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獨(dú)立于傳送定時(shí)進(jìn)行調(diào)整和傳送定時(shí)程序數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制作方法

文檔序號(hào):7568793閱讀:246來源:國知局
專利名稱:獨(dú)立于傳送定時(shí)進(jìn)行調(diào)整和傳送定時(shí)程序數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及數(shù)據(jù)通信,更具體地講,涉及使用同步通信網(wǎng)絡(luò)的通信定時(shí)編程信號(hào)。
在視像點(diǎn)播的系統(tǒng)中,“程序”如游戲、電影、體育項(xiàng)目、音樂會(huì)等,典型地是以模擬信號(hào)來提供的,這些模擬信號(hào)可以記錄在磁或光介質(zhì)上,例如VHS磁帶,用來發(fā)行。“視頻服務(wù)器”可將需要的程序信號(hào)傳送給用戶處。用于傳送程序信號(hào)的通信媒體可以是公共的也可以是私人的。
為了減小在通信設(shè)施上傳送程序信號(hào)所需的帶寬,模擬信號(hào)被編碼并被壓縮成數(shù)字信號(hào)即被稱作為“數(shù)據(jù)”。被壓縮的程序數(shù)據(jù),如具有可供娛樂品質(zhì)的音頻和視頻程序,可以以大約1-2兆比特/秒(Mb/S)速率發(fā)送。
根據(jù)活動(dòng)圖象專家組(MPEG)標(biāo)準(zhǔn),模擬程序信號(hào)被編碼成傳送流。在編碼期間,采用空間和時(shí)間補(bǔ)償來壓縮程序。如果程序包括視頻信號(hào),還可使用色壓縮。依據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn),代表程序特定定時(shí)序列的比特?cái)?shù)目,由于補(bǔ)償效率上的變化,是可能變化的。用戶處的設(shè)備順序地存取傳送流,以解碼、解壓縮并重組程序,用于在音頻-視頻裝置如電視機(jī)或PC個(gè)人電腦上重放。
因?yàn)樵诿總€(gè)編程的單元時(shí)間中,編碼傳送流的比特?cái)?shù)是可以變化的,所以保持編碼信號(hào)的相對(duì)“實(shí)”時(shí)關(guān)系是很重要的。利用程序時(shí)鐘的參照值(PCRs),保持程序的實(shí)時(shí)性,在編碼期間,PCRs被加到傳輸流中。在以一個(gè)根據(jù)原程序的實(shí)際時(shí)間的速率,為再現(xiàn)程序解碼,用到了PCRs。
根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn),PCRs是以42位值編碼的。為了能保持一個(gè)精確的程序的實(shí)時(shí),在不超過100毫秒的編程時(shí)間間隔內(nèi),PCRs被添加到編碼的傳送流中。RCRs可以有效地用程序的實(shí)際時(shí)間,周期性地對(duì)傳送流做時(shí)間標(biāo)志。雖然,在時(shí)間方面,假設(shè)顧客設(shè)備可以為音頻-視頻設(shè)備的顯示,精確地再現(xiàn)模擬程序信號(hào)。
在把傳送流傳送給某些顧客,假設(shè)這些顧客設(shè)備是一種具有與程序的實(shí)際時(shí)間,保持相對(duì)連續(xù)性速度的設(shè)備,必須要特別注意。如果傳送流傳送的太慢,程序隨后就會(huì)運(yùn)行失敗。這些會(huì)被認(rèn)為是一種程序的實(shí)質(zhì)性的損壞。如果傳送流被傳送得太快,在顧客預(yù)定解碼期間用來存儲(chǔ)傳送流的設(shè)備中緩沖區(qū)會(huì)溢出,部分程序可能會(huì)丟失。把程序在時(shí)間方面的總是置換狀態(tài)稱為“漫游”。
MPEG標(biāo)準(zhǔn)指定一個(gè)系統(tǒng)層。在這一層中傳送流被分為固定尺寸的“分組”。MPEG標(biāo)準(zhǔn)要求每個(gè)傳送流(TS)分組傳送188個(gè)字節(jié),每個(gè)字節(jié)傳送程序的8位。
在適于傳送程序信號(hào)的一個(gè)現(xiàn)代高速通信網(wǎng)絡(luò)中,例如,寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)(BISDN),數(shù)字信號(hào)以與網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步頻率通信。這意味著以一個(gè)連續(xù)地比特速率傳送數(shù)據(jù)。BISDN可以包括由高速中繼互連中心局(COS)。典型地中繼以標(biāo)準(zhǔn)速率,例如,由國際電話電報(bào)咨詢委員會(huì)(CCITT)建議的多個(gè)基本同步光纖網(wǎng)絡(luò)(SONET)傳送速率的頻率。例如,SONET STS-12C/OC-12標(biāo)準(zhǔn)指定的一個(gè)622Mb/S的傳送速率。
BISDN采用異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)技術(shù)。因?yàn)閿?shù)據(jù)是在需求和應(yīng)用的基礎(chǔ)上,為傳送安排的,這個(gè)技術(shù)被稱為異步。在這個(gè)技術(shù)中,信號(hào)或“數(shù)據(jù)”在各自容器中,以被稱為“信元”的固定長度分量形式在“虛電路”上通過網(wǎng)絡(luò)路由。因?yàn)樵谕粋€(gè)源和目的地址之間的大量的網(wǎng)絡(luò)會(huì)話可以用不同的物理路徑,所以這個(gè)電路是虛電路。
因此,這個(gè)信元附加傳送數(shù)據(jù),也攜帶控制和路由信息。控制和路由信息使ATM指示信元到適當(dāng)?shù)哪康牡?。用于ATM技術(shù)的通信標(biāo)準(zhǔn)指定信元將傳送恰好53個(gè)字節(jié)。信元的頭5個(gè)字節(jié)用在傳送控制和路由信息上。后面的48個(gè)字節(jié)用于傳送裝載數(shù)據(jù)。如果,在任意時(shí)刻,在電路上沒有傳送的數(shù)據(jù),必須要生成一個(gè)空閑的信元保持連續(xù)的比特速率。
為了把188個(gè)字節(jié)的MPEG TS分組變?yōu)檫m用于ATM傳送信元的格式,已經(jīng)建議二個(gè)TS分組,例如,376字節(jié),可以被以一個(gè)八信元ATM適配層五(AALS)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)傳送。PDU的八個(gè)信元提供了384個(gè)裝載字節(jié)。裝載容量的剩余8個(gè)字節(jié)用來傳送一個(gè)由顧客用來假定設(shè)備再現(xiàn)TS分組的一個(gè)常規(guī)的部分的收斂子層適配的尾部。
把二個(gè)TS分組格式化成八個(gè)信元PDU時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題。如果第一個(gè)PDU的TS分組包括一個(gè)PCR,那么顧客預(yù)定不能重新裝配第一個(gè)分組,直到PDU的第二個(gè)分組已經(jīng)被接收了以后。這意味著翻譯第一個(gè)TS分組的PCR要此預(yù)想的晚。這可能使再現(xiàn)的程序信號(hào)在本地發(fā)生失真,這種本地化的時(shí)間失真有時(shí)被稱為“抖動(dòng)”。
因此,也建設(shè)用一個(gè)單個(gè)的188個(gè)字節(jié)的TS分組,加八個(gè)字節(jié)的AAL5的尾部,組成5個(gè)信元PDU被傳送。這里,僅消耗了240個(gè)可用的裝載字節(jié)的196個(gè)。這意味著44個(gè)字節(jié)或少于五分之一的PDU沒有傳送定時(shí)程序數(shù)據(jù)。
僅僅部分使用的構(gòu)成和傳送信元消耗了服務(wù)器資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬。傳送編碼時(shí)附加的另外8×44(352)比特位的時(shí)間量,也會(huì)使傳送5個(gè)信元的PDU延遲下一個(gè)信遠(yuǎn)的傳送。如果程序特殊部分的5個(gè)信元PDU的量相對(duì)較高,就需要再現(xiàn)程序及時(shí)漫游,這就需要程序是用ATM類型的網(wǎng)絡(luò)傳送的。
在再現(xiàn)程序中,使用不引起失真的抖動(dòng)和漫游的方法時(shí),希望傳送五和八個(gè)信號(hào)PDUs。
一個(gè)解決方法是在傳送前,分析程序,確定確切的數(shù)量和PCR的位置。然后,為了分配一個(gè)具有與要求的傳送率相匹配的寬帶的虛擬電路,可確定五個(gè)和八個(gè)信元的PDU的相對(duì)量。
一個(gè)典型的MPEG編碼電影程序可以包括近2G字節(jié)的數(shù)據(jù)。掃描和分析這些數(shù)據(jù)會(huì)消耗時(shí)間的,初始化大量的不同程序的傳送。例如,在家庭一商店的通話中,用戶查看目錄,產(chǎn)品的演示和信用信息,預(yù)先掃描所有可能的程序,實(shí)時(shí)地干預(yù)相互作用程序的交付。
另一個(gè)解決方法是當(dāng)TS分組格式化成PDUs和PCRs時(shí),進(jìn)行調(diào)整。但是,現(xiàn)在傳送流可能不再依從標(biāo)準(zhǔn)的MPEG編碼。另外,這種解決方法可能使傳送流不適合傳送協(xié)議或ATM,它不用五和八個(gè)信元的PDUs。
因此,希望提供一種方法和設(shè)備,它可以在程序再現(xiàn)期間,調(diào)整減少抖動(dòng)和漫游的定時(shí)傳送的定時(shí)程序數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。而且,方法和設(shè)備可以在不消費(fèi)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)資源的操作。另外,希望這個(gè)方法和設(shè)備可以在互連的環(huán)境中操作傳送的表示程序數(shù)據(jù)的程序信號(hào)。
本發(fā)明的全面的形式,將體現(xiàn)在權(quán)利要求1和權(quán)利要求7逐步敘述用于在網(wǎng)絡(luò)上從源到目的地傳送程序數(shù)據(jù)的方法和權(quán)利要求4敘述的設(shè)備中。
在交互的視像點(diǎn)播需求系統(tǒng)中,把實(shí)時(shí)程序編碼成包括許多傳送流分組(packets)的傳送流。一些傳送流分組包括指示程序?qū)嶋H時(shí)間的定時(shí)信號(hào)。傳送流分組在一個(gè)異步轉(zhuǎn)移模式網(wǎng)上,從源到目的地傳送中,把傳送流分組格式化成傳送信元。格式化信元在虛電路上。包括用于傳送傳送流的路由信息。
由網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘確定的傳送速率傳送信元。選擇傳送比程序的實(shí)際時(shí)間更快的傳送流的傳送速率。當(dāng)傳送傳送流時(shí),判斷傳送流是否傳送在程序的實(shí)際時(shí)間之前。在這種情況下,把空閑的信元加到傳送流中,使程序以實(shí)際時(shí)間到達(dá)目的地。
傳輸控制器用與編碼速率同步的速率,把傳送流寫到信元隊(duì)列中去。而在信元隊(duì)列中,在異步轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡(luò)上,傳送流為被部分格式化成傳送信元的傳送。以與網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步速率傳送,從信元隊(duì)列中讀取傳送流時(shí),傳送速率是獨(dú)立于編碼速率的。當(dāng)從信元隊(duì)列中讀取傳送流時(shí),如果發(fā)現(xiàn)信元隊(duì)列是空的,把空閑隊(duì)列插入到傳送流中。
另一個(gè)過程以一個(gè)系統(tǒng)速率把傳送流寫到信元緩沖器。系統(tǒng)速率與系統(tǒng)時(shí)鐘同步。在信元緩沖器中,為傳送格式化了傳送流。如果在編碼速率提前傳送格式化的傳送流,在具有不同尺寸的比例的傳送單元的基礎(chǔ)上,作出判斷。如果被傳送程序提前編碼速率,為傳送流提供空閑信元,使程序?qū)崟r(shí)地到達(dá)目的地。
圖的簡要描述可以從后面描述的典型的實(shí)施例中,更詳細(xì)的理解本發(fā)明。這個(gè)實(shí)施例可以根據(jù)附圖得以理解。其中,

圖1是可以使用本發(fā)明的一個(gè)要求視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的框圖。
圖2是一個(gè)程序傳送流的一部分框圖。
圖3是用來傳送圖2的傳送流的異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)信元的框圖。
圖4表示的是二個(gè)傳送流分組分成8個(gè)信元ATM協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)的圖。
圖5表示的是把一個(gè)傳送分組分成五個(gè)信元ATM協(xié)議數(shù)據(jù)單元的圖。
圖6所示的是在傳送圖4和圖5的PDUs時(shí),在時(shí)間上帶寬消耗的時(shí)間圖。
圖7是使用傳送控制器的規(guī)定定時(shí)程序數(shù)據(jù)的框圖。
圖8是規(guī)定定時(shí)程序數(shù)據(jù)的方法流圖。
申請(qǐng)實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1表示的是一個(gè)系統(tǒng)100,它用于把程序從視頻服務(wù)器110經(jīng)網(wǎng)絡(luò)130傳送到客戶處120。例如,程序可以包括視頻和音頻信號(hào)。
服務(wù)器110可以包括存儲(chǔ)器112,它用來存儲(chǔ)源程序。源程序可以用存儲(chǔ)模擬信號(hào)表示,例如被排列的磁或光媒介象一個(gè)“視頻”投幣式自動(dòng)電唱機(jī),低成本大容量媒介;如磁帶,可能被限制在按順序訪問,它不可能適合互連使用。一個(gè)編碼器114把源程序數(shù)字化成編碼和壓縮形式,例如,程序數(shù)據(jù)。編碼程序可以存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器116上,如磁盤驅(qū)動(dòng)器。
編碼的數(shù)據(jù)可以根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于MDEG標(biāo)準(zhǔn)的更詳細(xì)的描述信息,見“MPEG多媒體應(yīng)用的點(diǎn)播電視壓縮標(biāo)準(zhǔn)”,Didier LeGall,1991年4月ACM通信的34卷第四期。
下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的傳送控制器700,可以用來從隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器116中讀取程序數(shù)據(jù),創(chuàng)造在網(wǎng)絡(luò)130上傳送數(shù)據(jù)的條件。一旦數(shù)據(jù)已經(jīng)處于正常狀態(tài),數(shù)據(jù)被送到通信端口119作為傳送流。端口119通過一個(gè)高速通信鏈路133連結(jié)到網(wǎng)絡(luò)130,鏈路133可以為許多程序共同運(yùn)載信號(hào)。
通信網(wǎng)130可以是一個(gè)數(shù)字業(yè)務(wù)網(wǎng),例如公共或?qū)S肂ISDN。網(wǎng)絡(luò)130可能包括一個(gè)或更多的中心局(CO)134。COs134通常由高速中繼互連。這個(gè)高速中繼以多種基本同步光纖網(wǎng)(SONET)連續(xù)比特傳送速率,如622 Mb/S(STS-12C/OC-12)。
BISDN典型地采用異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)技術(shù)。在這個(gè)技術(shù)中,信號(hào)或“數(shù)據(jù)”通過在“虛電路”132上的網(wǎng)絡(luò)路由。在網(wǎng)絡(luò)130中,用于傳送的同步速率的頻率是由如一個(gè)或更多個(gè)基于全色的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘131。
在每個(gè)顧客辦公室120,有顧客辦公設(shè)備(CPE)122。CPE 122可以是一種“置頂”盒的形式,它與網(wǎng)絡(luò)130互連,并且為接收的傳送流編碼來再現(xiàn)源程序。解碼信號(hào)被送到如使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)的電視(TV)124的音頻-視頻設(shè)備。另外,音頻-視頻設(shè)備可以是一臺(tái)個(gè)人電腦(PC)。
現(xiàn)在,轉(zhuǎn)到圖2,它表示根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn),在編碼和壓縮之后一個(gè)程序的一部分傳送流200。傳送流200被組織成許多傳送流(TS)分組210。如每個(gè)TS分組210包括188個(gè)字節(jié)。在程序時(shí)鐘基準(zhǔn)(PCR)域220中編碼程序的定時(shí)信息。如果一個(gè)TS分組210包括一個(gè)PCR,這個(gè)RCR 220在根據(jù)分組210開頭的預(yù)定位置傳送PCR 220。
PCR 220是指示一個(gè)相對(duì)的程序“實(shí)”時(shí)的42比特域。在不超過100毫秒的初始源程序的時(shí)間間隔內(nèi),由編碼器114把PCRs200加到傳送流200中??梢杂肞CRs200控制速率,TS流以這個(gè)速率譯碼再現(xiàn)它的原始實(shí)時(shí)程序。
圖3表示的是一個(gè)ATM網(wǎng)絡(luò)傳送信元300,用它來從“源”服務(wù)器110到“目的”CPE122傳送圖2的傳送流200。在使用ATM的網(wǎng)絡(luò)130中,信元的被確切地定義為53個(gè)字節(jié)。信元300包括二個(gè)頭310和裝載320。頭310包括控制和路由信息。
問題是要TS分組210的數(shù)據(jù)格式化成信元300,以便使服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)資源最小化。另外一個(gè)問題是以最小的抖動(dòng)和漫游,把信元300傳送到CPE 120。例如,如果早傳或晚傳包含PCR 220的信號(hào)的再現(xiàn)程序會(huì)有大的失真。
圖4所示的是兩個(gè)MPEG TS分組211-212可以格式化成許多圖3和信元300。兩個(gè)188個(gè)字節(jié)的MPEG TS分組211-212的程序數(shù)據(jù),如376字節(jié),可以作為一個(gè)八信元協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)400被傳送。信元300的裝載320提供了384個(gè)字節(jié)。PDU400的剩余8個(gè)字節(jié)用來傳送一個(gè)通常部分的收斂子層適配的尾部410。尾部410傳送CPE122能使用的信息,用來分解把格式化的PDU400再分解成TS分組210。
如圖4所示,第二個(gè)TS分組212僅傳送一個(gè)PCR220。這種情況下,兩個(gè)TS分組211-212可以在網(wǎng)絡(luò)130上作為一個(gè)8信元PDU400傳送。第二個(gè)TS分組212的PCR220以接近正確的程序時(shí)間,到達(dá)CPE122。如果TS分組211-212都不具有PCRs,兩個(gè)TS分組可以作為一個(gè)八信元PDU 400被傳送。在這種沒有PCRs傳送的情況下,PCRs不需要譯碼。
但是,可能產(chǎn)生八個(gè)信元PDU 400的第一個(gè)TS分組211不包括PCR的情況。在這樣的情況下,如果第一個(gè)TS分組211作為一個(gè)八信元PDU的一部分被傳送,直到第二個(gè)TS分組212被接收之后,CPE122才能給第一個(gè)TS分組211解碼。結(jié)果,要到一個(gè)比預(yù)定時(shí)間晚的時(shí)間才能解釋第一個(gè)TS分組211的PCR220。這可能在再現(xiàn)程序時(shí),引起抖動(dòng)。
圖5所示的是在第一個(gè)TS分組中包括一個(gè)PCR220的情況下,格式化TS分組210的另一種安排。這里,代之以傳送188個(gè)字節(jié)TS分組211和八個(gè)字節(jié)的尾部410;作為一個(gè)五個(gè)信元的PDU500,PDU500有5×48可用的裝載字節(jié),例如240字節(jié)。這意味著五個(gè)信元PDU500有44個(gè)字節(jié)沒有用于傳送流200的數(shù)據(jù)。這些額外的字節(jié)消耗了網(wǎng)絡(luò)帶寬。如果打折扣,可能使程序的傳送低于所期望的速率。
例如,將188字節(jié)TS分組210的傳送流200編碼,在網(wǎng)絡(luò)上以期望速率如1Mb/S傳送??墒?,如果用來傳送程序的網(wǎng)絡(luò)130采用ATM,那么在分組210中隨機(jī)的PCRs分配,不時(shí)地要求程序部分以五個(gè)信元PDUs傳送。
當(dāng)傳送五個(gè)信元PDUs時(shí),可用的帶寬,如1Mb/S是不夠保持合適的程序時(shí)間。由于PDU格式化的TS分組,取消8×44的352比特的每個(gè)PDU插入到傳送流的附加比特,這個(gè)意味著程序的這些部分現(xiàn)在將根據(jù)時(shí)間漫游。
甚至整個(gè)程序可能以八個(gè)信元PDUs傳送,因?yàn)槊總€(gè)傳送的信元的頭部310消耗在編碼期間沒有計(jì)算的至少附加有五個(gè)字節(jié)的電路帶寬,由于程序可能會(huì)落在時(shí)間之后產(chǎn)生失敗。
為了在分組210中,控制所有PCR分配的情況,根據(jù)本發(fā)明,傳送控制器700創(chuàng)造了傳送速率的定時(shí)程序數(shù)據(jù)獨(dú)立性的條件,來減少漫游和抖動(dòng)。
圖6表示的是具備定時(shí)程序數(shù)據(jù)的解決方法。在圖6中,在傳送流200傳送期間,X座標(biāo)601指示相對(duì)時(shí)間。y座標(biāo)602指示需要時(shí)間功能的相對(duì)帶寬。
例如,時(shí)間間隔610表示傳送一個(gè)53字節(jié)ATM信元300所需的時(shí)間量。電平620指示的是以編碼速率傳送傳送流200所需的帶寬。曲線621指示的是在ATM網(wǎng)上傳送傳送流所需的實(shí)際帶度。正曲線621指示的,因?yàn)榘袽PEG TS分組格式化成上面解釋的ATM PDUs的格式,實(shí)際的帶寬變化高于編碼速率。電平630是一個(gè)協(xié)調(diào)的傳送速率,它被用于傳送格式化成如ATM PDUs的傳送流。
回想,一個(gè)八信元的PDU 400消耗424個(gè)字節(jié),來傳送兩個(gè)TS分組的字節(jié)。這是在編碼速率上,在傳送速率增大1.13倍。五個(gè)信元PDUs500對(duì)每個(gè)188字節(jié)的TS分組消耗265字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)的帶寬,帶寬提高了1.41倍。這樣,根據(jù)八個(gè)和五個(gè)信元PDUs的相對(duì)比例,在時(shí)間上所需傳送速率的增長可以在13%和41%間變化。如果傳送流200可以全部作為八信元PDUs400傳送,傳送速率比較低,如1.13倍定時(shí)編碼速率就足夠了??墒?,如果傳送流200只要求五個(gè)信元PDUs500,傳送速率需要到1.41信定時(shí)編碼速率。在實(shí)踐中,因?yàn)門S分組的實(shí)際部分將以八信元PDUs500傳送,所需的“平均”傳送速率將接近1.13倍定時(shí)編碼速率,如1.2。
因此,要求商議的傳送速率630能在不減慢程序傳送的情況下,在編碼的速率上處理五個(gè)信元PDUs的峰值瞬間。例如,程序200在時(shí)刻611具有一個(gè)峰值。在這個(gè)時(shí)刻要求的傳送速率能使用適度的建立商議帶寬電平630。
根據(jù)本發(fā)明的原理,當(dāng)傳送流200的傳送部分消耗少于可用的傳輸帶寬時(shí),如陰影區(qū)域640,虛傳送“空閑”信元??臻e或“無效”信元保證保持連續(xù)比特速率傳送。
如圖7所示,利用傳送控制器700執(zhí)行傳送流200條件過程。可以利用排列所表示許多共同“間隙”,例如,三個(gè)(X、Y和Z)程序??刂破?00包括一個(gè)字節(jié)時(shí)間分割的多路復(fù)用器(BTDM)710,裝載序列720,一個(gè)信元時(shí)間分割的多路復(fù)用器(CTDM)730和格式化器740。
BTDM710分別把程序傳送X、Y和Z的字節(jié)寫入裝載序列720。這種操作稱為“填充”序列。而在裝載序列720中,依靠檢測的PCR,處理并部分格式化傳送流。
CTDM 730從裝載序列720中讀取部分格式化的傳送流。這種操作稱為“空”序列。為特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,例如ATM信元300,格式化器740適應(yīng)傳送流。格式化的最后一階段基本上是把五個(gè)字節(jié)的頭添加到裝載字節(jié)320中,產(chǎn)生ATM信元300。端口119把格式化器740連結(jié)到圖1的網(wǎng)絡(luò)130上。
BTDM 710包括字節(jié)緩沖器711,一個(gè)裝載定時(shí)序列712,一個(gè)字節(jié)時(shí)鐘713和一個(gè)字節(jié)的多路復(fù)用器714。緩沖器711能為接收和存儲(chǔ)傳送流X、Y和Z的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖。傳送流的數(shù)據(jù)可以從圖1的磁盤存儲(chǔ)器116中讀出。裝載定時(shí)序列712對(duì)服務(wù)器110“間隙”的每個(gè)程序X、Y和Z的至少有一個(gè)輸入。序列712也包括一個(gè)序列表的尾部(EDT)。
裝載定時(shí)隊(duì)列712輸入的次序和量決定相對(duì)的字節(jié)頻率為不同的程序,寫入或“裝載”到信元序列720中。例如,如果序列710對(duì)于每個(gè)程序X和Y有一個(gè)輸入,以及對(duì)程序Z的三個(gè)輸入,那么,把程序Z的三個(gè)字節(jié),將對(duì)程序X和Y的每個(gè)字節(jié)寫到各自獨(dú)立的裝載序列720。這要注意把程序編碼成不同傳送速率的狀態(tài)。例如,在1Mb/S速率上對(duì)傳送程序X和Y編碼,對(duì)程序Z編碼在傳送3Mb/S速率。
從程序傳送流添充到裝載序列720中的字節(jié)頻率,由字節(jié)時(shí)鐘713確定。也就是說,對(duì)于每個(gè)周期的字節(jié)時(shí)鐘713,根據(jù)字節(jié)多路復(fù)用器714的序列712的輸入,從一個(gè)程序緩沖器711中,選擇一個(gè)字節(jié)。字節(jié)時(shí)鐘713在下面進(jìn)一步描述。
如上所述,有一個(gè)分配給每個(gè)服務(wù)器110正在執(zhí)行程序的裝載序列720。對(duì)程序X、Y、Z的每一個(gè),裝載序列720是上下可切換的??汕袚Q的上下意味著對(duì)每個(gè)正在“執(zhí)行”的程序X、Y和Z,保持和選擇分離的硬件。對(duì)一個(gè)特定程序的每裝載序列720分別為它的各自獨(dú)立的程序傳送流200,保持當(dāng)前的“填滿”狀態(tài)。
每個(gè)裝載序列720包括一個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)緩沖區(qū)721,PCR檢測電路722,一個(gè)填滿的信元生成器723,一個(gè)5/8信元PDU標(biāo)志724和一個(gè)加法器725。當(dāng)BTDM 710把字節(jié)寫到PDU緩沖區(qū)721中時(shí),如果正被匯編的當(dāng)前PDU不能在一個(gè)八信元PDU 400的第一個(gè)TS分組中傳送PCR。在這種情況下,設(shè)置5/8信元PDU標(biāo)志724來指示“八信元PDU”,并且加法器725可以使第一個(gè)TS分組遵守CTDM 730作為第五個(gè)信元PDU500。這種情況下,對(duì)下一個(gè)PDU TS下一個(gè)分組被以為第一個(gè)TS分組。
CTDM 730包括信元緩沖區(qū)731,一個(gè)“空的”定時(shí)序列732,一個(gè)信元時(shí)鐘733和一個(gè)信元多路復(fù)用器734。這個(gè)緩沖區(qū)731可以是存儲(chǔ)器緩沖器,配置這個(gè)緩沖器從加法器725接收TS分組裝載數(shù)據(jù)??盏亩〞r(shí)序列732對(duì)服務(wù)器110正在“執(zhí)行”的程序X、Y和Z中的每一個(gè)至少有一個(gè)進(jìn)入序列732也包括一個(gè)序列表的尾部(EOT)。
序列732的登錄結(jié)構(gòu),正如所描述的,對(duì)BTDM 710的填充定時(shí)序列712,序列732的登錄在多路復(fù)用器上操作。這里,信元緩沖器731登錄或讀出由信元時(shí)鐘733控制引入格式器740中。為了通過端口119傳送,這個(gè)格式化器740把裝載字節(jié)用適當(dāng)頭部310引入ATM信元300中。
如果閱讀時(shí),發(fā)現(xiàn)所有的信元緩沖區(qū)731都是空的,CTDM730可以標(biāo)示相應(yīng)的信元序列720來提供“填充”信元。填充信元生成器723可以提供一個(gè)填充的信元。一個(gè)空閑信元既可以是包括空字節(jié)的“空”信元,也可以是一個(gè)“可用比特速率”(ABR)信元。ABR信元可以用來傳送不同于傳送流200的傳送數(shù)據(jù),如,非定時(shí)數(shù)據(jù)。
時(shí)鐘713和733的操作如下所述。對(duì)于通過ATM網(wǎng)絡(luò)虛電路傳送的程序所需帶寬和分配,例如,以網(wǎng)絡(luò)術(shù)語“協(xié)商”的傳送速率比程序比特流的編碼速率要高。協(xié)議傳送速率至少可以和峰值速率630一樣大。在一個(gè)預(yù)先編碼程序的隨機(jī)選擇中,通過對(duì)PCRs分配的統(tǒng)計(jì)抽樣,可以預(yù)定峰值速率630。按照預(yù)先的狀態(tài),對(duì)于ATM傳送的傳送速度可以在1.13到1.41的范圍內(nèi)定時(shí)編碼速率。當(dāng)程序是為存取“打開”時(shí),編碼速率對(duì)傳送控制器是可用的。打開的意思是標(biāo)識(shí)傳送流,認(rèn)為編碼信息和編碼速率一樣,編碼速率是已經(jīng)知道服務(wù)器110的組成。
例如,如果對(duì)傳送是以1Mb/S的速率為程序編碼抽樣的峰值傳送速率可以被確定為1.2Mb/S,被傳送信元的大部分是八個(gè)信元PDUs,但是程序的某些部分要求五個(gè)信元PDUs瞬間傳送。如果需要,服務(wù)器110可以接著調(diào)整協(xié)商傳送速率。“重協(xié)商”的帶寬可能要求“拆卸當(dāng)前的虛電路”,并在需要的傳送率上建立新電路。
當(dāng)從網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘131產(chǎn)生的傳統(tǒng)的同步嵌入時(shí)鐘信號(hào)時(shí),在端口119上協(xié)商傳送速率1.2Mb/S是應(yīng)該遵守的。網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘信號(hào)可以用于驅(qū)動(dòng)信元時(shí)鐘733的時(shí)鐘信號(hào)。字節(jié)時(shí)鐘713與程序編碼的實(shí)際速率同步的速率運(yùn)行。當(dāng)存儲(chǔ)傳送流數(shù)據(jù)的磁盤116的文件打開時(shí),這個(gè)信息對(duì)傳送控制器700是可用的。
這樣,BTDM710以程序的編碼速率填充裝載隊(duì)列。由CTDM 730在傳送速率上取空裝載隊(duì)列720。當(dāng)傳送流200傳送此五個(gè)信元PDUs500的“峰值”量低時(shí),需要供給填充信元來保信元同步。在譯碼期間,由CPE 122接收的空信元的空閑信元可能是未知的。利用在傳送控制器700中的描述優(yōu)化程序漫游,消除了分組對(duì)分組抖動(dòng)。
圖8表示可以用來為傳送流調(diào)整的過程。在這個(gè)過程中,傳送控制器依靠五和八個(gè)信元PDUs的比例的運(yùn)行標(biāo)記速率,把空閑信元引入到傳送流中。如果比例超過高門限值時(shí),空閑信元被插入到傳送流中。插入空閑信元的影響是因?yàn)橄牧穗娐返目捎脦?,所以減慢了程序200的傳送。
如果五個(gè)和八個(gè)信元PDUs的比值降低到低門限值以下時(shí),控制器停止發(fā)送5個(gè)信元PDUs,直到程序“趕上”。實(shí)行上,這個(gè)過程提供滯后在傳送流那里曲線621的“平滑”輸出峰值,在格式化后要求可用網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加部分。
圖8表示的是使用單個(gè)傳送進(jìn)程的傳送控制器的過程800。過程800需要通過發(fā)送“補(bǔ)償”的PDUs操作。一個(gè)補(bǔ)償PDU可以是空閑信元之后的一個(gè)五個(gè)信元PDU或者八個(gè)信元PDU,例如,這以后PDU可以有效地傳送9個(gè)ATM信元300。
過程800可以使用整數(shù)或?qū)崝?shù)的一個(gè)變量和三個(gè)參數(shù)T 計(jì)數(shù) 表示已經(jīng)傳送的非補(bǔ)償?shù)陌藗€(gè)信元PDUs的量;N 5/8比例 是對(duì)每個(gè)五個(gè)信元PDU的八個(gè)信元PDUs的期望量;H 高門限值 是允許T值的最大值;L 低門限值 是允許T值的最小值。
對(duì)每個(gè)激活傳送程序的每個(gè)虛電路,保持可變化的計(jì)數(shù)值(T)。在每個(gè)電路基礎(chǔ)上也可保持其他參數(shù),或者對(duì)一個(gè)電路群和傳送流具有相同編碼和傳送特征。
在步驟810中,初始化變化的T,并獲得參數(shù)N、L和H。在步驟820中,下一個(gè)MPEG TS分組210被讀到一個(gè)信元緩沖區(qū)。在每一個(gè)服務(wù)器110的系統(tǒng)時(shí)鐘同步的速率上讀取TS分組。例如,分組的字節(jié)從存儲(chǔ)116以每秒100兆字節(jié)轉(zhuǎn)送到信元緩沖區(qū),換句話說,傳送速率是比編碼速率大的數(shù)量序列。
在步驟830中,確定是否當(dāng)前的TS分組將傳送PCR 220。如分組不傳送PCR,在步驟840中,發(fā)送之前和下一個(gè)TS分組作為一個(gè)八個(gè)信元PDU。然后,在步驟850中,確定是否計(jì)數(shù)值比高門限值小。如果是在步驟860增加計(jì)數(shù)值,并且繼續(xù)步驟820。
另外,如果計(jì)數(shù)值超過高門限值時(shí),那么在步驟870中,計(jì)數(shù)值減N。在這種情況下,步驟880中,通過發(fā)送一個(gè)補(bǔ)償空閑信元,將程序“停止”一個(gè)信元的時(shí)間。繼續(xù)步驟820。
如果在步驟830中,確定當(dāng)前的TS分組將傳送一個(gè)PCR,在步驟885中確定計(jì)數(shù)值是否小于或等于低的門限值。如果,在步驟887中沒有應(yīng)答,發(fā)送TS分組為一個(gè)五個(gè)信元PDU,并在步驟890中,計(jì)數(shù)值減少了N。另外,在步驟892中,發(fā)送當(dāng)前分組和下一個(gè)分組為一個(gè)八個(gè)信元PDU,在步驟894中增加計(jì)數(shù)值,繼續(xù)用步驟820。為了保持前面的“漫游”,隨后的一步可以把一些抖動(dòng)引入到再現(xiàn)程序中。過快地傳送程序可以使CPE 122緩沖區(qū)溢出,可能使程序畸變。
關(guān)于互連視頻點(diǎn)播要求系統(tǒng),本發(fā)明已經(jīng)描述了一段特定的執(zhí)行過程,那些熟悉用這個(gè)技術(shù)的都懂得,這個(gè)發(fā)明實(shí)際可以在網(wǎng)上用來傳送定時(shí)程序數(shù)據(jù)的其它型協(xié)議,除異步轉(zhuǎn)移模式之外,仍舊保持在附加權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種為傳送程序數(shù)據(jù)對(duì)其調(diào)整和傳送的方法,在編碼速率上該程序數(shù)據(jù)表示有實(shí)時(shí)性,并且,程序數(shù)據(jù)從源經(jīng)網(wǎng)傳送到目的地,包括把程序數(shù)據(jù)格式化成傳送流;在一個(gè)傳送速率上傳送程序數(shù)據(jù),作為上述傳送流的部分,上述傳送速率由網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘確定,并且上述傳送速率被選擇成使上述傳送數(shù)據(jù)的傳送流比實(shí)時(shí)快;傳送時(shí)監(jiān)視這個(gè)程序數(shù)據(jù),確定這個(gè)程序數(shù)是否在實(shí)時(shí)之前;根據(jù)上述監(jiān)視把空數(shù)據(jù)插入到上述數(shù)據(jù)傳送流中,使程序?qū)崟r(shí)到達(dá)目的地。
2.權(quán)利要求1的方法,還包括把程序數(shù)據(jù)分成許多的傳送流分組;在程序數(shù)據(jù)的編碼速率上,把傳送流分組寫到一個(gè)信元隊(duì)列中;把上述許多的傳送流分組組成傳送信元,每個(gè)傳送信元包括路由信息;從上述信元隊(duì)列中,以傳送速率讀取上述傳送信元;在插入空數(shù)據(jù)的步驟中,包括如果上述信元隊(duì)列是空的,提供上述空閑數(shù)據(jù)作為空閑信元。
3.權(quán)利要求1的方法,還包括以系統(tǒng)時(shí)鐘確定的速率,把程序數(shù)據(jù)寫到一個(gè)信元緩沖區(qū),上述系統(tǒng)時(shí)鐘是獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘;把上述信元緩沖區(qū)的程序數(shù)據(jù)格式化成上述傳送流;當(dāng)傳送上述數(shù)據(jù)傳送流時(shí),判定上述程序數(shù)據(jù)是否被提前于實(shí)時(shí)傳送;其中,上述插入空數(shù)據(jù)的步驟包括根據(jù)上述判定,把上述空數(shù)據(jù)提供給上述傳送流,使上述程序數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)到達(dá)目的地。
4.一種在網(wǎng)上從源到目的地傳送具有實(shí)時(shí)的程序數(shù)據(jù)的設(shè)備,包括把程序數(shù)據(jù)格式化成傳送流的裝置;在傳送速率上,作為上述傳送流的一部分傳送程序數(shù)據(jù)的裝置;由網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘確定上述傳送速率,選擇上述傳送速率,使上述傳送數(shù)據(jù)的傳送流比實(shí)時(shí)快;傳送時(shí)監(jiān)視這個(gè)程序數(shù)據(jù),以確定程序數(shù)據(jù)是否在實(shí)時(shí)之前的裝置;根據(jù)上述監(jiān)視,把空數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)傳送流中裝置,使程序數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)到達(dá)目的地。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備,還包括把程序數(shù)據(jù)分成許多傳送流數(shù)據(jù)分組的裝置;以程序數(shù)據(jù)的編碼速率,把傳送流分組寫到一個(gè)信元隊(duì)列中的裝置;把上述許多傳送流分組組織成傳送信元的裝置,每個(gè)傳送信元包含著路由信息;在傳送速率上從上述信元隊(duì)列讀取上述傳送信元的裝置;其中,插入空數(shù)據(jù)的裝置包括如果上述信元序列為空時(shí),提供上述空閑數(shù)據(jù)作為空閑信元的裝置。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備,還包括以系統(tǒng)時(shí)鐘確定的速率上,把程序數(shù)據(jù)寫到信元緩沖區(qū)的裝置,上述系統(tǒng)時(shí)鐘獨(dú)立于上述網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘;在上述信元緩沖區(qū)中,把程序數(shù)據(jù)格式化成上述傳送流的裝置;當(dāng)傳送上述數(shù)據(jù)的傳送流時(shí),確定上述程序數(shù)據(jù)是否在實(shí)時(shí)之前傳送的裝置;其中,插入空數(shù)據(jù)上述裝置,包括根據(jù)上述判定,為傳送流提供上述空數(shù)據(jù),使上述程序數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)到達(dá)目的地。
7.為在網(wǎng)絡(luò)上傳送程序數(shù)據(jù)到目的地對(duì)其調(diào)整和傳送一種方法,在程序數(shù)據(jù)編碼速率上程序數(shù)據(jù)有一個(gè)表示的實(shí)時(shí),上述方法包括以上述程序數(shù)據(jù)的編碼速率,把程序數(shù)據(jù)寫到信元隊(duì)列中;把程序數(shù)據(jù)組織成傳送信元;從上述信元隊(duì)列以傳送速率讀取上述傳送信元,上述傳送速率由網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘確定,并且選擇上述傳送速率使上述傳送信元比以程序數(shù)據(jù)的編碼速率的實(shí)時(shí)快的速率傳送;如果上述序列為空時(shí)提供空閑信元,使程序數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)的編碼速率到達(dá)目的地。
8.權(quán)利要求7的方法,還包括對(duì)上述傳送信元提供路由信息,上述路由信息增加上述傳信元的尺寸。
9.權(quán)利要求7中的方法中,上述信元隊(duì)列包括一個(gè)緩沖區(qū)和一個(gè)定時(shí)信號(hào)檢測器,程序數(shù)據(jù)分割成傳送分組,一些上述傳送分組包括定時(shí)信號(hào),并且還包括為上述定時(shí)信號(hào)監(jiān)視上述傳送分組;判斷下一個(gè)傳送分組是否包括上述定時(shí)信號(hào);如果上述的下一個(gè)傳送分組不包括上述定時(shí)信號(hào),傳送上述下一個(gè)傳送分組和一個(gè)立即跟隨的傳送分組作為八個(gè)上述傳送信元;傳送上述下一個(gè)傳送分組作為五個(gè)上述傳送信元,上述下一個(gè)傳送分組不包括上述定時(shí)信號(hào)。
10.權(quán)利要求7的方法,還包括把許多程序數(shù)據(jù)同時(shí)寫到許多傳送序列中,許多程序數(shù)據(jù)的每一個(gè)有一個(gè)傳送序列;根據(jù)一個(gè)定時(shí)進(jìn)程序列,為寫到上述許多信元序列相應(yīng)的一個(gè),從一個(gè)上述程序數(shù)據(jù),選擇下一個(gè)字節(jié)。
11.為傳送程序數(shù)據(jù)對(duì)其調(diào)整和傳送的設(shè)備,程序數(shù)據(jù)在程序數(shù)據(jù)的編碼速率上有一個(gè)表示的實(shí)時(shí),并且從源在網(wǎng)絡(luò)上傳送程序數(shù)據(jù)到目的地,包括一個(gè)字節(jié)的時(shí)間分隔的多路復(fù)用器,它以程序數(shù)據(jù)的編碼速率,把程序數(shù)據(jù)寫到一個(gè)信元隊(duì)列,上述字節(jié)時(shí)間分隔多路復(fù)用器在編碼速率上由時(shí)鐘信號(hào)同步;緩沖器把程序數(shù)據(jù)組織成傳送信元;以傳送速率從上述信元隊(duì)列中讀取上述傳送信元的信元時(shí)間分割多路復(fù)用器,上述信元時(shí)間分割多路復(fù)用器在傳送速率上同步到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘信號(hào),選擇上述傳送速率,使上述傳送信元傳送得比程序數(shù)據(jù)的編碼速率的實(shí)時(shí)時(shí)間快;如果上述信元隊(duì)列是空的,提供空閑信元的裝置,使得程序數(shù)據(jù)在編碼速率上實(shí)時(shí)地到達(dá)目的地。
全文摘要
在交互的視像點(diǎn)播系統(tǒng)中,實(shí)時(shí)程序被編碼成一個(gè)包括許多傳送流分組的傳送流。一些傳送流分組包括指示程序?qū)崟r(shí)的定時(shí)信號(hào)。為了在異步傳輸模式的網(wǎng)絡(luò)上從源到目的地傳送,把傳送流分組格式化成傳送信元。信元以網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘確定的傳送速率,傳送信元,挑選傳送速率使傳送流的傳送比程序?qū)崟r(shí)快。當(dāng)傳送傳送流時(shí),確定傳送流是否在程序?qū)崟r(shí)之前傳送。在這情況下,把空閑序列插入到傳送流中,使程序以程序的實(shí)時(shí)到達(dá)目的地。
文檔編號(hào)H04N7/173GK1138801SQ9610461
公開日1996年12月25日 申請(qǐng)日期1996年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月10日
發(fā)明者杰弗里·B·門德爾森, 馬修·S·古德曼, 戴維·E·莫里斯 申請(qǐng)人:計(jì)數(shù)設(shè)備公司
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