JP2007528678A - 伝送ストリームジッタ除去器 - Google Patents

伝送ストリームジッタ除去器 Download PDF

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Abstract

伝送ストリーム送信機は、伝送パケットのストリームを運ぶネットワークフレームのジッタ付きストリームを受信する。伝送ストリーム送信機は、ネットワークフレームから伝送パケットのストリームをカプセルから外し、ジッタを除去し、ネットワークフレームのストリームを送信する。伝送ストリーム送信機は、例えば、プロセッサ、クロック、事前ジッタ除去器、複数のジッタ除去器、複数の暗号器、マルチプレクサ、および、変調器を含む。

Description

本発明は、一般に広帯域通信システムに関する。より特定的には、広域通信システムにおけるジッタを減らすことに関する。
（発明の背景）
現代の加入者テレビシステム（ＳＴＳ）は、ヘッドエンドから加入者に、パケット化されたデジタルコンテンツを送信する。デジタルコンテンツは、ＭＰＥＧのような形式あるいは当業者に周知の他のパケット形式で典型的には提供される。ＳＴＳの運営者は、デジタル形式でプログラムを提供することを好む。なぜなら、デジタルプログラムは、アナログプログラムに比べて、忠実度に優れ、低帯域を提供するからである。しかしながら、パケット化されたデジタルプログラムは、加入者がそのプログラムに適切にアクセスできるように、適切に同期されなくてはならない。
手短に記載すると、エンコーダがアナログプログラムを受信し、プログラムをその構成（ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ）映像音声基本ストリームにコード化する。このストリームは、パケット化され、これはパケット基本ストリーム（ＰＥＳ）として知られている。ＰＥＳのパケットは、可変長であり、パケット基本ストリームは、タイミング情報を含む。それは、そのプログラムにユーザがアクセスするとき、そのデコーダによって、映像コンテンツのパケットを適切に同期できるようにするためである。
典型的なＳＴＳにおいては、可変長のパケットの代わりに、固定長の伝送パケットが、可変ＰＥＳパケットを１つ以上の伝送パケットにパケット化して、ヘッドエンドから加入者に送信される。再び、伝送パケットは、タイミング情報を含む。それは、デジタル加入者通信端末（ＤＳＣＴ）を有する加入者が、プログラムをデコードできるようにするためである。ＤＳＣＴは、その内部クロックの周波数を、伝送パケットを生成したエンコーダのクロック周波数に合致するために、タイミング情報を用いる。しかしながら、ヘッドエンドにおいて、ジッタは、プログラムの伝送ストリームに導入されることが多い。なぜなら、とりわけ、異なるプログラムの多数の伝送ストリームが一緒に多重化されるからであり、また、なぜなら、ヘッドエンドおよび他のプロセッシングからのルーティングが可変遅延を招くからである。それゆえ、プログラムを受信するＤＳＣＴがそのプログラムの基本ストリームと同期できるようにして、プログラムの伝送ストリームからジッタを除去する方法と装置とが探し求められている。
ＳＴＳは、また、ビデオオンデマンド（ＶＯＤ）として知られるサービスも提供する。ＶＯＤにおいて、加入者は、録画済のプログラムまたは映画、あるいは、サービス事例をリクエストできる。本開示の目的において、加入者に提供される、あるいは、ＳＴＳによって加入者に提案されるプログラムまたは映画、あるいは、他のサービス事例は、プログラムと称される。ＶＯＤプログラムは、ＶＯＤポンプに格納されることが多く、このポンプは典型的には、ＳＴＳのヘッドエンドに位置している。格納されたＶＯＤプログラムは、加入者のＤＳＣＴのクロックを、プログラムをパケット化したエンコーダのクロックに、同期するために使用されるタイミング情報を含む。典型的には、ＶＯＤポンプは、エンコーダの安定したストリームレートで、リクエストされたプログラムを出力しない。その代わりに、ＶＯＤポンプは、加入者のＤＳＣＴへの送信のために、多数の伝送パケットをネットワークフレームの中に寄せ集めて（ｃｌｕｍｐ：クランプ）、そのネットワークフレームを直交振幅変調器（ＱＡＭ）のような送信機に送信する。その結果、送信機において、伝送ストリームには、ＶＯＤポンプと送信機との間の送信経路における可変遅延と、単一ネットワークフレームへの多数の伝送パケットの寄せ集めとの双方によって、ジッタが生じる。このように、可変遅延を修正することと、ネットワークフレームへの伝送パケットの寄せ集めを補償することとによって、ジッタを抑制するシステムおよび方法も、また、必要とされている。
（図面の簡単な説明）
本発明の好ましい実施形態は、以下の添付図面を参照して、より良く理解され得る。図面のコンポーネントは、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を明確に示すことが重視されている。さらに、図面において、同じ参照番号は、幾つかの図面を通じて、対応するパーツを示す。
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明の好ましい実施形態が、本明細書で以下に、添付図面を参照しながら、より十分に記載される。この図面において、同じ参照番号が、幾つかの図面を通じて、対応するパーツを示す。その中で、幾つかの例示的な実施形態が示される。しかしながら、本発明は、多数の異なる形式で具現化され得て、本明細書に示す実施形態に限定するものと解釈されるべきではない。本明細書に示す実施例は、限定的な実施例はなく、他にも考えられる実施例の中における、たんなる実施例に過ぎない。
本発明の好ましい実施形態を理解する方法の一つは、加入者テレビシステム（ＳＴＳ）のコンテキストの中で、その実施形態を見ることを含む。このように、本発明の好ましい実施形態は、とりわけ、ＳＴＳによって運ばれる伝送ストリームからジッタを除去するシステムおよび方法を含む。本発明の好ましい実施形態は、また、伝送ストリームをネットワークフレームに寄せ集めすることによって生じるジッタを除去するシステムおよび方法を含む。さらに、本発明の好ましい実施形態は、とりわけ、伝送ストリーム用に新たなタイミング情報を生成することと、伝送ストリームを新たなタイミング情報とともにＤＳＣＴに送信することとで、伝送ストリームからジッタを除去するシステムおよび方法を含む。
本発明の好ましい実施形態は、加入者テレビシステム環境のコンテキストの中で理解され得るので、最初に、加入者テレビシステム（ＳＴＳ）に関する記載が、次いで、加入者テレビシステムのヘッドエンド内に含まれるコンポーネントの選択に関する記載が提供される。また、本発明の好ましい実施形態でインプリメントし、ヘッドエンドにおいてヘッドエンドに含まれるジッタ除去についても、記載される。
しかしながら、本発明の好ましい実施形態は、多数の異なる形式で具現化され得て、本明細書に示す実施形態に限定するものと解釈されるべきではない。むしろ、これら実施形態は、この開示が十分であり、完全であるように提供され、また、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものである。さらに、本明細書に上げる「実施例」の全ては、限定しないことを意図し、他にも数多く検討されたが、示されていない実施例の中で、例示的なリストとして提供される。
さらに、本発明の好ましい実施形態のロジックは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいは、それらの組み合わせの中で、インプリメントされ得ることに注目すべきである。好ましい実施形態において、ロジックは、メモリ内に格納され、適切な命令実行システムを実行するソフトウェアまたはファームウェアの中で、インプリメントされる。代替的な実施形態におけるように、ハードウェアの中でインプリメントされる場合、業界で全て周知の以下の任意の技術、あるいは、その組み合わせとともに、ロジックはインプリメントされ得る。データ信号を受けてロジック機能をインプリメントするロジックゲートを有するディスクリートロジック回路、適切な組み合わせロジックゲートを有する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などである。加えて、本発明の範囲には、ハードウェアまたはソフトウェアで構成された媒体を組み込んだロジックの中で、本発明の好ましい実施形態の機能性を具現化することを含む。
（加入者テレビシステムの概観）
Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍとも、ときどき称される例示的なＳＴＳの概観は、米国特許第６，１５７，７１９号（発明の名称「Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ」）に提供されている。この特許は、本明細書にて、参考として援用される。ＳＴＳの機能は、コンテンツプロバイダ、サービスプロバイダおよび資格管理エージェント（ｅｎｔｉｔｌｅｍｅｎｔ ａｇｅｎｔ）にインターフェースを提供することと、コンテンツおよびサービスのアクセスおよび使用を管理することと、コンテンツおよびサービスを加入者に配信することとを含む。コンテンツおよびサービスは、ＳＴＳの加入者に条件付きでアクセス可能である。サービスにアクセスするために、加入者は「有資格」でなくてはならない。すなわち、加入者は、サービスにアクセスするために許可される必要がある。コンテンツプロバイダおよびサービスプロバイダは、ＳＴＳの加入者に対する資格管理の業務に携わりたくないこともある。そのような場合、コンテンツおよびサービスのプロバイダからのコンテンツおよびサービスは、資格管理エージェントと提携する。資格管理エージェントは、関連するコンテンツおよびサービスを資格ある加入者に提供する。加えて、ＳＴＳの運営者は、サービスに対する資格を加入者に提供する業務に関わりたくないサービスおよびコンテンツのプロバイダ向けの資格管理エージェントとして、機能し得る。
加入者テレビシステムは、システムサービスの加入者に、インターネットサービスおよび電話サービス、ならびに、潜在的には何百ものプログラム選択またはサービス事例のようなシステムサービスを提供するが、これらに限定されない。サービス事例には、音声または映像、あるいは、音声映像プログラムの分割支払いも含むがこれに限定されない。サービス事例は、加入者テレビシステムの加入者の全てに、加入者の一部に、あるいは、個人の加入者に、放映され得る。サービス事例には、通常プログラミング、ペイパービューのような特別プログラミング、および、パーソナルテレビのような加入者リクエストサービスを含む。
（加入者テレビシステム）
図１は、加入者テレビシステム（ＳＴＳ）１００の非限定的な例を示すブロック図である。本例において、ＳＴＳ１００は、ヘッドエンド１０２、ネットワーク１０４、および、加入者の建物１０８内にある多数のデジタル加入者通信端末（ＤＳＣＴ）１１０を含む。図１のＳＴＳ１００は、単に例示的なものに過ぎず、本発明の好ましい実施形態の範囲を決して限定する意味はないと解釈されるべきであることは明らかである。例えば、ＳＴＳ１００は、図示したコンポーネントの複数の任意のコンポーネントを特徴付けることもできる。あるいは、個々のコンポーネントの任意の一つを代替的な実施形態で構成され得るし、または、上記に列挙されなかった他の追加のコンポーネントをさらに備えた代替的な実施形態でも構成され得る。また、本発明の好ましい実施形態の範囲内に含まれる加入者テレビシステムには、衛星システムのように、送信用の物理的に構造化されたケーブルを使用しないシステムも含まれるが、これに限定されない。
加入者の建物に設置されたＤＳＣＴ１１０は、とりわけ、ＳＴＳ１００のヘッドエンド１０２と加入者との間の双方向インターフェースを提供する。ＤＳＣＴ１１０は、デコードし、他にも例はあるが、テレビセット（ＴＶ）１１２またはコンピュータのモニタのようなディスプレイ機器のディスプレイ用信号を生成する。代替的な実施形態において、まずデコードし、さらに信号を生成する装置は、とりわけ、コンピュータ、ＴＶ、モニタ、あるいは、ＭＰＥＧデコーダなど様々な装置の中に設置され得るが、これらの装置に限定されないことは、当業者には理解される。
ヘッドエンド１０２とＤＳＣＴ１１０との間の安全な通信は、当業者に周知の非対称なキー（例えば、Ｒｉｖｅｓｔ，Ｓｈａｍｉｒ，＆ Ａｄｌｅｍａｎ（ＲＳＡ）公開キー暗号化技術のような）のペアを用いて達成されることが好ましい。手短に記載すれば、非対称キーのペアには、一般に配布される公開キーと、一般に配布されない秘密キーとを含む。公開キーで暗号化されたコンテンツは、対応する秘密キーを用いてのみ、解読され得る。秘密キーで署名されたメッセージは、対応する公開キーを用いて認証される。ヘッドエンド１０２とＤＳＣＴ１１０とは、公開キーを交換した後に、安全に通信が可能となる。
ヘッドエンド１０２は、少なくとも１つのコンテンツプロバイダ１０６からコンテンツを受信することが好ましい。ヘッドエンド１０２は、映像、音声、および／または、データを、ＤＳＣＴ１１０のようなメディア顧客デバイスに提供するために、１つ以上のサーバデバイス（図示せず）を含み得る。ヘッドエンド１０２とＤＳＣＴ１１０とは、テレビセット１１２を介して、音声／映像サービスまたはテレビサービスをユーザに提供するために、協働する。テレビサービスには、とりわけ、例えば、放送テレビサービス、音楽サービス、ケーブルテレビサービス、プレミアムテレビサービス、ビデオオンデマンド（ＶＯＤ）サービス、および／または、ペイパービュー（ＰＰＶ）サービスを含み得る。
図２は、本発明の一実施形態に従い、ＶＯＤサービスのようなプログラムを提供するために使用される協働エレメントと相互作用の一部を示す。図２は、本発明の一実施形態に従って構成されるヘッドエンド１０２の選択されたコンポーネントの非限定的な例を示す。図２に示すヘッドエンド１０２は、単に例示的なものに過ぎず、本発明の好ましい実施形態の範囲を決して限定する意味はないと解釈されるべきであると、理解されるべきである。
ヘッドエンド１０２は、様々な方法で入力を提供できるコンテンツプロバイダ１０６からのコンテンツを受信する。ヘッドエンド１０２は、様々なソースからのコンテンツを組み合わせ、ネットワーク１０４の配信システムを介して、加入者にコンテンツを配信する。このネットワーク１０４は、衛星（図示せず）放送および地上放送の送信機およびアンテナ（図示せず）を含む様々な送信経路（ｐａｔｈ）を含むが、これらに限定されない。
ヘッドエンド１０２は、コンテンツプロバイダ１０６からプログラミング信号を受信し、本明細書で以下に述べるメカニズムに従い、コンテンツプロバイダ１０６からのコンテンツを処理した後、ヘッドエンド１０２は、加入者の建物１０８内のＤＳＣＴ１１０にプログラミング信号を送信する。典型的には、ヘッドエンド１０２は、従来式アナログ信号（以下で議論されない）と、デジタル信号とを送信する。一つのインプリメンテーションにおいて、デジタル信号は、ＭＰＥＧ形式で送信され、本発明の実施形態は、その意味で以下に議論される。しかしながら、ＭＰＥＧ形式のパケットを使用する本発明の実施形態の記述は、単に例示的なもので、明確にする目的であるに過ぎず、本発明の範囲を限定するもではない。本発明の範囲は、少なくとも、ジッタを含む全ての情報ストリームからジッタを除去することにまで拡がることを意図している。
図２に示すように、本例のヘッドエンド１０２で選択されたコンポーネントは、通信インターフェース２０２、デジタルネットワーク管理システム（ＤＮＣＳ）２０４，条件付きアクセス（ＣＡ）サーバ２０６、ビデオオンデマンド（ＶＯＤ）サーバ２０８、伝送ストリーム送信機２１０、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）モデム２１２、ルータ２１４、ＶＯＤポンプ２１６、および、スイッチ２２２を含み、そして、ヘッドエンド１０２のコンポーネントが、イーサネット（登録商標）２１８を介して接続されている。例示的なヘッドエンド１０２は、とりわけ、追加のサーバ、スイッチ、マルチプレクサ、伝送ストリーム送信機のような追加のコンポーネントを含み得るし、あるいは、コンポーネントを省き得る。一実施形態において、衛星信号は、通信インターフェース２０２によって受信され、衛星信号で運ばれた復調データは、イーサネット（登録商標）２１８を、または、他の実施形態では非対称伝送モード（ＡＴＭ）、非対称シリアルインターフェース（ＡＳＩ）を、あるいは、当業者に周知の何らかの通信プロトコルを介して、ＶＯＤポンプ２１６への格納のために、とりわけ、ＶＯＤサーバ２０８に送信される。
ＶＯＤサーバ２０８は、ＶＯＤポンプ２１６に格納される加入者からのプログラミングに対するリクエストを受信し、管理する。ＶＯＤサーバ２０８が、ＶＯＤポンプ２１６の一つに格納された加入者からのプログラム／サービスに対するリクエストを受信したとき、ＶＯＤサーバは、とりわけ、伝送ストリーム送信機２１０にリクエストされたプログラムを提供し、ＤＮＣＳ２０４に加入者からのリクエストを知らせることで、ＶＯＤサービスを開始する。一実施形態において、ＶＯＤポンプ２１６は、ＵＤＰプロトコルを用いて、スイッチ２２２を介して、リクエストされたプログラムを伝送ストリーム送信機２１０に送信する。ＶＯＤサーバ２０８は、伝送ストリーム送信機２１０のロジカルポート番号を各ＶＯＤサービスに割り当てる。伝送ストリーム送信機２１０は、異なるＶＯＤサービスのロジカルポート番号を使用して、異なるＶＯＤサービスを区別する。
ＤＮＣＳ２０４は、ネットワークエレメントの管理、モニタリングおよび制御を、ならびに、ユーザに提供される放送サービスの管理、モニタリングおよび制御を提供する。ＤＮＣＳ２０４は、とりわけ、加入者データベース２２０を含む。この加入者データベース２２０は、とりわけ、課金情報、調査データのような目的のために、加入者に関する情報を含む。ＤＮＣＳ２０４は、ヘッドエンド１０２からＤＳＣＴ１１０へのコンテンツの安全な送信を提供するために、条件付きアクセスサーバ２０６とも通信する。
ＣＡサーバ２０６は、ＳＴＳ１００のサービスとプログラミングに対し、ＤＳＣＴ１１０に、「資格」を選択的に提供する。言い換えれば、とりわけ、ＣＡサーバ２０６は、ＳＴＳ１００で、どのＤＳＣＴ１１０が、所定のサービスまたはプログラム事例にアクセスできる資格があるかを判断し、とりわけ、所定のサービス事例にアクセスするために必要なキーおよび許可を、選択されたＤＳＣＴ１１０に提供する。追加的に、ＣＡサーバ２０６は、各加入者が適切に課金され得るように、ＳＴＳ１００のＤＳＣＴ１１０それぞれの資格をＤＮＣＳ２０４に知らせる。さらに、ＣＡサーバ２０６は、データベース（図示せず）を含む。このデータベースは、とりわけ、長期キー、ＤＳＣＴ１１０の公開キー、および、ＣＡサーバ２０６の秘密キーを含む。ＣＡサーバは、長期キー、公開キーおよび秘密キーをＤＳＣＴ１１０と安全に通信するために使用する。
ＣＡサーバ２０６は、また、伝送ストリーム送信機２１０および選択したＤＳＣＴ１１０に、長期キーまたはマルチセッションキー（ＭＳＫ）のような暗号情報も提供する。伝送ストリーム送信機２１０は、ＭＳＫをプログラムのコンテンツを暗号化するために、使用する。一実施形態において、伝送ストリーム送信機２１０は、ＭＳＫとともにカウンタ値を暗号化することによって、制御語を生成する。カウンタ値は、伝送ストリーム送信機２１０から、資格管理メッセージ（ＥＣＭ）においてＤＳＣＴ１１０に送信され、制御語がコンテンツの暗号化に使用される。新たな制御語は、同じＭＳＫを使用して、１分間に多数回生成される。このＭＳＫは、典型的には、数日または数週間の寿命を有する。そして、新たな制御語それぞれに対して、対応するカウンタ値は、ＥＣＭの中に送信される。ＭＳＫは、ヘッドエンド１０２から資格あるＤＳＣＴ１１０に安全に送信される。ＤＳＣＴ１１０は、カウンタ値を受信し、サービス（プログラム）事例のコンテンツ解読用の制御語を生成するために、ＭＳＫを使用する。別の実施形態において、制御語は、乱数生成器によって生成され、ＥＣＭが、暗号化された制御語をＤＳＣＴ１１０に運ぶ。
ＱＰＳＫモデム２１２は、ヘッドエンド１０２とＤＳＣＴ１１０との間の帯域外ＩＰ（インターネットプロトコル）データグラムトラフィックを伝送する役割を担っている。ＱＰＳＫモデム２１２によって送信または受信されたデータは、ヘッドエンドルータ２１４によって、ルーティングされ得る。とりわけ、ヘッドエンドルータ２１４は、ＶＯＤサーバ２０８のような様々なサーバに上流データを配信するために使用され得る。
伝送ストリーム送信機２１０は、スイッチ２２２からネットワークフレームのストリーム２２４を受信し、伝送パケットのストリーム２２６をＤＳＣＴ１１０に送信する。ネットワークフレームのストリーム２２４を図３に示し、伝送パケットのストリーム２２６を図４に示す。
図３を参照すると、ネットワークフレームのストリーム２２４は、ネットワークフレーム３０２の非同期シーケンスから構成される。ネットワーク渋滞および他の要因によって、ネットワークフレーム３０２の間に、可変時間ギャップがあり、このギャップによって、ジッタが生じる。また別のジッタ源は、異なるプログラムのストリームを多重化することに起因する。たとえば、ネットワークフレーム３０２Ａおよび３０２Ｂのそれぞれは、同じプログラムのポーションを運び、伝送ストリーム送信機２１０で、連続的に受信されるべきである。しかしながら、スイッチ２２２は、ネットワークフレーム３０２Ａおよび３０２Ｂの間に、ネットワークフレーム３０２Ｃおよび３０２Ｄを挿入し、こうして、ネットワークフレーム３０２Ｂに遅延が生じる。
好ましい一実施形態において、各ネットワークフレーム３０２は、多数の伝送パケット３０４をカプセル化する。例示的な目的で、伝送パケット３０４は、固定サイズのＭＰＥＧ伝送パケットとして、描かれている。ネットワークフレーム３０２内でカプセル化された伝送パケット３０４の数は、一般に所定の数である。伝送パケットの所定の数は、ネットワークフレーム３０２が、ＶＯＤポンプ２１６と伝送ストリーム送信機２１０との間に拡がるネットワークの最大転送単位（ＭＴＵ）サイズを超えずに、できるだけ大きくなるように、一般的に選択される。しかしながら、本発明は、所定の数の伝送パケットを運ぶネットワークフレームに限定されない。
図４を参照すると、伝送ストリーム２２６は、一連の輸送パケット３０４からなる。ここで、輸送パケット３０４は、同期ストリームを形成する。伝送ストリーム送信機２１０は、次々とＤＳＣＴ１１０に、本質的に区分的に一定なレートで、伝送パケット３０４を次々と送り込む。
ＭＰＥＧパケットに関する簡単な記載を本明細書で以下に提供するが、更なる詳細は、ＭＰＥＧ−１標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ １１１７２）、ＭＰＥＧ−２標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ １３８１８）およびＭＰＥＧ−４標準（ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６）に提供されている。これら標準は、国際標準化機構の資料ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１ Ｎ（ＭＰＥＧ−１については１９９９年６月、ＭＰＥＧ−２については１９９６年７月、および、ＭＰＥＧ−４については１９９８年１０月）に詳細に記載されており、これらは、本明細書にて、参考として援用する。
簡潔に述べると、ＭＰＥＧパケット３０４は、１８８バイトの固定サイズであり、ヘッダ４０２を含む。ヘッダ４０２は、サイズが４バイトで、とりわけ、パケット識別子（ＰＩＤ）フィールドを含む。ＰＩＤフィールドは、１３ビットのフィールドで、パケットおよびパケットストリームを識別するために使用される。ＰＩＤ値は、０から８，１９１の範囲を含む。ＰＩＤ「０」は、他のＰＩＤ値同様、プログラム関連テーブル（ＰＡＴ）にリザーブされる。例えば、ＰＩＤ値８，１９１は、詰め込みパケット（ｓｔｕｆｆｉｎｇ ｐａｃｋｅｔ）用にリザーブされる。この詰め込みパケットは、下流送信用に利用可能なシステムパケットまたはプログラムパケットがないときに、送信されるパケットである。
ＭＰＥＧパケット３０４は、また、適応フィールド４０４およびペイロード４０６も含む。適応フィールド４０４およびペイロード４０６は、個別に、長さが可変であるが、その総計長さは１８４バイトである。ヘッダ４０２は、また、適応フィールド４０４のサイズを指示する適応サイズフィールドも含む。ほとんどのＭＰＥＧパケット３０４において、適応フィールド４０４はない。しかしながら、適応フィールド４０４が存在するとき、それは、とりわけ、ＰＣＲフィールド４０８の中のタイミング情報を運ぶために使用され、ペイロード４０６のサイズが１８４バイト未満のとき、詰め込み４１０を運ぶために使用される。ＰＣＲフィールド４０８は、合計でサイズが４２ビットである。この中には、９０ｋＨｚクロックに対応するプログラムクロックリファレンスベース用に使用される３３ビット、および、２７ＭＨｚクロックに対応するプログラムクロックリファレンス拡張によって使用される９ビットを含む。プログラムクロックリファレンス拡張は、０から２９９までインクリメントされ、３００のインクリメントの後、プログラムクロックリファレンスベースがインクリメントされる。プログラムクロックリファレンスは、約２６．５時間毎に一巡する（ｒｏｌｌ ｏｖｅｒ）。ＭＰＥＧ−２標準は、連続するＰＣＲフィールド４０８によって運ばれるタイムスタンプが１００ミリ秒以上離れないように要求する。
典型的には、ペイロード４０６は、デジタルサービスのポーション、テーブルまたはテーブルのポーション、あるいは、システム情報である。ペイロード４０６が、デジタルサービスのポーションを運ぶとき、典型的には、デジタルサービスのポーションは、暗号化される。ＳＴＳ１００の正規の加入者のみが、ペイロード４０６を解読するのに必要な資格とキーを有する。プレミアムでないテレビプログラミングまたは他のプログラミングのような選択されたサービスは、暗号化されないまま運ばれ得る。
システム情報はテーブルおよびメッセージのような情報に限定されないが、システム情報は、また、ＭＰＥＧパケット３０４のペイロード４０６においても運ばれ、典型的には暗号化されずに運ばれる。とりわけ、システム情報には、ＰＡＴプログラムクロックリファレンス、Ｐｒｏｇｒａｍ Ｍａｐ Ｔａｂｌｅ（ＰＭＴ）、および、資格管理メッセージ（ＥＣＭ）を含む。代替的に、システム情報は、また、適応フィールド４０４においても運ばれ得る。
ＰＡＴは、伝送ストリーム２２６によって運ばれたデジタルサービスを、ＰＭＴと関連付ける。例えば、プログラム「１」という所定のデジタルサービスはＰＩＤ「１５３」を有するＰＭＴと関連し、プログラム「２０」という異なるサービスはＰＩＤ「２９６」を有するＰＭＴと関連する。
ＰＭＴは、所定のサービスの基本ストリームを、そのそれぞれのＰＩＤ値に関連付ける。例えば、ＰＡＴでプログラム「１」として識別された所定のサービスに対し、そのプログラムに対するＰＭＴは、ＰＩＤ「１５３」を有する。本例においては、所定のサービスは、映像、音声１、音声２などのようなコンテンツの様々な基本ストリームからなる映画またはテレビプログラム、あるいは、ビデオサービスである。ここで、異なる音声ストリームは、異なる言語でサービスの音声トラクト（ｔｒａｃｔ）を運び得る。こうして、ＰＩＤ「１５４」を有するＭＰＥＧパケット３０４は、所定のサービスに対する映像ストリームを運び、そして、所定のサービスに対する音声トラクト「１」は、ＰＩＤ「１６９」を有するＭＰＥＧパケット３０４によって運ばれる。ＰＩＤ値は、異なるサービスまたは同じサービスの２つの基本ストリームが、決して同じＰＩＤ値を有しないように一意的に割り当てられることに、注目すべきである。ＰＩＤ「１５３」と示されたＰＭＴは、また、資格管理メッセージ（ＥＣＭ）を、ＰＩＤ「１６７」を有するパケットに関連付け、所定のプログラムのＰＣＲ４０８を、ＰＩＤ「１５４」を有するパケットに関連付ける。
ＤＳＣＴ１１０は、とりわけ、パーサ（ｐａｒｓｅｒ）４１２、ローカルクロック４１４、および、デコーダ４１６、プロセッサ４１８、ならびに、解読器４２０を含む。パーサ４１２はプロセッサ４１８に、ＰＡＴおよびＰＭＴを提供する。プロセッサ４１８は、特定プログラムに対するＰＭＴを決定するために、ＰＡＴを使用し、次いで、ＰＣＲ ＰＩＤストリームを含む特定プログラムのＰＩＤストリームを決定するために、特定プログラムに対するＰＭＴを使用する。パーサ４１２は、ＰＣＲフィールド４０８の中に運ばれたタイムスタンプをローカルクロック４１４に提供する。さらに、パーサ４１２は、特定プログラムのＰＩＤストリームを解読器４２０に提供し、ＥＣＭ ＰＩＤストリームをプロセッサ４１８に提供する。
ＤＳＣＴ１１０はプログラムへアクセスする資格が与えられていると、プロセッサ４１８が判断するのに応答して、プロセッサ４１８は、プログラムを解読する解読器４２０に制御語を提供する。次いで、解読器４２０は、プログラムを運ぶ伝送パケット３０４の暗号化されたペイロード４０６を解読するために、制御語を使用し、デコーダ４１６に、解読されたペイロードを提供する。
ローカルクロック４１４は、タイムスタンプを受信し、自身の周波数を、プログラムをコード化したエンコーダ（図示せず）の周波数に合わせて、ロックするために、タイムスタンプを使用する。ローカルクロック４１４をエンコーダの周波数に合わせると、デコーダは、プログラムの様々な基本ストリームと同期するために、ローカルクロック４１４からのタイミング信号を使用する。
図５を参照すると、伝送ストリーム送信機２１０は、プロセッサ５０２、クロック５０４、事前ジッタ除去器５０６、複数のジッタ除去器５０８、複数の暗号器５１０、マルチプレクサ５１２、および、変調器５１４を含む。事前ジッタ除去器５０６は、ネットワークフレームのストリーム２２４を受信し、ネットワークフレーム２２４によって運ばれた伝送パケット３０４をカプセルから外す。事前ジッタ除去器５０６は、処理、ルーティングおよびタイミングの様々な情報を運ぶフィールド含むデータ単位ヘッダ（ＤＵＨ）を伝送パケット３０４に添付する。ＤＵＨを添付された伝送パケット３０４は、次いで、ジッタ除去器５０８にジッタ付きストリームとして送信される。事前ジッタ除去器５０６は、ネットワークフレームのストリーム２２４の中で運ばれた各プログラムストリームが、個別のジッタ除去器５０８に送信されるように、プロセッサ５０２から処理の指示を受信する。クロック５０４は、ローカル時間Ｌ（Ｔ）を生成し、ジッタ除去器５０８およびマルチプレクサ５１２に現在のローカル時間を提供する。
好ましい実施形態において、事前ジッタ除去器５０６は、また、寄せ集めエラー（ｃｌｕｍｐｉｎｇ ｅｒｒｏｒ）推定Ｅを計算する。これは、多数の伝送パケット３０４を単一のネットワークフレーム３０２に寄せ集めすることで生じるエラーを概ね補償するためである。寄せ集めエラー推定Ｅは、ＤＵＨの中にスタンプされる。事前ジッタ除去器５０６は、また、ＰＣＲフィールド４０８に対する伝送パケット３０４をチェックし、ＰＣＲフィールド４０８を見出したことに応答して、事前ジッタ除去器は、ＤＵＨの中のＰＣＲフィールド４０８の中に運ばれたタイムスタンプをスタンプする。
各ジッタ除去器５０８のそれぞれは、伝送パケット３０４のジッタ付きストリーム５１６を受信し、伝送パケットの連続的にジッタ除去されたストリーム５１８を出力する。ジッタ除去器５０８の詳細は、本明細書にて、以下に提供される。
ジッタ除去されたストリーム５１８は、暗号器５１０およびマルチプレクサ５１２、ならびに、変調器５１４によって、さらに処理される。ジッタ除去器５０８と変調器５１４との間のジッタ除去されたストリーム５１８になされる処理は、ジッタを再び導入する。なぜなら、とりわけ、多重化が可変遅延を導入するからである。変調器５１４は、可変遅延を生じずに、パケット３０４に送信するのに適している。このように、パケットが変調器５１４から送信された時間は、単にパケットが変調器５１４に送信された時間Ｌ（Ｔ２）プラス既知の定数（α）である。伝送パケットに対する任意の可変遅延は、ジッタ除去器５０８の後および変調器５１４の前に行われた処理によって導入される。しかしながら、可変遅延は、ジッタ除去するように補償される。伝送ストリーム送信機２１０の可変遅延のポーションは、図に示すものとは異なるコンポーネントを含み得ること、あるいは、コンポーネントの数が少ないことも多いこともあり得ることは、当業者には理解されるべきである。
一実施形態において、伝送パケット３０４がジッタ除去器５０８から送信されたとき、現在のローカル時間Ｌ（Ｔ１）は、その伝送パケットに対するＤＵＨの中に記録される。次いで、伝送パケットが伝送ストリーム送信器２１０の一定遅延のポーションに入る前に、すなわち、変調器５１４への送信前に、現在のローカル時間Ｌ（Ｔ２）は、可変遅延を決定するために使用される。パケットに対する可変遅延は、単に差のＬ（Ｔ２）−Ｌ（Ｔ１）である。伝送パケット３０４がＰＣＲフィールド４０８を含む場合、ＰＣＲフィールド４０８は、新たなタイムスタンプで、再度スタンプされる。新たなタイムスタンプは、可変遅延Ｌ（Ｔ２）−Ｌ（Ｔ１）プラス、ジッタ除去器５０８によって決定されたＰＣＲ＿ｌｏｃａｌの値である。
プロセッサ５０２は、とりわけ、プログラム／システム情報を、とりわけ、ＣＡサーバ２０６およびＶＯＤサーバ２０８から受信する。例えば、ＶＯＤサーバ２０８は、特定のロジカルポートが所定のプログラムストリームに割り当てられるように、プロセッサ５０２に伝える。そして、ＣＡサーバ２０６は、ＭＳＫのような暗号情報を所定のプログラムに対するプロセッサ５０２に提供する。次いで、プロセッサ５０２は、その所定のプログラムストリームを処理するために、ジッタ除去器５０８および暗号器５１０に割り当てる。暗号器５１０のそれぞれは、プログラムストリームを受信し、制御語ＳＫを用いて、伝送パケット３０４のペイロード４０６を暗号化する。
マルチプレクサ５１２は、暗号化されたパケット３０４を受信し、それらを変調器５１４用の単一伝送ストリームに多重化する。伝送パケットを変調器５１４に送信する前に、マルチプレクサは、ジッタ除去されたタイムスタンプ値を、伝送パケットを有するＰＣＲのＰＣＲフィールド４０８にスタンプする。
図６は、ネットワークフレームにおいて２つ以上の伝送パケットを運ぶことによる寄せ集めの影響を示す。縦軸は、伝送ストリーム送信機２１０で受信された伝送パケットの数を示す。横軸は、任意の時間単位［τ］で与えられる時間を示す。ネットワークフレーム６０２および６０４は、それぞれ５つの伝送パケットを運び、それぞれ時間単位０τおよび５τに、伝送ストリーム送信機２１０に到着する。実線６０６は、ネットワークフレーム６０２および６０４の中で運ばれ、伝送ストリーム送信機２１０で受信された伝送パケットの数を、時間の関数として示す。比較の目的で、寄せ集めもジッタも有しないネットワークフレーム６０８のストリームが図示されている。ストリーム６０８のネットワークフレームのそれぞれは、単一の伝送パケットを運び、１つの離れた時間単位（τ）に受信される。破線６１０は、ストリーム６０８に対する時間の関数として、受信された伝送パケットの数を示す。本例において、ＶＯＤポンプ２１６と伝送ストリーム送信機２１０との間に可変遅延がなく、ネットワークフレームはＶＯＤポンプ２１６からストリーム６０８にジッタが生じないようなレートで汲み上げられるものと考える。換言すれば、ストリーム６０８において、連続的なタイムスタンプを有する伝送パケットをカプセル化するネットワークフレームの到着時間は、タイムスタンプの差に合致する。例えば、ストリーム６０８の第一および第八のネットワークフレームによって運ばれる第一および第八の伝送パケットが、それぞれタイムスタンプを運ぶなら、そのタイムスタンプの差ＰＣＲ（８）−ＰＣＲ（１）は、その到着時間の差（７τ）に等しい。ネットワークフレーム６０４を見ると、第八の伝送パケットは伝送ストリーム送信機に早く到着しすぎたこと、および、多数の伝送パケットを単一のネットワークフレームに寄せ集めすることによって、こうして、ジッタが導入されたことは明らかである。特に、第八の伝送パケットは、約１．６６τも早く到着しすぎている。
好ましい実施形態において、事前ジッタ除去器５０６は、寄せ集めジッタに対し、寄せ集めエラー推定Ｅを計算する。事前ジッタ除去器５０６は、連続するＰＣＲフィールド４０８間の伝送パケットのビット数を数えて、連続するタイムスタンプの時間差ΔＴ＝ＰＣＲ（Ｍ＋１）−ＰＣＲ（Ｍ）で割ることで、動的平均ビットレートをまず計算する。伝送パケットは、固定サイズの１８８バイトであるので、ビットを数える代わりに、事前ジッタ除去器５０６は、その代わりにパケットを数え得る。Ｎ／ΔＴの比（ここで、Ｎは伝送パケットの数）は、連続するタイムスタンプ間の伝送パケットの平均パケットレートである。平均パケットレートの逆数は、パケットを有する第二のタイムスタンプに対する到着時間における誤差を推定するために使用される。寄せ集めエラー推定は、Ｅ＝ｎ／（Ｎ／ΔＴ）によって与えられる。ここで、ｎは、伝送パケットを有する第二のタイムスタンプと、パケットを有する第二のタイムスタンプを運ぶネットワークフレーム内の第一の伝送パケットとの間に置かれた伝送パケットの数である。例えば、第一と第八の伝送パケットとの間には、７つのパケットがあり、したがって、Ｎ＝７である。ネットワークフレーム６０４の最初の送信パケットである第六の伝送パケットと、第八の伝送パケットとの間には、２つのパケットがあり、したがって、ｎ＝２である。この場合、寄せ集めエラー推定は、Ｅ＝（２／７）ｘ７τ＝２τで与えられる。これは、第八の伝送パケットが約２τも早く到着したことを意味する。ＶＯＤポンプ２１６と伝送ストリーム送信機２１０との間の送信レートが速ければ速いほど、寄せ集めエラー推定がより良くなる。発明者らの例において、伝送ストリーム送信機２１０が５つの伝送パケットを運ぶネットワークフレームを受信するには約０．８３τを、すなわち、伝送パケット１つ当たり約０．１６６τを要する。伝送ストリーム送信機２１０が、０．１τに５つの伝送パケットを運ぶネットワークフレームを受信する場合、伝送ストリーム送信機２１０は、約０．０２τに伝送パケットのそれぞれを受信する。その結果、第六の伝送パケットの第一のビットが５τに到着した場合、第八の伝送パケットの第一のビットは、前例のような５．３３τではなく、約５．０４に到着する。この場合、発明者らの寄せ集めエラー推定は、相変わらず２τのままである。実際のエラーは、１．９６τであり、わずか０．０４τの差に過ぎない。好ましい一実施形態において、伝送パケットが受信されるレートである伝送レートＴｒは、Ｅ＝ｎ／（Ｎ／ΔＴ）−ｎ／Ｔｒで与えられる寄せ集めエラーの計算にも使用される。
図７を参照すると、事前ジッタ除去器５０６が伝送パケット３０４に付け加えるデータ単位ヘッダ（ＤＵＨ）７０２を示す。ＤＵＨ７０２は、タイミング情報に対するフィールドを含む。とりわけ、寄せ集めエラーフィールド７０４およびＰＣＲタイムスタンプフィールド７０６のようなフィールドであるが、これらに限定されない。事前ジッタ除去器５０６は、ＰＣＲフィールド４０８を有する伝送パケット３０４を見出すとき、事前ジッタ除去器５０６は、ＰＣＲフィールド４０８を読み出し、ＰＣＲタイムスタンプフィールド７０６の中のタイムスタンプの値を記録する。事前ジッタ除去器５０６は、また、伝送パケットを有するＰＣＲのために、寄せ集めエラー推定フィールド７０４の中のエラー推定Ｅを記録する。ＤＵＨ７０２は、また、タイムアウトフィールド７０８も含む。このタイムアウトフィールド７０８において、ジッタ除去器５０８が、伝送パケットがジッタ除去器５０８から送信される前に、タイムアウトフィールド７０８に現在のローカルタイムＬ（Ｔ１）をスタンプする。ＤＵＨ７０２は、また、とりわけ、処理情報および暗号情報を運ぶためのフィールドも含み得る。その場合、プロセッサ５０２は、事前ジッタ除去器５０６に、処理情報および暗号情報を提供する。それは、事前ジッタ除去器が、ＤＵＨ７０２の適切なフィールドに、その情報をスタンプできるようにするためである。
図８を参照すると、ジッタ除去器５０８は、バッファ８０２、バッファ制御装置８０４、第一のロックループ８０６、および、第二のロックループ８０８を含む。バッファ８０２は、そこに付加されたＤＵＨ７０２を有する伝送パケット３０４からなるジッタ付きストリーム５１６を受信し、ジッタ除去されたストリーム５１８を所定のレートで出力する。
一実施形態において、バッファ８０２は、伝送パケットを２セット以上保持するのに十分大きい。ここで、セットは、最初のＰＣＲを有する伝送パケット、および、最初のＰＣＲを有する伝送パケットと次のＰＣＲを有する伝送パケットとの間に置かれたＰＣＲを有すない伝送パケットからなるものとして、規定される。例えば、バッファ８０２は、「Ｎ」個の伝送パケットからなるセット８２４を保持する。伝送パケット３０４Ａは、引き続く伝送パケットのセットの最初の伝送パケットである伝送パケット３０４Ｂのように、伝送パケットを有するＰＣＲである。
とりわけ、バッファ制御装置８０４は、伝送パケットがバッファ８０２からリリースされるレートを制御する。セット８２４の伝送パケットがバッファ８０２から汲み出されるレートは、簡単に式Ｒ＝Ｎ／ΔＴで与えられる。ここで、Ｎはセット８２４内の伝送パケットの数であり、ΔＴはパケット３０４Ａと３０４Ｂとのタイムスタンプの差である。
バッファ制御装置８０４は、伝送パケット３０４およびＤＵＨ７０２がバッファ８０２の中でバッファされるときに、各伝送パケット３０４に付加されたＤＵＨ７０２を読み出す。ＤＵＨ７０２がＰＣＲタイムスタンプフィールド７０６内にタイムスタンプを含むときはいつも、バッファ制御装置８０４は、第一のロックループ８０６に、「訂正済み」入力８２６ＰＣＲ’を提供する。このＰＣＲ’は、ＰＣＲ’＝ＰＣＲＩＮ−ＥＩＮで与えられる。ここで、ＰＣＲＩＮは、ＰＣＲタイムスタンプフィールド７０６において運ばれるタイムスタンプであり、ＥＩＮは、入ってくるＤＵＨ７０２の寄せ集めエラー推定フィールド７０４において運ばれるタイムスタンプである。
第一のロックループ８０６は、コンパレータ８１０、ループフィルタ８１２、および、クロック８１４を含む。第一のロックループは、システムクロックリファレンス（ＳＣＲ）である出力８３２を生成する。このＳＣＲは、コンパレータ８１０の中にフィードバックされる。コンパレータ８１０は、その入力（ＰＣＲ’８２６およびＳＣＲ８３２）間の差を決定し、差８２８をループフィルタ８１２に出力する。ループフィルタ８１２は、高周波数変動を含まない出力８３０を生成するために、その入力８２８を本質的に平滑化または平均化する。換言すれば、ループフィルタ８１２の出力８３０は、ゆっくりと変動する。クロック８１４は、ループフィルタ８１２の出力８３０を受信し、それに応じて、そのレートを調整する。クロック８１４は、正の入力に応答して加速し、負の入力に応答して減速し、ゼロに等しい入力に応答して一定に留まる。
「修正済み」入力ＰＣＲ’をコンパレータ８１０に提供すると、第一のロックループは、コンパレータ８１０が入力としてＰＣＲＩＮを受信するであろうレートより速くロックすることは、当業者なら理解される。第一のロックループ８０６が、その入力にロックするレートは、ループフィルタ８１２およびその入力に部分的に依存する。ループフィルタ８１２は、その入力の急激な変動に耐えるように、激しく弱められる（ｄａｍｐｅｄ）場合、第一のロックループは、よりゆっくりとロックされる。換言すれば、ループフィルタ８１２が激しく弱められている場合、一定またはほぼ一定のオフセットを克服するのに、長い時間を要する。寄せ集めエラー推定Ｅは、いつも正のオフセットであり、その大きさは、ネットワークフレームの中の伝送パケットを有するＰＣＲの相対的な位置に基づく。寄せ集めエラー推定ＥをＰＣＲＩＮから減じることで、発明者らは、第一のロックループ８０６に、より正確な入力を提供できる。それは、克服するために、ループフィルタに対するオフセットが、より少なくてよいことを意味する。エラーを減らすと、入力ジッタが減り、それゆえ、出力ジッタにおける対応する落ち込み（ｄｒｏｐ）を生成する。
クロック８１４は、その出力ＳＣＲ８３２を加算器８１６に提供する。加算器８１６は、調整可能なパラメータβをＳＣＲ８３２から減算する。ここで、βは伝送パケット３０４がバッファ８０２内に留まる平均時間を示し、８３４ＳＣＲ−βを出力する。出力８３４は、第二のロックループ８０８に対し、入力される。
第二のロックループ８０８は、コンパレータ８１８、ループフィルタ８２０、および、クロック８２２を含む。クロック８２２は、出力ＰＣＲ＿ｌｏｃａｌ ８４２を生成し、この出力を使用して、バッファ制御装置８０４は、ジッタ除去されたストリーム５１８内の伝送パケットを出すレートを制御するために使用する。
バッファ制御装置８０４は、ジッタ除去された伝送ストリーム５１８の中において伝送パケット３０４を送信する前に、伝送パケット３０４のＤＵＨ７０２を読み出す。ＰＣＲタイムスタンプフィールド７０６が、現在の先入れ伝送パケット３０４に対するタイムスタンプを含む場合、バッファ制御装置８０４は、コンパレータ８１８にＰＣＲを提供する。
コンパレータ８１８は、ＰＣＲ’’８３６と入力８３４（ＳＣＲ−β）との間の差を決定する。平均滞留時間βは、ＳＣＲから減算される。なぜなら、ＳＣＲを生成したクロック８１４は、出て行くＰＣＲ’’より時間的に遅れて入ってくるＰＣＲ’に対しロックされているからである。コンパレータ８１８は、出力８３８を生成する。出力８３８は、次いで、ループフィルタ８２０に入力される。ループフィルタ８２０は、急速な振動を除去するために、入力８３８を平滑化または平均化し、出力８４０を生成する。出力８４０は、クロック８２２に入力される。クロック８２２は、出力ＰＣＲ＿ｌｏｃａｌ ８４２を生成する。この出力ＰＣＲ＿ｌｏｃａｌ ８４２は、パケットをリリースするために、バッファ制御装置によって使用される。ＰＣＲ’’８３６と入力８３４（ＳＣＲ−β）の平均差は、強制的にゼロにされる。
先入れ伝送パケット３０４を送信する前に、バッファ制御装置８０４は、現在の先入れ伝送パケット３０４に付加されたＤＵＨ７０２のタイムアウトフィールド７０６の中に、現在のローカル時間Ｌ１（Ｔ）をスタンプする。ストリームジッタ除去器５０８のコンポーネントは、個別のモジュールとして示されているが、これは明確にすることを目的としており、非限定的な例である。代替的な実施形態において、ストリームジッタ除去器５０８の１つ以上のコンポーネントは、とりわけ、ハードウェア、ソフトウェアまたはファームウェアでインプリメントされ得る。一実施形態において、クロック８１４は、ＳＣＲを生成せずに、むしろ、クロック５０４で測定されたようなローカル時間Ｌ（Ｔ）と入ってくるＰＣＲ値との差を生成する。同様に、クロック８２２の出力は、クロック５０４と出て行く伝送パケット３０４のＰＣＲ値との差に関連する。本実施形態において、クロック５０４は、ストリームジッタ除去器５０８のクロック８１４および８２２を動かすマスタクロックである。本実施形態において、バッファ制御装置８０４は、現在の先入れ伝送パケットがバッファ８０２から送信される前に、ＤＵＨ７０２内にクロック８２２の出力をスタンプする。
図９を参照する。本図は伝送ストリーム送信機２１０によって行われる例示的なステップを説明する。ステップ９０２において、伝送ストリーム送信機２１０は、ＰＣＲタイムスタンプ４０８を有する伝送パケット３０４を有するネットワークフレーム３０２を、ネットワークフレームのストリーム２２４の中に受信する。ステップ９０４において、伝送ストリーム送信機２１０は、暫定的なオフセットを計算する。暫定的なオフセットは、とりわけ、ネットワークフレーム３０２の中のＰＣＲタイムスタンプ４０８を有する伝送パケット３０４の位置に関連する。暫定的なオフセットは、また、ネットワークフレーム２２４の送信レートとも関連し得る。
ステップ９０６において、伝送パケット３０４は、ＦＩＦＯバッファ８０２内でバッファされる。ステップ９０８において、第一のロックループ８０６のクロック８１４は、最新のＰＣＲを有する送信パケットのＰＣＲタイムスタンプ４０８と関連する「調整済み時間」にロックされる。「調整済み時間」は、ＰＣＲタイムスタンプと計算された暫定的なオフセットとの間の差である。
ステップ９１０において、第二のロックループ８０８のクロック８２２は、第一のロックループのレートにロックされる。第一のロックループの出力は、バッファ８０２内のパケットの所望の遅延に近い定数によってオフセットされる。第一のロックループのオフセットされた出力は、第二のロックループに入力として提供される。
ステップ９１２において、伝送パケット３０４は、第二のロックループに関連して測定されたレートで、バッファ８０２から抽出される。ステップ９１４において、抽出された伝送パケット３０４は、伝送ストリーム送信機２１０の中でさらに処理される。また、そのような処理は、可変遅延を招く結果になり、こうして、再びジッタを導入する結果になり得る。
ステップ９１６において、ＰＣＲタイムスタンプ４０８を有する伝送パケット３０４は、第二のロックループ８０８のクロック８２２に関連して測定された時間で再度スタンプされる。ステップ９１８において、伝送パケット３０４は、伝送ストリーム送信機２１０から送信される。好ましい実施形態において、ステップ９１６における再スタンプは、伝送ストリーム送信機２１０での伝送パケット３０４処理における任意の可変遅延後、すなわち、換言すれば、再スタンプと送信との間の遅延とが一定なときになされることは、忘れるべきではない。ＰＣＲタイムスタンプ４０８にスタンプされる時間は、可変遅延を補償する。こうして、伝送パケット３０４の処理における可変遅延は、可変遅延後に、ＰＣＲを有する伝送パケットを再度スタンプすることによって、説明される。
流れ図における任意の処理に関する記載またはブロックは、その処理における特定のロジック機能またはステップをインプリメントするために実行可能な命令を１つ以上含むモジュール、セグメント、または、コードのポーションを代表するものと、理解されるべきである。そして、代替的なインプリメンテーションも本発明の好ましい実施形態の範囲に含まれること、また、その機能は、その機能性との関係に依存し、図示または議論された順序と異なって実行され得ることは、実質的に同時あるいは逆順に実行され得ることも含め、本発明の好ましい実施形態の範囲に含まれることは、本発明の当業者には、理解されるべきである。
本発明の例示的な好ましい実施形態が示され、記載されてきたが、本発明に数々の変更、改変または代替が、そのいずれもが本発明の精神から逸脱することなく、なされ得ることは、当業者には明らかである。それゆえ、変更、改変および代替は、本発明の範囲内であると考えられるべきである。また、上述した本発明の実施形態は、特に、任意の「好ましい実施形態」は、単に本発明の原理を明確に理解するための説明であって、単にインプリメンテーションで可能な非限定的な例に過ぎない。
図１は、加入者テレビシステムのような広帯域通信システムのブロック図であり、本図において、本発明の好ましい実施形態が使用され得る。 図２は、加入者テレビシステムのヘッドエンドのブロック図である。 図３は、ネットワークフレームのストリームのブロック図である。 図４は、ＭＰＥＧ伝送ストリームの、およびＭＰＥＧ伝送ストリームを受信するＤＳＣＴのブロック図である。 図５は、伝送ストリーム送信機のブロック図である。 図６は、時間に対する到着した伝送パケットの数のグラフである。 図７は、データ単位ヘッダのブロック図である。 図８は、ジッタ除去器のブロック図である。 図９は、パケットのストリームからジッタを除去する例示的なステップの流れ図である。

Claims (26)

  1. 送信サイトから受信サイトへ送信されるパケットのストリームからジッタを実質的に除去する方法であって、該方法は、
    該送信サイトと該受信サイトとの間に置かれた中間サイトで、メモリ内に該パケットのストリームのパケットをバッファするステップであって、該パケットのストリームの選択されたパケットは、外部クロックに対する時間値を有するタイムスタンプを含む、ステップと、
    該選択されたパケットに含まれる該タイムスタンプの時間値を用いて、第一のローカルクロックを、該外部クロックにロックするステップと、
    第二のローカルクロックによって制御された名目レートで、該メモリからパケットを抽出するステップであって、該第二のローカルクロックは、該第一のローカルクロックに基づいて該バッファから抽出された該選択されたパケットの該タイムスタンプの時間値を用いて、ロックされる、ステップと
    を包含する、方法。
  2. 前記バッファするステップの前において、
    前記送信サイトから前記フレームのストリームを前記中間サイトで受信するステップであって、各フレームは、その中の少なくとも１つのパケットをカプセル化するステップと、
    該フレームのストリームの各フレームからの該少なくとも１つのパケットをカプセルから外すステップと、
    前記パケットを前記メモリに提供するステップと
    をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ロックするステップの前において、
    第一のタイムスタンプと第二のタイムスタンプとの間において受信したフレームのストリームに対する平均ビットレートを計算するステップと、
    該平均ビットレートを使用して、該第二のタイムスタンプに対するオフセットを計算するステップと、
    該第二のタイムスタンプの時間値から該オフセットを減じるステップと
    をさらに包含する、請求項２に記載の方法。
  4. 前記平均ビットレートを計算するステップは、
    前記フレームのストリームの第一の特定のフレームを受信するステップであって、該第一の特定のフレームは、前記第一のタイムスタンプをその中に有する第一の特定の選択されたパケットを有する、ステップと、
    前記フレームのストリームの第二の特定のフレームを受信するステップであって、該第二の特定のフレームは、前記第二のタイムスタンプをその中に有する第二の特定の選択されたパケットを有する、ステップと、
    該第一のタイムスタンプあるいは該第二のタイムスタンプを含む、該第一のタイムスタンプと該第二のタイムスタンプとの間におけるパケットのビット数を決定するステップと、
    該第一のタイムスタンプと該第二のタイムスタンプとの時間差によって、該ビット数を除算するステップと
    をさらに包含する、請求項３に記載の方法。
  5. 前記オフセットを計算するステップは、
    前記第二のタイムスタンプをその中に有する特定の選択されたパケットを含む多数のシーケンスのパケットを有する前記フレームのストリームの特定のフレームを受信するステップと、
    該特定のパケットと該多数のパケットのシーケンスの開始との間のパケットのビット数を決定するステップと、
    該ビット数を前記平均ビットレートによって除算するステップと
    をさらに包含する、請求項３に記載の方法。
  6. 前記第二のクロックに関連して測定された時間を記録するステップであって、該記録された時間は、前記選択されたパケットの１つが前記メモリから抽出されるときと関連する、ステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
  7. 前記選択されたパケットのタイムスタンプに新たな時間をスタンプするステップであって、各選択されたパケットに対し、該新たな時間が、該パケットが前記中間サイトから送信されたときと、該パケットが前記メモリから抽出されたときとの間における可変遅延を補償する、ステップと、
    該メモリから抽出されたパケットを、該中間サイトから送信するステップであって、該選択されたパケットの該タイムスタンプの時間値が実質的にジッタなしで送信されるステップと
    をさらに包含する、請求項６に記載の方法。
  8. 新たな時間を設定するために、前記第二のローカルクロックを使用して、前記メモリから抽出された前記選択されたパケットのタイムスタンプに、該新たな時間をスタンプするステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
  9. 前記バッファから抽出された各選択されたパケットに対する抽出時間を記録するステップであって、前記選択されたパケットが前記メモリから抽出されたとき、各選択されたパケットに対する抽出時間が、前記第二のローカルクロックの時間に対応する、ステップと、
    各抽出され、選択されたパケットを、その抽出時間と関連付ける、ステップと、
    該抽出され、選択されたパケットに対する抽出時間を使用して、各抽出され、選択されたパケットに対する可変遅延時間を決定するステップであって、該可変遅延時間は、メモリからの抽出と該パケットの中間サイトからの送信との間の遅延に対応する、ステップと、
    該可変遅延時間および該第二のローカルクロックを使用して、各選択されたパケットのタイムスタンプに対する新たな時間値を決定する、ステップと
    をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
  10. 送信サイトから受信サイトへ送信されるパケットのストリームからジッタを実質的に除去する方法であって、該方法は、
    フレームのストリームを中間サイトで受信するステップであって、各フレームはパケットのセットをカプセル化し、選択されたパケットは、該中間サイトの外部にあるクロックに対する時間値を決定するタイムスタンプを含む、ステップと、
    各フレームから該パケットのセットをカプセルから外すステップと、
    各フレームからの該パケットのセットが、タイムスタンプをその中に有する所定の選択されたパケットを含むかどうかを決定するステップと、
    該選択されたパケットを含むパケットのセットに応答して、
    該所定の選択されたパケットに対する時間オフセットを決定するステップであって、該時間オフセットは、該所定の選択されたパケットが受信された該フレーム内の該選択されたパケットの位置に基づく、ステップと、
    該選択されたパケットのタイムスタンプの中に新たな時間値をスタンプするステップであって、該新たな時間値は、時間オフセットを外部クロックに対する時間値から減算することで規定される、ステップと、
    所定のレートで、該中間サイトから該パケットを送信するステップと
    を包含する、方法。
  11. 前記時間オフセットを決定するステップは、
    該フレームのストリームに対して、平均ビットレートを計算するステップであって、該平均ビットレートは、第一の選択されたパケットに含まれる第一のタイムスタンプと第二の選択されたパケットに含まれる第二のタイムスタンプとの間におけるパケットのビット数であって、該第一のタイムスタンプあるいは該第二のタイムスタンプのビット数を含むパケットのビット数を、該第一と該第二のタイムスタンプの時間値の間の時間変化で除算したものとして規定される、ステップと、
    該所定の選択されたパケットを含む前記パケットのセットに対し、該パケットのセットの開始と、該所定の選択されたパケットの最初のビットとの間のパケットビット数を決定するステップと、
    時間オフセットを生成するために、パケットビットの数を、平均ビットレートで除算するステップと
    をさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
  12. 各選択されたパケットに対して第一のローカルクロック時間を記録するステップであって、該第一のローカルクロック時間は、前記選択されたパケットを運ぶ前記フレームが中間サイトに到着したときに対応する、ステップと、
    前記フレームのストリームによって運ばれる前記パケットをメモリの中にバッファするステップと、
    前記ローカルクロックによってクロックされたレートで該メモリからパケットを抽出するステップと、
    各選択されたパケットを送信する前において、
    第二のローカルクロック時間を記録するステップと、
    該フレームのストリームに対して、平均ビットレートを計算するステップであって、該平均ビットレートは、第一の選択されたパケットに含まれる第一のタイムスタンプと第二の選択されたパケットに含まれる第二のタイムスタンプとの間におけるパケットのビット数であって、該第一のタイムスタンプあるいは該第二のタイムスタンプのビット数を含むパケットのビット数を、該第一と該第二のタイムスタンプの時間値の間の時間変化で除算したものとして規定される、ステップと、
    該所定の選択されたパケットを含む前記パケットのセットに対して、該パケットのセットの開始と、該所定の選択されたパケットの最初のビットとの間に含まれるパケットビット数を決定する、ステップと、
    送信時間を生成するために、パケットビットの数を、平均ビットレートで除算するステップと
    をさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
  13. 送信サイトから受信サイトへ送信されるパケットのストリームからジッタを実質的に除去する装置であって、中間サイトに位置する該装置は、
    その中に格納されたストリームのパケットを有するバッファであって、該パケットのストリームの選択されたパケットは、タイムスタンプを含み、各タイムスタンプは、その中にスタンプされた該装置の外部にあるクロックからの時間値を有する、バッファと、
    該選択されたパケットから時間値を抽出し、該バッファからパケットを抽出するように適合したバッファ制御装置と、
    第一のローカルクロックを有する第一のロックループであって、該第一のロックループは該バッファ制御装置から時間値を受信し、そこに第一のクロックをロックする、第一のロックループと、
    第二のローカルクロックを有する第二のロックループであって、該第二のロックループは該第一のローカルクロックに関連するタイミング情報を受信し、そこに該第二のローカルクロックをロックし、該バッファ制御装置は、該第二のローカルクロックからタイミング信号を受信し、該第二のローカルクロックに関連して測定されたレートで、バッファされたパケットを抽出する、第二のロックループと
    を備える、装置。
  14. 前記バッファから抽出されたパケットを受信し、前記パケットを自身から送信する、送信機をさらに備え、
    該バッファから抽出された各選択されたパケットに対する時間値は、前記第二のローカルクロックに関連して設定される、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記バッファが所定の選択されたパケットを受信することに応答して、前記バッファ制御装置が、前記第一のロックループに、前記所定の選択されたパケットの時間値を提供する、請求項１３に記載の装置。
  16. 前記バッファ制御装置が、所定の選択されたパケットを前記バッファから抽出することに応答して、前記バッファ制御装置が、前記第二のロックループに前記所定の選択されたパケットの時間値を提供する、請求項１３に記載の装置。
  17. フレームのストリームを受信する手段であって、該フレームのストリームの各フレームが、所定の順番に配置された前記パケットのストリームのパケットのセットにカプセル化する、手段と、
    該パケットのセットを、該フレームのストリームの各フレームストリームからカプセルを外し、各セットのパケットをバッファに該所定の順番で提供するように、適合されたカプセル外し器と
    をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
  18. 前記カプセル外し器は、所定のパケットのセットに含まれる所定の選択されたパケットに対する暫定的なオフセットを、該所定のパケットのセットの中における該所定の選択されたパケットの位置によって決定するように、さらに適合される、請求項１７に記載の装置。
  19. 前記カプセル外し器は、新たな時間を、前記所定の選択されたパケットのタイムスタンプの時間値から、前記暫定的なオフセットを減算することによって決定し、該新たな時間値を前記所定の選択されたパケットのタイムスタンプの中にスタンプするように、さらに適合される、請求項１８に記載の装置。
  20. 前記第二のロックループによって受信される前記タイミング情報は、前記第一のローカルクロックの現在時間からオフセットを引いたものである、請求項１３に記載の装置。
  21. 前記オフセットは、所定のパケットが前記バッファ内に残留する所望の時間の長さに対応する所定の時間である、請求項２０に記載の装置。
  22. 送信サイトから受信サイトへ送信される伝送パケットのストリームからジッタを実質的に除去する装置であって、中間サイトに位置する該装置は、
    該伝送パケットのストリームを運ぶネットワークフレームのストリームを受信するために適合した入力ポートと、
    該ネットワークフレームから該伝送パケットを抽出するために適合した、該入力ポートと通信するカプセル外し器と、
    その中に格納された該伝送パケットのストリームの伝送パケットを有する、該カプセル外し器と通信するバッファであって、選択された伝送パケットは、タイムスタンプを含み、各タイムスタンプは、その中にスタンプされた装置の外部クロックからの時間値を有する、バッファと、
    第一のローカルクロックを有する第一のロックループであって、該第一のロックループは、最後にバッファされ選択されたパケットのタイムスタンプに関連する時間値を、該第一のローカルクロックをそこにロックするために受信する、第一のロックループと、
    該バッファおよび該第一のロックループと通信するバッファ制御装置であって、該バッファ制御装置は、該最後にバッファされ選択されたパケットのタイムスタンプと関連する時間値を該第一のロックループに提供することと、先入れ先出しベースで、所定のレートで該バッファからパケットを抽出することとに適合し、該抽出レートは、抽出されるパケットが実質的にジッタがないようなレートである、バッファ制御装置と、
    該バッファ制御装置および該第一のロックループと通信する第二のロックループであって、該第二のロックループは、第二のローカルクロックを有し、該第二のロックループは、該第一のローカルクロックに関連するタイミング情報を受信し、それに該第二のローカルクロックをロックし、該バッファ制御装置は、該タイミング信号を、該第二のローカルクロックから受信し、該抽出レートは、該第二のローカルクロックに関連して測定される、第二のロックループと
    を備える、装置。
  23. 前記バッファから抽出されたパケットを受信し、自身から前記パケットを送信するように適合した送信機をさらに備え、
    該バッファから抽出された各選択されたパケットに対する時間値は、前記第二のローカルクロックに関連して設定される、請求項２２に記載の装置。
  24. 所定の選択されたパケットを受信する前記バッファに応答して、前記バッファ制御装置は、前記第一のロックループに、前記所定の選択されたパケットの時間値を提供する、請求項２２に記載の装置。
  25. 前記バッファ制御装置は、前記第二のロックループにフィードバックを提供する、請求項２２に記載の装置。
  26. 前記選択された伝送パケットの１つである前記現在の先入れ伝送パケットに応答して、前記バッファ制御装置によって提供された前記フィードバックは、現在の先入れ伝送パケットの時間値に関連する、請求項２５に記載の装置。
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