WO2012066832A1 - Ｉｐ受信装置、ｉｐ送信装置、およびｔｓ受信装置 - Google Patents
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- H04N21/242—Synchronization processes, e.g. processing of PCR [Program Clock References]
Definitions
- the present invention relates to an IP receiver, an IP transmitter, and a TS receiver included in a system that transmits MPEG (Moving Picture Experts Group) -TS (Transport Stream) on an IP (Internet Protocol) network in real time.
- MPEG Motion Picture Experts Group
- TS Transmission Stream
- IP Internet Protocol
- TS MPEG-2 TS
- the multiplexed TS is delivered to the TS receiver via a DVB-AS line, an IP line, etc., and the TS receiver reproduces video and audio.
- the TS transmitter periodically performs PCR (Prog Timing information called “ram clock reference” is multiplexed on the TS.
- the TS receiver can perform reproduction without timing of video and audio by performing timing reproduction according to PCR information.
- An object of the present invention is to provide an IP reception device, an IP transmission device, and a TS reception device that enable reproduction with high-precision timing without increasing the transmission bit rate by inserting timing information such as PCR.
- a receiver that receives an IP packet from an external IP transmitter; Based on the IP packet received by the receiver, a transmission unit that generates a packet indicating a synchronization state of the IP packet and transmits the packet to the external IP transmitter;
- An IP receiver characterized by comprising:
- the IP transmitter Since the synchronization mode period until the IP receiver synchronizes with the timing of the IP transmitter requires a lot of timing information, the IP transmitter replaces the normal TS packet with the PCR packet and transmits it. In the normal mode period after synchronization is established, only normal TS packets are transmitted. As a result, the time required for the IP receiver to synchronize with the IP transmitter can be shortened without increasing the bit rate transmitted by the IP transmitter.
- the block diagram which shows the structure of the TS transmission system which concerns on one Embodiment of this invention The block diagram which shows an example of a structure of the IP transmission apparatus of TS transmission system similarly.
- Explanatory drawing which similarly shows the transmission packet mode switching sequence of TS transmission system.
- Explanatory drawing which shows TS output of the packet selection part according to the synchronous state of IP transmitter Explanatory drawing which shows TS output of the packet selection part according to the synchronous state of IP transmitter.
- a TS transmission unit 11 that inputs video / audio data and outputs MPEG-2TS, and an MPEG-2TS are input.
- IP transmission device 12 that outputs IP packets
- IP reception device 13 that receives IP packets and outputs MPEG-2 TS via the IP network
- TS reception that receives MPEG-2 TS and outputs video / audio data It has a device 14.
- the TS transmission unit 11 when the video / audio data is input, the TS transmission unit 11 multiplexes the MPEG-2 TS and outputs it as a single stream.
- the IP transmission device 12 bundles up to 7 188-byte or 204-byte TS packets constituting the TS and outputs the bundle as IP packets.
- the IP receiver 13 receives the IP packet output from the IP transmitter 12 via the IP network, extracts the TS packet included in the received IP packet, and outputs it.
- the TS receiver 14 converts the data into video and audio data based on the input TS and outputs the data.
- UDP User Datagram Protocol
- the IP transmission device 12 constituting the TS transmission system 1 will be described with reference to FIG.
- the IP transmission device 12 is provided in the subsequent stage of the timing information packet generator 21, the packet selector 34, the RTP / UDP packet converter 35 provided in the subsequent stage of the packet selector 34, and the RTP / UDP packet converter 35.
- a synchronization state notification packet receiving unit 37 that receives a synchronization state communication packet from the outside and supplies a signal corresponding to the synchronization state communication packet to the packet selection unit 34.
- the timing information packet generation unit 21 is similar to the MPEG extraction unit 31 that receives MPEG-2 TS, and also MPEG-2 TS.
- a TS cycle generation unit 32 that receives a TS, and a PCR packet generation unit 33 that is provided in the subsequent stage of the PCR extraction unit 31 are configured.
- the PCR extraction unit 31 extracts a PCR value from the PCR packet multiplexed at the maximum 0.1 second interval on the input MPEG-2 TS, and outputs it to the PCR packet generation unit 33.
- the PCR value is composed of 9-bit counter information PCR_EXT of 27 MHz from 0 to 299 and 33-bit counter information PCR_BASE based on 90 kHz obtained by dividing 27 MHz by 300.
- the input MPEG-2 TS is converted into a timing information packet by the timing information packet generator 21 and output.
- the packet selector 34 switches and outputs two types of input packets according to the synchronization state of the IP receiver 13.
- the RTP / UDP packet conversion unit 35 converts the input TS packet into a UDP packet and outputs the UDP packet to the IP packet transmission unit 36.
- the IP packet transmission unit 36 converts the input UDP packet into an IP packet and outputs the IP packet.
- the synchronization state notification packet receiving unit 37 monitors the synchronization state notification packet sent from the IP receiving device 13 and controls the output of the packet selecting unit 34 according to the synchronization state of the IP receiving device 13.
- the PCR packet generator 33 loads the first input PCR value into an internal counter, and increments the PCR value with a 27 MHz clock. According to the TS cycle control signal input from the TS cycle generator 32, the PCR value counted internally is converted into a PCR packet and output. The TS cycle generator 32 extracts the TS packet cycle of the input MPEG-2 TS and outputs it as a TS cycle control signal.
- the IP receiving device 13 includes an IP packet receiving unit 41 that receives an IP packet from the outside, a TS extracting unit 42 that is provided at the subsequent stage of the IP packet receiving unit 41, and a TS buffer unit 43 that is provided at the subsequent stage of the TS extracting unit 42.
- a PCR extraction unit 44 provided in the subsequent stage of the TS extraction unit 42, a timing reproduction unit 46 to which PCR is supplied from the PCR extraction unit 44, and a synchronization state notification packet transmission to which PCR is also supplied from the PCR extraction unit 44
- the unit 45 is configured.
- the input IP packet is output to the TS extracting unit 42 with the IP packet receiving unit 41 removing the IP header.
- the TS extraction unit 42 removes the RTP and UDP headers and outputs a TS packet.
- the extracted TS packet data is input to the PCR extracting unit 44 and the TS buffer unit 43.
- the TS buffer unit 43 stores the input TS packet data in a built-in buffer, and outputs the stored TS according to the transmission timing input from the timing reproduction unit 46.
- the PCR extraction unit 44 extracts a PCR value from the PCR packet included in the input TS packet data and outputs it to the timing reproduction unit 46.
- the timing reproducing unit 46 performs timing reproduction so as to synchronize with the timing on the transmission side based on the input PCR value, and transmits the reading timing of the TS buffer unit. Further, the timing reproducing unit 46 averages the jitter components of the input PCR values, and when synchronized with the timing on the transmission side, asserts a synchronization flag and outputs it to the synchronization state notification packet transmission unit 45.
- the synchronization state notification packet transmission unit 45 generates and outputs a synchronization state notification packet for notifying the synchronization state of the timing reproduction unit 46.
- a synchronization request notification is transmitted to the IP transmitting device 12 as a synchronization state communication packet.
- the synchronous state notification packet transmission unit 45 transmits a synchronization completion notification to the IP transmission device 12 as a synchronous state communication packet.
- the clock synchronizer 50 is included in the TS receiver 14, and includes a PCR detector 51 that extracts PCR data from the received TS packet signal given from the IP receiver 13, and a PCR extractor 31 of the IP transmitter 12.
- the determination circuit 54 that switches the loop filter 55 based on the difference value, and whether it is analog or digital, has two pull-in coefficients and can switch the coefficients according to the control of the determination circuit 54.
- a possible loop filter 55 and a voltage value from the loop filter 55 are generated to generate a clock and to the built-in counter 52 Feeding the VCO (Voltag e Controlled Oscillator) 56.
- the operation of the TS transmission system 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the transmission packet mode switching sequence of FIG. 5 and the TS output of the packet selection unit 34 according to the synchronization state of the IP transmission device of FIG. This will be described with reference to the drawings. That is, as shown in the transmission packet mode switching sequence in FIG. 5, the TS transmission system 1 according to an embodiment of the present invention is configured such that the IP reception device 13 is in accordance with the synchronization state between the IP transmission device 12 and the IP reception device 13.
- the synchronization state notification packet receiving unit 37 of the IP transmission device 12 receives the synchronization request notification as the synchronization state notification packet from the synchronization state notification packet transmission unit 45 of the IP reception device 13 (step S12), the synchronization mode m1 is set.
- the control signal is supplied to the packet selection unit 34, and the TS to be output is switched to the PCR that is the timing information packet and output (steps S13 to S14).
- the output cycle of the timing information packet is equal to the TS packet cycle of the input MPEG-2 TS.
- the synchronization state notification packet receiving unit 37 of the IP transmission device 12 receives the synchronization completion notification as the synchronization state notification packet from the synchronization state notification packet transmission unit 45 of the IP reception device 13 (step S15)
- the synchronization state notification packet reception unit 37 enters the normal mode m2. Transition.
- the output of the packet selector 34 is switched from the PCR that is the timing information packet to the MPEG-2 TS and output (steps S16, S17, S19, S20, S22).
- the PCR packet is also output with a maximum width of 100 msec, for example (steps S18 and S21).
- the PCR packet is transmitted at the same rate as the rate of the TS stream input to the IP transmission device 12 only in the period of the synchronous mode m1 where a lot of timing information is required for timing reproduction. Since transmission is performed, it becomes possible to complete the timing recovery of the IP receiving apparatus in a short time without squeezing the transmission band.
- MPEG-TS is a format for transmitting a stream in which video and audio are compressed
- PCR Program Clock Reference
- the PCR has the same counter on the transmission side and the reception side, transmits the value counted by the reference clock on the transmission side as a PCR, extracts the difference between the counter built in the reception side and the PCR value, so that the difference disappears
- the receiver side clock calibration is performed. The operation of clock calibration by PCR using the clock synchronization unit 50 of the TS receiver 14 will be described below.
- the built-in counter 52 calculates a difference from the next PCR by using the PCR value on the transmission side as it is and using it as a counter value.
- the loop filter 55 may be analog or digital, but finally converts it into a voltage value for the VCO 56 and outputs it.
- PCR jitter In MPEG-TS, packet transmission is performed with a unit of 188 bytes or 204 bytes as one packet, and the timing at which the packet arrives may vary depending on the transmission path. This is called PCR jitter, and is defined within ⁇ 500 ns in MPEG. In a stable line such as a line in a broadcasting station, there is almost no PCR jitter, but in the case of going through an external relay line, the PCR jitter increases as described above.
- the PCR jitter is less than ⁇ 100 nsec, it is determined that the environment is stable. In this case, if the difference is stable within 2.7 clocks in terms of 27 MHz, that is, the difference is stable within ⁇ 3, the PCR jitter is small. It is judged that the environment is stable, and the loop filter is drawn faster, and if the difference exceeds ⁇ 3, the loop filter pulling is slowed down because it is an environment where there is a lot of PCR jitter. In high environments, the pull-in time can be shortened. Actually, the threshold value is further determined in consideration of the frequency variation.
- the determination circuit 54 since it is not necessary that the number of coefficients of the loop filter be two here, it is preferable to use the determination circuit 54 to perform determination with a plurality of threshold values and switch between a plurality of pull-in times. In particular, there are two types of pull-in times, and it is preferable to switch between a coefficient that has a very fast pull-in time during initial synchronization but a poor stability, and a coefficient that has a high degree of stability after clock stabilization but has a slow pull-in time. is there. This embodiment is intended to switch the coefficient of the loop filter according to the stability of the PCR jitter even after the clock is stabilized.
- the PCR arrival time usually varies in a specific distribution state centering on the difference 0, and it is unlikely that the difference always exceeds ⁇ 3. Therefore, the determination of whether or not it is stable can be switched by the determination circuit 54 when the sum of absolute values of differences for a specific time interval or a specific number of PCR receptions exceeds a specific threshold, By switching when the number of times exceeding the threshold exceeds a specific number of times, it is possible to determine the stability of the line.
- the PCR cycle is set within 100 msec, but there is no shortest rule. For this reason, on the transmission side, for example, every video frame (33.3 msec) or a cycle of 50 msec is dispersed. Therefore, it is determined whether or not it is stable at a specific time interval (for example, every second), or a specific number of PCR receptions (for example, 30 times) is defined.
- the difference is assumed to be greatly biased toward a specific polarity even in a stable environment. Therefore, more stable control can be performed by switching the loop filter.
- the loop filter should be drawn quickly. It is preferable to perform control.
- MPEG Motion Picture Experts Group
- PCR Program Clock Reference
- the value of the built-in counter included in MPEG-TS are obtained.
- VCO Voltage Controlled Oscillator
- the pull-in of the VCO loop filter When the difference exceeds the threshold value, the pull-in of the VCO loop filter is delayed, and when the difference does not exceed the threshold value, the pull-in of the VCO loop filter is accelerated.
- it is possible to set the optimum pull-in time by switching the coefficient of the loop filter while determining the state of PCR jitter.
- the various embodiments described above can be implemented by modifying or removing part of the configuration.
- the change of the PCR insertion frequency and the clock calibration by PCR can be performed independently, but by combining them, it is possible to achieve both high speed of initial pull-in and stability at high jitter.
- the frequency of inserting a PCR in the asynchronous state is the same as that of a TS packet, so that the frequency is one PCR for two or more TS packets, or at least one is included in one IP packet. It may be at any frequency.
- the present invention can be used in a system for transmitting a stream including time information (time stamp) in real time via an asynchronous transmission medium.
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Abstract
ＩＰネットワーク伝送でも、精度の高いタイミングによる再生を可能にする。 本発明のＩＰ受信装置１３は、外部のＩＰ送信装置１２からＩＰパケットを受信する受信部４１と、受信したＩＰパケットに基づいて、外部のＩＰ送信装置と当該ＩＰ受信装置との同期/非同期状態を示すパケットを生成して、外部のＩＰ送信装置１２に送信する送信部４５とを備える。ＩＰ送信装置１２では、非同期状態を示すパケットを受取るとＰＣＲの挿入頻度を非常に高くして、ストリームを送信する。これによりストリーム送信開始から短時間でクロック再生が可能となる。ＩＰ受信装置１３はまた、ＰＣＲの値と内蔵カウンタ（再生クロック）の値の差がしきい値以上のときは、ＰＣＲへの追従の時定数をあえて大きくする。これにより高ジッタ環境でも再生クロックが安定する。
Description
この発明は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）－ＴＳ（Transport Stream）をＩＰ（Internet Protocol）ネットワーク上にリアルタイム伝送するシステムに含まれるＩＰ受信装置、ＩＰ送信装置、およびＴＳ受信装置に関する。
従来、映像、音声のリアルタイム伝送をおこなうシステムでは、映像、音声の圧縮ストリームをＭＰＥＧ－２ＴＳ（以降ＴＳ）で多重化し伝送する方式が広く使われている。多重化されたＴＳは、ＤＶＢ－ＡＳ回線やＩＰ回線などを通してＴＳ受信装置に届けられ、ＴＳ受信装置では、映像、音声を再生する。またＴＳ送信装置は、定期的にＰＣＲ（Prog
ram Clock Reference）と呼ばれるタイミング情報をＴＳに多重する。ＴＳ受信装置は、ＰＣＲ情報に合わせてタイミング再生をすることで、映像、音声の破綻が無く再生することができる。
ram Clock Reference）と呼ばれるタイミング情報をＴＳに多重する。ＴＳ受信装置は、ＰＣＲ情報に合わせてタイミング再生をすることで、映像、音声の破綻が無く再生することができる。
しかし、ＩＰ送信装置においては、ＰＣＲに基づくタイミング情報を増やすことにより、ＩＰ受信装置におけるタイミング再生を容易になるが、ＰＣＲパケットの挿入間隔を短くするほど、ビットレートが増加し伝送帯域を圧迫するという問題がある。
本発明は、ＰＣＲ等タイミング情報の挿入による伝送ビットレートを増やすことなく、精度の高いタイミングによる再生を可能にするＩＰ受信装置、ＩＰ送信装置、およびＴＳ受信装置を提供することを目的とする。
本発明は、ＰＣＲ等タイミング情報の挿入による伝送ビットレートを増やすことなく、精度の高いタイミングによる再生を可能にするＩＰ受信装置、ＩＰ送信装置、およびＴＳ受信装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための一実施形態は、
外部のＩＰ送信装置からＩＰパケットを受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記ＩＰパケットに基づいて、前記ＩＰパケットの同期状態を示すパケットを生成して、前記外部のＩＰ送信装置に送信する送信部と、
を具備することを特徴とするＩＰ受信装置である。
外部のＩＰ送信装置からＩＰパケットを受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記ＩＰパケットに基づいて、前記ＩＰパケットの同期状態を示すパケットを生成して、前記外部のＩＰ送信装置に送信する送信部と、
を具備することを特徴とするＩＰ受信装置である。
ＩＰ受信装置がＩＰ送信装置のタイミングに同期するまでの同期モード期間は、多くのタイミング情報を必要とするため、ＩＰ送信装置において通常のＴＳパケットをＰＣＲパケットに置き換えて送信する。同期が取れた後の通常モード期間は、通常のＴＳパケットのみを送信する。これにより、ＩＰ送信装置が送信するビットレートを増加させずに、ＩＰ受信装置がＩＰ送信装置とのタイミング同期に要する時間を短縮することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
本発明の一実施形態であるＴＳ伝送システム１の構成の一例として、図１に示すように、映像／音声データを入力し、ＭＰＥＧ－２ＴＳを出力するＴＳ送信部１１と、ＭＰＥＧ－２ＴＳを入力しＩＰパケットを出力するＩＰ送信装置１２と、ＩＰ網を介して、ＩＰパケットを受けてＭＰＥＧ－２ＴＳを出力するＩＰ受信装置１３と、ＭＰＥＧ－２ＴＳを受けて映像／音声データを出力するＴＳ受信装置１４を有している。
本発明の一実施形態であるＴＳ伝送システム１の構成の一例として、図１に示すように、映像／音声データを入力し、ＭＰＥＧ－２ＴＳを出力するＴＳ送信部１１と、ＭＰＥＧ－２ＴＳを入力しＩＰパケットを出力するＩＰ送信装置１２と、ＩＰ網を介して、ＩＰパケットを受けてＭＰＥＧ－２ＴＳを出力するＩＰ受信装置１３と、ＭＰＥＧ－２ＴＳを受けて映像／音声データを出力するＴＳ受信装置１４を有している。
このような構成をもつＴＳ伝送システム１において、ＴＳ送信部１１は、映像／音声データを入力すると、ＭＰＥＧ－２ ＴＳに多重化して一本のストリームとして出力する。ＩＰ送信装置１２は、ＭＰＥＧ－２ ＴＳを入力すると、ＴＳを構成する１８８バイトまたは２０４バイト単位のＴＳパケットを最大７パケット分束ねて、ＩＰパケットとして出力する。ＩＰ受信装置１３は、ＩＰ送信装置１２から出力されたＩＰパケットをＩＰ網を介して受信し、受信したＩＰパケットに含まれたＴＳパケットを抽出して出力する。最後に、ＴＳ受信装置１４は、入力したＴＳに基づいて、映像、音声データに変換して出力する。このようなＩＰネットワーク伝送では、ＩＰの上位レイヤのプロトコルとしてＵＤＰ（User Datagram Protocol）が用いられる。
次に、図２を用いて、ＴＳ伝送システム１を構成するＩＰ送信装置１２を説明する。ＩＰ送信装置１２は、タイミング情報パケット生成部２１と、パケット選択部３４と、パケット選択部３４の後段に設けられたＲＴＰ／ＵＤＰパケット変換部３５と、ＲＴＰ／ＵＤＰパケット変換部３５の後段に設けられたＩＰパケット送信部３６と、同期状態通信パケットを外部から受けて同期状態通信パケットに応じた信号をパケット選択部３４に供給する同期状態通知パケット受信部３７で構成されている。
続いて、タイミング情報パケット生成部２１の構成を説明する。タイミング情報パケット生成部２１は、ＭＰＥＧ－２ ＴＳを受けるＰＣＲ抽出部３１と、同じくＭＰＥＧ－２
ＴＳを受けるＴＳ周期生成部３２と、ＰＣＲ抽出部３１の後段に設けられるＰＣＲパケット生成部３３で構成される。 ＰＣＲ抽出部３１は、入力したＭＰＥＧ－２ ＴＳに最大０.１秒間隔で多重されるＰＣＲパケットからＰＣＲ値を取り出し、ＰＣＲパケット生成部３３に出力する。ＰＣＲ値は、２７ＭＨｚの０～２９９までの９ビットのカウンタ情報ＰＣＲ＿ＥＸＴ と、２７ＭＨｚを３００分周した９０ｋＨｚを基準とした３３ビットのカウンタ情報ＰＣＲ_ＢＡＳＥで構成される。
ＴＳを受けるＴＳ周期生成部３２と、ＰＣＲ抽出部３１の後段に設けられるＰＣＲパケット生成部３３で構成される。 ＰＣＲ抽出部３１は、入力したＭＰＥＧ－２ ＴＳに最大０.１秒間隔で多重されるＰＣＲパケットからＰＣＲ値を取り出し、ＰＣＲパケット生成部３３に出力する。ＰＣＲ値は、２７ＭＨｚの０～２９９までの９ビットのカウンタ情報ＰＣＲ＿ＥＸＴ と、２７ＭＨｚを３００分周した９０ｋＨｚを基準とした３３ビットのカウンタ情報ＰＣＲ_ＢＡＳＥで構成される。
このような構成をもつＩＰ送信装置１２において、入力したＭＰＥＧ－２ ＴＳは、タイミング情報パケット生成部２１にてタイミング情報パケットに変換されて出力される。パケット選択部３４は、２種類の入力パケットをＩＰ受信装置１３の同期状態に応じて、切り替えて出力する。ＲＴＰ／ＵＤＰパケット変換部３５は、入力したＴＳパケットをＵＤＰパケットに変換して、ＩＰパケット送信部３６に出力する。ＩＰパケット送信部３６は、入力したＵＤＰパケットをＩＰパケットに変換して出力する。さらに、同期状態通知パケット受信部３７は、ＩＰ受信装置１３から送られてくる同期状態通知パケットを監視し、ＩＰ受信装置１３の同期状態に応じてパケット選択部３４の出力を制御する。
ＰＣＲパケット生成部３３では、最初に入力したＰＣＲ値を内部のカウンタにロードし、２７ＭＨｚクロックにてＰＣＲ値をインクリメントする。ＴＳ周期生成部３２から入力するＴＳ周期制御信号に従って、内部でカウントするＰＣＲ値をＰＣＲパケット化し、出力する。ＴＳ周期生成部３２は、入力したＭＰＥＧ－２ ＴＳのＴＳパケット周期を抽出し、ＴＳ周期制御信号として出力する。
次に、図３を用いて、ＴＳ伝送システム１を構成するＩＰ受信装置１３を説明する。ＩＰ受信装置１３は、外部からＩＰパケットを受信するＩＰパケット受信部４１と、ＩＰパケット受信部４１の後段に設けられるＴＳ抽出部４２と、ＴＳ抽出部４２の後段に設けられたＴＳバッファ部４３と、ＴＳ抽出部４２の後段に設けられたＰＣＲ抽出部４４と、ＰＣＲ抽出部４４からＰＣＲが供給されるタイミング再生部４６と、同じくＰＣＲ抽出部４４からＰＣＲが供給される同期状態通知パケット送信部４５で構成されている。
このような構成をもつＩＰ受信装置１３において、入力したＩＰパケットは、ＩＰパケット受信部４１において、ＩＰヘッダが取り除かれてＴＳ抽出部４２に出力される。続いてＴＳ抽出部４２では、ＲＴＰおよびＵＤＰヘッダが取り除かれてＴＳパケットが出力される。ここで抽出されたＴＳパケットデータは、ＰＣＲ抽出部４４およびＴＳバッファ部４３に入力する。ＴＳバッファ部４３では、入力したＴＳパケットデータを内蔵するバッファに蓄え、タイミング再生部４６から入力する送信タイミングに従って、蓄えたＴＳを出力する。ＰＣＲ抽出部４４は、入力したＴＳパケットデータに含まれるＰＣＲパケットから、ＰＣＲ値を抽出してタイミング再生部４６に出力する。タイミング再生部４６は、入力したＰＣＲ値をもとに、送信側のタイミングに同期するようタイミング再生をおこない、ＴＳバッファ部の読出しタイミングを送信する。さらに、タイミング再生部４６は、入力したＰＣＲ値のジッタ成分が平均化され、送信側のタイミングと同期すると同期フラグをアサートして同期状態通知パケット送信部４５に出力する。
同期状態通知パケット送信部４５は、タイミング再生部４６の同期状態を通知する同期状態通知パケットを生成して出力する。また、ＩＰ送信装置１２とＩＰ受信装置１３のタイミング再生部４６が同期状態でないときにＰＣＲパケット以外のパケットを受信した場合、同期状態通信パケットとして同期要求通知をＩＰ送信装置１２に送信する。また、同期状態通知パケット送信部４５は、非同期状態から同期状態に変化したイベントを検出すると、同期状態通信パケットとして同期完了通知をＩＰ送信装置１２に送信する。
次に、図４を用いて、ＴＳ伝送システム１を構成するＴＳ受信装置１４に含まれるクロック同期部５０の構成を説明する。クロック同期部５０は、ＴＳ受信装置１４に含まれる構成であり、ＩＰ受信装置１３から与えられた受信ＴＳパケット信号からＰＣＲデータを抽出するＰＣＲ検出部５１と、ＩＰ送信装置１２のＰＣＲ抽出部３１に含まれる図示しないＰＣＲカウンタと同じ構成である内蔵カウンタ５２と、ＰＣＲ検出部５１が抽出したＰＣＲ値と内蔵カウンタ５２のカウント値から差分を抽出する差分抽出部５３と、差分抽出部５３で抽出した差分値に基づいてループフィルタ５５の切換を行う判定回路５４と、アナログであってもデジタルであっても構わないが、２つの引き込み係数を持ち、判定回路５４の制御に従い係数を切り替えることが可能なループフィルタ５５と、ループフィルタ５５からの電圧値を受けてクロックを生成し内蔵カウンタ５２に供給するＶＣＯ（Voltag
e Controlled Oscillator）５６で構成されている。
e Controlled Oscillator）５６で構成されている。
（動作）
次に、本発明の一実施形態に係るＴＳ伝送システム１の動作を、図５の送信パケットモード切替シーケンスおよび図６のＩＰ送信装置の同期状態に応じたパケット選択部３４のＴＳ出力を示す説明図を用いて説明する。
すなわち、図５の送信パケットモード切替シーケンスに示すように、本発明の一実施形態であるＴＳ伝送システム１は、ＩＰ送信装置１２とＩＰ受信装置１３の間の同期状態に従って、ＩＰ受信装置１３がＩＰ送信装置１２のタイミングに同期するまで期間（同期モードｍ１）は、多くのタイミング情報を必要とするため、ＩＰ送信装置において通常のＴＳパケットをＰＣＲパケットに置き換えて送信する。その後、同期が取れた後の期間（通常モードｍ２）は、通常のＴＳパケットのみを送信する。これにより、ＩＰ送信装置１２が送信するビットレートを増加させることなく、ＩＰ受信装置１３が送信側とのタイミング同期に要する時間を短縮することができる。
次に、本発明の一実施形態に係るＴＳ伝送システム１の動作を、図５の送信パケットモード切替シーケンスおよび図６のＩＰ送信装置の同期状態に応じたパケット選択部３４のＴＳ出力を示す説明図を用いて説明する。
すなわち、図５の送信パケットモード切替シーケンスに示すように、本発明の一実施形態であるＴＳ伝送システム１は、ＩＰ送信装置１２とＩＰ受信装置１３の間の同期状態に従って、ＩＰ受信装置１３がＩＰ送信装置１２のタイミングに同期するまで期間（同期モードｍ１）は、多くのタイミング情報を必要とするため、ＩＰ送信装置において通常のＴＳパケットをＰＣＲパケットに置き換えて送信する。その後、同期が取れた後の期間（通常モードｍ２）は、通常のＴＳパケットのみを送信する。これにより、ＩＰ送信装置１２が送信するビットレートを増加させることなく、ＩＰ受信装置１３が送信側とのタイミング同期に要する時間を短縮することができる。
すなわち、ＩＰ送信装置１２の同期状態通知パケット受信部３７は、ＩＰ受信装置１３の同期状態通知パケット送信部４５から同期状態通知パケットとして同期要求通知を受信すると（ステップＳ１２）、同期モードｍ１となり、制御信号をパケット選択部３４に供給して、出力するＴＳをタイミング情報パケットであるＰＣＲに切り替えて出力する（ステップＳ１３～ステップＳ１４）。このときタイミング情報パケットの出力周期は、入力したＭＰＥＧ－２ ＴＳのＴＳパケット周期に等しい。
続いて、ＩＰ送信装置１２の同期状態通知パケット受信部３７は、ＩＰ受信装置１３の同期状態通知パケット送信部４５から同期状態通知パケットとして同期完了通知を受信すると（ステップＳ１５）、通常モードｍ２に遷移する。そして、パケット選択部３４の出力を、タイミング情報パケットであるＰＣＲから、ＭＰＥＧ－２ ＴＳに切り替えて出力する（ステップＳ１６，Ｓ１７，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２２）。また、ここで、ＰＣＲパケットについても、例えば、最大１００ｍｓｅｃの幅で出力される（ステップＳ１８，Ｓ２１）。
ここまで説明した本発明の実施形態を用いることにより、タイミング再生に多くのタイミング情報が必要な同期モードｍ１の期間でのみ、ＩＰ送信装置１２に入力するＴＳストリームのレートと同レートでＰＣＲパケットを送信するため、伝送帯域を圧迫することなく、短時間でＩＰ受信装置のタイミング再生を完了させることが可能となる。
（ＰＣＲによるクロック校正）
さらに、ＭＰＥＧ－ＴＳはビデオや音声を圧縮したストリームを伝送する形式であり、そのクロック再生に用いられるのが、ＰＣＲ（Program Clock Reference）である。ＰＣＲは送信側と受信側で同一のカウンタを持ち、送信側の基準クロックでカウントされた値をＰＣＲとして送信し、受信側で内蔵したカウンタとＰＣＲ値との差分を抽出し、差分がなくなるように受信側のクロック校正を行うものである。以下に、ＴＳ受信装置１４のクロック同期部５０を用いた、ＰＣＲによるクロック校正の働きを説明する。
さらに、ＭＰＥＧ－ＴＳはビデオや音声を圧縮したストリームを伝送する形式であり、そのクロック再生に用いられるのが、ＰＣＲ（Program Clock Reference）である。ＰＣＲは送信側と受信側で同一のカウンタを持ち、送信側の基準クロックでカウントされた値をＰＣＲとして送信し、受信側で内蔵したカウンタとＰＣＲ値との差分を抽出し、差分がなくなるように受信側のクロック校正を行うものである。以下に、ＴＳ受信装置１４のクロック同期部５０を用いた、ＰＣＲによるクロック校正の働きを説明する。
すなわち、最初の受信状態では、内蔵カウンタ５２は送信側のＰＣＲ値をそのまま用いてカウンタ値とすることで次のＰＣＲから差分の演算を行う。ループフィルタ５５は、アナログであってもデジタルであっても構わないが、最後にＶＣＯ５６に対して電圧値に変換して出力を行っている。
ＭＰＥＧ－ＴＳでは、１８８バイトまたは２０４バイト単位を１パケットとするパケット伝送が行われており、伝送路によってはパケットが到達するタイミングに変動が生じることがある。これをＰＣＲジッタと呼び、ＭＰＥＧでは±５００ｎｓ以内と規定されている。放送局内の回線のように安定した回線では、ほとんどＰＣＲジッタが存在していないが、外部中継回線を介するような場合には、ＰＣＲジッタは上記のように増大する。
しかしながら、この規定を守って再生したビデオのクロックのタイミングジッタが許容の範囲内に入るように制御するためには、収束時間が非常に長いループフィルタを設定する必要があり、クロックが安定するまでに長時間を要する。
特に、安定した環境で使用する場合には、早くクロックを安定させて装置を使用したいという要望も多く、安定した環境であるかどうかを自動で判定する必要性がある。
特に、安定した環境で使用する場合には、早くクロックを安定させて装置を使用したいという要望も多く、安定した環境であるかどうかを自動で判定する必要性がある。
ＰＣＲでは、通常２７ＭＨｚのクロック再生を行っているので、以降２７ＭＨｚをクロック周波数として説明を行う。ＰＣＲジッタの最大±５００ｎｓを２７ＭＨｚクロックに換算すると、１３.５クロックに相当する。これが、ＴＳパケット到達時間のばらつきとなり、ＰＣＲ値と内蔵カウンタの差分となる。
そこで、例えばＰＣＲジッタが±１００ｎｓｅｃ未満であれば安定した環境であると判断し、この場合２７ＭＨｚ換算で２.７クロックつまり、差分が±３以内で安定している場合には、ＰＣＲジッタが少ない安定している環境であると判断してループフィルタの引き込みを早くし、差分が±３を超える状態ではＰＣＲジッタが多い環境であるとしてループフィルタの引き込みを遅くすることで、回線の安定度の高い環境では引き込み時間を短くすることが可能になる。実際には、周波数変動分も考慮し、さらにしきい値を決定する。
しかし、ここで、ループフィルタの係数は２つである必要はないため、判定回路５４を用いて、複数のしきい値を持って判定を行い、複数の引き込み時間を切り替えることが好適となる。特に、引き込み時間を２種類持ち、初期同期時は引き込み時間が非常に早いが安定度が悪い係数と、クロック安定後に制御を行う安定度は高いが引き込み時間の遅い係数とを切り替えるのが好適である。この実施形態は、クロック安定後であってもＰＣＲジッタの安定度に応じてループフィルタの係数を切り替えることを目的としたものである。
また、ＰＣＲの到達時間は差分０を中心に特定の分布状態でばらついていることが通常であり、常時差分が±３を超えた状態になることは考えにくい。従って、安定であるかどうかの判定を、判定回路５４により、特定の時間間隔あるいは特定のＰＣＲ受信回数毎の差分の絶対値の合計が特定のしきい値を超えた場合に切り替えるようにしたり、しきい値を超える回数が特定の回数を超えるような場合に切り替えることで回線の安定度の判定を行うことが可能である。
ＰＣＲの周期は１００ｍｓｅｃ以内と定められているが、最短の規定はない。このため、送信側で例えばビデオフレーム毎（３３.３ｍｓｅｃ）であったり、５０ｍｓｅｃ周期としたりとばらばらである。そこで、安定であるかどうかの判定を特定の時間間隔（例えば１秒毎）に行ったり、特定のＰＣＲ受信回数（例えば３０回）を定義する。
差分の絶対値の合計で判定する場合は、ＰＣＲジッタのばらつきを考慮し、例えば３０回のＰＣＲ受信回数に対し、
|±３|×３０×０.６＝５４ （式１）を判定の基準として、ループフィルタの切換を行う。また、回数の場合も同様に、
３０×０.６＝１８ （式２）を回数の判定基準として、ループフィルタの切換を行う。
|±３|×３０×０.６＝５４ （式１）を判定の基準として、ループフィルタの切換を行う。また、回数の場合も同様に、
３０×０.６＝１８ （式２）を回数の判定基準として、ループフィルタの切換を行う。
さらに、急激な温度変動等によるＶＣＯの制御点がずれるような場合には、たとえ安定した環境であっても差分が特定の極性に偏って大きく振れることが想定されるので、差分と極性の双方でループフィルタの切換を行うことでより安定した制御を行うことが可能である。
この場合も、ＰＣＲジッタの状態によっては逆の極性に大きく振れることも考慮して、例えば受信３０回中に極性の振れが９割を超えた場合にループフィルタの引き込みを早いままとするように制御を行うことが好適である。
このように上述した実施形態によれば、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）－ＴＳ（Transport Stream）を受信し、ＭＰＥＧ－ＴＳ中に含まれるＰＣＲ（Program Clock Reference）の値と内蔵カウンタの値とを比較して差分を抽出をしたのち、差分に基づいてＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）を制御を行うＴＳ受信装置において、差分に対し特定のしきい値を設ける。そして、差分がしきい値を超える場合にはＶＣＯのループフィルタの引き込みを遅くし、差分がしきい値を超えない場合にはＶＣＯのループフィルタの引き込みを早くするものである。これにより、上述した実施形態によれば、ＰＣＲジッタの状況を判別しながら、ループフィルタの係数を切り替えて最適な引き込み時間を設定することが可能となる。
このように上述した実施形態によれば、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）－ＴＳ（Transport Stream）を受信し、ＭＰＥＧ－ＴＳ中に含まれるＰＣＲ（Program Clock Reference）の値と内蔵カウンタの値とを比較して差分を抽出をしたのち、差分に基づいてＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）を制御を行うＴＳ受信装置において、差分に対し特定のしきい値を設ける。そして、差分がしきい値を超える場合にはＶＣＯのループフィルタの引き込みを遅くし、差分がしきい値を超えない場合にはＶＣＯのループフィルタの引き込みを早くするものである。これにより、上述した実施形態によれば、ＰＣＲジッタの状況を判別しながら、ループフィルタの係数を切り替えて最適な引き込み時間を設定することが可能となる。
以上記載した様々な実施形態は構成の一部を変形或いは除去して実施したりすることが可能である。ＰＣＲ挿入頻度の変更と、ＰＣＲによるクロック校正は、夫々独立して実施することもできるが、組み合わせて実施することで、初期引き込みの高速化と、高ジッタ時の安定性とを両立できる。なお、非同期状態においてＰＣＲを挿入する頻度は、ＴＳパケットと同じにする以外にも、ＴＳパケット２つ以上に対してＰＣＲ１つとなるような頻度や、１つのＩＰパケット内に少なくとも１個含まれるような頻度でもよい。また非同期状態に、ＩＰパケットを短く（ＭＴＵを小さく）することを併用しても良い。
この発明は、時刻情報（タイムスタンプ）を含むストリームを非同期伝送媒体を介してリアルタイム伝送するシステムに利用できる。
１１…ＴＳ送信装置、１２…ＩＰ送信装置、１３…ＩＰ受信装置、１４…ＴＳ受信装置、Ｍ…ＩＰ網。
Claims (3)
- 外部のＩＰ送信装置からＩＰパケットを受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記ＩＰパケットに基づいて、前記外部のＩＰ送信装置と当該ＩＰ受信装置との同期状態を示すパケットを生成して、前記外部のＩＰ送信装置に送信する送信部と、を具備することを特徴とするＩＰ受信装置。 - 外部のＩＰ受信装置と当該ＩＰ送信装置との同期状態を示すパケットを前記ＩＰ受信装置から受信する受信部と、
前記パケットが示す同期状態に応じて、ＴＳとタイミング情報との一方を選択して前記外部の受信装置に送信する送信部と、を具備することを特徴とするＩＰ送信装置。 - 受信したＩＰパケットからＰＣＲを抽出し、前記ＰＣＲの値と内蔵カウンタの値とを比較して差分を抽出し、前記差分がしきい値より大きい場合にはＶＣＯのループフィルタの引き込みを遅くし、前記差分が前記しきい値未満である場合にはＶＣＯのループフィルタの引き込みを早くする同期部を具備することを特徴とするＴＳ受信装置。
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|---|---|---|---|
| JP2010255246A JP2012109682A (ja) | 2010-11-15 | 2010-11-15 | Ｉｐ受信装置、ｉｐ送信装置、およびｔｓ受信装置 |
| JP2010-255246 | 2010-11-15 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=46083776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH10173522A (ja) * | 1996-10-08 | 1998-06-26 | Sony Corp | 受信装置、受信方法、ｐｌｌ回路 |
| JP2008085500A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 受信機、送信機及び同期制御方法 |
| JP2009206777A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Nec Corp | クロック同期システム、クロック同期方法、プログラム、及び記録媒体 |
-
2010
- 2010-11-15 JP JP2010255246A patent/JP2012109682A/ja not_active Withdrawn
-
2011
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Patent Citations (3)
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| JP2009206777A (ja) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Nec Corp | クロック同期システム、クロック同期方法、プログラム、及び記録媒体 |
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