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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Transportieren
von Audio/Video-Daten, gesendet von einer Kamera oder einem Mikrofon
aus, das bedeutet Mediendaten mit einer hohen Qualität, einen
Sender und einen Empfänger, dafür.
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Verschiedene
Verbindungsmodi werden über
ein IP-(Internet Protokoll)-Netzwerk, wie beispielsweise ein Intranet
oder das Internet, verwendet. In Abhängigkeit von dem Verbindungsmodus
variieren die nutzbaren Bänder
des Netzwerks in Bezug auf eine Bit-Rate in einem Bereich von mehreren Kilobits
pro Sekunde (kbps) bis mehreren hundert Megabits pro Sekunde (Mbps).
Zusätzlich
bewirkt der Einfluss von anderen Flüssen (Übertragungsdaten), dass das
nutzbare Band mit der Zeit variiert. Als solches ist eine Transportratensteuerung
notwendig, um einen Mediendatentransport über ein Netzwerk des Typs,
der vorstehend beschrieben ist, durchzuführen. Die Transportratensteuerung
stellt die Transportrate entsprechend den nutzbaren Transportbändern ein.
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Bekannte
Protokolle, die dazu eingesetzt werden, Mediendaten über das
Internet in einer Realzeit zu transportieren, umfassen RTP (Realtime Transport
Protocol)/RTCP (RTP Control Protocol) (H. Schulzrinne et al., "RTP: A Transport
Protocol for Real-Time Applications", RFC 1889, Internet Engineering Taskforce,
Jan. 1996). Entsprechend dem RTP/RTCP sendet ein Empfangsanschluss
Rückführinformationen,
die sich, zum Beispiel, auf die Paketverlustrate, die Propagationsverzögerungszeit und
das Jitter beziehen, zu einem Sendeterminal, und die Transportrate
wird auf der Basis der Rückführinformationen
bestimmt. Das Übertragungsintervall
(Hinweisintervall) für
die Rückführinformationen von
dem Empfangsterminal ist ein festgelegter Wert, zum Beispiel fünf Sekunden.
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Bekannte
Verfahren für
eine Transportratensteuerung unter Verwendung von Rückführinformationen,
wie dies vorstehend beschrieben ist, umfassen ein Verfahren, bezeichnet
als TFRC (TCP Friendly Rate Control) (M. Handley et al., "TCP Friendly Rate Control
(TFRC): Protocol Specification",
RFC 3448, Internet Engineering Taskforce, Jan. 2003). Entsprechend
dem TFRC wird die Transportrate so gesteuert, um sich zu erhöhen, bis
ein Paketverlustereignis auftritt, und die Transportrate wird so
gesteuert, um sich zu verringern, wenn das Paketverlustereignis aufgetreten
ist. Dadurch ermöglicht
das TFRC, dass eine Aktualisierung einfach zum Erzeugen einer Transportrate,
geeignet für
eine beabsichtigte Mediendatenübertragung,
erreicht werden kann. Das Transportraten-Aktualisierungsintervall beträgt 1 x RTT
(Round Trip Time), von mehreren zehn Millisekunden (ms) bis zu mehreren
hundert Millisekunden (ms), zum Beispiel, reichend.
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Ein
anderes bekanntes Verfahren ist ein Verfahren, das in Request for
Comments (RFC) 2733 (J. Rosenberg et al., "an RTP Payload Format for Generic Forward
Error Correction",
Internet Engineering Taskforce, Dez. 1999), beschrieben ist, das
eine Technik ist, um eine Fehlerkorrekturfähigkeit auf RTP anzuwenden.
Genauer gesagt fügt
die RFC 2733 Technik FEC-Daten (FEC: Vorwärts-Fehler-Korrektur), was
redundante Daten für
eine Vorwärts-Fehler-Korrektur
sind, zu Daten, die übertragen
werden sollen, hinzu.
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In
dem Fall eines Sendens von codierten Daten basierend auf Mediendaten,
wenn deren Transportrate aktualisiert wird, dem TFRC unter Intervallen folgend,
die von mehreren zehn Millisekunden (ms) bis mehreren hundert Millisekunden
(ms) reichen, und wenn die Codierrate zu jedem Zeitpunkt aktualisiert
wird, zu dem die Transportrate aktualisiert wird, variiert die Codierrate
häufig.
Als solche variiert, zum Beispiel, die Qualität von Bildern, die übertragen
werden sollen, häufig,
was zu einer Verschlechterung der Betrachtungsbildqualität führt.
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Zusätzlich wird,
wenn das Hinweisintervall für
Rückführinformationen
von einem Empfangsterminal zu einem Sendeterminal kurz eingestellt
wird, ein Vorteil dahingehend gezeigt, dass auf ein nutzbares Sendeband
schnell zugegriffen werden kann, und das Sendeband kann effektiv
verwendet werden. Andererseits wird die Aktualisierungshäufigkeit
für die Transportrate
in dem Sendeterminal hoch gestaltet, und eine Qualität von Mediendaten
wird häufig
in einem Umfang so variiert, dass der Medientransport nicht unter
Beibehalten einer stabilen Qualität ausgeführt werden kann. Zusätzlich wird
der Grad einer Fairness beim Durchsatz in Bezug auf einen anderen Fluss
verringert. Demzufolge wird, mit dem Hinweisintervall für die Rückführinformationen
lang eingestellt, die Aktualisierungshäufigkeit der Transportrate
reduziert. In diesem Fall kann, während die Transportrate stabilisiert
wird, Variationen in dem Sendeband nicht gefolgt werden, was dadurch
eine effiziente Benutzung des Sendebands unmöglich macht. Weiterhin werden
in dem Fall, in dem das Hinweisintervall lang eingestellt ist, wenn
das nutzbare Sendeband schmal ist, Pakete in einer Art Burst-Weise
verloren und die Mediendaten-Übertragungsqualität wird extrem
verschlechtert.
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Weiterhin
wird, herkömmlich,
da die Datenpaketgröße gleichförmig ist,
wenn die Transportrate verringert wird, die Anzahl der Pakete verringert.
Allgemein wird, in einem Empfangsterminal, eine Paketverlustrate
L durch die folgende Gleichung berechnet:
L = 1 – (Anzahl
der Datenpakete, angekommen an einem Empfangsterminal innerhalb
einer Zeit T)/(Anzahl von Datenpaketen, gesendet von einem Sendeterminal
innerhalb der Zeit T).
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Gewöhnlich ist
die Zeit T ein Zeitintervall von dem Auftreten eines Sendens vorheriger
Rückführinformationen
bis zu dem Auftreten eines Sendens von momentanen Rückführinformationen.
Die Gleichung beschreibt, dass, wenn sich die Anzahl von Paketen, die
von dem Sendeterminal aus transportiert werden soll, verringert,
der Paketverlust eines Pakets bewirkt, dass die Paketverlustrate
stark variiert. Zum Beispiel wird ein Zustand angenommen, bei dem
sich die Transportrate wesentlich verringert, und nicht mehr als
ein Paket innerhalb der Zeit T transportiert werden kann. In diesem
Zustand ist dann, wenn das Paket nicht verloren ist, die Paketverlustrate
0%; dagegen ist, wenn das Paket verloren ist, die Paketverlustrate
100%. In einem solchen Zustand kann, aus dem Grund, dass ein genauer
Netzwerk-Andrang-Zustand nicht aus dem Grund sichergestellt werden
kann, die Paketverlustrate nicht fein beobachtet werden.
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Weiterhin
ist in einem Verfahren, dargestellt durch TFRC, und Richten der
primären
Wichtigkeit auf die Fairness in Bezug auf das TCP, das RTT in einem
Nenner eines Berechnungsausdrucks enthalten, der die Transportrate
bestimmt. Die RTT ist eine Zeit, die für den Round Trip eines Pakets
zwischen einem Sendeterminal und einem Empfangsterminal erforderlich
ist; als solche kann sie einen Wert von 1 ms oder geringer annehmen,
wenn der Abstand zwischen dem Sendeterminal und dem Empfangsterminal
kurz ist. In diesem Zustand wird das RTT-Messergebnis durch verschiedene
Verzögerungsfluktuationen
beeinflusst, die für
den Netzwerk-Andrang-Zustand nicht relevant sind. Zum Beispiel umfassen
die Verzögerungsfluktuationen
eine Verzögerungsfluktuation
beim Verarbeiten eines Betriebssystems, das eine Verarbeitung für eine Paketübertragung
von dem Sendeterminal aus durchführt,
und eine Verzögerungsfluktuation
in einem Übertragungsvorgang eines
Routers, der eine Paketübertragungsverarbeitung
durchführt.
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Das
Dokument
EP 1 168 701
A2 offenbart ein Verfahren zum Transportieren von codierten
Daten basierend auf Mediendaten über
ein Netzwerk, aufweisend die Schritte eines Änderns einer Transportrate
entsprechend einem Netzwerk-Zustand und eines Änderns einer Codierrate.
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Das
Dokument US 2001/0048709 A1 offenbart ein Verfahren zum Anwenden
einer Anzahl von Bits und Schemata, die zu FEC zugeordnet sind,
entsprechend einem Netzwerk-Zustand, unabhängig einer Transportrate.
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Das
Dokument
EP 1 202 487
A2 offenbart ein Verfahren zum Einstellen einer Bitrate
von Übertragungsdaten
und eines Fehler-Ruhe-Niveaus, entsprechend einem Netzwerk-Zustand.
Insbesondere offenbart dieses Dokument ein Verfahren zum Abschätzen, ob
sich das Senden in einem Zustand eines Netzwerk-Andrangs oder eines
Fehlers in einer drahtlosen Umgebung, oder dergleichen, auf der
Basis eines Paket-Verlust-Zustands, befindet, und zum Verringern
der Bit-Rate in dem Fall des Netzwerk-Andrangs, während eine
Fehlertolerierbarkeit in dem Fall des Fehlers, in einer drahtlosen
Umgebung oder dergleichen, erhöht
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mediendatentransport
mit hoher Qualität unter
einer Umgebung, in der eine nutzbare Bandbreite stark variiert,
durchzuführen.
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Dies
wird durch die Merkmale, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben
sind, gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine Unterdrückung von häufigen Aktualisierungs-Ereignissen für Codierraten
gerichtet. Demzufolge kann ein Mediendatentransport mit hoher Qualität unter
einer Umgebung, in der eine nutzbare Bandbreite stark variiert,
ausgeführt
werden. Deshalb kann die vorliegende Erfindung bei verschiedenen
Anwendungen, wie beispielsweise einem VoIP (Voice Over Internet Protocol),
verwendet für
Internet-Telefone,
einen TV-Telefon und Überwachen/Senden
unter Verwenden eines Netzwerks, angewandt werden.
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Genauer
gesagt ist es beim Transport von codierten Daten basierend auf Mediendaten
erwünscht,
eine Transportrate entsprechend einem Transportzustand des Netzwerks
zu aktualisieren und eine Codierrate unter einer Häufigkeit
niedriger als eine Aktua lisierungshäufigkeit für die Transportrate zu aktualisieren.
Zum Beispiel wird, wenn ein Zeitgeber, eingestellt auf eine Zeitablaufperiode
länger als
ein Aktualisierungsintervall für
die Transportrate, zeitmäßig ablaufen
gelassen wird oder wenn die Transportrate auf einen Wert aktualisiert
ist, der außerhalb
eines vorbestimmten Bereichs liegt, die Transportrate entsprechend
einem minimalen Wert der Transportrate innerhalb einer Zeit aktualisiert.
In dem Fall eines Hinzufügens
von redudanten Daten für
eine Fehlerkorrektur zu den codierten Daten, kann eine Differenz
zwischen der Transportrate und der Codierrate zu einer Senderate
für redundante
Daten zugeordnet werden.
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Zusätzlich ist
es erwünscht, über Rückführinformationen
zu informieren, die für
einen Transportzustand des Netzwerks von einem Empfangsterminal zu
einem variablen Intervall entsprechend zu dem Transportzustand des
Netzwerks kennzeichnend sind, und um eine Transportrate für die Mediendaten entsprechend
zu den informierten Rückführinformationen
zu aktualisieren. Zum Beispiel wird ein Hinweisintervall für Rückführinformationen
dann verkürzt,
wenn eine Paketverlustrate hoch ist, und das Hinweisintervall für die Rückführinformationen
wird verlängert,
wenn die Paketverlustrate niedrig ist. Vorzugsweise ist das Hinweisintervall
der Rückführinformationen
in einer solchen Art und Weise begrenzt, dass es nicht kürzer als
ein vorbestimmtes minimales Intervall ist.
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Weiterhin
ist es in einem Transport von Mediendaten erwünscht, die Datenpaketgröße auf einen kleinen
Wert zu ändern,
wenn die Transportrate verringert wird und eine vorbestimmte Anzahl
von Paketen nicht dahingehend bestimmt ist, dass sie innerhalb einer
Paketverlust-Beobachtungs-Periode übertragbar ist. Um präzise einen
Anhäufungs-Zustand des Netzwerks
zu erhalten, kann die Zahl von Datenpaketen, die von einem Sendeterminal
innerhalb einer vorbestimmten Periode gesendet werden soll, auf
eine vorbestimmte Anzahl oder mehr eingestellt werden. Es kann davon
ausgegangen werden, dass die Datenpaketgröße auf klein vorab eingestellt
wird, und die Anzahl von Datenpaketen, die gesendet werden soll,
wird erhöht.
Allerdings entsteht, da ein Header zu dem Paket vorgesehen ist,
ein Problem dahingehend, dass das Overhead der Header erhöht wird, wenn
die Anzahl von Paketen erhöht
wird. Als solches wird ein anwendbarer Prozess in einer solchen Art
und Weise durchgeführt,
dass dann, wenn die Transportrate hoch ist, die Paketgröße so eingestellt wird,
dass sie groß ist,
und wenn die Transportrate erniedrigt wird, wird die Paketgröße so eingestellt
ist, dass sie klein ist, wodurch die Beobachtungs genauigkeit für die Paketverlustraten
verbessert wird. Demzufolge können
die Paketverlustraten fein beobachtet werden, und genaue Transportraten
können
bestimmt werden.
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Weiterhin
ist es erwünscht,
ein Offset zu einem RTT hinzuzufügen,
wenn der RTT kleiner als ein bestimmter Wert ist. Demzufolge kann,
wenn der Wert des RTT übermäßig klein
ist, die Transportrate davor bewahrt werden, dass sie stark durch
eine Fluktuation einer Verzögerung,
unabhängig
der Anhäufung
des Netzwerks, beeinflusst wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines inneren Aufbaus eines
Mediensenders (Sendeterminal) darstellt.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines inneren Aufbaus eines
Medienempfängers
(Empfangsterminal) darstellt.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Anfangsoperation eines Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitts,
dargestellt in 1, darstellt.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm, das einen Unterbrechungsvorgang des vorstehend
erwähnten Bestimmungsabschnitts
darstellt.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm, das Hauptoperationen eines Rückführinformations-Erzeugungsabschnitts
und eines Hinweisintervall-Steuerabschnitts, dargestellt in 2,
darstellt.
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6 zeigt
ein Zeitdiagramm, das Variationsbeispiele einer Transportrate und
einer Codierrate in Mediendaten-Übertragungen
durch die Vorrichtungen, dargestellt in den 1 und 2,
zeigt.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Operation eines Paketgrößen-Bestimmungsabschnitts,
dargestellt in 1, zeigt.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Operation eines RTT-Berechnungsabschnitts, dargestellt in 1,
zeigt.
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9 zeigt
eine grafische Darstellung, um eine RTT-Offset-Hinzufügung, ausgeführt durch
die Operation, dargestellt in 8, zu beschreiben.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend
werden ein Verfahren zum Transportieren von Medien, ein Sender und
ein Empfänger
dafür,
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, beschrieben.
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Die 1 und 2 stellen
ein Aufbaubeispiel eines Medientransportsystems zum Transportieren
von codierten Daten basierend auf Mediendaten dar. Genauer gesagt
stellt
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1 ein
inneres Aufbaubeispiel eines Mediensenders (Sendeterminal) 100 dar
und 2 stellt ein inneres Aufbaubeispiel eines Medienempfängers (Empfangsterminal) 200 dar.
Das Sendeterminal 100 und das Empfangsterminal 200 sind
zusammen über
ein Netzwerk 150 verbunden. Das Netzwerk 150 kann
ein verdrahtetes Netzwerk, ein drahtloses Netzwerk oder ein Netzwerk,
das alternierend verbundene, verdrahtete und drahtlose Netzwerke
umfasst, sein. Das System setzt, zum Beispiel, das Realzeit-Transport-Protokoll/Realzeit-Transport-Steuer-Protokoll
(RTP/RTCP) als Transportprotokolle zwischen dem Sendeterminal 100 und
dem Empfangsterminal 200 ein.
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Das
Sendeterminal 100 der 1 besitzt
einen Aufbau, umfassend einen Audio/Bild-Eingabeabschnitt 101,
einen Codierabschnitt 102, einen FEC-Erzeugungsabschnitt 103, einen
Transportabschnitt 104, einen Transportraten-Bestimmungsabschnitt 105,
einen Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106, einen
Paketgröße-Bestimmungsabschnitt 108 und
einen RTT-Berechnungsabschnitt 109.
Der Audio/Bild-Eingabeabschnitt 101 ist, zum Beispiel,
eine Kamera oder ein Mikrofon zum Eingeben von Audio/Video-Daten
(Mediendaten), um codiert zu werden. Der Codierabschnitt 102 erzeugt
codierte Daten von Mediendaten entsprechend einer spezifizierten
Codierrate Rc. Zum Beispiel können
standardisierte Kompressions/Codier-Schemata, wie beispielsweise
MPEG (Moving Picture Coding Experts Group) 1/2/4 und AMR (Audio/Modem
Riser), eingesetzt werden. Der Codierabschnitt 102 besitzt
die Funktion, Daten mit einer Paketgröße, bestimmt durch den Paketgrößen-Bestimmungsabschnitt 108,
auszugeben. Der FEC-Erzeugungsabschnitt 103 erzeugt FEC-Daten, die
redundante Daten für
eine Fehlerkorrektur sind, von codierten Daten entsprechend einer
spezifizierten FEC-Daten-Senderate Rf. Der Transportabschnitt 104 sendet
die codierten Daten und die FEC-Daten zu dem Netzwerk 150 und
sendet und empfängt
Steuerinformationen, um Rückführinformationen
zu ermöglichen
(wie beispielsweise Paketverlustraten, Propagationsverzögerungszeiten
und Jitter, beziehungsweise Bildstörungen), die für den Transportzustand
des Netzwerks 150 kennzeichnend sind, um von dem Empfangsterminal 200 sichergestellt
zu werden. Der Transportraten-Bestimmungsabschnitt 105 aktualisiert
eine Transportrate Rs entsprechend den Rückführinformationen und ein RTT, berechnet
durch den RTT-Berechnungsabschnitt 109, und weist den FEC-Erzeugungsabschnitt 103 auf
eine Paketverlustrate hin. Zum Beispiel wird ein TFRC als ein Algorithmus
zum Bestimmen der Transportrate Rs eingesetzt. Der Co dierraten-FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 aktualisiert
die Codierrate Rc unter einer Aktualisierungshäufigkeit niedriger als eine
Aktualisierungshäufigkeit für die Transportrate
Rs unter Verwendung eines Rc-Aktualisierungs-Zeitgebers 107 und
ordnet eine Differenz zwischen der Transportrate Rs und der Codierrate
Rc zu der FEC-Daten-Senderate
Rf zu. Der Paketgrößen-Bestimmungsabschnitt 108 bestimmt eine
Paketgröße entsprechend
der Transportrate Rs, auf die von dem Transportrate-Bestimmungsabschnitt
hingewiesen ist, und weist den Codierabschnitt 102 auf
das bestimmte Ergebnis hin. Der RTT-Berechnungsabschnitt 109 empfängt die
Rückführinformationen
von dem Transportabschnitt 104 und berechnet eine Round-Trip-Propagationsverzögerungszeit
(RTT), verwendet zum Berechnen der Transportrate Rs, von den Rückführinformationen.
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Das
Empfangsterminal 200 der 2 besitzt eine
Anordnung, die einen Transportabschnitt 201, einen Paketverlust-Zurückgewinnungsabschnitt 202, einen
Decodierabschnitt 203, einen Wiedergabeabschnitt 204,
einen Rückführinformations-Erzeugungsabschnitt 205 und
einen Hinweisintervall-Steuerabschnitt 206 umfasst. Der
Transportabschnitt 201 empfängt die codierten Daten und
die FEC-Daten, transportiert von dem Sendeterminal 100 über das Netzwerk 150,
und sendet und empfängt
Steuerinformationen, um die Erzeugung von Rückführinformationen zu ermöglichen,
die für
einen Transportzustand des Netzwerks 150 kennzeichnend
sind. Der Paketverlust-Wiederherstellungsabschnitt 202 verwendet die
FEC-Daten, um codierte Daten in einem Paketverlust in dem Netzwerk 150 wiederherzustellen.
Der Decodierabschnitt 203 decodiert die codierten Daten, um
Mediendaten zu sichern. Der Wiedergabeabschnitt 204 ist,
zum Beispiel, eine Anzeige oder ein Lautsprecher zum Wiedergeben
des decodierten Ergebnisses. Der Rückführinformations-Erzeugungsabschnitt 205 erzeugt
Rückführinformationen,
die für den
Transportzustand des Netzwerks 150 kennzeichnend sind.
Der Transportabschnitt 201 weist das Sendeterminal 100 auf
die erzeugten Rückführinformationen über das
Netzwerk 150 hin. Der Hinweisintervall-Steuerabschnitt 206 steuert
ein Hinweisintervall Tf der Rückführinformationen
entsprechend dem Transportzustand des Netzwerks 150.
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3 stellt
einen Anfangsvorgang des Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitts 106,
dargestellt in 1, dar. Unter Aktivierung des
Sendeterminals 100 erhält
der Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 zuerst
Werte von Konstanten U und V. Die Konstante U ist ein Wert (U > 1) zum Definieren
eines schmalen, variablen Bereichs der Transportrate Rs. Die Konstante
V ist ein Wert (0 < V < 1), verwendet dazu,
die Codierrate Rc zu steuern, um nicht die Transportrate Rs zu übersteigen.
Als Nächstes
erhält der
Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 eine
Zeitablaufperiode To (länger
als 1 x RTT: drei Sekunden, zum Beispiel) und einen Anfangswert
der Transportrate Rs. Darauf folgend wird ein Anfangswert der Codierrate
Rc auf V x Rs eingestellt, und ein Anfangswert der FEC-Daten-Senderate Rf wird
auf Rs – Rc
eingestellt. Dann wird eine maximale Transportrate Rs max auf eine variable
Rs min eingestellt und der Rc-Aktualisierungs-Zeitgeber 107 wird
gestartet, wodurch der Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 zu
einem WAIT Zustand (Standby-Zustand) übergeht. Die Rs min ist eine
Variable zum Erhalten des minimalen Werts der Transportrate Rs innerhalb
einer Zeit.
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4 stellte
einen Unterbrechungsvorgang des Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitts 106,
dargestellt in 1, dar. Der Fall, wenn eine
Unterbrechung in dem Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 auftritt
und bewirkt, dass der Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 den
WAIT Zustand verlässt,
tritt dann auf, wenn die Transportrate Rs durch den Transportrate-Bestimmungsabschnitt 105 aktualisiert
wird oder wenn der Rc Aktualisierungszeitgeber 107 zeitmäßig abgelaufen
ist. Die Transportrate Rs wird dahingehend angenommen, dass sie
durch den Transportrate-Bestimmungsabschnitt 105, dem TFRC
folgend, zu jedem Zeitpunkt aktualisiert wird, wenn Rückführinformationen
von dem Empfangsterminal 200 empfangen werden.
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Wenn über eine
aktualisierte Transportrate Rs zu dem Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 hingewiesen
ist (Schritt 301), wird geprüft, ob die informiere Transportrate
Rs innerhalb eines variablen Bereichs (Rc < Rs <U
x Rc), definiert durch die momentane Codierrate Rc, liegt (Schritt 302).
Wenn die Transportrate Rs innerhalb des variablen Bereichs liegt,
aktualisiert der Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 eine
FEC-Daten-Senderate Rf entsprechend der informierten Transportrate
Rs ohne Aktualisieren der momentanen Codierrate Rc (Rf = Rs – Rc: Schritt 303).
Wenn die informierte Transportrate Rs eine minimale Transportrate
während
einer Periode von der Aktivierung des Rc-Aktualisierungszeitgebers 107 ist,
bewahrt der Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 diese
in der variablen Rs min auf (Schritt 304) und kehrt zu dem
WAIT Zustand zurück.
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Wenn
ein Zeitablauf des Rc-Aktualisierungszeitgebers 107 auftritt
(Schritt 305), aktualisiert der Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 die
Codierrate Rc (Rc = V x Rs min), unter Verwendung des Werts der
variablen Rs min in diesen Zustand; aktualisiert die FEC-Daten-Senderate
Rf, entsprechend zu der momentanen Transportrate Rs, und die aktualisierte
Codierrate Rc (Rf = Rs – Rc);
reaktiviert den Rc-Aktualisierungszeitgeber 107; und
stellt die maximale Transportrate Rs max erneut auf die Variable
Rs min ein (Schritt 306); und kehrt dann zu dem WAIT Zustand
zurück.
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Wenn
die Transportrate Rs so variiert wird, um außerhalb des variablen Bereichs
zu liegen (Rc < Rs < U x Rc), stellt
der Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitt 106 die
informierte Transportrate Rs auf die Variable Rs min ein (Schritt 307);
führt den
Vorgang im Schritt 306 durch, wie beispielsweise Aktualisierung
der Codierrate Rc; und kehrt dann zu dem WAIT Zustand zurück.
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Demzufolge
ermöglicht
der Algorithmus, der vorstehend beschrieben ist, dass die Aktualisierungshäufigkeit
der Codierrate Rc unterdrückt
wird, und ermöglicht,
dass eine geeignete FEC-Daten-Senderate Rf sichergestellt wird.
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Als
Nächstes
wird ein Betriebsbeispiel des FEC-Erzeugungsabschnitts 103 der 1 beschrieben.
Eine FEC-Datenerzeugung verwendet, zum Beispiel, die XOR-(Exklusiv-ODER)-Operation,
spezifiziert in RFC-2733. Kurz gesagt werden, mit einer festgelegten
Fehlertolerierbarkeit, die vorgegeben wird, FEC-Daten erzeugt, um
zu ermöglichen,
dass der Verlust von, zum Beispiel, zwei fortlaufenden Paketen wieder
hergestellt werden kann. Allerdings kann die Fehlerkorrekturfähigkeit
nach Erfassen der Anzahl von fortlaufenden Verlustpaketen modifiziert werden.
Wenn der Umfang erzeugter FEC-Daten kleiner als die FEC-Daten-Senderate
Rf, bestimmt entsprechend dem Algorithmus, dargestellt in den 3 und 4,
ist, werden die FEC-Daten alle abgeschickt. Wenn der Umfang der
FEC-Daten größer als
die vorbestimmte Codierrate Rc ist, wird der Umfang der FEC-Daten
eingestellt. Wenn der Umfang beziehungsweise die Menge der FEC-Daten,
die abgeschickt werden sollen, zu groß ist, kann der Umfang der
FEC-Daten durch Erniedrigung der Fehlerkorrekturfähigkeit
verringert werden. Zusätzlich
kann zu dem Schema, das die XOR-Operation
verwendet, ein unterschiedliches Fehlerkorrekturschema, wie beispielsweise
ein Read-Solomon, oder ein Paritätsschema,
verwendet werden.
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Alternativ
kann die Operation so ausgelegt sein, dass eine Vielzahl von Fehlerkorrekturschemata
eingesetzt wird, um dynamisch entsprechend zu der FEC-Daten- Senderate Rf und
der Paketverlustrate umschaltbar zu sein. Zum Beispiel ist die Operation
so ausgelegt, dass eine hohe Fehlertolerierbarkeit eines kombinierten
Musters von Read-Solomon
und Verschachtelungs-Schemata dann ausgewählt wird, wenn die Paketverlustrate
hoch ist, und eine niedrige Fehlertolerierbarkeit eines Musters,
wie beispielsweise ein Paritäts-Schema-Muster,
dann ausgewählt
wird, wenn die Paketverlustrate niedrig ist.
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Wenn
die FEC-Daten-Senderate Rf höher als
ein Schwellwert D2 (festgelegter Wert) während einer vorbestimmten Periode
ist, wird das Paritätsschema
mit einer niedrigen Fehlertolerierbarkeit verwendet, während der
Prozessumfang einer Fehlerkorrekturoperation klein ist. Im Gegensatz
dazu wird, wenn die FEC-Daten-Senderate Rf niedriger als oder gleich
zu dem Schwellwert D2 während
einer vorbestimmten Periode ist, das Read-Solomon-Schema mit hoher
Fehlertolerierbarkeit verwendet, während der Prozessumfang einer
Fehlerkorrekturoperation groß ist.
Entsprechend dieser Anordnung wird, wenn die Absendemenge von FEC-Daten
groß ist,
das Paritäts-Schema
dazu verwendet, zu ermöglichen,
dass die Verarbeitungsbelastung des Empfangsterminals 200 verringert
wird. Gleichzeitig wird, wenn die abgeschickte Menge der FEC-Daten
klein ist, das Read-Solomon-Schema
verwendet, um zu ermöglichen,
dass die Fehlertolerierbarkeit auf hoch beibehalten wird. Ein Verringern
der Verarbeitungsbelastung des Empfangsterminals 200 führt zu Vorteilen. Zum
Beispiel kann eine erhöhte
Menge an Video-Daten von dem Sendeterminal 100 empfangen
werden; und zusätzlich
kann, da die Verarbeitungsverzögerung
verringert wird, eine Mediendaten-Wiedergabe mit einer verringerten
Verzögerung
ausgeführt
werden.
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Zusätzlich kann
der FEC-Erzeugungsabschnitt 103 so aufgebaut sein, dass,
zum Beispiel, Daten, zu denen Fehlertolerierbarkeiten hinzugefügt sind,
ausgewählt
werden, und die Anzahl von Elementen der Daten entsprechend der
Paketverlustrate bestimmt wird. Wenn die Paketverlustrate hoch ist, wird
die Fehlertolerierbarkeit wahlweise einer Wichtigkeit der Daten
zum Decodieren auferlegt, wie beispielsweise Intraframes und Video-Header
für Video-Daten
und Sprachteile für
Audio-Daten.
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Das
Vorstehende wird im weiteren Detail beschrieben. Für MPEG-2
codierte Video-Daten
wird, wenn die Paketverlustrate niedrig ist, ein Schema eines Hinzufügens von
FEC-Daten zu der Gesamtheit der codierten Video-Daten angewandt
(das Schema wird als ein Schema X bezeichnet). Wenn die Paketverlustrate
hoch ist, wird ein Schema eingesetzt, in dem, während FEC-Daten nur zu I (Intra)
und zu P (Predictive) Frames bzw.
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Einzelbildern
hinzugefügt
sind, eingesetzt, keine FEC-Daten werden zu B (Bidirectionally Predictive)
Frames hinzugefügt
(das Schema wird als ein Schema Y bezeichnet). Da die Mengen an
FEC-Daten identisch in den Schemata X und Y sind, ist die Fehlertolerierbarkeit,
die den I- und P-Frames in dem Schema X auferlegt sind, niedriger
als diejenigen in dem Schema Y.
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Demzufolge
kann, in der vorstehenden Anordnung, in der die Schemata X und Y
entsprechend zu der Paketverlustrate umgeschaltet werden, die Anzahl
von Frames, die in dem Empfangsterminal 200 wiedergegeben
werden kann, stärker
erhöht werden
als in dem Fall, in dem die Schemata X und Y unabhängig voneinander
verwendet werden. Zum Beispiel ist, wenn die Paketverlustrate niedrig
ist, da die Verlustpakete gerade mit einer niedrigen Fehlerkorrekturfähigkeit
wieder hergestellt werden können, die
Anzahl von Wiedergabeframes relativ größer in dem Schema X. Andererseits
ist allerdings, entsprechend dem Schema X, wenn die Paketverlustrate hoch
ist, die Zahl von I- und P-Frames, die reproduziert werden sollen,
klein. Als solche können
P- und B-Frames, um auf diese Wiedergabeframes Bezug zu nehmen,
nicht wiedergegeben werden, und die Anzahl von Wiedergabeframes
verringert sich stark. Im Gegensatz zu diesem Fall gehen, entsprechend dem
Schema Y, da die hohe Fehlertolerierbarkeit auf die I- und P-Frames
angewandt wird, gerade dann, wenn die Paketverlustrate hoch ist,
Frames (I- und P-Frames), auf die Bezug genommen ist, nicht verloren,
und, demzufolge, ist die Anzahl von Wiedergabeframes groß.
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Demzufolge
ist die Beschreibung in Bezug auf den Fall angegeben worden, wo
I-, P- und B-Frames als die Ziele angegeben sind. Allerdings kann der
Fall so sein, dass, mit einem hierarchischen Codieren eingesetzt,
Basisschichten anstelle der I- und P-Frames verwendet werden, und
erweiterte Schichten werden anstelle der B-Frames verwendet.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm, das Hauptoperationen des Rückführinformations-Erzeugungsabschnitts 205 und
des Hinweisintervall-Steuerabschnitts 206 darstellt, die
in 2 gezeigt sind. Der Rückführinformations-Erzeugungsabschnitt 205 misst
die Paketverlustrate im Zusammenarbeiten mit dem Transporabschnitt 201 (Schritt 401).
Wenn die Paketverlustrate höher
als ein Schwellwert L1 (festgelegter Wert) ist, verringert der Hinweisintervall-Steuerabschnitt 206 ein
Hinweisintervall Tf von Rückführinformationen
so, dass es kürzer
als das momentane Hinweisintervall ist, um einen festgelegten Wert
Tc1 innerhalb eines Bereichs, der nicht kleiner als ein minimaler
Wert Tfmin ist (Schritt 402).
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Dies
bewirkt, dass die Transportrate Rs schnell einem nutzbaren Übertragungsband
folgt, um dadurch zu ermöglichen,
dass das Auftreten von Paketverlustereignissen niedriger wird. Wenn
die Paketverlustrate niedriger als ein Schwellwert L2 (festgelegter
Wert, kleiner als L1) ist, erhöht
der Hinweisintervall-Steuerabschnitt 206 das Hinweisintervall
Tf von Rückführinformationen
so, dass es länger
als das momentane Hinweisintervall um einen festgelegten Wert Tc2
ist (Schritt 403). Dies ermöglicht, dass häufige Umschaltvorgänge für die Transportrate
verringert werden, und ermöglicht
weiterhin, dass eine Fairness mit anderen Flüssen verbessert wird.
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6 stellt
Variationsbeispiele in der Transportrate Rs und der Codierrate Rc
in einer Mediendaten-Übertragung
durch das Sendeterminal 100 und das Empfangsterminal 200,
dargestellt in 1 und 2, jeweils,
dar. Entsprechend 6 verringert, gerade unter einem
Zustand, wo die Transportrate Rs häufig aktualisiert wird, die
Operation des Codierrate/FEC-Daten-Senderaten-Bestimmungsabschnitts 106 die
Aktualisierungshäufigkeit
für die
Codierrate Rc. Zusätzlich
arbeitet, wenn die Paketverlustrate niedrig ist, der Hinweisintervall-Steuerabschnitt 206 so,
um unnötige
Aktualisierungen der Transportrate Rs zu verringern.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine Operation des Paketgrößen-Bestimmungsabschnitts 108,
dargestellt in 1, darstellt. Entsprechend der Operation,
die in 7 dargestellt ist, kann, wenn sich die Transportrate
Rs verringert, die Paketverlustrate fein in einer Art und Weise
beobachtet werden, dass die Datenpaketgröße verringert wird.
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Zuerst
empfängt
der Paketgrößen-Bestimmungsabschnitt 108 eine
Transportrate Rs, bestimmt durch den Transportrate-Bestimmungsabschnitt 105 (Schritt 701).
Dann erhält,
wobei der Buchstabe S die Paketgröße in einem regulären Modus
darstellt, die Operation eine Zahl N an Paketen, die unter der Transportrate
Rs, während
einer Beobachtungsperiode T, transportierbar ist, wie folgt: N = Rs × T/S.
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Dann
bestimmt der Paketgrößen-Bestimmungsabschnitt 108,
ob der Wert der Zahl N an Paketen kleiner als ein Schwellwert Nmin
ist (Schritt 702). Als ein Ergebnis wird, wenn N dahingehend
bestimmt ist, dass es nicht kleiner als Nmin ist, die Paketgröße S für den regulären Modus
eingesetzt (Schritt 703). Wenn N dahingehend bestimmt ist, dass
es kleiner als Nmin ist, wird eine Paketgröße S', die eingesetzt werden soll, wie folgt
berechnet (Schritt 704): S' = Rs × T/Nmin.
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Dann
weist der Paketgrößen-Bestimmungsabschnitt 108 den
Codierabschnitt 102 auf die Paketgröße, bestimmt im Schritt 703 oder 704,
hin und der Vorgang wird beendet.
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Wie
unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist, variiert,
gemäß der Ausführungsform
der 1 und 2, da das Hinweisintervall Tf
der Rückführinformation
variiert, die Beobachtungsperiode T entsprechend. Allerdings ermöglicht die
Verwendung des minimalen Werts Tfmin der Rückführinformations-Beobachtungsperioden,
dass zumindest die Zahl Nmin an Paketen gesendet werden kann.
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8 stellt
einen Vorgang des RTT-Berechnungsabschitts 109, dargestellt
in 1, dar. Entsprechend zu 8 wird ein
Offset zu dem RTT hinzugefügt,
um dadurch zu ermöglichen,
dass eine Reduktion in der Fluktuation der Transportrate Rs ausgeführt wird,
wobei die Fluktuation in einer Verzögerung, die nicht für einen
Andrang- bzw. Stau-Zustand des
Netzwerks 150 relevant ist, auftritt.
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Zuerst
empfängt
der RTT-Berechnungsabschnitt 109 Rückführinformationen von dem Empfangsterminal 200 (Schritt 801),
erhält
dann eine gemessene Round-Trip-Propagations-Verzögerungszeit
RTTt von den Rückführinformationen
(Schritt 802). Darauf folgend bestimmt der RTT-Berechnungsabschnitt 109,
ob die RTTt kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert RTTmin ist
(Schritt 803). Wenn die RTTt nicht kleiner als die RTTmin
ist, wird RTTt als eine Round-Trip-Propagations-Verzögerungszeit
RTTcalc verwendet, die zum Berechnen einer Transportrate Rs verwendet
wird (Schritt 804). Wenn die RTTt kleiner als RTTmin ist,
wird die Round-Trip-Progagations-Verzögerungszeit RTTcalc, verwendet
für die
Berechnung, unter Verwendung der folgenden Gleichung erhalten (Schritt 805): RTTcalc = RTTt + ofs × (RTTmin – RTTt)/RTTmin
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In
der Gleichung ist ofs eine vorbestimmte Konstante. Dann weist der
RTT-Berechnungsabschnitt 109 den
Transportraten-Bestimmungsabschnitt 105 auf das RTTcalc,
bestimmt in Schritt 804 oder 805, hin (Schritt 806)
und dann wird der Vorgang beendet.
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9 stellt
die Beziehung zwischen der RTTt und der RTTcalc, beschrieben vorstehend,
dar. In 9 gibt die horizontale Achse
das RTTt an und die vertikale Achse gibt das RTTcalc an. Die Beziehung
zwischen dem RTTt und dem RTTcalc wird durch die dikke, durchgezogene
Mehrfachlinie dargestellt. Die unterbrochene Linie stellt einen
Fall dar, wo RTTcalc gleich RTTt ist; das bedeutet, das gemessene
RTT wird so, wie es ist für
die Berechnung verwendet. Wie in 9 dargestellt
ist, wird ein positives Additions-Offset verwendet, wenn das RTTt
kleiner als RTTmin ist. Als solches tritt kein Fall auf, in dem das
RTTcalc übermäßig klein
ist, gerade dann, wenn RTTt klein ist.
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Die
Erhöhung
der anhäufungs-abhängigen Propagationsverzögerung beträgt mehrere
hundert Millisekunden oder mehr und die Verarbeitungsverzögerung einer
Vorrichtung liegt in der Größenordnung
von mehreren Millisekunden. Als solches tritt, mit dem Wert, wie
beispielsweise dem vorstehend beschriebenen RTTmin oder ofs, auf
einen Wert in der Größenordnung
von mehreren zehn Millisekunden oder weniger eingestellt, kein Ereignis
auf, in dem das zusätzliche
Offset die Propagationsverzögerungszeit
beeinflusst, wenn eine Anhäufung
aufgetreten ist.
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Das
Transportprotokoll zwischen dem Sendeterminal 100 und dem
Empfangsterminal 200 kann ein einmaliges Protokoll anstelle
von IP sein. Zusätzlich
ist die Verbindung nicht dahingehend beschränkt, dass sie von einem Typ
eins-zu-eins ist, und kann von einem-zu-N-Broadcast, Multicast-Typ
sein; oder sie kann von einem N-zu-M-Netztyp sein. Mediendaten können entweder
alleine gesendet werden oder können
parallel in einer synchronen Art und Weise gesendet werden. Weiterhin
kann nicht nur das standardisierte Codierverfahren, sondern auch
ein unterschiedliches, einzigartiges Codierverfahren, verwendet
werden.