CN1135760C - 在分组流编码器中动态带宽分配的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种传输流编码器包括许多组分信号源(5)。组分信号源之一是机会数据组分信号源(7)，该信号携带在预定时间周期内具有预定的要传送的规模的数据块。一种分组发生器(10)被连接到许多组分信号源，并产生复合分组流，该复合分组流被分割为相继的包含许多分组时隙的群。存贮器(20)存贮分别与许多分组时隙有关的许多优先权目录。每个优先权目录包含许多表列值，各个表列值包含代表许多组分信号源中各个信号的数据。程序机(30)对许多优先权目录中的表列值作出响应并调节分组发生器以便为分组时隙中每一个产生一个分组。所产生的包含有来自组分信号源的数据，该信号源是从具有代表在与该分组时隙有关的优先权目录的表列值中的数据的组分信号源中选出的。处理器(50)以这样一种方式修改许多优先权目录中的表列值，以保证以充分的时间一致性产生含有来自机会数据组分信号源的数据的一个分组。保证在预定的时间周期内传送数据块。

Description

在分组流编码器中动态带宽 分配的方法和设备

本发明涉及一种基于机会在分组时隙传输系统上传送数据的方法和设备。特别是，本方法以保证在预定的时间周期内传输由组分信号携带的预定数据量的方式适当地改变在复合分组流中的数据组分信号的优先权分配。

目前，分组传输系统被用于分配娱乐节目。例如，一种卫星分组传输系统可以传输许多电视通道到观看者的地方，每个电视通道包含一个视频信号和一个或多个声频信号。另外，已建议，随同每个电视通道包括一个程序数据信号，使得位于电视接收机中的处理器能够执行一种可以与观看者交互作用的程序。这样一种卫星分组传输系统将发送许多不同组分的信号(例如，视频、声频和程序数据)。

也已经建议，提供一种低数据速率的服务用于较慢吞吐量的数据传输。例如，一个组分信号提供者可以希望传送具有预先规模的数据，例如在一个预定的，比较长的时间周期内发送的一个数据文件。例如，一个银行可以希望发送一批业务从一个地点到另一个地点。

在美国专利申请序号为08/442,429，标题为A METHOD ANDAPPARATVS FOR OPERATING A TRANSPORT STREAM ENCODER TO PRODVCEA STREAM OF PACKETS CARRYING DATA REPRESENTING A PLURALITY OFCOMPONENT SIGNALS，提交日期为1995，5，16的文章中，公开了一种传输分组流编码器，产生包含许多组分信号的复合分组流，将该复合分组流分割成相继的分组时隙群。在群中的每个分组时隙与一个对于此分组时隙可接受的组分信号的优先权排序的目录相关。来自这些组分信号中一个被选信号的数据可放入此分组时隙中，当一个分组构成时，与此分组时隙相关的优先权目录以优先权的次序被移动，具有足够数据等待发送以填满一个分组的第一组分信号源被分配来填满此分组时隙。如果在优先权目录中没有该组分信号源具有足够的数据，那么在此分组时隙中产生一个零分组。该优先权目录以这样的方式被产生，以便提供组分信号的提供者从传输提供者已经购买到的吞吐量的水平。

如申请中所述，这种安排在一个分组时隙中提供了将高优先权分配给低数据率组分，低优先权分配给高数据率的组分的灵活性。这种使低数据率信号充分进入分组时隙以保持它们的吞吐量。同时，如果低数据率组分并没有充分可得到的数据可填满一个分组，则就允许这些时隙由高数据率组分的数据来填满，因而避免产生浪费掉的零分组。

然而，在这样一种携带许多组分信号的分组传输系统中，为某些组分信号需要的吞吐量是动态地变化的。美国专利申请序号为08/576,527，标题为OPTIMIZING PERFORMANCE IN A PACKET SLOTPRIORITY PACKET TRANSPORT SYSTEM，提交日期为1995，12，21的文章中，公开了一种传输流编码器，可以使分组流携带的组分信号当前所需要的吞吐量动态地保持最佳。在这份申请中公开的分组传输系统，除了许多优先权目录的内容可根据某些预定的参数动态地更新以外，与08/442,429中公开的内容是类似的。

例如，这样一种传输流编码器能够使其操作适应由于预定节目的改变而改变各种组分信号吞吐量的需要，并使其操作最佳化，例如提供为每个组分所需要的吞吐量，同时使零分组的数量最小。一个钟可以提供一种信号给这样一种系统指明何时节目已经改变(例如在一个小时和半个小时上)。当钟信号被接收到时，优先权目录被更新，以便为新的组分信号源和它们的内容的混合最佳地配置分组传输系统。

另一种方案，优先权目录可以根据分组流的内容来更新，在这样一种传输流编码器中。由分组流编码器产生的每个分组由一个数据收集器进行分析以确定数据被包含在此分组中的组分信号源的身份。在许多目录中的表列值被更新以响应被收集的数据。例如，利用一个组分信号的数据率中的间歇。在这种情况下，在许多目录中的表列值被更新，以降低经受间歇的组分信号的优先权，由此增加了其它组分信号的的优先权。用这种方式，传输流编码器的操作可以使组分信号源的数据率中的瞬时变化为最佳。

再次参考一个银行想把一个业务文件从一个地方发送到另一个地方的例子，08/442,429或08/576,527的分组传输流编码器可被用来实现这种传送。当没有其它组分信号有足够的数据在此分组时隙中组成一个分组时，通过将相应于银行数据组分信号源的表列值放到每个优先权目录的底部，一个包含某些银行数据的分组将被组成并发送，而不是零分组。因为只要有银行数据要发送，零分组将决不发送，这样所有产生的分组将携带数据，用这种方式传送信息称为机会传送。但是，在以上的系统中，不可能保证银行数据将在一个规定的时间周期内被发送。然而，希望一个分组传输系统能在一个规定的时间周期内提供有保证的发送机会数据。

依据本发明的原理，一种传输流编码器产生携带代表许多组分信号的数据的分组流。组分信号之一是机会数据组分信号，产生有预定规模的数据块，以便在预定的时间周期内被传送。一种用于操作这样一种传输流编码器的方法包括以下的步骤：将分组流分割为相继的群，每群包含许多分组时隙。与许多分组时隙相关的许多优先权目录被保持。每个目录包含许多表列值，每个表列值包含许多组分信号中各个信号的数据，分组流被产生以响应许多优先权目录中的表列值。许多优先权目录以这样一种方式被修改，以保证包含来自机会数据组分信号的一个分组以充分的时间一致性被产生，保证数据块在预定的时间周期内被传送。

根据本发明的另一方面，一个传输分组流编码器包括许多组分信号源，组分信号源之一是机会数据组分信号源，携带有预定的规模在预定的时间周期内被传送的数据块；一个分组发生器被连接到许多组分信号源，并产生复合分组流，分组流被分割为包含许多分组时隙的相继的群，一个存贮器存贮许多与许多分组时隙相关的优先权目录。每个优先权目录包含许多表列值，每个表列值包含代表许多组分信号源中各个信号的数据。程序机对许多优先权目录中的表列值作出响应以及调节分组发生器为分组时隙中每一个产生一个分组。所产生的包含有来自一个组分信号源的数据，此信号源是从具有在与分组时隙相关的优先权目录表列值代表数据的组分信号源中选出的。处理器以这样的方式修改在许多优先权目录中的表列值，以便保证包含来自机会数据组分信号源数据的一个分组以充分的时间一致性被产生，保证数据块在预定的时间周期内被传送。

附图简述

在附图中：

图1是体现本发明的一种传输流编码器的方框图；和

图2是一张图，部分是方框图形式，部分是存贮器布局形式，部分是波形形式，在说明示于图1中的传输流编码器的操作中是有用的。

图1是体现本发明的一种传输流编码器的方框图。在图1中，许多组分信号源被连接到各自相应的输入端5。机会数据信号源7的一个输出端被连接到输入端5之一，产生一个信号，用于携带预定的数据量，例如预定规模的一个数据文件。未示出其它的组合信号源，输入端5被连接到分组发生器10的各个数据输入端。分组发生器10的输出端被连接到分组传输流编码器的一个输出端15。输出端15被连接到进一步的电路(未示出)，例如，可以将分组发生器10产生的信号发送到远处。

日程目录存贮器20，包括第一目录存贮器(LIST MEMORY 1)22，和第二目录存贮器(LIST MEMORY 2)24。日程目录存贮器20的一个输出端被连接到程序机30的一个日程数据输入端。程序机30的一个输出端被连接到分组发生器10的一个控制输入端。微处理器50的一个输出端被连接到程序机30的一个控制输入端。

在分组传输流编码器的一种实施方案中，程序机30作为在微处理器50控制下的一个独立子系统进行工作。在此实施方案中，数据通过程序机30被写到或读自日程目录存贮器20中的目录存贮器22和24，以及接收来自或供给微处理器50，在另一个实施方案中，程序机30可被实现为附在微处理器50的系统总线(未示出)的一个I/O设备。在此实施方案中，日程目录存贮器20也被连接到微处理器50的系统总线由微处理器50到日程目录存贮器20的信号线以虚线形式表示。微处理器50可以直接通过系统总线写数据到或读数据自日程目录存贮器20，程序机30可以利用已知的技术，例如直接存贮器存取(DMA)存取日程目录存贮器20。

图2是说明示于图1的传输流编码器操作有用的一张图。在操作中，分组发生器10产生包含一系列分组的分组流，每个或者包含来自组分数据源(图1)之一的数据，或者是不包含数据的零分组，分组流作为一系列矩形示于图2的顶部。分组流被分成相继的群，每群包含M个分组时隙，单个分组时隙群示于图2中。在群中的第一分组时隙被标记为SLOT1，第二个标记为SLOT2，最后一个标记为SLOTM，相继的分组群在分组流中重复，以致在图2中所示的群以前的最后的分组时隙是前一群的SLOTM，在所示的群以后的下一个分组时隙是相继群的SLOT1。

每个分组时隙与一个优先权目录相关，日程目录存贮器(图1的)包含组成这些优先权目录120的数据。第一套优先权目录，122A、124A…129A，存贮在日程目录存贮器20中的第一目录存贮器22。在图2中，SLOT1与优先权目录122A有关，由从优先权目录122A到SLOT1的箭头表示。同样，SLOT2与优先权目录124A有关，SLOTM与优先权目录129A有关。每个优先权目录包含许多以优先权次序存贮的表列值。在任何目录中表列值的数目不需要与任何目录的表列值的数目相同。在图2中，在每个优先权目录中最顶上的表列值分派给最高优先权；第二表列值分配给次最高优先权，依此类推。

在目录中的每个表列值包含一个组分信号源(图1的)的标识符。组分信号源各自有与它们相关的唯一的标识符。在优先权目录122A中的顶部表列值ID1可被设置包含任何组分信号源的标识符；在优先权目录122A中的第二表列值ID2也可以包含任何组分信号源的标识符，依此类推。同样地，在优先权目录122A、124A和129A中所有的表列值可以包含任何组分信号源的标识符。

分组发生器10，以已知的方式，包含许多FIFO缓存器(未示出)，分别连接到组分信号源。当一个组分信号源搜索SLOT1时，程序机30扫掠与SLOT1有关的优先权目录122A，从顶到底。与由优先权目录122A9的第一表列值ID1标识的组分信号源有关的FIFO被检查。如果在此FIFO中有足够的数据组成一个完整的分组，那末程序机30调节分组发生器10，从此FIFO抽出数据，并组成包含此数据的SLOT1中的一个分组。如果在此FIFO没有足够的数据组成一个完整的分组，那末与由优先权目录122A中下一个表列值ID2标识的组分信号源相关的FIFO被检查。如果在此FIFO中有足够的数据，程序机30调节分组发生器10组成含此数据的一个分组，否则检查来自下一个表列值的FIFO。

这个过程继续进行直到或者与在优先权目录122A中由一个表列值标识的组分信号源有关的FIFO被找到，包含充分的数据组成一个分组；或者找不到这样的FIFO，在这种情况下，程序机30调节分组产生器10产生一个零分组。然后以上的过程对SLOT2重复，其中优先权目录124A被扫掠从顶到底，然后，相继地，为分组时隙群中每个其它的分组时隙重复此过程直到SLOTM，在其中扫掠的是优先权目录129A。整个步骤对后继的组重复，再次从优先权目录122A开始。

在图2中，第二套优先权目录122B、124B…129B存贮在日程目录存贮器20中的第二目录存贮器24中。第二套优先权目录122B、124B和129B与微处理器50相关，如这些优先权目录与微处理器50之间的箭头所示。这些目录在结构上分别与第一套优先权目录122A、124A和129A对应。微处理器50可以按适合分组时隙内容的方式读和/或写组分信号源标识符到第二套优先权目录的表列值中。

当由微处理器50产生的第二套优先权目录完成时，程序机30(图1的)被微处理器50调节，从第二套优先权目录122B、124B和129B取出它的优先权数据。这在图2中由从优先权目录122B到SLOT1，优先权目录124B到SLOT2和优先权目录129B到SLOTM的虚线箭头以虚拟方式表示。同时，第一套优先权目录122A、124A和129A成为与微处理器50有关，如优先权目录122A、124A和129A与微处理器50之间的虚线箭头以虚拟方式表示。与以上描述的方式类似，微处理器50现在更新在第一套优先权目录，122A、124A和129A中的表列值，同时程序机30存取第二套优先权目录122B、124B和129B。微处理器50在更新其它值时，控制由程序机30处理的目录存贮器22或24。

机会数据组分信号源7产生含有相继的数据样本的信号，该数据样本代表有预定规模的机会数据块。此数据的所有者与分组传输系统提供者订有合同，在预定时间周期内发送此数据块，携带此数据需要的分组的数量通过将数据的规模除以每个分组中携带的数据量来计算。例如，如果机会数据是1M字节，每个分组携带100字节，那末发送此数据需要一万个分组。然后，通过时间周期除以分组的数目计算分组之间的间隔。继续以上的例子，如机会数据块要在8个小时(28,800秒)内发送，那末至少每2.88秒必须发送一个分组。

一个在微处理器50中的实时时钟(未示出)被设置，每2.88秒通知微处理器50一次。为了响应此通知，微处理器50将相应于机会组分信号源7的表列值插入优先权目录22或24的至少一个的最高优先权表列值中，然后使程序机30使用含有新插入的表列值的优先权目录产生一个分组群。用这种方式，来自机会数据源的一个数据分组被放到分组流中。在此分组产生以后，微处理器50使程序机30从原先的一套优先权目录组成分组群，直到下次微处理器50被实时时钟通知需要一个机会分组为止。用这种方式保证机会组分信号源7有最小的吞吐率，这将保证所有的数据将在预定的时间周期内被发送。

另外，相应于机会组分信号源7的一个表列值可以放在用于每个分组时隙的每个优先权目录的最低优先权表列值中。用这种方式，如果对于此分组时隙来说，没有其它的组分信号源能够充满此隙，一个携带机会数据的分组被插入，而不是零分组。如果任何这样的分组时隙被产生成包含机会数据，机会数据将比第一次发送得快，然而仍保证数据在预定的时间周期内发送。另一种方案，用这种非计划方式产生的机会数据的分组的数目可被跟踪。只要用这种方式维持所需要的吞吐量，正如上所述，为机会数据分组作计划是不需要的。

Claims (8)

1.一种方法，用于操作传输流编码器产生携带代表多个组分信号的分组流，多个组分信号包括机会数据组分信号，产生有预定规模的数据块在预定的时间周期内被传送，本方法包括以下步骤：

将分组流分割成包含多个分组时隙的相继的群；

保持多个优先权目录，分别与多个分组时隙有关，每个目录包含多个表列值，每个表列值包含代表多个组分信号中各个信号的数据；

产生分组流以响应多个优先权目录中的表列值；和

修改多个优先权目录，以便保证以充分的时间一致性产生包含来自机会数据组分信号的数据，保证所述数据块被在所述预定的时间周期内传送。

2.根据权利要求1的方法，其中修改的步骤包括将包含代表机会数据组分信号数据的表列值放入多个优先权目录之一的最高优先权表列值中的步骤，以便在下一个相继的分组群中产生包含机会数据的一个分组。

3.根据权利要求2的方法，其中修改的步骤还包括在包含机会数据的分组在下一个相继的分组群被产生以后，从多个优先权目录之一的最高优先权表列值移去包含代表机会数据组分信号的数据的表列值的步骤。

4.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：

确定携带机会数据块必要的分组数目；

确定在预定的时间周期内产生所确定的分组的数目所需要的分组之间的时间间隔；和其中：

修改步骤包括在每个所确定的时间间隔内修改多个优先权目录一次的步骤。

5.根据权利要求1的方法，还包括放置各个表列值的步骤，每个包含代表机会数据组分信号的数据，放置到多个优先权目录中每一个的最低优先权表列值中，以便如果没有其它的与优先权目录中每一个的较高优先权表列值有关的组分信号包含足够的组成一个分组的数据，则就产生包含机会数据的一个分组。

6.一种传输流编码器，包括：

多个组分信号源(5)，包括携带有预定规模的数据块在预定时间周期内被发送的机会数据组分信号源(7)；

分组发生器(10)连接到多个组分信号源，用于产生复合分组流，该复合分组流被分割成相继的包含多个分组时隙的群；

存贮器(20)，存贮分别与多个多组时隙相关的多个优先权目录，每个优先权目录包含多个表列值，每个表列值包含代表多个组分信号源中各个信号的数据；

程序机(30)，对多个优先权目录中的表列值作出响应，用于调节分组发生器为分组时隙中每一个时隙产生一个分组，该分组含有来自组分信号源的数据，该信号源是从具有代表与分组时隙之一有关的优先权目录表列值中的数据的组分信号源中选出的；和

处理器(50)，用于修改多个优先权目录中的表列值，以便保证以充分的时间一致性产生含有来自机会数据组分信号源的数据的一个分组，保证数据块在预定的时间周期内被传送。

7.根据权利要求6的编码器，其中处理器通过将包含代表机会数据组分信号源的数据的一个表列值放到许多优先权目录之一的最高优先权表列值中来修改许多优先权目录中的表列值，以便在下一个相继的分组群中产生包含机会数据的一个分组。

8.根据权利要求7的编码器，其中处理器在下一个相继的分组群中产生包含机会数据的分组以后，通过将含有代表机会数据组分信号源的数据的表列值从许多优先权目录之一的最高优先权表列值中除去来修改许多优先权目录中的表列值。

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