KR20050084156A - 원격 튜닝 및 클록 동기화하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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마이크 아써 데런버거
다니엘 토마스 웨젤
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톰슨 라이센싱 소시에떼 아노님
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Abstract

개시된 실시예는 네트워크(14)에서 원격 튜닝 및 클록 동기화를 제공하기 위한 시스템(12)에 관한 것이다. 시스템(12)은 복수의 채널을 포함하는 신호(15)를 수신하는 디바이스(18)와, 상기 복수의 채널 중 적어도 하나를 시청하기 원함을 표시하는 사용자 요청을 수신하는 디바이스(19)와, 수신된 신호를 필터링하고, 상기 복수의 채널 중 적어도 하나에 대응하는 사용자 신호를 사용자에게 송신하는 필터(19)를 포함한다. 시스템(12)의 대안적인 실시예는 복수의 패킷을 포함하는 신호(15)를 수신하는 디바이스(18)로서, 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분은 삽입된 시간 스탬프를 포함하는, 디바이스(18)와; 상기 삽입된 시간 스탬프를 포함하는 복수의 패킷의 적어도 일부를 검출하는 디바이스(19)와; 상기 삽입된 시간 스탬프와 정밀한 국부 클록(51)을 기초로 해서 조정된 시간 스탬프를 계산하고, 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 상기 네트워크(14)에 송신하기 이전에, 상기 조정된 시간 스탬프를 상기 삽입된 시간 스탬프를 포함하는 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분에 병합하는 디바이스(19)를 포함한다.

Description

원격 튜닝 및 클록 동기화하기 위한 방법 및 시스템{A METHOD AND SYSTEM FOR REMOTE TUNING AND CLOCK SYNCHRONIZATION}
본 발명은 멀티-거주(Multi-Dwelling) 또는 멀티-주거(Multi-Tenant) 네트워크에서 비디오 서비스를 제공하는 분야에 관한 것이다. 좀더 상세하게, 본 발명은 원격 튜닝 및 클록 동기화하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 단락에서는, 후술되고 및/또는 이후에 청구될 본 발명의 여러 양상에 관련될 수 있는 종래기술의 여러 양상을 소개하고자 한다. 본 설명이 배경 정보를 제공하는데 도움이 되어 본 발명의 여러 양상을 더 잘 이해하게 할 것이다. 따라서, 이러한 서술이 이러한 관점으로 읽혀지되 종래기술을 허용하지는 않는 것으로 이해되어야 한다.
과거 수년에 걸쳐서, 호텔, 모텔, 아파트 등과 같은 많은 멀티-거주(MxU) 시설은 디지털 비디오나 인터넷 서비스와 같은 디지털 데이터 신호를 그들의 고객들에게 제공하는 사업으로 확장하기 시작하였다. 기존의 아날로그 비디오 시스템보다 더 높은 품질의 비디오를 제공하는 것외에, 디지털 데이터 시스템은 호텔이나 모텔 소유자에게 주문형 비디오, 인터넷 액세스, 및 페이-퍼-뷰(pay-per-view) 비디오를 하나의 연결을 통해 각 룸에 공급하는 융통성을 제공한다. 나아가, 호텔 및 모텔 운영자는 또한 보통은 거주자들에게 디지털 데이터 서비스에 대한 수수료(premium)를 청구할 수 있기 때문에, 더 많은 수의 멀티-거주 시설은 디지털 데이터 시스템에 투자를 하고 있다. 불행히도, 위성 방송과 같은 디지털 방송 신호의 유선/네트워크에 걸친 분배는 상당히 많은 양의 대역폭을 필요로 한다. 이러한 대역폭을 제공하고 유지하는 것은 멀티-거주 시설의 소유자에게는 고가이거나 과중할 수 있다.
멀티-거주 시설에 디지털 데이터를 분배할 때의 추가적인 문제는 클록 지터(clock jitter) 문제이다. 안정적인 타이밍 클록은 디지털 신호의 디코딩에서 필수적이며, 이는 시스템 클록이 버퍼 및 컬러 버스트 제어에 사용되기 때문이다. 안정적인 타이밍 클록이 없다면, 비디오 품질 및 신뢰도는 저하될 수 있다.
전형적으로, 위성이나 케이블과 같은 비디오 방송 시스템은 오디오/비디오(A/V) 데이터 신호 내의 특정한 전송 패킷을 이들이 방송됨에 따라 시간 스탬핑함으로써 A/V 데이터 신호 내에 클록 신호를 삽입할 것이다. 전송 스트림의 전달이 결정되어 있기 때문에, 시간 스탬프는 이러한 유형의 패킷 사이에 상대적인 시간 베이스를 제공한다. 이들 패킷 중 하나가 수신될 때, 수신 시스템은 그 국부 클록을 시간 스탬프에 비교하여, 상대적인 시간 베이스를 생성한다. A/V 데이터 신호 내에서 다수의 시간 스탬프를 비교함으로써, 수신 시스템은 방송국의 클록과 매칭할 때까지 그 국부 클록을 조정할 수 있다. 현재 이러한 유형의 클록 복구는 전형적으로 디지털 비디오 방송 시스템에서 사용된다. 그러나, MxU 시스템이 A/V 데이터 신호를 인터넷 프로토콜(IP) 패킷으로 변환하여 지터를 초래하기 때문에, 클록을 복구하는 종래의 방법은 네트워크 셋톱박스 시스템에 효과적이지 않을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 멀티-거주 유닛에서 사용하도록 적응된 디지털 데이터 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 위성 수신기의 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 변경되어 정정된 네트워크 시간 스탬프(ACNTS: Altered Corrected Network Time Stamp)에 대한 파라미터를 전달하는데 사용된 전송 패킷의 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 네트워크의 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 대안적인 네트워크 구성의 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 클록 복구 패킷의 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클록 지터 제거를 실행하는 디바이스의 블록도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 판별기의 블록도.
개시된 시스템은 네트워크에서 원격 튜닝 및 클록 동기화를 제공하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 복수의 채널을 포함하는 신호를 수신하는 디바이스와, 복수의 채널 중 적어도 하나를 시청하기 원함을 표시하는 사용자 요청을 수신하는 디바이스와, 수신된 신호를 필터링하고, 복수의 채널 중 적어도 하나에 대응하는 사용자 신호를 사용자에게 송신하는 필터를 포함한다. 시스템의 대안적인 실시예는 복수의 패킷을 포함하는 신호를 수신하는 디바이스로서, 복수의 패킷 중 적어도 일부분은 삽입된 시간 스탬프를 포함하는, 신호 수신 디바이스와, 삽입된 시간 스탬프를 포함하는 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 검출하는 디바이스와, 삽입된 시간 스탬프와 정밀한 국부 클록을 기초로 해서 조정된 시간 스탬프를 계산하고, 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 네트워크에 송신하기 이전에 조정된 시간 스탬프를 삽입된 시간 스탬프를 포함하는 복수의 패킷 중 적어도 일부분에 병합하는 디바이스를 포함한다.
본 발명의 특징 및 장점은 예로서 주어진 다음의 설명으로부터 좀더 분명해질 것이다.
본 발명의 하나 이상의 특정한 실시예가 후술될 것이다. 이들 실시예에 대해 간결하게 설명하기 위해, 실제 구현의 모든 특성이 본 명세서에서 기술되지는 않는다. 임의의 공학 또는 설계 프로젝트에서처럼 임의의 이러한 실제 구현의 개발시에, 수많은 구현-특정적인 결정이 시스템-관련 및 사업-관련 제약에 대한 순응과 같은 개발자의 특정한 목표를 달성하기 위해 이뤄져야 함을 이해해야 하며, 이러한 제약은 구현마다 다를 수 있다. 게다가, 이러한 개발 노력은 복잡할 수 있고, 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 개시물의 이점을 갖는 당업자가 진행하는 일상적인 디자인, 제작 및 제조 작업일 수 있음을 이해해야 한다.
이제 도면, 먼저는 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 멀티-거주 유닛을 사용하기 위해 적응되고 참조번호(10)를 사용하여 표기된 디지털 데이터 시스템의 블록도가 도시되어 있다. 디지털 데이터 시스템(10)은 광대역, 디지털 비디오 및 서비스를 다수의 사용자에게 제공하기 위한 통합형 디지털 데이터 시스템이다. 디지털 데이터 시스템(10)의 추가적인 특성은 다수의 사용자에 대해 좋은 품질의 오디오 및 비디오를 디지털 IP 데이터 서비스와 통합하는 성능이다. 나아가, 디지털 데이터 시스템(10)은 다양한 비용 효율적인 디지털 서비스를 개시하기 위한 플랫폼을 제공하도록 설계되며, 크기조정가능하고, 서로 다른 디지털 데이터 서비스가 증분적으로 추가되게 하도록 설계된다.
디지털 데이터 시스템(10)은 미니-헤드엔드 유닛(12)을 포함하고, 이러한 유닛(12)에서, 디지털 오디오, 비디오, 및 데이터 서비스가 수신되고, 서로 모집되어 멀티-거주 유닛, 즉 멀티-주거 유닛(MxU) 네트워크(14)를 거쳐 분배된다. MxU 네트워크(14)는 디지털 오디오, 비디오, 또는 데이터 서비스를 원하는 다수의 고객들이 있는 하나 이상의 아파트 빌딩, 호텔, 또는 임의의 다른 구조물에 위치할 수 있다.
미니-헤드엔드 유닛(12)은 데이터를 수신하고, 산업 표준에 따라 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 제공하고, 맞춤형 서비스를 제공하며, 데이터를 MxU 네트워크(14) 내의 거주 유닛(16)으로 라우팅하는 기능을 담당한다. 코어 비디오 서비스 시스템(18), 최신 비디오 서비스 시스템(22), 인터넷(26)에 통신가능하게 연결된 데이터 서비스 시스템(24), 및 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28)가 또한 미니-헤드엔드 유닛(12)에 포함될 수 있다.
바람직하게, 코어 비디오 서비스 시스템(18)은 궤도 위성(20)에 통신가능하게 연결된 위성 수신기 시스템(19)을 포함한다. 위성(20)은 코어 비디오 서비스 시스템(18)에 의해 수신된 신호(15)를 송신한다. 일실시예에서, 위성 수신기 시스템(19)은 DirecTV와 같은 위성 비디오 공급자로부터 A/V 데이터 신호를 수신한다. 위성 수신기 시스템(19)의 추가적인 특성은 얼마나 많은 사용자가 서비스를 요청하는지를 기초로 해서 궤도 위성(20)으로부터 수신된 A/V 데이터 신호의 수를 조정하는 성능이다. 좀더 구체적으로, 이 실시예에서, 위성 수신기 시스템(19)은 거주 유닛(16) 내의 네트워크 셋톱박스(NSTB)(44)가 A/V 데이터 신호를 요청하게 하기 위해 멀티-캐스트 서버를 운영한다. NSTB는 미니-헤드엔드 유닛으로부터 데이터를 요청할 수 있으며, 비디오 스트림을 해독 및 디코딩할 수 있다. 위성 수신기 시스템(19)이 수신할 수 있는 위성 트랜스폰더의 수는 샤시(chassis) 내의 튜닝 블레이드(tuning blade)의 수를 상향 또는 하향 크기조정함으로써 조정될 수 있다. 완전하게 적재된 샤시(fully-loaded chassis) 등이 수많은 트랜스폰더를 포함할 수 있고, 2.4Gbps 또는 그 이상의 입력 데이터속도를 처리할 수 도 있다. 위성 신호가 수신되면, 위성 수신기 시스템(19)은 IP 데이터 패킷을 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28)에 출력할 수 있다. IP 데이터 패킷은 또한 참조로서 병합되는 IEEE802.1p("트래픽 클래스 촉진 및 다이내믹 멀티캐스트 필터링"이라는 제목) 및 IEEE802.1q("버추얼 LAN"이라는 제목)에서 제기된 QoS 규격에 부합한다.
위성 수신기 시스템(19)은 네트워크 인터페이스로서 기능하는 1Gbps 이더넷 포트를 갖는다. 네트워크 인터페이스는 또한 원하는 경우 또 다른 이더넷 포트를 포함하도록 확장될 수 있다. 게다가, 고객으로부터 프로그램에 대한 요청을 수용하는 관리 시스템은 또한 위성 수신기 시스템(19)에 포함될 수 있다. 관리 시스템은 사용자로 하여금 위성, 트랜스폰더 및 프로그램 ID를 선택하게 할 수 있으며, 그리하여 다시 위성 수신기 시스템(19)이 특정한 프로그램 스트림을 사용자에게 제공하게 할 수 있다. 관리 시스템은 또한 대역폭을 절약하기 위한 멀티-캐스팅을 지원할 수 있다. 비록 위성 수신기 시스템(19) 및 위성(20)이 도 1에서 콘텐츠 전달 매체로서 예시되어 있지만, 콘텐츠를 전달하기 위한 다른 매체(예컨대, 케이블, 광섬유 등)의 사용이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주된다.
최신 비디오 서비스 시스템(22)은 추가적인 디지털 비디오 서비스를 가능케 하기 위해 위성 수신기 시스템(19)과 연계하여 동작하는 플랫폼이다. 크기조정가능하기 때문에, 최신 비디오 서비스 시스템(22)이 서비스를 사용하는 사용자의 수에 따라 조정될 수 있다. 예컨대, 최신 비디오 서비스 시스템(22)은 사용자의 수가 증가함에 따라 더 많은 서버(30)를 필요로 한다. 최신 비디오 서비스 시스템(22)에 의해 제공된 서비스 유형은 VOD, NVOD(Near Video On Demand), LVOD(Limited Video On Demand), 닐센 등급(Nielsen Ratings), 시간 이동, 자동 리코드, 개인 비디오 리코딩(PVR) 등을 포함한다. 조건적 액세스 시스템은 또한 하드드라이브(들)(32)에 리코딩된 프로그램 스트림을 위해 최신 비디오 스트림(22)과 연계하여 사용될 수 있다.
리코딩할 때, 위성 수신기 시스템(19)으로부터 수신된 원래의 프로그램 스트림은 해독되고, 화상 데이터가 추출되며, (추출된 화상 데이터를 포함하는) 새로운 프로그램 스트림이 암호화되어 하드드라이브(32) 상에 저장된다. 이 실시예에서, 네트워크 제공자의 조건적 액세스 시스템은 최신 비디오 시스템 서버(30)에서 종료되며, 새로운 조건적 액세스 시스템이 그 이후 사용된다.
데이터 서비스 시스템(24)은 인터넷 액세스를 MxU 네트워크(14)에 제공하는데 사용될 수 있다. 특히, 데이터 서비스 시스템(24)은 인터넷 서비스를 사용하는 고객의 수와 인터넷 서비스의 필요한 속도나 대역폭에 따라 크기조정되는 성능을 갖는다. 데이터 서비스 시스템(24)은 별도의 디바이스를 거쳐서 공급되거나 위성 수신기 내에 통합될 수 있다. 디바이스는 비디오의 품질을 보장하기 위해 서비스 품질(QoS)을 제공할 수 있다.
전술된 바와 같이, 미니-헤드엔드 유닛(12)은 코어 비디오 서비스 시스템(18), 최신 비디오 서비스 시스템(22), 데이터 서비스 시스템(24) 및 MxU 네트워크(14) 간의 연결성을 제공하기 위해 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28)를 포함한다. 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28)가 큰 시스템에 대한 매체에 필요할 수 있지만, 작은 설비에서는 제거될 수 있다. 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28)는 풀-듀플렉스 기가비트 이더넷 인터페이스를 지원하며, 여러 크기의 시스템을 지원하도록 크기조정될 수 있다. 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28)는 또한 IEEE802.1p 및 802.1q 표준에서 제기된 QoS 표준을 지원한다. QoS 표준은, 데이터 서비스 시스템(24)으로부터의 인터넷 데이터보다는 비디오 데이터에 더 높은 우선순위를 제공함으로써, 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28), 코어 비디오 서비스 시스템(18), 최신 비디오 서비스 시스템(22), 및 데이터 서비스 시스템(24) 간의 통신을 촉진할 수 있다. 예컨대, 비디오 데이터 및 인터넷 데이터가 동시에 요청될 때, 비디오 데이터가 먼저 송신되고, 인터넷 데이터는 충분한 대역폭은 이용가능하게 될 때까지 지연된다. 제공되는 서비스의 유형 및 MxU 네트워크(14) 내에 있는 거주 유닛(16)의 수는 당업자가 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28)를 선택할 때 고려해야할 많은 인자중 몇몇 인자이다.
MxU 네트워크(14)는 또한 하나 이상의 서비스 랙(rack)(34)을 포함할 수 있다. 서비스 랙(34)은 MxU 네트워크(14) 내의 거주 유닛(16)의 수에 따라 크기조정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 서비스 랙(34)은 MxU 네트워크(14) 내의 전화선이 모이는 곳에 위치한다. 디지털 데이터 시스템(10) 내의 MxU 네트워크(14)의 수는 필요한 서비스 랙(34)의 수를 지시한다. 바람직하게, 서비스 랙(34) 중 하나는 멀티-네트워크 환경(예컨대, 다수의 빌딩 단지)에서 MxU 네트워크(14)(예컨대, 빌딩) 각각을 위해 제공된다. 서비스 랙(34) 각각은 POTS 서비스(40)를 미니-헤드엔드(12)의 기가비트 QoS 이더넷 스위치(28)로부터 수신된 디지털 비디오, 오디오, 및 데이터와 결합시키기 위해 기존 전화 서비스(POTS: Plain Old Telephone Service) 분할기(38)를 사용하는 VDSL 스위치(36)를 포함한다. 비록 VDSL 스위치(36)가 이더넷 직교 진폭 변조(QAM) 스위치인 것으로 예시되었지만, 임의의 다른 적절한 스위치가 본 발명의 범위 내에서 고려된다.
디지털 데이터 시스템(10)에서, 거주 유닛(16) 각각은 모뎀(42), 네트워크 셋톱박스(NSTB)(44), 모뎀(42) 및 NSTB(44) 둘 모두 또는 통합된 모뎀 및 NSTB 유닛을 포함한다. NSTB(44)의 한 예는 미니-헤드엔드 유닛(12)과 인터페이스하도록 구성된 DirecTV 셋톱박스이다. 모뎀(42)은 디지털 데이터, 오디오, 및 비디오 서비스에 액세스하기 위해 NSTB에 의해 사용될 수 있는 디바이스의 한 예이다. 모뎀(42)은 전화선을 통해 VDSL 스위치(36)에 연결될 수 있고, VDSL 라인을 종료할 수 있다. 모뎀(42)은 또한 POTS 분할기와 전화 서비스(46)용 연결부를 갖는다. 모뎀(48)은 또한 오디오, 비디오, 및 데이터 서비스에 NSTB(44) 액세스를 제공하는 것외에 인터넷에 하나 이상의 컴퓨터(42) 액세스를 제공하기 위해 이더넷 포트를 갖는다.
비록 거주 유닛(16), 서비스 랙(34), 및 미니-헤드엔드 유닛(12) 사이의 통신 매체로 전화선이 도 1에 도시되었지만, 케이블 및 무선 네트워크를 포함한 다른 적절한 형태의 네트워킹이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려된다.
도 1의 아키택쳐의 중요한 성분은 원격 튜닝 성능이다. 원격 튜닝은 NSTB(44)로부터 위성 튜닝 기능을 제거하고, 이들을 미니-헤드엔드 유닛(12)에 전송한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 튜닝 기능은 위성 수신기 시스템(19) 내에서 발생한다. 튜닝, 복조, 및 역다중화를 포함하는 튜닝 기능의 미니-헤드엔드 유닛(12)으로의 전송은 네트워크가 더 작은 대역폭 상에서 동작하게 하며, 이는 위성 수신기 시스템(19)이 실제로 수신한 단지 제한된 데이터 서브셋이 NSTB(44)에 송신되기 때문이다.
동작시, 위성 수신기 시스템(19) 내의 원격 튜닝 기능이 NSTB(44)로부터 요청을 수신할 때, 이 요청을 처리하고 위성 트랜스폰더에 연결한다. 트랜스폰더 데이터 속도가 보통 위성 수신기 시스템(19)과 NSTB(44) 사이에서 네트워크 대역폭을 초과하기 때문에, 데이터는 필터링되어야 한다. 본 발명의 필터의 한 실시예는 패킷 식별자(PID)에 의해 전송 스트림을 필터링한다. 이 경우, NSTB(44) 요청은 해당 PID를 포함한다. 필터링 프로세스는 요청된 PID를 갖는 스트림만을 추출함으로써 데이터 속도를 하향 감소시킨다. 이러한 감소된 데이터속도는 네트워크의 대역폭 제한을 초과하지 않아야 한다. 네트워크 상의 NSTB(44)의 수가 증가함에 따라, NSTB가 위성 수신기 시스템의 튜너와 공유할 수 있기 때문에, 각 NSTB에 이용 가능한 튜너의 수는 감소함을 주목해야 한다.
도 1의 아키택쳐의 또 다른 양상은 MxU 네트워크 클록을 A/V 데이터 신호 제공자의 시스템 클록에 동기화하는 성능이다. 전술된 바와 같이, 위성 수신기 시스템(19)은 방송된 A/V 데이터 신호를 수신한다. 이들 신호는 전송 패킷으로 구성되며, 이들 전송 패킷 중 일부는 방송 시스템으로부터의 삽입된 시간 스탬프를 포함한다. 삽입된 시간 스탬프는 버퍼 및 컬러 버스트 제어에 사용될 수 있다. 위성 수신기 시스템(19)은 전송 패킷을 NSTB에 대한 IP 데이터 신호로 변환한다. 이러한 프로세스에서, 지터가 초래되며, 원래의 시스템 클록 정보가 손실된다. 위성 수신기 시스템(19)이 다수의 트랜스폰더에 튜닝할 수 있고, 고유한 시스템 클록을 각각 가질 수 있는 다수의 비디오 채널을 수신할 수 있기 때문에, 고유한 클록 지터가 모든 채널에 초래될 수 있다. 위성 수신기 시스템(19)은 변환 프로세스에 의해 초래된 지터를 제거하고, 그에 따라 NSTB에 대한 지터 없는 시간 베이스를 제공하도록 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르며 참조번호(50)를 사용하여 표시된 위성 수신기 시스템의 블록도이다. 정밀한 국부 클록(PLC)(51)은 단지 특정한 네트워크 패킷을 시간 스탬핑하도록 적응될 수 있다. PLC(51) 및 시간 보상 알고리즘을 사용하여, 주어진 A/V 데이터 신호에 대한 정확한 시간 스탬프가 출력 IP 데이터 신호의 패킷에 적용될 수 있다. 이러한 방법의 장점 중에는, 이러한 방법이 위상 수신기 시스템(50) 상에 하나의 시스템 클록만을 필요로 하고, 비디오 채널 당 실제적인 위상 동기 클록을 필요로 하지 않는다는 점이 있다. DirecTV 위성 시스템의 경우, PLC(51)의 주파수는 27MHz보다 더 느리지 않아야 한다. 더 빠른 클록이 계산 에러를 감소시킬 수 있음을 주목해야 한다.
위성 공급선(56)이 복수의 튜너/복조기(57a 내지 57c)에 의해 수신된다. 튜너/복조기(57a 내지 57c) 각각은 서로 다른 수신된 채널에 대응한다. 튜너/복조기(57a 내지 57c) 각각의 출력은 대응하는 수신 시간 스탬프 래치(RTSL)(52a 내지 52c)에 전달된다. PLC(51)는 복수의 수신 시간 스탬프 래치(52a 내지 52c)에 대한 소스 클록으로 기능하도록 적응된다.
RTSL(52a 내지 52c) 각각은 A/V 데이터 신호 전송 패킷이 수신됨에 따라 각 A/V 데이터 신호 전송 패킷 상에 시간 스탬프를 추가한다. 패킷 프로세서(53)는 삽입된 시간 스탬프를 갖는 A/V 데이터 신호 내에 패킷을 검출하도록 구성된다. 이러한 구성은 PID/SCID, 패킷 유형 등을 기초로 할 수 있다. 패킷 프로세서(53)는 RTSL(52) 및 방송된 A/V 스트림에 삽입된 시간 스탬프(SCR)를 저장하고, 수학식 1, 2 및 3에 도시된 바와 같이 표준화 클록 속도를 생성하기 위해 두 개의 시간 스탬프를 처리하는 성능을 갖는다. 방송 시스템 클록을 PLC로 표준화하면 시간 조정 인자(TAF)를 제공한다.
방송 A/V 스트림 클록 델타:
정밀한 국부 클록 델타:
방송 시스템 클록을 PLC로 표준화하면 다음과 같은 시간 조정 인자(TAF)를 제공한다:
시간 스탬프를 IP 패킷에 적용하는 것의 주요한 이유는 네트워크 상의 다수의 디바이스가 디바이스의 클록을 송신자 즉 서버와 동기화시키게 하기 위한 것이다. 시간 스탬프를 적용하는데 사용될 수 있는 여러 네트워크 프로토콜이 있다. 한 네트워크 프로토콜에서, 시간 스탬프는 물리 레이어에 적용되지 않는다. 이러한 프로토콜은, 시간 스탬프가 패킷에 적용된 이후 및 이 패킷이 물리적인 네트워크 상에 놓이기 이전에 초래된 지터를 제거하기 위해 통계적인 방법을 사용하는 것을 필요로 한다. 이들 통계적인 방법은 당업자에게 알려져 있어서, 상세하게 논의되지 않을 것이다. 또 다른 네트워크 프로토콜은 시간 스탬프를 물리 레이어에서 네트워크 패킷에 적용하는 것을 수반한다. 이러한 방법에서, 송신자와 수신자간의 지연 경로가 일정하다고 가정한다면, 시스템에 의해 초래된 지터는, 수신 디바이스가 물리 레이어에서 시간 스탬프를 또한 적용한 다음에 그 클록을 송신자의 클록에 동기화하는 경우에, 제거될 수 있다.
다음은 송신자가 정확한 시간 스탬프를 네트워크 패킷에 어떻게 적용하는지에 관련된 설명이다. 위성 수신기 시스템(50)은 IP 데이터 신호 시간 스탬프 패킷을 송신하는 몇몇 옵션을 갖는다. 하나의 옵션은 NTP, RTP 등과 같은 표준 프로토콜을 사용하는 것이다. 또 다른 옵션은 A/V 데이터 신호 시간 스탬프와 동일한 포맷으로 정확한 타이밍 정보를 갖는 새로운 전송 패킷을 생성하는 것이다. 어느 한 구현은, 위성 수신기가 타겟 비디오 채널에 정확한 시간 스탬프를 적용하는 것을 필요로 한다. 이러한 구성을 구현하는 하나의 방식은, IP 데이터 신호 시간 스탬프 패킷이 물리 네트워크(55) 상에 송신됨에 따라 시간 스탬프를 이러한 IP 데이터 신호 시간 스탬프 패킷에 적용하는 것이다. 이 실시예에서, 국부 카운터는 PLC(51)를 사용하여 IP 데이터 신호 시간 스탬프 패킷에 적용된 네트워크 시간 스탬프(NTS)를 래치한다. NTS가 A/V 데이터 신호로부터 삽입된 시간 스탬프와 동기화되지 않기 때문에, NTS는 수학식 4에 기술된 대로 조정되어 정정된 네트워크 시간 스탬프(CNTS: Corrected Network Time Stamp)를 생성할 수 있다. CNTS가 수학식 3으로부터의 TAF에 의해 조정되었기 때문에, CNTS는 A/V 데이터 신호 내의 삽입된 시간 스탬프와 동기화된다. 그 결과, 시스템은 다수의 전압 제어된 수정 발진기(VCXO)를 필요로 하지 않으며, 정확하고 지터가 없는 시간 스탬프를 IP 데이터 신호 시간 스탬프 패킷에 적용한다.
정정된 네트워크 시간 스탬프(CNTS):
전술된 방법은 PLC(51)이 변동하지 않고, CNTS에 계산 에러가 없는 이상적인 시스템에 대한 것이다. 이상적이지 않은 시스템에서 클록 변동의 효과 및 계산 에러를 최소화하는데 사용될 수 있는 몇몇 방법이 있다. 먼저, PLC가 +-10ppm미만으로 변동하는 정확한 수정발진기인 경우에 에러가 감소될 것이다. 다음으로, 위상 수신기 시스템이 네트워크 시간 스탬프 패킷이 전송되는 시간을 결정하므로, TAF는 좀더 정확한 CNTS를 제공하기 위해 단지 그러한 시간 기간에 걸쳐서 평균화될 수 있다. 소위 변경된 CNTS(ACNTS)로 불리는 이러한 윈도우 평균이 수학식 5에 기술되어 있다.
변경된 CNTS(ACNTS):
여기서, n은 미사용된 제 1 샘플이며,
N은 최신 샘플이며, 시간 스탬프가 전송 스트림에서 검출될 때 샘플이 취해진다.
수학식 5는 시간 스탬프가 어떻게 모아지는 지를 제어함으로써 더 간략화될 수 있다. 더 간략화되면, 수학식 5는, 레지스터 오버플로우 및 카운터의 랩어라운드(wrap around)가 보상되면, 다음과 같이 된다:
NTP, RTP 등과 같은 몇몇 서로 다른 네트워크 시간 스탬프 프로토콜이 있다. 이들 프로토콜은 일반적으로 송신 유닛, 즉 이 경우 위성 수신기 시스템(50)에 의해 계산될 CNTS 또는 ACNTS 값을 필요로 한다. 그에 따라, 한 실시예에서, 위성 수신기 시스템은 비디오 채널 당 하나의 ACNTS를 계산한다. 또 다른 실시예에서, 시스템은 ACNTS 파라미터를 ACNTS 계산을 실행하는 고객이나 수신기에 전달하기 위해 전송 패킷이나 속성 패킷(property packet)을 사용한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 ACNTS에 대한 파라미터를 전달하는데 사용되고 참조번호(60)를 사용하여 표시될 수 있는 전송 패킷의 실시예에 대한 블록도이다. 패킷(60)은 IP 헤더, UDP 헤더, 전송 헤더, 네트워크 시간 스탬프(NTS), SCRN, SCRn, RTSLN 및 RTSLn을 포함한다. 도 3에 예시된 실시예는 위성 수신기가 사용하고 있는 각 채널에 대해 ACNTS를 NSTB가 계산함으로써 위성 수신기의 처리 요건을 감소시킨다. 위성 수신기 시스템은 여전히 NTS를 삽입하지만, 패킷의 남은 파라미터는, 패킷이 실제로 전송될 때까지 네트워크 패킷에 적용될 필요가 없다. NSTB는, 패킷을 수신하는 경우 수학식 5 또는 6을 사용하여 ACNTS를 계산한다.
개략적으로 상술된 시스템은 네트워크(위성 수신기 시스템 및 NSTB)의 종점에서 패킷의 정확한 시간 스탬핑을 제공하는 시스템을 위한 클록 복구 구조를 포함한다. 이러한 시스템은 기존의(off-the-shelf) 기가비트 및 이더넷 QAM 스위치와 같은 중간 네트워크 디바이스에 의해 초래된 클록 지터를 감소시킨다. 그러나, 네트워크 시간 스탬프 패킷이 네트워크 내로 입력됨에 따라 시간 스탬프를 삽입하려면 추가적인 하드웨어 및 비용을 필요로 함을 주목해야 한다. 이 때문에, 본 발명의 또 다른 실시예는 적은 지터를 초래하거나 어떠한 지터도 초래하지 않는 시스템이다. 이러한 시스템은 지터가 없는 MxU 시스템으로 지칭될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 네트워크의 블록도이다. 이 블록도는 일반적으로 참조번호(80)로 지칭된다. 지터 성분을 제거하는 것은 주로 두 개의 물리적으로 연결된 네트워크 디바이스 사이의 클록 관계를 인식하는 것을 기초로 한다. 예컨대, 시스템(80)에서, 서로 연결된 N개의 네트워크 디바이스가 있다. 각 네트워크 디바이스는 그 자신의 클록을 가지며, 디바이스(N)(85)의 클록을 디바이스(A)(81)의 클록에 동기화하는 것이 바람직하다.
이 시스템(80)이 디바이스(N)(85)의 성능을 임의의 다른 디바이스로 동기화시키는 것으로 제한하지 않기 때문에, 디바이스(N)의 제 1 임무는 그 클록을 시스템 내의 다른 디바이스 중 임의의 디바이스에 동기화시키는 것이다. 이러한 융통성을 허용하기 위해, 동기화하고 있는 두 개의 네트워크 디바이스는 디바이스들 간에 클록 관계를 수립한다. N은 시스템(80)에서의 종점이기 때문에, 좌측에서 우측으로의 클록 관계는 CA/CB, CB/CC, CC/CD 등등일 것이며, 여기서, CA는 디바이스(A) 내의 클록이고, CB는 디바이스(B) 내의 클록이며, 기타 이러한 방식으로 명명된다. 클록 관계는 시간 스탬핑된 네트워크 패킷을 관련된 디바이스에 전송함으로써 수립된다. 예컨대, 디바이스(A)(81)는 시간 스탬프 패킷을 디바이스(B)(82)에 송신한다. 디바이스(A)(81)는, 패킷이 물리 네트워크 상에 놓이기 바로 이전에 시간 스탬프를 적용한다. 패킷이 디바이스(B)에 도달하기 위한 도착 시간은 상수(CAB)에 의해 지연된다. 디바이스(B)는 디바이스(A)로부터 네트워크 패킷의 도착 시간을 포착하기 위해 그 국부 클록을 사용한다. 이들 패킷 중 두 개를 수신한 이후, 디바이스(B)는 수학식 7에 기술된 바와 같이 디바이스(A 및 B)(CA/CB) 간의 클록 관계를 계산할 수 있다.
시스템(80) 내의 모든 클록 관계를 알게되면, 시스템(80)은 디바이스(N)의 클록을 디바이스(A)의 클록에 동기화할 수 있다. 클록 동기화를 달성하기 위해, 수신기{디바이스(N)(85)}는 송신기{디바이스(A)(81)}로부터 최소 두 개의 클록 복구 패킷을 필요로 한다. 비록 두 개의 디바이스 사이에 물리적인 배선이 고정 지연인 것으로 고려될 지라도, 각 디바이스간의 지연은 반드시 고정될 필요는 없다. 각 디바이스에 의해 초래된 지연을 보상하고, 송신기(A)의 클록 유닛 내의 유닛 지연을 정량화하는 것이 목적이다.
디바이스(A)는 클록 복구 네트워크 패킷을 디바이스(N)에 전송한다. 이 패킷은 상술된 바와 같이 변경된 IP 시간 스탬프 패킷일 수 있다. 두 개의 필드가 패킷, 클록 속도 및 지연 틱(tick)에 추가된다. "클록 속도"는 패킷이 시스템 내를 진행함에 따른 클록 속도를 한정한다. "지연 틱"은 송신기의 틱 유닛에서 각 디바이스에 대한 지연의 누적이다. 디바이스(A)가 클록 복구 패킷을 디바이스(N)에 전송할 때, 클록 복구 패킷은 1로 설정된 클록 속도를 가지며, 0으로 설정된 지연 틱을 갖는다.
도 5는 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 대안적인 네트워크 구성의 블록도이다. 이 블록도는 일반적으로 참조번호(90)로 지칭된다. 패킷은 디바이스(A)에 의해 시간 스탬핑되어 디바이스(B)에 전송된다. 디바이스(B)는 패킷의 도착 시간을 포착하여 패킷을 라우팅할 장소와 필요한 임의의 처리를 결정한다. 패킷의 송신이 준비될 때, 디바이스(B)는 패킷이 클록 복구 패킷임을 인식하고, 출발 시간을 포착한다. 그러면, 디바이스(B)는 시간 스탬프 간의 지연(수학식 8 참조)을 계산하고, 이들에 CA/CB를 곱한다(수학식 9 참조). 그리하여, 이러한 결과는 클록 복구 패킷에 "지연 틱"에 추가되며, 패킷으로부터의 "클록 속도"는 CA/CB와 곱해진 다음 다시 클록 복구 패킷 내에 기록된다. 이러한 프로세스는, 패킷이 디바이스(N)에 의해 수신될 때까지 각 네트워크 디바이스에서 반복된다. 이러한 프로세스는 수학식 10, 11 및 12에 수학적으로 기술되어 있다. 수학식 13은 디바이스(A)와 디바이스(N) 간의 전체적인 클록 에러를 결정하는 방법을 기술한다.
B에 대한 지연:
A의 클록 유닛 내에서의 B에 대한 지연:
시스템 내의 클록 속도
A의 클록 유닛에서 시스템 내의 가변 지연(지연 틱)(수학식 11):
그러므로:
m은 N 이전의 마지막 디바이스이다.
수학식 13은 N의 클록을 조정하는데 사용되지 않아야 한다. 이것은 ppm 단위의 클록 에러이다.
디바이스(N)는 클록 복구 패킷을 수신하고, 도착 시간을 포착한다. 패킷 내의 정보 및 도착 시간이 저장된다. 제 2 클록 복구 패킷이 수신되면, 디바이스(N)는 각 도착 시간 및 복구 패킷 내의 정보를 사용하여 그 클록을 A의 클록에 동기화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 클록 복구 패킷의 블록도이다. 클록 복구 패킷은 일반적으로 참조번호(100)로 지칭된다. 클록 복구 패킷(100)은 ACTS, 클록 속도 성분 및 지연 틱 성분을 포함한다.
이제 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 클록 지터 제거를 실행하는 디바이스의 블록도가 예시되어 있다. 이 블록도는 일반적으로 참조번호(120)로 지칭된다. 표준 라우터 및 스위치는 지터가 없는 MxU 네트워크에 필요한 시간 스탬핑 및 패킷 변경을 실행하지 않을 것이다. 네트워크(120)는 에러가 거의 없는 정밀한 클록(121)을 필요로 한다. 이 클록은 복수의 패킷 판별기(122)에 의해 공유되며, 패킷 프로세서(123)에 의해 사용될 수 있다. 패킷 판별기(122)는 물리적인 포트(124)에 연결되며, 입력 및 출력 패킷을 시간 스탬핑할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 패킷 판별기의 블록도이다. 패킷 판별기는 일반적으로 참조번호(130)로 지칭된다. 패킷이 도착할 때, 이것은 시간 스탬핑되며, 시간 스탬프는 패킷과 함께 저장된다. 패킷이 물리적인 포트(131)를 통해 송신되고 있으므로, 판별기(132)는 클록 복구 패킷을 위해 패킷을 스캐닝한다. 만약 이러한 유형의 패킷이 검출된다면, 판별기(132)는 시간 스탬프(133)를 포착한다. 그러면, 판별기는 다시 패킷에 기록되는 새로운 "지연 틱" 및 "클록 속도"를 계산하기 위해 이전 및 현재의 시간 스탬프를 사용한다. 체크썸 및 순환 중복 코드(CRC)가 계산되어, 패킷이 송신된다.
본 발명은 여러 변경 및 대안적인 형태가 될 수 있지만, 특정한 실시예가 예를 들어 도면에서 도시되었으며, 본 명세서에서 상세하게 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 개시된 특정한 형태로 제한되지 않고자 함을 이해해야 한다. 오히려, 본 발명은 다음의 수반하는 청구항에 의해 한정된 본 발명의 사상과 범주 내에 있는 모든 변경, 등가물 및 대안을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 멀티-거주 또는 멀티-주거 네트워크에서 비디오 서비스를 제공하는 분야에 이용된다.

Claims (19)

  1. 네트워크(14)에 걸쳐서 원격 튜닝하기 위한 시스템(12)으로서,
    복수의 채널을 포함하는 신호(15)를 수신하는 디바이스(18)와;
    상기 복수의 채널중 적어도 하나를 시청하기 원함을 표시하는 사용자 요청을 수신하는 디바이스(19)와;
    상기 수신된 신호를 필터링하고, 상기 복수의 채널 중 적어도 하나에 대응하는 사용자 신호를 사용자에게 송신하는 필터(19)를,
    포함하는, 네트워크에 걸쳐서 원격 튜닝하기 위한 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 네트워크(14)는 MxU 네트워크를 포함하는, 네트워크에 걸쳐서 원격 튜닝하기 위한 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 필터는 패킷 식별자(PID) 필터를 포함하는, 네트워크에 걸쳐서 원격 튜닝하기 위한 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 신호(15)는 위성(20)으로부터 수신되는, 네트워크에 걸쳐서 원격 튜닝하기 위한 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 네트워크(14)는 복수의 네트워크 셋톱박스(NTSB)를 포함하는, 네트워크에 걸쳐서 원격 튜닝하기 위한 시스템.
  6. 네트워크(14)에 걸쳐서 원격 튜닝을 실행하기 위한 방법으로서,
    복수의 채널을 포함하는 신호(15)를 수신하는 단계와;
    상기 복수의 채널 중 적어도 하나를 시청하기 원함을 표시하는 사용자 요청을 수신하는 단계와;
    상기 복수의 채널 중 적어도 하나에 대응하는 사용자 신호를 얻기 위해 상기 수신된 신호를 필터링하는 단계와;
    상기 사용자 신호를 상기 네트워크(14)를 통해 사용자에게 송신하는 단계를,
    포함하는, 네트워크에 걸쳐서 원격 튜닝을 실행하기 위한 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 사용자 신호를 생성하기 위해 패킷 식별자(PID) 필터를 사용하는 단계를 포함하는, 네트워크에 걸쳐서 원격 튜닝을 실행하기 위한 방법.
  8. 네트워크(14)에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템(12)으로서,
    복수의 패킷을 포함하는 신호(15)를 수신하는 디바이스(18)로서, 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분은 삽입된 시간 스탬프를 포함하는, 디바이스(18)와;
    상기 삽입된 시간 스탬프를 포함하는 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 검출하는 디바이스(19)와;
    상기 삽입된 시간 스탬프와 정밀한 국부 클록(51)을 기초로 해서 조정된 시간 스탬프를 계산하고, 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 상기 네트워크(14)에 송신하기 이전에, 상기 조정된 시간 스탬프를 상기 삽입된 시간 스탬프를 포함하는 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분에 병합하는 디바이스(19)를,
    포함하는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 패킷 중 적어도 일부분은 상기 네트워크(14)로 송신되기 이전에 인터넷 프로토콜(IP) 패킷으로 변환되는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 복수의 패킷 각각은, 상기 삽입된 시간 스탬프를 포함하고 있는지의 여부에 상관없이, 상기 정밀한 국부 클록(51)을 기초로 해서 국부화된 시간 스탬프를 수신하는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 네트워크(14)는 복수의 네트워크 셋톱박스(NSTB)(44)를 포함하는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템.
  12. 제 12항에 있어서, 시간 동기화 데이터는 전송 패킷 형태로 NSTB에 전송되는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 NSTB 각각은 상기 시간 동기화 데이터를 기초로 해서 내부 클록을 상기 삽입된 시간 스탬프에 동기화시키기 위해 상기 전송 패킷을 사용하도록 적응되는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템.
  14. 제 8항에 있어서, 표준화된 클록 속도는 상기 삽입된 시간 스탬프와 상기 정밀한 국부 클록으로부터 계산되는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템.
  15. 제 8항에 있어서, 시간 조정 인자가 계산되는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 시스템.
  16. 네트워크(14)에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 방법으로서,
    복수의 패킷을 포함하는 신호(15)를 수신하는 단계로서, 상기 복수의 패킷의 적어도 일부분은 삽입된 시간 스탬프를 포함하는, 신호 수신 단계와;
    상기 삽입된 시간 스탬프를 포함하는 패킷을 검출하는 단계와;
    상기 삽입된 시간 스탬프와 정밀한 국부 클록(51)을 기초로 해서 조정된 시간 스탬프를 계산하는 단계와;
    상기 조정된 시간 스탬프를 상기 삽입된 시간 스탬프를 포함하는 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분 내에 병합하는 단계와;
    상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 상기 네트워크(14)에 송신하는 단계를,
    포함하는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 인터넷 프로토콜(IP) 패킷으로 변환하는 단계를 포함하는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 복수의 패킷이 상기 삽입된 시간 스탬프를 포함하는지의 여부에 상관없이, 상기 정밀한 국부 클록(51)을 기초로 한 국부 시간 스탬프를 상기 복수의 패킷 각각 내에 병합하는 단계를 포함하는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 방법.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 상기 네트워크(14)에 송신하는 단계는, 상기 복수의 패킷 중 적어도 일부분을 복수의 네트워크 셋톱박스(NSTB)(44)에 송신하는 단계를 포함하는, 네트워크에 걸쳐서 클록을 동기화하기 위한 방법.
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