CN1462559A - 通过无抖动解码的atm网络的mpeg数据包传输 - Google Patents

通过无抖动解码的atm网络的mpeg数据包传输 Download PDF

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Abstract

所公开的传输系统包括一个发射机，一个接收机和一个与该发射机和接收机相耦合的传送网络。该发射机配置有时间标记装置，用于产生表示包含在相应的传输数据流(TS)中的基于本地时钟的计数值的相应的传输时间标记(TTS)。该接收机配置有一个具有时钟频率控制输入的时钟发生器。该接收机进一步包括一个与传送网络相耦合的时基再生装置，用于计算在接收的连续传输时间标记之间的时间差。该时基再生装置与所述频率控制输入相耦合，以基于所述计算的时间差而影响该时钟频率。这样可以重建精确的时基，并使接收机的解码器中的解码处理更为可靠，并减少了诸如由ATM型网络引入的易抖动性。

Description

通过无抖动解码的ATM网络的MPEG数据包传输
本发明涉及一种传输系统，它包括一个发射机，一个接收机和与该发射机和接收机相耦合的传送网络，该发射机配置有时间标记装置，用于产生表示包含在相应的传输数据流(TS)中的基于本地时钟的计数值的相应的传输时间标记(TTS)，该接收机配置有一个具有时钟频率控制输入的时钟发生器。
本发明还涉及一种应用于该传输系统的接收机。
美国专利US-A-5,640,388中就公开了这样一种传输系统。在现有技术中，包含时间标记的传输系统数据包，这里指PCR，通过传送网络由发射机传发送至接收机。该数据包构成了视频，音频和/或其他传输数据流的编码表式。每个数据流可能都具有其自身的时基。例如付费TV系统可包括一视频流和相关的音频流。这些数据流可被合并成一个适于在传送网络中传送的单个的、所谓的运动图像专家组(MPEG)类型的传输比特流。通常每个数据包都包含一个头部和一个有效载荷部分，有效载荷部分包含相关码流的编码数据。每组包含相同的编码数据表式的传送流包都被分配有包括在其头部的相同的唯一包识别符。
该发射机配置有一个时间标记装置，用于产生所谓的程序时钟参考(PCR)值，其也包含在另一个头部中，并且是由耦合到发射机中编码器的时钟发生器的计数器的实际时基而原始推导出的。这些时间标记或PCR值可以被调整以补偿各种可能的可变时延，例如在发送机复用期间或是在传送网络传送期间所经历的。在传输数据包中周期性发送的PCR值可用于在接收机处时钟发生器的信号恢复。特别是在如MPEG-1或MPEG-2标准所允许的，允许包含不同数据表式的数据包的复用的异步传输模式(ATM)网络中，数据流包的时间位置可关于它们的PCR而变化。这导致了接收机经历的抖动，在此情况下，不再反映适当的时基的PCR就不能被用于重建时基的可靠时钟发生器信号。
在此现有技术文件中，通过在存在于接收机中的解码器中解码数据包之前对接收的包中的PCR值进行校正来消除抖动。其中接收的包被存储在缓冲器中，同时缓冲器以标称频率工作下的本地接收机的时钟发生器所规定的正常码率向解码器输出该包，该标称频率基本等于发射机的时钟频率。上述包通过缓冲器的平均传输时间被测量并用于修正在另一个头部中的PCR值，这样在数据包被馈送至解码器之前最终消除在相关联的包之间的抖动。
在现有技术的传输系统中存在这样的缺陷，即上述的PCR校正步骤导致大量的运算，每一程序进行簿记和PCR操作所需的硬件。由于每一程序具有其自已的不同时基，更多的程序将导致包含更多的处理和每一程序的簿记。
因此本发明的目的是提供一种具有稳定和精确的时基的传输系统，用于在接收机中执行可靠的解码，并尽管允许对发射机和接收机的类型进行自由选择。
本传输系统的特征在于接收机进一步包括一个时基再生装置，它与传送网络相耦合用于计算在接收的连续的传输时间标记之间的时间差，并与频率控制输入相耦合，用于基于所述计算的时间差而影响时钟频率。
根据本发明的传输系统的优点在于，基于所接收的连续的传输时间标记之间的计算的时间差，可精确地完成由时钟信号发生器频率定义的接收机中的时基的重建。这是因为传输时间标记精确地定义发射机端的时基，而该时基现在能够在接收机端被容易且可靠地被重建。时基精确性的增加使接收机的解码器中的解码处理更为可靠。此外根据本发明所提出的传输系统可减少诸如由数据包交换网络，例如以太网或ATM型网络引入的易抖动性，这是因为不考虑传送网络所引起的抖动，基于所计算的时间标记差异可以实现可靠的时基重建。
此外，只有根据本发明的传输系统的接收机端需要进行针对所提出方案的技术调整，而现存的MPEG发射端仍然可以使用，这是因为传输数据流的内容并未改变。在这一方面本发明是透明的，并且接收机可以被调换，而编码器和解码器的制造商可能是不同的，因为根据所提出的方案它们不干扰。并且本发明的优点在于接收机端的PCR不需要被改变。
根据本发明传输系统的一个实施例，其特征在于该传输系统配置有用于确定所接收的数据包的正确性的装置。
根据本发明传输系统的该实施例的优点还在于，允许数据包通过网络进行传输，包括卫星通信，陆地通信和/或光纤或有线通信，这是因为由传送网络引入的任何错误通常都可以在接收时被检测出来并被有可能被校正。
根据本发明传输系统的又一个实施例，其特征在于该传输系统配置有用于确定所接收的传输时间标记数据的正确性的装置。最好这些用于确定的装置能够对接收的数据包和/或对包中所谓的有效载荷数据执行循环冗余校验。
有利的是该检测保证实际数据流的高度正确性和在通过传送网络的传送后传输时间标记数据的正确性。
根据本发明传输系统的又一个实施例，其特征在于指示装置是由连续性计数(CC)，传输时间标记(TTS)，和数据包标识符(PID)构成的，其中CC和PID被结合成为传输时间标记的一个标签。
根据本发明的该又一个实施例的优点在于，允许注意到在传送网络的传送期间的包丢失或包未对准。而本方案可保证在接收机端，传输时间标记对应正确的传送流包。
现在，将参考相应的附图说明根据本发明的传输系统及其所用的发射机和接收机的进一步的优点，其中同样的部件以相同的参考标记来表示。
在附图中：
图1表示根据本发明的传输系统的实施例；
图2表示适于图1的传输系统所应用的发射机中的时间标记发生装置的实施例；
图3表示适于图1的传输系统所应用的接收机中的时间标记发生装置的实施例。
图1表示一传输系统1，其包括与传送网络或通信信道3相耦合的一个发射机2，和与传送网络3相耦合的一个接收机4。发射机2可以通过网络以数据包的形式发送数据至接收机4。传送网络3可以是包含，例如同轴电缆，光纤，卫星，波束连接或卫星通信链路这样的数据包交换网络。发射机2具有一输入端5，其与例如照相机形式的数据源DS相耦合，其提供包含视频有效载荷的数据包流，可能结合包含音频有效载荷的数据包流。这些包流可以是分离的或复用的数据包流。每个数据包流都以编码的形式被传输至接收机4。发射机2包括与输入端5相耦合的编码器6。该编码器可以是MPEG编码器6，用于在其数据输出端D提供通过网络3传输的视频和/或音频的传输数据流包。编码器6被耦合至通常产生27MHz时钟信号的发射机时钟发生器7。发射机2还配置有与编码器6和时钟发生器7相耦合的传输时间标记发生装置8。
图2进一步示出了传输时间标记发生装置8，其包括一时间标记发生器9，可基于本地时钟信号CLK而确定每个数据传送流(TS)的本地传输时间，以形成所传输的数据包的所产生的传输时间标记TTS。这些时间标记TTS(正如以后将要说明的)可以与其它类型的标题数据相结合。类似的，该时间标记可与音频有效载荷相结合以形成分离的音频数据包，但该时间标记还可以以这样的形式被结合，使得一个时间标记数据包包括一可能的连串的时间标记，每个时间标记都与相应的传送流包相关。在编码器6中编码之后，各种视频和音频数据形成了一个传送流，它被存储在与编码器输出端D相耦合的TS缓冲器10中。类似的，传输时间标记TTS被存储在与时间标记发生器9相耦合的TTS缓冲器11中。发射机8可进一步包括一个TS复用器12，其与缓冲器10和11分别耦合，以提供在传送网络3上传送的全数据信号。在TTS缓冲器11和TS复用器12之间还可耦合一个TS包发生器13，用于将几个TTS数据块结合起来，上述TTS数据块可以与缓冲器10输出的TS数据相复用，也可以不复用。提供一个普通的可编程控制块14用于控制发射机2中事件的操作的适当顺序。
图1中的接收机4，接收形式为在网络上传输的数据包的全数据信号。TS数据包被解码器14解码，以恢复由数据源DS原始产生的视频和音频信号。解码是基于本地接收机时钟信号CLK27而进行的，该时钟信号是通过运送流中已知的PCR值而恢复的，该PCR值没有被改变。
图3中详细示出了TS再生装置15，其包括时钟发生器16，通常为锁相环(PLL)的形式以提供CLK27时钟信号，该时钟信号提供了用于在TS再生装置15中的接收机4处实现的抖动消除(dejitter)功能的时基。为了实现解码器14中的可靠而精确的解码，最重要的是发射机和接收机时钟发生器7和16分别提供频率尽可能匹配的相应的时钟信号，否则解码将导致数据错误。这意味着接收机4处的时基已经由接收到的数据包而尽可能精确地被恢复了。
TS装置15包括一个传送流(TS)解复用器17，用于恢复传送的传输时间标记TTS。这些时间标记，特别是在连续的时间标记之间的差异提供了关于发射机2处信号CLK的时钟频率的信息。该时间差在与TS解复用器17相耦合的时基再生器18中被计算，并该时间差用于驱动其频率控制输入端19处的时钟发生器16。这将导致时钟发生器16的频率控制，使其频率尽可能的与发射机2中的时钟信号CLK的频率相匹配，并又导致传送TS数据包至解码器14的精确而可靠的时基。传输时间标记TTS在被馈送至传送流提供装置21之前，可以被缓冲器20缓冲。传送流TS数据是通过TS包滤波器22由网络数据包推出的，然后通过TS缓冲器23也被馈送至发射机21以向解码器提供输入信号。缓冲器20和23再次允许在传输时间标记的处理和传送流TS或有效载荷数据的处理之间出现某些延迟。
通常为了保证经传送网络3的可靠的数据包通信，在网络接收机4处执行某些检测以确定所接收数据的正确性。这一点很重要，因为接收的传输时间标记中的任何错误都将导致用于产生时基的错误数据。一种可能的检测是对接收的数据包进行循环冗余校验。这种检测可指示错误数据和/或可校正错误数据。若错误数据不能被校正，通常按照规定将重发有关的数据包。
优选提供TS发射机21中使用的指示装置的某些形式，可确保接收机4处接收的传输时间标记TTS对应于其相关的数据包。这种装置或步骤可通过一个包括连续性计数CC和数据包标识符PID的标签来实现。若CC和PID被数字地结合以形成一个标签，则它的值可以被作为相关传送流包的主要头部的一个参考。从而由于包丢失而引起的未对准将被检测出来。
虽然上面已参照基本的优选实施例和最佳的可能模式进行了说明，但应当理解这些实施例不能被解释为相关装置的限制性例子，因为本领域技术人员可实施的各种各样的变型，特征和特征的结合都将落在所附的权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种传输系统，包括一个发射机，一个接收机和一个与该发射机和该接收机相耦合的传送网络，其中该发射机配置有时间标记装置，用于产生表示包含在相应的传送数据流(TS)中的基于本地时钟的计数值的相应的传输时间标记(TTS)，该接收机配置有一个具有时钟频率控制输入的时钟发生器，其特征在于该接收机进一步包括一个时基再生装置，它与传送网络相耦合，用于计算在接收的连续传输时间标记之间的时间差，并与所述频率控制输入相耦合，以基于所述计算的时间差而影响该时钟频率。
2.根据权利要求1的传输系统，其特征在于该传输系统配置有用于确定接收的传输时间标记数据的正确性的装置。
3.根据权利要求2的传输系统，其特征在于对接收的传输时间标记数据执行循环冗余校验。
4.根据权利要求1-3之一的传输系统，其特征在于该传输系统配置有用于指示接收机接收的传输时间标记是否对应其相关数据包的装置。
5.根据权利要求4的传输系统，其特征在于该指示装置是由连续性计数(CC)，传输时间标记(TTS)和数据包标识符(PID)形成的，其中CC和PID被结合以形成传输时间标记的标签。
6.根据权利要求1-5之一的传输系统中应用的发射机，该传输系统包括该发射机，一个接收机和一个与该发射机和该接收机相耦合的传送网络，其中该发射机配置有时间标记装置，用于产生表示包含在相应的传送数据流(TS)中的基于本地时钟的计数值的相应的传输时间标记(TTS)，该接收机配置有一个具有时钟频率控制输入的时钟发生器，其特征在于该接收机进一步包括一个时基再生装置，它与传送网络相耦合用于计算在接收的连续传输时间标记之间的时间差，并与频率控制输入相耦合，以基于所述时间差而影响该时钟频率。
7.根据权利要求1-5之一的传输系统中应用的接收机，该传输系统包括一个发射机，该接收机和一个与该发射机和该接收机相耦合的传送网络，其中该发射机配置有时间标记装置，用于产生表示包含在相应的传输数据流(TS)中的基于本地时钟的计数值的相应的传输时间标记(TTS)，该接收机配置有一个具有时钟频率控制输入的时钟发生器，其特征在于该接收机进一步包括一个时基再生装置，它与传送网络相耦合，用于计算在接收的连续传输时间标记之间的时间差，并与频率控制输入相耦合，以基于所述时间差而影响该时钟频率。
8.根据权利要求1-5之一的传输系统中使用的信号，该传输系统包括一个发射机，一个接收机和一个与该发射机和该接收机相耦合的传送网络，其中该发射机配置有时间标记装置，用于产生表示包含在相应的传输数据流(TS)中的基于本地时钟的计数值的相应的传输时间标记(TTS)，该接收机配置有一个具有时钟频率控制输入的时钟发生器，其特征在于该接收机进一步包括一个时基再生装置，它与传送网络相耦合，用于计算在接收的连续传输时间标记之间的时间差，并与频率控制输入相耦合，以基于所述时间差而影响该时钟频率。
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