准时间的网络发送部。接收装置包括：接收通过无线网络发送的实时信息和基准时间的网络接收部；根据无线网络接收部接收到的基准时间生成内部时间的内部时间管理部；以及对无线网络接收部接收到的实时信息进行解码来再现内容数据，根据内部时间管理部所生成的内部时间输出内容数据的实时信息处理部。
利用该网络系统，不论是单个还是多个接收装置均能够同步输出图像和声音。
附图说明
图1A为本发明实施方式1的网络系统的构成图。
图1B为构成图1A所示的网络系统的中继装置和接收装置的框图。
图2为实施方式1的网络系统中的中继装置的基准时间生成部和控制部的框图。
图3为实施方式1的网络系统中的接收装置的实时信息处理部的框图。
图4为实施方式1的接收装置中的内部时间管理部的框图。
图5为实施方式1的网络系统中的发送装置的框图。
图6为本发明实施方式2的网络系统中的中继装置的基准时间生成部的框图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1A为本发明实施方式1的网络系统的构成图。该系统收发图像或声音等内容数据来解码输出图像或声音。具体来说，作为要求有实时特性的实时信息处理该内容数据，而内容数据为实时信息所包含。该网络系统包括下列构成：发送实时信息的发送装置1；接收发送装置1所发送的实时信息再发送的中继装置2；接收中继装置2所发送的实时信息的接收装置3；传输发送装置1所发送的实时信息的传输通路41；以及传输中继装置所发送的数据的无线网络42。网络系统中通常存在多个接收装置3，但也可以只存在1个接收装置3。
实施方式1的网络系统中传输通路41应用IEEE802.3系列规范，无线网络42则应用IEEE802.11系列规范。实时信息应用运动图像专家组(Motion Picture Experts Group；MPEG)规范和互联网工程任务部(Internet Engineering Task Force；IETF)所建议的请求注解(Request For Comments；RFC)3350的实时传输协议(Realtime Transport Protocal；RTP)。实时信息是将例如MPEG传输流(Transport Stream；TS)存储于有效荷载的RTP分组。该MPEG TS中存储有图像和声音按MPEG格式压缩得到的数据。
图1B为构成图1A所示的网络系统的中继装置2和接收装置3的框图。
中继装置2包括传输通路接收部21、控制部22、基准时间生成部23、以及网络发送部24。传输通路接收部21从传输通路41接收实时信息。控制部22修正所接收到的实时信息从网络发送部24广播发送至接收装置3。基准时间生成部23与发送装置1独立生成为整个系统基准的基准时间，从网络发送部24广播发送至接收装置3。
基准时间以将经过时间信息记录的MPEG TS分组存储于有效载荷这种RTP分组形式发送。中继装置2具有系统时间时钟(System Time Clock；STC)作为内部时间。MPEG TS中标题的自适应字段中记载有根据STC算出的程序时钟参考(Program Clock Reference；PCR)。
另外，基准时间的生成也可按基于网络时间协议(NetWork Time Protocol；NTP)的方法来实现。这种情况下，所发送的基准时间为基于NTP的绝对时刻。
接收装置3包括网络接收部31、内部时间管理部32、以及实时信息处理部33。网络接收部31通过无线网络42从中继装置2接收实时信息和基准时间。内部时间管理部32将接收到的基准时间变换为接收装置3的内部时间进行管理。实时信息处理部33对网络接收部31接收到的实时信息进行解码来再现输出内容数据。此时，参照内部时间管理部32所管理的内部时间，并根据实时信息所记载的显示时间输出。
显示时间由存储于MPEG TS数据字段的分组单元流(Packetized Elementary Stream；PES)分组的显示时间印记(Presentation Timestamp；PTS)规定。一般来说，对电影等图像内容中同步、即同时输出的图像和声音的数据附加相同值的PTS。接收装置3具有系统时间时钟(System Time Clock；STC)作为内部时间，在STC的值到达PTS的值时输出附加有该PTS的图像或声音。
图2为中继装置2中的基准时间生成部23的框图。基准时间生成部23包括内部时间计数器231和基准时间播送部232。内部时间计数器231根据规定频率使内部时间增加。基准时间播送部232将读出内部时间开始至输出基准时间为止的处理所用的时间与内部时间相加，将该结果作为基准时间通过网络发送部24发送。
图3为接收装置3中实时信息处理部33的框图。实时信息处理部33由提取部331、缓冲器332、以及解码部333所构成。提取部331从所接收到的实时信息当中提取图像或声音等内容数据。缓冲器332暂存所提取的内容数据，根据要求相应输出所要求量的数据。缓冲器332为了吸收实时信息传输通路上延迟时间的波动，具有吸收例如根据延迟时间的平均时间或最大时间所导出的波动所需的存储容量。解码部333对缓冲器332所输出的数据进行解码，生成图像或声音输出。
图4为接收装置3中的内部时间管理部32的框图。内部时间管理部32由基准时间提取部321、内部时间更新部322、内部时间计数器323所构成。基准时间提取部321从所接收到的RTP信息分组当中提取基准时间。内部时间更新部322根据所提取的基准时间更新接收装置3的内部时间。内部时间计数器323按照规定频率使所更新的内部时间增加。
图5为发送装置1的框图。与中继装置2和发送装置1连接的传输通路41也可以是无线或称为PCI的局部总线等任意的传输通路。发送装置1由控制部13、传输通路发送部14、网络接收部11、以及内部时间管理部12构成。网络接收部11从中继装置2接收基准时间。内部时间管理部12根据接收到的基准时间更新发送装置1的内部时间。控制部13根据所更新的内部时间算出显示时间，将所算出的显示时间加到包含内容数据在内的原始实时信息上来生成应发送的实时信息。传输通路发送部14将加上显示时间的实时信息发送至中继装置2。
发送装置1中生成作为显示时间的PTS。为接收装置3内部时间的STC与PTS同步，所以从中继装置2接收到实时信息的全部接收装置3所输出的声音和图像同步。
如上所述，实施方式1的网络系统中，不必用卫星等大规模系统，靠使用中继装置2的小规模系统进行基于无线的同步。只要是遵循这一特征，换作其他技术也是可能的。
一般而言，有线网络上由于传输通路方面的路由处理等原因，在时序上有随机的延迟波动产生。在再现图像或声音等具有实时特性的信息的情况下，由于此延迟波动的原因，输出定时便有差异发生。
另外，有线网络对多个接收机进行广播发送的情况下，相当于中继装置的交换集线器其内部各通路的端点连续复制数据。因此，在时序上连续发送多个基准时间，所以多个接收装置无法同时接收基准时间。因而，多个接收装置未必完全同步。
相反，无线网络对多个接收装置进行广播发送的情况下，相当于中继装置的无线接入点等，从单一天线将包含基准时间在内的数据一并发送。于是，在可无线连接的范围内多个接收机能够同时接收基准时间，很容易使多个接收装置同步。
至于图像和声音的同步输出，存在附加表明输出时间的时间印记等多种方式。只要全部多个接收装置其内部时间同步，便可利用上述方式使多个接收装置同时输出图像和声音。
(实施方式2)
图6为本发明实施方式2中的中继装置的基准时间生成部23A的方框图。实施方式2的网络系统中具有基准时间生成部23A，替代图1至图5所示的实施方式1的网络系统的中继装置2的基准时间生成部23。其余部分与实施方式1的网络系统相同，因而说明从略。
基准时间生成部23A由内部时间生成部234、内部时间更新部235、内部时间计数器231、以及基准时间播送部232构成。
内部时间生成部234修正通过传输通路接收部21接收到的RTP分组所运送的MPEGTS分组所记载的PCR的基准时间501生成修正基准时间。具体来说，通过从PCR的基准时间当中减去RTP分组传输时所产生的传输延迟时间平均值，来得到修正基准时间。
内部时间更新部235根据内部时间生成部234生成的修正基准时间算出内部时间。内部时间计数器231按照规定频率增加所算出的内部时间。基准时间播送部232将内部时间计数器231所生成的中继装置2的内部时间作为校正基准时间502，通过网络发送部24播送至接收装置3。
实施方式2中的网络系统中，不必在发送装置1中改写实时信息的显示时间。因而，不需要从图1所示的实施方式1的网络系统中的中继装置2对发送装置1发送基准时间。
另外，实施方式1、2中的网络系统，通过无线网络42从中继装置2发送基准时间的情况下，最好在发送基准时间之前瞬间设置禁止中继装置2无线发送的无线发送禁止期间。通过这样，不必等待此前瞬间以无线方式发送的发送结束便可以发送基准时间，可以更为准确地使接收装置3同步。举例来说，依据IEEE802.11标准的无线通信其发送的分组最大帧长为2312字节。发送禁止期间可附加于该分组前后，设定为增加了发送标题或发送差错检出用数据等所需时间的时间。
实施方式1、2的无线网络系统，适用于飞机内的娱乐系统或电影院合成设备等具有多个接收机的系统。
工业实用性
利用本发明的网络系统，不论是单个还是多个接收装置均能够同步输出图像和声音，适用于飞机内的娱乐系统或电影院合成设备等具有多个接收机的系统。
标号说明
1      发送装置
11     网络接收部(第2网络接收部)
12     内部时间管理部(第2内部时间管理部)
13     控制部
14     传输通路发送部
2      中继装置
21     传输通路接收部
22     控制部
23     基准时间生成部
231    内部时间计数器
232    基准时间播送部
234    内部时间生成部
235    内部时间更新部
24     网络发送部
3      接收装置
31     网络接收部(第1网络接收部)
32     内部时间管理部(第1内部时间管理部)
321    基准时间提取部
322    内部时间更新部
323    内部时间计数器
33     实时信息处理部
331    提取部
332    缓冲器
333    解码部
41     传输通路
42     无线网络
501    基准时间(第1基准时间)
502    校正基准时间(第2基准时间)

Claims (7)

1.一种网络系统，包括：
发送包含内容数据在内的实时信息的发送装置；
传输所述发送装置所发送的所述实时信息的传输通路；
接收所述传输通路所传输的所述实时信息的中继装置；
传输所述中继装置所发送的数据的无线网络；以及
接收所述发送装置发送并由所述无线网络传输的数据的接收装置，
其特征在于，
所述中继装置包括：
接收所述传输通路所传输的所述实时信息的传输通路接收部；
独立于所述发送装置生成基准时间的基准时间生成部；以及
通过所述无线网络发送所述传输通路接收部接收到的所述实时信息和所述基准时间的网络发送部，
所述接收装置包括：
接收从所述中继装置通过所述无线网络发送的所述实时信息和所述基准时间的第1网络接收部；
根据所述第1网络接收部接收到的所述基准时间生成内部时间的第1内部时间管理部；以及
对所述第1网络接收部接收到的所述实时信息进行解码再现所述内容数据，并根据所述内部时间管理部所生成的所述内部时间输出所述所再现的内容数据的实时信息处理部。
2.如权利要求1所述的网络系统，其特征在于，
所述发送装置包括：
接收从所述中继装置通过所述无线网络发送的所述基准时间的第2网络接收部；
根据所述第2网络接收部接收到的所述基准时间生成内部时间的第2内部时间管理部；
通过所述传输通路发送所述实时信息的传输通路发送部；以及
根据包括所述内容数据的原始实时信息和所述第2内部时间管理部所生成的所述内部时间生成所述实时信息的控制部。
3.一种中继装置，用于网络系统，所述网络系统包括：
发送包含内容数据的实时信息的发送装置；
传输所述发送装置发送的所述实时信息的传输通路；
无线网络；以及
接收所述无线网络所传输的数据的接收装置，
其特征在于，所述中继装置包括：
接收所述传输通路所传输的实时信息的传输通路接收部；
独立于所述发送装置生成基准时间的基准时间生成部；以及
通过所述无线网络发送所述传输通路接收部接收到的所述实时信息和所述基准时间的网络发送部。
4.一种接收装置，用于网络系统，所述网络系统包括：
发送包含内容数据和基准时间的实时信息的中继装置；以及
传输所述中继装置所发送的数据的无线网络，
其特征在于，所述接收装置包括：
接收所述中继装置通过所述无线网络发送的所述实时信息和所述基准时间的网络接收部；
利用所述网络接收部接收到的所述基准时间生成内部时间的内部时间管理部；以及
对所述网络接收部接收到的所述实时信息进行解码再现所述内容数据，并根据所述内部时间管理部所生成的所述内部时间输出所述所再现的内容数据的实时信息处理部。
5.一种发送装置，用于网络系统，所述网络系统包括：
传输通路；
与所述传输通路连接、生成基准时间的中继装置；以及
传输所述中继装置所发送的数据的无线网络，
其特征在于，所述发送装置包括：
接收所述中继装置通过所述无线网络发送的所述基准时间的网络接收部；
根据所述网络接收部接收到的所述基准时间生成内部时间的内部时间管理部；
通过所述传输通路发送实时信息的传输通路发送部；以及
根据原始实时信息和所述内部时间管理部所生成的内部时间生成所述实时信息的控制部。
6.一种网络系统，包括：
发送包含内容数据和第1基准时间在内的实时信息的发送装置；
传输所述发送装置发送的所述实时信息的传输通路；
接收所述传输通路所传输的所述实时信息的中继装置；
传输所述中继装置所发送的数据的无线网络；以及
接收所述无线网络所传输的数据的接收装置，
其特征在于，
所述中继装置包括：
接收所述传输通路所传输的所述实时信息的传输通路接收部；
从所述传输通路接收部接收到的所述实时信息当中提取所述第1基准时间，并由所述第1基准时间生成第2基准时间的基准时间生成部；以及
通过所述无线网络发送所述传输通路接收部接收到的所述实时信息和所述第2基准时间的网络发送部，
所述接收装置包括：
接收所述中继装置通过所述无线网络发送的所述实时信息和所述第2基准时间的网络接收部；
根据所述接收到的第2基准时间生成内部时间的第1内部时间管理部；以及
对所述网络接收部接收到的所述实时信息进行解码再现所述内容数据，并根据所述内部时间管理部所生成的所述内部时间输出所述所再现的内容数据的实时信息处理部。
7.一种中继装置，用于网络系统，所述网络系统包括：
发送包含内容数据和第1基准时间的实时信息的发送装置；
传输所述发送装置发送的所述实时信息的传输通路；
无线网络；以及
接收所述无线网络所传输的数据的接收装置，
其特征在于，所述中继装置包括：
接收所述传输通路传输的所述实时信息的传输通路接收部；
从所述传输通路接收部接收到的所述实时信息当中提取所述第1基准时间，并由所述第1基准时间生成第2基准时间的基准时间生成部；以及
通过所述无线网络发送所述传输通路接收部接收到的所述实时信息和所述第2基准时间的网络发送部。
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