WO2009144134A1 - Dispositif et procédé de synchronisation de flux de données numériques - Google Patents

Dispositif et procédé de synchronisation de flux de données numériques Download PDF

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WO2009144134A1
WO2009144134A1 PCT/EP2009/055681 EP2009055681W WO2009144134A1 WO 2009144134 A1 WO2009144134 A1 WO 2009144134A1 EP 2009055681 W EP2009055681 W EP 2009055681W WO 2009144134 A1 WO2009144134 A1 WO 2009144134A1
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Inventor
Ludovic Poulain
Matthieu Puton
Olivier Milet
Original Assignee
Enensys Technologies
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H20/00—Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
    • H04H20/65—Arrangements characterised by transmission systems for broadcast
    • H04H20/67—Common-wave systems, i.e. using separate transmitters operating on substantially the same frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/20—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector
    • H04L1/205—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector jitter monitoring

Definitions

  • the present invention relates to the field of broadcasting digital services to transmission terminals of these services. More particularly, we are interested in the problem of smooth switching between two versions of the same stream upstream of a transmitter in the context of transmission networks on a single modulation frequency.
  • Digital broadcast networks on a single modulation frequency or SFN (Single Frequency Network) networks are becoming widespread in a number of broadcast systems.
  • DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) broadcast standards “ETSI EN 300 744 Vl .5.1, Digital Video Broadcasting (DVB), DVB-H (Digital Video Broadcasting - Handheld) : "ETSI EN 302 304, DVB-H - Transmission System for Handheld Terminals” or the Chinese standard DTMB ⁇ Digital Terrestrial Multimedia Broadcast in English) formerly called DMB-T / H ⁇ Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial / Handheld) who use such SFN broadcast networks.
  • DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial) broadcast standards “ETSI EN 300 744 Vl .5.1, Digital Video Broadcasting (DVB), DVB-H (Digital Video Broadcasting - Handheld) : "ETSI EN 302 304, DVB-H - Transmission System for Handheld
  • SFN networks are characterized in that the diffusion of the services is carried out by the emission of the same data stream by different transmitters on one and the same frequency. Therefore, it is necessary that these different transmitters are finely synchronized with each other to avoid generating interference in the locations at the junction of the coverage areas of different transmitters.
  • This synchronization between the different SFN transmitters can, for example, be achieved by inserting synchronization packets such as the Mega-frame Initialization Packet (MIP) packets used in the DVB-H standards into the stream distributed to these transmitters. and DVB-T.
  • MIP Mega-frame Initialization Packet
  • DVB-T DVB-T
  • ETSI European Telecommunications Standards Institute
  • ETSI TS 101 191 Vl.4.1 2004-06
  • FIG. 1 An illustration of an example of this architecture of the broadcasting system is given in FIG. 1.
  • the diffusion system of FIG. 1 comprises a first central point 1.1 serving as a distribution point of the data stream comprising the services to be broadcast. This stream is then routed by one or more distribution networks, 1.2 and 1.3 in the figure, to a plurality of transmitters 1.4 and 1.5 responsible for broadcasting to end users.
  • each emission point therefore receives two versions of the same data stream.
  • these two versions were distributed by two distribution networks different, for example a satellite distribution network and an IP distribution network ⁇ Internet Protocol in English). It is also possible to distribute the different versions of the stream along two different routes within the same distribution network. It is also possible to use more than two distribution networks.
  • a plurality of versions of the data stream is distributed by one or more distribution networks to one or more transmission points.
  • This redundancy in the distribution of the data stream is made so that the transmission point can switch between the different received stream versions. This switchover will be performed, for example, during a problem in the distribution of the stream version being broadcast. This protects against technical incidents that could disrupt distribution.
  • the different distribution networks or the different routes within the same distribution network borrowed by the different versions of the flow in particular lead to a latency that is often different in the distribution.
  • jitter problems may appear in the delivered stream.
  • the different versions of distributed streams can be received by the emission point with slight offsets in time. Because of these offsets, it is often necessary for the transmission point to resynchronize on the stream in the SFN sense during a switchover. This phase of resynchronization of the transmission point can lead to disruptions in the broadcast resulting in annoying service interruptions for the end user.
  • the invention aims to solve the above problems by proposing a fine synchronization device of different versions of a data stream received with a certain offset or different jacks. To do this, this device is provided with means for temporal resetting of the stream making it possible to eliminate the time offset and means for suppressing the jitter of the received stream.
  • this device makes it possible to finely synchronize the different versions of a stream of data received at the input of a transmission point of an SFN network. It is then possible to switch between these different versions of the stream smoothly, failover not likely to cause a loss of SFN synchronization of the point of emission.
  • the invention relates to a device for synchronizing different versions of the same packet-based digital data stream intended to be broadcast in a single-frequency broadcast network comprising receiving means a plurality of versions of the data stream; time resetting means of the versions of the received data stream and the smooth generation means from the different versions of the recaled data stream, a single output stream corresponding to the data stream of which the different versions are received as input.
  • the means for time registration of the versions of the received data stream comprise means for analyzing the versions of the received data stream in order to locate markers within each stream version; means for determining the delays relating to different versions of the data stream received by comparing the reception times of the marks and means for delaying the flows in advance in order to set them back to the version of the latest data stream.
  • the device further comprises means for adjusting and re-determining the relative delays for each received marker for each version of the data stream.
  • the means of smooth generation of a single output stream comprise memories for storing the received data packets for each version of the recalibrated data stream and reading means of the packets of data. data in said memories to generate the single output stream.
  • the time resetting means comprise means for detecting reception problems of the different versions of the data stream;
  • the generation means comprise means for determining for each memory associated with a version of the data stream whether it is available or not, a memory being declared available if it contains a number of data greater than a given threshold and no problem of reception is not detected on the version of the data stream associated with this memory and the reading means of the data packets read these packets in at least one of the available memories, this memory being said to be active.
  • the reading means comprise means for electing a new active memory among the available memories to continue reading the data packets.
  • the device comprises means to designate this memory as active memory as soon as this memory becomes available again.
  • the device further comprises means for periodically numbering these packets from reference packets identified in the stream.
  • the memories are of the FIFO type and the device furthermore comprises for each FIFO memory associated with a version of the data stream and intended to contain the data packets a second FIFO memory intended to contain for each data packet stored in the first FIFO memory the associated number.
  • the invention also relates to a method for synchronizing different versions of the same digital packet data stream intended to be broadcast in a single-frequency broadcast network comprising a step of receiving a plurality of versions of the data stream. ; a step of time registration of the versions of the data stream received and a smooth generation step from the different versions of the data flow recaled, a single output stream corresponding to the data stream of which the different versions are received as input.
  • the step of time registration of the versions of the received data stream comprises a step of analyzing the versions of the received data stream in order to locate markers within each stream version; a step of determining the relative delays of the different versions of the received data stream by comparing the times of reception of the marks and a step consisting in delaying the flows in advance in order to set them back to the version of the latest data stream.
  • the step of smoothly generating a single output stream comprises a step of storing the received data packets for each version of data streams recaled in memories and a step of reading data packets in said memories to generate the single output stream.
  • the storage step comprising a step of periodically numbering the packets stored from reference packets identified in the stream
  • the reading step comprises a step of comparing the numbers of the packets read in each of the memories and validation of the reading when the numbers are identical.
  • the invention also relates to a system for broadcasting a data stream in which a data stream is distributed in the form of different versions of said stream to one or more transmission points, characterized in that it comprises a device as previously described to synchronize the different versions of the data stream received upstream of the emission point (s).
  • FIG. . 1 illustrates the architecture of an example of known broadcast system
  • Fig. 2 illustrates the architecture of an exemplary broadcast system using the invention
  • FIG. 3 illustrates the functional architecture of an exemplary device according to the invention
  • Fig. 4 illustrates a flow diagram of the operation of the resetting means of the embodiment of the invention
  • Fig. 5 illustrates the architecture of the jitter suppression and selection means according to an exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 6 illustrates a flow diagram of the operation of the jitter suppression and selection means according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the invention is based on a fine resynchronization of the different stream versions upstream of the stream issue points.
  • An example of a broadcast system architecture is shown in FIG. 2. It corresponds to the diffusion system of FIG. 1 where fine synchronization devices 2.6 and 2.7 are inserted upstream of the emission points 2.4 and 2.5. These devices are responsible for receiving the different versions of the stream to be broadcast and synchronize them precisely. They produce an output stream corresponding to the input stream. These devices are also in charge of switching between the different input streams. This switch takes place smoothly and does not disturb the output of the stream at least as long as at least one of the stream versions received as input is valid. The protective effect against distribution problems is then obtained by repeating this distribution.
  • Fig. 3 represents the functional architecture of an exemplary embodiment of the invention.
  • the fine synchronization device 3.1 receives as input a plurality of versions of the stream to be distributed 3.4, 3.5. These flows are processed by a first resetting module 3.2. The purpose of this module is to reset the different flows by delaying the flow in advance. The flows are therefore calibrated on the stream with the most delay input. At the output of this module of registration, we thus have the same flows recalés 3.6, 3.7.
  • this resetting module also detects distribution problems in the sense that when one of the input streams is affected by a delay exceeding a certain threshold or is interrupted or contains errors whose type is defined by the user, he warns the second module of late resetting 3.3.
  • This warning passes, for example, 3.9 signals sent from the first module to the second.
  • the streams 3.6, 3.7 are not necessarily synchronous with the byte. Indeed, each stream is potentially affected by a jitter introduced by the particular distribution network or the particular route within the distribution network borrowed by each stream. The role of the second module will be to remove this jitter and perform the selection of the output stream 3.8.
  • the selection of the output stream may be made according to a default setting or a user choice.
  • the second module in is notified and selects one of the streams correctly received to form the 3.8 output stream. The second module therefore performs the necessary switches between the input streams so as to produce the output stream smoothly at least as long as at least one of the input streams is correctly received.
  • the resetting module 3.2 operates according to the flowchart of FIG. 4.
  • This module comprises means for time registration of the input streams.
  • the stream comprises data packets transmitted repeatedly in the stream. These data packets are easily detectable, for example using an identifier in the header of said packet.
  • These packets include a periodic continuity counter. This continuity counter is incremented regularly for each packet present in the stream. This counter loops back to 0 when it reaches its maximum momentum.
  • the MIP packets included in the DVB streams are examples of such packets. Their continuity counter is expressed on four bits and thus takes increasing values between 0 and 15, it increments from 0 to 15 and then loops to 0 and so on.
  • a first step 4.1, 4.2 the input streams will be analyzed to identify references in the stream. When these are identified, the times of their reception can be compared so as to determine the relative delays of the different flows and thus calculate, in a step 4.3, for each flow the delay that should be applied to it during a step 4.4 to recalibrate it on the latest stream. It is obvious that we are limited in the delays that can thus be treated by the period of loopback of the packet continuity counter used as reference.
  • This period corresponds to the difference in the reception moments of two packets having the same value of continuity counter.
  • the delay applied to each stream is adjusted and recalculated upon receipt of each reference packet. The non-reception of a reference packet for a time greater than a certain threshold triggers the signaling of a reception problem on said flow.
  • the second module comprises smooth generation means from different versions of the data flow recaled, a single output stream corresponding to the data stream of which the different versions are received as input.
  • Its architecture is illustrated Fig. 5.
  • the different input streams, 5.1 and 5.2 in the figure, are stored in memories 5.3 and 5.4 operating, for example, in FIFO mode (First In First Ont in English) that is to say first in, first got out.
  • the represented module operates with two input streams, the mechanism naturally extends to a higher number of input streams.
  • the packets of these different streams are also analyzed to identify reference packets. These reference packets may be the same as those used in the first module or other packets playing the same role.
  • these packets are the packets constituting the PAT and having a continuity counter at 0. These packets are shown hatched in FIG. 5.7, 5.8, 5.9 and 5.10. These packets being marked they are numbered, in this case they are assigned the number 0. The packets received then are then numbered increasing in steps of one. The numbers associated with each packet are then stored in memories FIFO 5.5 and 5.6 having the same size as the FIFOs containing data packets 5.3 and 5.4. The numbers are reset to 0 when receiving a new reference packet. The FIFOs therefore contain the packets in their order of arrival, associated with order numbers according to their order of arrival as shown in the figure.
  • the FIFOs associated with this stream, data packet memory and counter memory, are reset and storage begins again as soon as the data stream is valid and the packet of reference has been detected.
  • a 5.11 reading mechanism of these FIFOs empties its memories and creates the 5.12 output stream. This reading is carried out at the same rate as the reception of the streams, which corresponds to the modulation rate, as a function of a clock specific to the device and therefore creates a precisely timed stream in which the jitter is suppressed.
  • the read mechanism selects the FIFO memory whose data packets are used to generate the output stream.
  • the reading starts when at least one of the FIFOs contains a quantity of packets greater than a fixed threshold, in the exemplary embodiment, it is 5 packets.
  • a fixed threshold in the exemplary embodiment, it is 5 packets.
  • the output stream of any FIFO can be selected to be sent to the modulator.
  • a default FIFO memory is selected. This FIFO is called the active memory. In addition to this active FIFO memory that will be used to generate the output stream, all FIFOs containing data will be read, if only to avoid clogging.
  • the FIFOs receive packets, and they are read at the modulation rate. They are output aligned to the near byte since FIFO reads occur at the same time. With each new packet, the numbers of the packets are compared. If the packet numbers are identical, the reading of the FIFOs is validated. In the opposite case, only the data contained in the FIFO memory of the selected stream are read as well as the data contained in the FIFOs with the same packet numbers, this makes it possible to resynchronize the outputs of the FIFOS memories. As soon as the quantity of data of a FIFO memory passes below a second threshold, it is considered as unavailable.
  • the selection mechanism 5.11 switches to another available FIFO memory as long as at least one of these FIFO memories is available.
  • a FIFO memory is thus said to be available in the absence of a signal warning of a reception problem on the corresponding stream and as long as the quantity of data in this memory is above a given threshold.
  • a new active memory is therefore elected among the available memories.
  • the user has defined a preference for a version of the data stream, when the memory associated with this stream version becomes available again, this memory is designated as active memory.
  • resynchronization modules can be implemented by two or the same programmable component, for example an FPGA (Field Programmable Gate Array) component.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the device in this way, as long as at least one of the input streams of the device is correctly received, the device is able to smoothly generate a regular output stream at the desired rate.
  • the generation of the output stream is said to be smooth in the sense that the output-generated stream is regular and the eventual switchover between the input streams whose data are used to generate the output stream does not cause any break in the output. regularity of the emission of the output stream.
  • This device makes it possible to manage the randomness of the distribution and to switch between the flows in input smoothly and without consequence on the continuity and the regularity of the flow emitted in exit. This stream can therefore be used by the transmission system broadcast point reliably, without ever generating the need for SFN resynchronization of said transmission point.
  • the invention although described in the context of digital television transmission, may be adapted to any broadcast of a data stream within a single frequency broadcast network or SFN regardless of the type of data contained in the flux. It may be, for example, audio in the context of a digital radio broadcast network, television services or any type of data.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)

Abstract

Dans le domaine de la diffusion de services numériques à destination de terminaux de transmission de ces services, on s'intéresse au problème du basculement sans heurt entre deux versions d'un même flux en amont d'un émetteur dans le cadre de réseaux d'émission sur une seule fréquence de modulation. Il est proposé un dispositif de synchronisation fine de différentes versions d'un flux de données reçues avec un certain décalage ou différentes gigues. Pour ce faire, ce dispositif est doté de moyens de recalage temporel du flux permettant d'éliminer le décalage temporel et de moyens de suppression de la gigue du flux reçu.

Description

Dispositif et procédé de synchronisation de flux de données numériques
La présente invention concerne le domaine de la diffusion de services numériques à destination de terminaux de transmission de ces services. Plus particulièrement, on s'intéresse au problème du basculement sans heurt entre deux versions d'un même flux en amont d'un émetteur dans le cadre de réseaux d'émission sur une seule fréquence de modulation.
Les réseaux de diffusion de services numériques sur une seule fréquence de modulation ou réseaux SFN (pour Single Frequency Network en anglais) se généralisent dans un certain nombre de systèmes de diffusion. On peut citer par exemple les normes de diffusion DVB-T {Digital Video Broadcasting - Terrestrial en anglais) : "ETSI EN 300 744 Vl .5.1, Digital Video Broadcasting (DVB) ; DVB-H {Digital Video Broadcasting - Handheld en anglais) : "ETSI EN 302 304, DVB-H - Transmission System for Handheld Terminais" ; ou encore la norme chinoise DTMB {Digital Terrestrial Multimedia Broadcast en anglais) anciennement nommée DMB- T/H {Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial/Handheld en anglais) qui utilisent de tels réseaux de diffusion SFN. Les réseaux SFN se caractérisent en ce que la diffusion des services est effectuée par l'émission d'un même flux de données par différents émetteurs sur une seule et même fréquence. De ce fait, il est nécessaire que ces différents émetteurs soient finement synchronisés entre eux pour éviter de générer des interférences dans les endroits se trouvant à la jonction des zones de couverture des différents émetteurs.
Cette synchronisation entre les différents émetteurs SFN peut, par exemple, être réalisée par l'insertion dans le flux distribué à ces émetteurs de paquets de synchronisation tels que les paquets MIP (Mega-frame Initialization Packet en anglais) utilisés dans les normes DVB-H et DVB-T. Ce mécanisme est décrit dans le document : « Digital Video Broadcasting (DVB); DVB mega-frame for Single Frequency Network (SFN) synchronization » de l'ETSI (European Télécommunications Standards Institute en anglais) sous la référence ETSI TS 101 191 Vl.4.1 (2004-06). Le point d'émission recevant le flux se synchronise alors sur le flux reçu, par exemple à l'aide de ces paquets MIP. Nous appelons cette synchronisation du point d'émission sur le flux reçu entraînant la synchronisation entre eux de tous les points d'émission, la synchronisation SFN du point d'émission.
Dans le but de fîabiliser la distribution du flux, il est courant de répéter cette distribution entre le point central de génération du flux et les différents émetteurs. Cette redondance peut être faite au sein d'un même réseau de distribution ou utiliser plusieurs réseaux différents. Une illustration d'un exemple de cette architecture du système de diffusion est donnée Fig. 1. Le système de diffusion de la Fig. 1 comprend un premier point central 1.1 servant de point de distribution du flux de données comprenant les services à diffuser. Ce flux est alors acheminé par un ou des réseaux de distribution, 1.2 et 1.3 sur la figure, à destination d'une pluralité d'émetteurs 1.4 et 1.5 chargés de la diffusion à destination des utilisateurs finaux. Il est à noter que nous appelons distribution, dans le cadre de ce document, l'opération consistant à acheminer le flux entre le point central 1.1 et les différents points d'émission 1.4 et 1.5, tandis que nous appelons diffusion l'acheminement du flux depuis les points d'émission vers les utilisateurs finaux. L'ensemble constitue ce que nous appelons un système de diffusion. Le flux distribué par le réseau de distribution 1.2 est distribué auprès des points d'émission 1.4 et 1.5. De même, le flux distribué par le réseau de distribution 1.3 est distribué auprès des points d'émission 1.4 et 1.5. Chaque point d'émission reçoit donc deux versions du même flux de données. Dans l'exemple de la figure, ces deux versions ont été distribuées par deux réseaux de distribution différents, par exemple un réseau de distribution par satellite et un réseau de distribution IP {Internet Protocol en anglais). Il est également possible de distribuer les différentes versions du flux selon deux routes différentes au sein d'un même réseau de distribution. Il est également possible d'utiliser plus de deux réseaux de distribution. En résumé, une pluralité de versions du flux de données est distribuée par un ou plusieurs réseaux de distribution auprès d'un ou plusieurs points d'émission.
Cette redondance dans la distribution du flux de données est faite de façon à ce que le point d'émission puisse effectuer un basculement entre les différentes versions de flux reçues. Ce basculement sera effectué, par exemple, lors d'un problème dans la distribution de la version de flux en cours de diffusion. On se prémunit ainsi des incidents techniques pouvant perturber la distribution.
Les différents réseaux de distribution ou les différentes routes au sein d'un même réseau de distribution empruntées par les différentes versions du flux entraînent en particulier une latence souvent différente dans la distribution. Éventuellement, des problèmes de gigue (jitter en anglais) peuvent apparaître dans le flux délivré. De ce fait, les différentes versions de flux distribuées peuvent être reçues par le point d'émission avec de légers décalages dans le temps. Du fait de ces décalages, il est souvent nécessaire que le point d'émission se resynchronise sur le flux au sens SFN lors d'un basculement. Cette phase de resynchronisation du point d'émission peut entraîner des ruptures dans la diffusion entraînant des interruptions de service gênantes pour l'utilisateur final.
L'invention vise à résoudre les problèmes précédents en proposant un dispositif de synchronisation fine de différentes versions d'un flux de données reçues avec un certain décalage ou différentes gigues. Pour ce faire, ce dispositif est doté de moyens de recalage temporel du flux permettant d'éliminer le décalage temporel et de moyens de suppression de la gigue du flux reçu.
L'utilisation de ce dispositif permet de synchroniser finement les différentes versions d'un flux de données reçues en entrée d'un point d'émission d'un réseau SFN. Il est alors possible de basculer entre ces différentes versions du flux sans heurt, le basculement ne risquant pas d'entraîner une perte de synchronisation SFN du point d'émission.
L'invention concerne un dispositif de synchronisation de différentes versions d'un même flux de données numériques par paquet destiné à être diffusé dans un réseau de diffusion sur une seule fréquence comprenant des moyens de réception d'une pluralité de versions du flux de données ; des moyens de recalage temporel des versions du flux de données reçues et des moyens de génération sans heurt à partir des différentes versions du flux de données recalées, un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les moyens de recalage temporel des versions du flux de données reçues comprennent des moyens d'analyse des versions du flux de données reçues pour repérer au sein de chaque version de flux des repères ; des moyens de détermination des retards relatifs à des différentes versions du flux de données reçues par comparaison des moments de réception des repères et des moyens de retarder les flux en avance pour les recaler sur la version du flux de données la plus en retard.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens d'ajuster et de re-déterminer les retards relatifs pour chaque repère reçu pour chaque version du flux de données. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les moyens de génération sans heurt d'un flux unique de sortie comprennent des mémoires pour stocker les paquets de données reçus pour chaque version de flux de données recalé et des moyens de lecture des paquets de données dans lesdites mémoires pour générer le flux unique de sortie. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les moyens de recalage temporel comprennent des moyens de détection de problème de réception des différentes versions du flux de données ; les moyens de générations comprennent des moyens de déterminer pour chaque mémoire associée à une version du flux de données si elle est disponible ou pas, une mémoire étant déclarée disponible si elle contient un nombre de données supérieur à un seuil donné et qu'aucun problème de réception n'est détecté sur la version du flux de données associé à cette mémoire et les moyens de lecture des paquets de données lisent ces paquets dans au moins l'une des mémoires disponibles, cette mémoire étant dite active.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, si la mémoire active devient indisponible, les moyens de lecture comprennent des moyens d'élire une nouvelle mémoire active parmi les mémoires disponibles pour continuer la lecture des paquets de données.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, si l'utilisateur a défini une préférence pour une version du flux de données, le dispositif comprend des moyens de désigner cette mémoire comme mémoire active dès que cette mémoire redevient disponible.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens de numéroter ces paquets de manière périodique à partir de paquets de références identifiés dans le flux.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les mémoires sont du type FIFO et le dispositif comporte en outre pour chaque mémoire FIFO associée à une version du flux de données et destinée à contenir les paquets de données une seconde mémoire FIFO destinée à contenir pour chaque paquet de données stocké dans la première mémoire FIFO le numéro associé.
L'invention concerne également un procédé de synchronisation de différentes versions d'un même flux de données numériques par paquet destiné à être diffusé dans un réseau de diffusion sur une seule fréquence comprenant une étape de réception d'une pluralité de versions du flux de données ; une étape de recalage temporel des versions du flux de données reçues et une étape de génération sans heurt à partir des différentes versions du flux de données recalées, un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'étape de recalage temporel des versions du flux de données reçues comprend une étape d'analyse des versions du flux de données reçues pour repérer au sein de chaque version de flux des repères ; une étape de détermination des retards relatifs des différentes versions du flux de données reçues par comparaison des moments de réception des repères et une étape consistant à retarder les flux en avance pour les recaler sur la version du flux de données la plus en retard. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'étape de génération sans heurt d'un flux unique de sortie comprend une étape de stockage des paquets de données reçus pour chaque version de flux de données recalés dans des mémoires et une étape de lecture des paquets de données dans lesdites mémoires pour générer le flux unique de sortie. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'étape de stockage comprenant une étape de numérotation périodique des paquets stockés à partir de paquets de référence repérés dans le flux, l'étape de lecture comporte une étape de comparaison des numéros des paquets lus dans chacune des mémoires et de validation de la lecture quand les numéros sont identiques. L'invention concerne également un système de diffusion d'un flux de données au sein duquel un flux de données est distribué sous la forme de différentes versions dudit flux vers un ou plusieurs points d'émission, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif tel que précédemment décrit pour synchroniser les différentes versions du flux de données reçues en amont du ou des points d'émission.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : La Fig. 1 illustre l'architecture d'un exemple de système de diffusion connu ;
La Fig. 2 illustre l'architecture d'un exemple de système de diffusion utilisant l'invention ;
La Fig. 3 illustre l'architecture fonctionnelle d'un exemple de dispositif selon l'invention ; La Fig. 4 illustre un organigramme du fonctionnement des moyens de recalage de l'exemple de réalisation de l'invention ;
La Fig. 5 illustre l'architecture des moyens de suppression de la gigue et de sélection selon un exemple de réalisation de l'invention ;
La Fig. 6 illustre un organigramme du fonctionnement des moyens de suppression de la gigue et de sélection selon un exemple de réalisation de l'invention.
L'invention est basée sur une resynchronisation fine des différentes versions de flux en amont des points d'émission de flux. Un exemple d'architecture de système de diffusion est illustré Fig. 2. Il correspond au système de diffusion de la Fig. 1 où des dispositifs de synchronisation fine 2.6 et 2.7 sont insérés en amont des points d'émission 2.4 et 2.5. Ces dispositifs sont chargés de recevoir les différentes versions du flux à diffuser et de les synchroniser précisément. Ils produisent un flux en sortie correspondant au flux en entrée. Ces dispositifs sont également en charge du basculement entre les différents flux d'entrée. Ce basculement s'opère sans heurt et ne perturbe pas la sortie du flux du moins tant qu'au moins une des versions du flux reçues en entrée est valide. On obtient alors l'effet de protection contre les problèmes de distribution grâce à la répétition de cette distribution. D'autre part, les basculements ne risquent plus d'entraîner de désynchronisation SFN du point d'émission, car le flux émis en sortie est émis sans heurt et sans perturbation. La Fig. 3 représente l'architecture fonctionnelle d'un exemple de réalisation de l'invention. Le dispositif de synchronisation fine 3.1 reçoit en entrée une pluralité de versions du flux à distribuer 3.4, 3.5. Ces flux sont traités par un premier module de recalage 3.2. Le but de ce module est de recaler les différents flux en retardant les flux en avance. Les flux sont donc calés sur le flux présentant le plus de retard en entrée. En sortie de ce module de recalage, nous avons donc les mêmes flux recalés 3.6, 3.7. Avantageusement, ce module de recalage détecte également les problèmes de distribution en ce sens que lorsqu'un des flux en entrée se trouve affecté d'un retard dépassant un certain seuil ou est interrompu ou bien qu'il contient des erreurs dont le type est défini par l'utilisateur, il en avertit le second module de recalage fin 3.3. Cet avertissement passe, par exemple, par des signaux 3.9 envoyés du premier module vers le second. Il faut comprendre que, bien qu'ayant été recalés temporellement, les flux 3.6, 3.7 ne sont pas forcément synchrones à l'octet près. En effet, chaque flux est potentiellement affecté d'une gigue introduite par le réseau de distribution particulier ou la route particulière au sein du réseau de distribution emprunté par chaque flux. Le rôle du second module va être de supprimer cette gigue et d'effectuer la sélection du flux envoyé en sortie 3.8. Lorsque tous ou plusieurs flux sont correctement reçus, la sélection du flux envoyé en sortie peut être faite conformément à un paramétrage par défaut ou à un choix de l'utilisateur. Lorsqu'il est détecté par le premier module 3.1 que la réception d'un flux est défectueuse, c'est-à-dire trop en retard ou absente, ou que le flux contient des erreurs définies par l'utilisateur, le second module en est averti et sélectionne l'un parmi les flux correctement reçus pour constituer le flux de sortie 3.8. Le second module effectue donc les basculements nécessaires entre les flux d'entrée de façon à produire le flux de sortie sans heurt du moins tant qu'au moins un des flux d'entrée est reçu correctement.
Selon l'exemple de réalisation, le module de recalage 3.2 fonctionne selon l'organigramme de la Fig. 4. Ce module comprend des moyens de recalage temporel des flux admis en entrée. Il est admis, dans ce mode de réalisation, que le flux comporte des paquets de données émis de manière répétitive dans le flux. Ces paquets de données sont aisément détectables, par exemple à l'aide d'un identificateur dans l'entête dudit paquet. Ces paquets comportent un compteur de continuité périodique. Ce compteur de continuité s'incrémente régulièrement pour chaque paquet présent dans le flux. Ce compteur reboucle à 0 lorsqu'il atteint sa dynamique maximum. Les paquets MIP compris dans les flux DVB sont des exemples de tels paquets. Leur compteur de continuité s'exprime sur quatre bits et prend donc des valeurs croissantes entre 0 et 15, il s'incrémente de 0 à 15 puis reboucle à 0 et ainsi de suite. On peut aussi citer les paquets des tables PAT (Program Association Table en anglais) contenus dans les flux MPEG. Ces paquets vont servir de référence au sein du flux. Il va de soi que toute autre référence au sein du flux peut être utilisée selon le type de flux traité. Lors d'une première étape 4.1, 4.2, les flux en entrée vont être analysés pour repérer dans le flux les références. Lorsque celles-ci sont repérées, les moments de leur réception peuvent être comparés de manière à déterminer les retards relatifs des différents flux et donc calculer, lors d'une étape 4.3, pour chaque flux le retard qu'il convient de lui appliquer lors d'une étape 4.4 pour le recaler sur le flux le plus en retard. Il est évident que l'on est limité dans les retards que l'on peut traiter ainsi par la période de rebouclage du compteur de continuité des paquets utilisés comme référence. Cette période correspond à la différence dans les moments de réception de deux paquets ayant la même valeur de compteur de continuité. Avantageusement, le retard appliqué à chaque flux est ajusté et recalculé lors de la réception de chaque paquet de référence. La non-réception d'un paquet de référence pendant un temps supérieur à un certain seuil déclenche la signalisation d'un problème de réception sur ledit flux.
Selon le mode de réalisation présenté, le second module comprend des moyens de génération sans heurt à partir des différentes versions du flux de données recalées, un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée. Son architecture est illustrée Fig. 5. Les différents flux en entrée, 5.1 et 5.2 sur la figure, sont stockés dans des mémoires 5.3 et 5.4 fonctionnant, par exemple, en mode FIFO (First In First Ont en anglais) c'est-à-dire premier entré, premier sorti. Le module représenté fonctionne avec deux flux d'entrée, le mécanisme s'étend naturellement à un nombre supérieur de flux d'entrée. Lors de leur réception, les paquets de ces différents flux sont également analysés pour repérer des paquets de référence. Ces paquets de référence peuvent être les mêmes que ceux utilisés dans le premier module ou bien d'autres paquets jouant le même rôle. Dans l'exemple de réalisation, ces paquets sont les paquets constituant la PAT et ayant un compteur de continuité à 0. Ces paquets sont représentés hachurés sur la figure 5.7, 5.8, 5.9 et 5.10. Ces paquets étant repérés ils sont numérotés, en l'occurrence on leur attribue le numéro 0. Les paquets reçus ensuite sont alors numérotés de façon croissante par pas de un. Les numéros associés à chaque paquet sont alors stockés dans des mémoires FIFO 5.5 et 5.6 ayant la même taille que les mémoires FIFO contenant les paquets de données 5.3 et 5.4. Les numéros sont réinitialisés à 0 lors de la réception d'un nouveau paquet de référence. Les mémoires FIFO contiennent donc les paquets dans leur ordre d'arrivée, associés à des numéros d'ordre en fonction de leur ordre d'arrivée tel que représenté sur la figure. Lorsqu'une erreur est détectée sur le flux d'entrée, les mémoires FIFO associées à ce flux, mémoire de paquet de données et mémoire de compteur, sont réinitialisées et le stockage recommence dès que le flux de données est valide et que le paquet de référence a été détecté. Un mécanisme de lecture 5.11 de ces mémoires FIFO vide ses mémoires et crée le flux de sortie 5.12. Cette lecture s'effectue au même rythme que la réception des flux, qui correspond au débit de modulation, en fonction d'une horloge propre au dispositif et crée donc un flux cadencé précisément dans lequel la gigue est supprimée.
Le mécanisme de lecture effectue la sélection de la mémoire FIFO dont les paquets de données sont utilisés pour générer le flux de sortie. La lecture commence quand au moins une des mémoires FIFO contient une quantité de paquets supérieure à un seuil fixé, dans l'exemple de réalisation, il s'agit de 5 paquets. Lorsque tous les flux sont correctement reçus, normalement les premiers paquets contenus des mémoires FIFO sont identiques, en effet le niveau de remplissage des FIFO peut être différent. Dans ce cas, le flux de sortie de n'importe quelle FIFO peut être sélectionnée pour être envoyé au modulateur. Dans ce cas, une mémoire FIFO par défaut est sélectionnée. On appelle cette mémoire FIFO la mémoire active. Outre cette mémoire FIFO active qui va servir à générer le flux de sortie, toutes les mémoires FIFO contenant des données vont être lues, ne serait-ce que pour éviter leur engorgement. Alternativement, il est possible de permettre à l'utilisateur de définir cette mémoire FIFO. Dans un mode de fonctionnement nominal, les mémoires FIFO reçoivent des paquets, et elles sont lues au rythme de modulation. Elles sont alignées en sortie à l'octet près puisque la lecture des mémoires FIFO se produit au même instant. A chaque nouveau paquet, les numéros des paquets sont comparés. Si les numéros de paquets sont identiques, la lecture des mémoires FIFO est validée. Dans le cas contraire, seules les données contenues dans la mémoire FIFO du flux sélectionné sont lues ainsi que les données contenues dans les mémoires FIFO avec les mêmes numéros de paquets, cela permet de resynchroniser les sorties des mémoires FIFOS. Dès que la quantité de données d'une mémoire FIFO passe en dessous d'un second seuil fixé, celle-ci est considérée comme non disponible. Il en est de même lorsqu'un problème de réception intervient sur le flux qui alimente ladite mémoire FIFO, le second module en étant averti par le premier dans l'exemple de réalisation. Lorsque la mémoire FIFO active, c'est-à-dire à partir de laquelle les données sont transmises aux émetteurs, devient non disponible, le mécanisme de sélection 5.11 bascule sur une autre mémoire FIFO disponible et ce tant qu'au moins une de ces mémoires FIFO est disponible. Une mémoire FIFO est donc dite disponible en l'absence de signal avertissant d'un problème de réception sur le flux correspondant et tant que la quantité de données dans cette mémoire est au-dessus d'un seuil donné. Lorsqu'une mémoire active devient indisponible, une nouvelle mémoire active est donc élue parmi les mémoires disponibles. Avantageusement, si l'utilisateur a défini une préférence pour une version du flux de données, lorsque la mémoire associée à cette version de flux redevient disponible, cette mémoire est désignée comme mémoire active.
Ces modules de resynchronisation peuvent être implémentés par deux ou un même composant programmable, par exemple un composant FPGA (Field Programmable Gâte Array en anglais).
On voit que de cette manière, tant qu'au moins un des flux en entrée du dispositif est correctement reçu, le dispositif est en mesure de générer sans heurt un flux de sortie régulier au débit voulu. La génération du flux de sortie est dite sans heurt dans le sens où le flux généré en sortie est régulier et que le basculement éventuel entre les flux d'entrée dont les données sont utilisées pour générer le flux de sortie n'entraîne aucune rupture dans la régularité de l'émission du flux de sortie. Ce dispositif permet de gérer les aléas de la distribution et de basculer entre les flux en entrée sans heurt et sans conséquence sur la continuité et la régularité du flux émis en sortie. Ce flux peut donc être utilisé par le point d'émission du système de diffusion de manière fiable, sans jamais générer de nécessité de resynchronisation SFN dudit point d'émission. L'invention, bien que décrite dans le cadre d'émission de télévision numérique, peut être adapté à toute diffusion d'un flux de données au sein d'un réseau de diffusion à fréquence unique ou SFN indépendamment du type de données contenues dans le flux. Il peut s'agir, par exemple, d'audio dans le cadre d'un réseau de diffusion de radio numérique, de services télévisuels ou encore de tout type de données.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Dispositif de synchronisation de différentes versions d'un même flux de données numériques par paquet destiné à être diffusé dans un réseau de diffusion sur une seule fréquence, caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens de réception d'une pluralité de versions du flux de données ;
- des moyens de recalage temporel des versions du flux de données reçues ;
- des moyens de génération sans heurt à partir des différentes versions du flux de données recalées, un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée.
2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de recalage temporel des versions du flux de données reçues comprennent : - des moyens d'analyse des versions du flux de données reçues pour repérer au sein de chaque version de flux des repères ;
- des moyens de détermination des retards relatifs des différentes versions du flux de données reçues par comparaison des moments de réception des repères ;
- des moyens de retarder les flux en avance pour les recaler sur la version du flux de données la plus en retard.
3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'ajuster et de redéterminer les retards relatifs pour chaque repère reçu pour chaque version du flux de données.
4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de génération sans heurt d'un flux unique de sortie comprennent :
- des mémoires pour stocker les paquets de données reçus pour chaque version de flux de données recalé ; - des moyens de lecture des paquets de données dans lesdites mémoires pour générer le flux unique de sortie.
5/ Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que : - les moyens de recalage temporel comprennent des moyens de détection de problème de réception des différentes versions du flux de données ;
- les moyens de générations comprennent des moyens de déterminer pour chaque mémoire associée à une version du flux de données si elle est disponible ou pas, une mémoire étant déclarée disponible si elle contient un nombre de données supérieur à un seuil donné et qu'aucun problème de réception n'est détecté sur la version du flux de données associé à cette mémoire ;
- les moyens de lecture des paquets de données lisent ces paquets dans au moins l'une des mémoires disponibles, cette mémoire étant dite active.
6/ Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que, si la mémoire active devient indisponible, les moyens de lecture comprennent des moyens d'élire une nouvelle mémoire active parmi les mémoires disponibles pour continuer la lecture des paquets de données.
11 Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que, si l'utilisateur a défini une préférence pour une version du flux de données, le dispositif comprend des moyens de désigner cette mémoire comme mémoire active dès que cette mémoire redevient disponible.
8/ Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de numéroter ces paquets de manière périodique à partir de paquets de références identifiés dans le flux ;
9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les mémoires sont du type FIFO et qu'il comporte en outre pour chaque mémoire FIFO associée à une version du flux de données et destinée à contenir les paquets de données une seconde mémoire FIFO destinée à contenir pour chaque paquet de données stocké dans la première mémoire FIFO le numéro associé.
10/ Procédé de synchronisation de différentes versions d'un même flux de données numériques par paquet destiné à être diffusé dans un réseau de diffusion sur une seule fréquence caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape de réception d'une pluralité de versions du flux de données ; - une étape de recalage temporel des versions du flux de données reçues ;
- une étape de génération sans heurt à partir des différentes versions du flux de données recalées, un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée.
11/ Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de recalage temporel des versions du flux de données reçues comprend :
- une étape d'analyse des versions du flux de données reçues pour repérer au sein de chaque version de flux des repères ; - une étape de détermination des retards relatifs des différentes versions du flux de données reçues par comparaison des moments de réception des repères ;
- une étape consistant à retarder les flux en avance pour les recaler sur la version du flux de données la plus en retard.
12/ Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que l'étape de génération sans heurt d'un flux unique de sortie comprend :
- une étape de stockage des paquets de données reçus pour chaque version de flux de données recalé dans des mémoires;
- une étape de lecture des paquets de données dans lesdites mémoires pour générer le flux unique de sortie.
13/ Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape de stockage comprenant une étape de numérotation périodique des paquets stockés à partir de paquets de référence repérés dans le flux, l'étape de lecture comporte une étape de comparaison des numéros des paquets lus dans chacune des mémoires et de validation de la lecture quand les numéros sont identiques.
14/ Système de diffusion d'un flux de données au sein duquel un flux de données est distribué sous la forme de différentes versions dudit flux vers un ou plusieurs point d'émission caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 pour synchroniser les différentes versions du flux de données reçues en amont du ou des points d'émission.
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