CN1215951A

CN1215951A - 五类异步转移模式适配层降低抖动的方法和设备

Info

Publication number: CN1215951A
Application number: CN98116381A
Authority: CN
Inventors: 大崎文理
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 1999-05-05
Also published as: JP3024599B2; JPH1141256A; AU7741498A; CA2243585A1; AU740271B2; SG67529A1; US6339597B1; BR9802754A

Abstract

用于图象传输系统的AAL5降低抖动的方法,用于将MPEG数据转换成ATM信元并通过ATM线路发送ATM信元,在AAL5终止之后的用于检测相邻传送分组的开始的时间,获得系统时钟的加法平均值。和根据获得的加法平均值校正传送分组到达时间。还公开了AAL5抖动降低设备。

Description

五类异步转移模式适配层降低抖动的方法和设备

本发明涉及一种传输系统，用于通过ATM线路发送MPEG(移动图象画面编码专家组)数据，具体涉及AAL5(ATM适配层类型5)抖动降低方法和设备，用于降低AAL5的打包抖动和再生数据速率和系统时钟时的抖动。

在用于通过ATM线路发送MPEG数据的传统传输系统中，使用了锁相环技术(PLL)以降低AAL5接收抖动。

图5表示如在日本未决专利No.8-205103中所公开的ATM线路信号处理设备。参考图5，信元间隔提取部分501从接收输入数据中提取ATM信元间隔。信元间隔发生部分505用由压控振荡器(VCO)504再生的再生数据速率的时钟产生一个参考ATM信元间隔。比较器502比较两个ATM信元间隔，以输出信元间隔误差。低通滤波器(LPF)503调整来自比较器502的信元间隔误差，并用误差调整信号控制VCO504的输出时钟间隔，从而使比较器502的输出为零。

图6A-6C表示在日本未决专利No.8-97837中所公开的分组接收操作。这个现有技术采用“IEEE1394”帧格式。图6A表示在发送侧的编码器输出。图6B表示在接收侧的从L5最终输出。图6C表示经校正的数据。

在这个方法中，可以从表示帧的开始的同步时间和能够表明分组的开始的数据块号正确获得传送分组的位置，如图6C所示。根据这个信息，程序时钟参考(PCR)作为与在解码器侧通过计算系统时钟而输出的系统时钟相关的信息(被从编码器侧发送)，被校正以降低在解码器侧的系统时钟抖动。

在ATM研讨会上被审查的“ATM上的MPEG”(传输系统)中，AAL5由两个MPEG传输流分组构成。图4A-4D表示从AAL5帧格式。如图4B所示，CPCS-PDU有效负载由两个188-字节MPEG传送分组401构成。被加上一个8字节尾缀以产生AAL5数据402。如图4C所示，数据402被划分成48-字节数据403。ATM信元信头被加到每个48-字节数据上，从而产生一个将被发送的ATM信元404，如图4D所示。

在基于“MPEG和ATM”的标准的数据传输系统中，接收设备接收一个AAL5数据单元，然后构造两个MPEG传送分组。两个MPEG数据是经时间压缩的并作为脉冲数据被输出。所以，根据传送分组是被安排在AAL5之前还是之后来产生抖动。这个抖动被称为打包抖动。

一般，当用ATM线路进行固定速率发送时，PLL被用于在接收侧再产生输入数据速率，如图5所示，另外，一个缓冲器被用于获得一个固定速率数据。然而，在MPEG再生中，解码器的系统时钟频率是27MHz，它和输入数据速率同步。所以，进一步需要缓冲器和PLL。也就是，有两个PLL和缓冲器的设备，结果有一个冗余装置。

如果不需要再生输入数据速率，可以通过直接再生27MHZ的系统时钟来解码MPEG数据。然而，在包括打包抖动的同时再生系统时钟时，这个抖动可以被加在系统时钟上。

当图6A-6C所示的方法被用于ATM系统作为降低打包抖动的一种方法时，同步时间表示一个帧的开始，即表示传送分组的开始的AAL5和数据块号是必要的。然而，不能通过“ATM上的MPEG”发送信息。

本发明的目的是提供一种AAL5抖动降低的方法和设备，在MPEG数据被通过ATM线路发送时，降低接收侧的AAL5打包抖动。

本发明的另一个目的是提供一种AAL5抖动降低的方法和设备，在MPEG数据被通过ATM线路发送时，降低接收侧的AAL5打包抖动，而不用任何PLL和缓冲器以预定的速率再生输入数据速率。

本发明的另一个目的是提供一种AAL5抖动降低的方法和设备，在MPEG数据被通过ATM线路发送时，再生一个在接收侧有良好的抖动特性的系统时钟。

为了实现上述目的，根据本发明提供一种AAL5降低抖动的方法，用于将MPEG数据转换成ATM信元并通过ATM线路发送ATM信元，包括在AAL5终止之后的用于检测相邻传送分组的开始的时间，获得系统时钟的加法平均值，和根据获得的加法平均值校正传送分组到达时间。

图1A-1D是表示在本发明中，从发送侧到接收侧数据转换的原理；

图2是根据本发明第一实施例的抖动降低设备的框图，再生输入数据速率；

图3是根据本发明第二实施例的抖动降低设备的框图，它再生MPEG系统时钟；

图4A-4D是将MPEG数据转换为ATM信元的时序图；

图5是用于再生输入数据速率的传统的抖动降低设备的框图；和

图6A-6C表示传统方法的MPEG系统时钟再生操作的时序图。

图1说明了本发明从发送侧到接收侧的数据转换的原理。

构成发送设备的编码器产生一个MPEG传送分组作为有固定比特率的数据，如图1A所示。这个编码器输出101被转换为多个ATM信元102并发送给ATM网络，如图1B所示。更具体地，如以上参考图4A-4D所述，两个传送分组被输入到一个数据单元，被加上一个尾缀以形成一个CPCS-PDU。接着，一个数据单元被转换为8个ATM信元102。

构成接收设备的解码器接收尾缀之前的数据以终止AAL5，并在这时构造脉冲数据103(t1’,t2’),(t3’,t4’),(t5’,t6’)，…两个传送分组的单元中的每个时间压缩并输出脉冲数据103，如图1C所示。

为了从脉冲数据103获得固定比特率，脉冲数据的后一半分组的到达时间被移位到到达时间和下一个脉冲数据的中间点上，从而产生经校正的数据104，如图1D所示。

用于时间校正的到达时间位移用于将脉冲数据103转换为固定比特率，并正确再生输入数据率，这将在随后作详细描述。

使t1为在编码器侧的传送分组TS1的产生时间，t2为传送分组TS2的产生时间。在时间t3-t6产生传送分组TS3-TS6(图1A)。另一方面，在AAL5端的分组到达时间是t1’,t2’，…由于传送分组TS1,TS2被打包到同一AAL5中，传送分组TS1和TS2被转换为脉冲数据103(图1C)。

当构成每个脉冲数据103(一个被压缩传送分组的长度)的两个传送分组之间的时间差由一个很短的时间δ表示时，保留以下关系：

t2'=t1’+δ其中δ是一个设备特有的值。同样保留以下关系：

t4'=t3’+δ使T为在编码器侧的传送分组数据101之间的间隔，t3’和t1’有以下关系：

t3’=t1’+2T

位移后的到达时间如下：

t1”=(t1’+t2’)/2

={t1’+(t1’+δ)}/2

=t1’+δ/2同样t2”和t3”分别由下式给出(图1D)。

T2”=(t2’+t3’)/2

={(t1’+δ)+(t1’+2T)}/2

=t1’+T+δ/2

t3”=(t3’+t4’)/2

={t3’+(t3’+δ)}/2

=t3’+δ/2

=t1’+2T+δ/2这也用于其余的传送分组，可以正确地再生输入数据速率。

图2表示根据本发明实施例的抖动降低设备。在实施例中将描述输入数据率的再生。

图2所示的抖动再生设备有一个输入数据率输出系统，它在AAL5结束后接收脉冲数据并从PS转换部分211，经过两个彼此连接的锁存部分209和210输出经时间调整的串行数据。抖动降低设备还有一个系统时钟部分202，用于总是输出一个系统时钟，作为在解码侧通过计算系统时钟(27MHz)输出的时间信息。

设备还有一个加法部分205,1/2除法部分206，加法部分207，和一个比较部分208，它们顺序将输入数据103的传送分组的系统时钟锁存到两个彼此连接的锁存部分203和204，计算锁存部分的输出，移位输入传送分组到达时间，将输入数据103转换到一个固定比特率，并调整PS转换部分211的操作时间。

参考号201表示TS检测部分，用于控制锁存部分203,204,209，和210的锁存时间。

接着将描述有以上结构的抖动降低设备的操作。

TS检测部分201检测输入数据103的传送分组的开始，并输出一个触发信号，从而控制锁存部分203,204,209和210的信号保持操作。锁存部分203和204根据来自TS检测部分201的触发信号的时序，顺序移位和保持来自MPEG解码器的系统时钟部分202的系统时钟输出。

同时，锁存部分209和210根据来自TS检测部分201的触发信号的时序，顺序移位和保持输入数据103。因此，在锁存部分209和210分别保持传送分组的数据103的同时，锁存部分203和204顺序保持相邻传送分组检测时间。

加法部分205相加由锁存部分203和204保持的系统时钟并输出系统时钟。除法部分206将来自加法部分205的和输出除2，并输出相邻传送分组的中间时序作为时间信息。加法部分207给来自除法部分206的输出加上一个预定值α并输出和。

比较部分208比较加法部分207的输出和来自系统时钟部分202的系统时钟，并在两个输出一致的时间输出一个触发信号。这时，为了和当前时间相匹配，必需给来自1/2除法部分206的中间时序输出的时间信息一个时间延迟量。为了这个目的，加法部分207加上预定值α。

更具体地，当通过位移作为来自1/2除法部分206的输出的到达时间获得的值和来自系统时钟部分202的系统时钟输出相比较时，系统时钟和过去时间相比较。为了将当前时间用作一个参考，预定值α被加到来自除法部分206的输出上。作为预定值α，对于自经校正数据的开始位置的偶数数据时间t2n”，必须用一个值(T-δ/2)或更多的值，对于奇数数据时间t2n-1”，必须用到值δ/2或更多值。具体地，优选T-δ/2。

PS转换部分211，根据在比较部分208检测到一致时的触发信号输出，将由锁存部分210保持的并行数据转换为串行数据，并输出串行数据作为经校正的数据104。

在图2所示的电路中，锁存部分203和204，加法部分205，和除法部分206对应于本实施例的基本结构，它计算用于移位传送分组到达时间的信息。

图3表示根据本发明第二实施例的抖动降低设备。在实施例中，输入数据率没有被再生，而MPEG接收侧的系统时钟被直接再生。

如图1C所示，这个实施例的抖动降低设备在AAL5结束后接收数据103。锁存部分303和304，加法部分305，和一个1/2除法部分306构成一个部分，用于计算移位传送分组到达时间的信息，并且结构和第一实施例中模块203-206构成的结构相同。

设备有一个系统时钟部分302，计算解码器侧的系统时钟(27MHZ)并总是输出时间信息(系统时钟)。来自系统时钟部分302的系统时钟被两个锁存部分303和304顺序保持在输入数据103的传送分组的单元中。加法部分305和除法部分306计算来自锁存部分303和304的输出，并输出时间信息，以根据加法平均值校正传送分组到达时间作为计算结果。

设备还有一个PCR检测部分308和一个PCR提取部分309，用于检测/提取一个有作为时间参考的信息的PCR，用于解码/再生被插入到传送分组中的视频/音频程序的数据。为了再生系统时钟，需要PCR的到达时间。因此，加法部分307加上-δ/2。加法部分307的输出和PCR提取部分309的输出由锁存部分311和312锁存，接着由加法部分313差分相加。系统时钟部分302中的系统时钟的频率根据来自加法部分313的输出受到控制。

下面将描述有以上结构的抖动降低设备的操作。

TS检测设备301检测输入数据103的传送分组的开始并输出一个触发信号，从而控制和保持锁存部分303和304的操作。锁存部分303和304根据来自TS检测部分301的触发信号的时序，顺序移位和保持来自MPEG解码器的系统时钟部分302的系统时钟输出。因此，锁存部分303和304顺序保持相邻传送分组检测时间。

加法部分305将由锁存部分303,304保持的系统时钟相加并输出系统时钟。除法部分306将来自加法部分305的加法输出除2，并作为时间信息输出相邻传送分组的输出。加法部分307将来自除法部分306的输出加-δ/2并输出和。

PCR检测部分308检测有信息作为来自输入数据103的传送分组的时间参考的PCR值，并输出一个检测脉冲。PCR提取部分309在检测到PCR时提取PCR值，并输出提取的值。

延迟部分310延迟来自PCR检测部分308的PCR检测脉冲，直到下一传送分组到达并触发锁存部分311和312。锁存部分311根据来自延迟部分310的触发信号保持由PCR提取部分309提取的PCR。同时锁存部分312在从传送分组的到达时间被移位的时间，保持从系统时钟部分302输出的系统时钟。

加法部分313产生由锁存部分311和312保持的数据之间的差值，并控制系统时钟部分302中的系统时钟的频率。结果，系统时钟频率被反馈使来自锁存部分311和312的输出之间的差值变为零，这样就产生了一个对应于PCR值的系统时钟。

如上所述，根据本发明，根据接收侧的系统时钟的加法平均值，在相邻的传送分组开始的检测时间校正传送分组的到达时间。通过这种结构，能够降低通过ATM线路传送MPEG数据时产生的AAL5打包抖动。

另外，可以为经校正的传送分组到达时间消除打包抖动。到达时间和系统时钟进行比较，并且锁存设备中的传送分组在比较结果表示一致时被经过P/S-转换和输出。通过这种结构，经时间压缩的传送分组的输入数据作为脉冲数据被转换为预定比特率数据，而不需任何PLL或缓冲器。

另外，根据经校正的分组到达时间，通过采用输入数据流中的PCR来控制系统时钟。通过这种结构，在接收侧可以提高系统时钟的抖动特性。

Claims

1．用于图象数据传输系统的AAL5降低抖动的方法，用于将MPEG数据转换成ATM信元并通过ATM线路发送ATM信元，其特征在于以下步骤：

在AAL5终止之后的用于检测相邻传送分组的开始的时间，获得系统时钟的加法平均值；和

根据获得的加法平均值校正传送分组到达时间。

2．根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：

锁存传送分组；

比较经校正的传送分组到达时间和系统时钟，并

当比较结果表明一致时，输出经锁存的传送分组。

3．根据权利要求1的方法，其中校正步骤包括，给得到的加法平均值加上一个预定值，以参考由系统时钟表示的时间来校正传送分组到达时间。

4．根据权利要求3的方法，其中根据在发送侧的传送分组数据间隔和得到的加法平均值来确定要给加法平均值加上的预定值。

5．根据权利要求1的方法，进一步包括步骤：

提取一个插入到流中的程序时钟参考PRC，

获得一个经校正的传送分组到达时间和提取的PCR之间的差值，和

控制系统时钟频率，以使差值变为零。

6．AAL5降低抖动的装置，其特征在于包括：

用于检测传送分组的开始的检测设备(201)；

一对第一锁存设备(203,204)，用于在所述检测设备的检测时间顺序锁存相邻传送分组的系统时钟；

算术设备(205,206,207)，用于给从所述锁存设备输出的加法平均值加上一个预定值；和

比较设备，用于比较所述加法设备的输出和系统时钟，并根据比较结果控制传送分组的接收。

7．根据权利要求6的设备，进一步包括：

一对彼此连接的第二锁存设备，用于顺序锁存接收的传送分组，和

转换设备，用于在所述比较设备的比较结果表示一致时，并行/串行转换从所述第二锁存设备输出的传送分组并输出传送分组。

8．根据权利要求6的设备，其中根据在发送侧的传送分组数据间隔和获得的加法平均值来确定要给加法平均值加上的预定值。

9．AAL5降低抖动设备，其特征在于包括：

用于检测传送分组的开始的检测设备(301)；

一对第一锁存设备(303,304)，用于在所述检测设备的检测时间顺序锁存相邻传送分组的系统时钟；

算术设备(305,306,307)，用于给从所述锁存设备输出的加法平均值加上一个预定值；

PCR提取设备(309)，用于提取被插在流中的程序时钟参考(PCR)并有一个时间参考信息；和

差值计算设备(313)，用于在一个传送分组时间之后，计算被提取的PCR和所述算术设备的输出之间的差值，并根据计算结果控制系统时钟。

10．根据权利要求9的设备，其中根据在发送侧的传送分组数据间隔和获得的加法平均值来确定要给加法平均值加上的预定值。

11．根据权利要求9的设备，其中所述设备进一步包括系统时钟设备(302)，用于在接收侧计算系统时钟，并向所述锁存设备输出系统时钟，和

所述差值计算设备根据计算结果，控制所述系统时钟设备中的系统时钟的频率。