专利名称：调制解调器前端设备和方法
技术领域：
本发明涉及如调制解调器的双向通信装置，尤其涉及提供适用于接口定时异常应用的定时误差处理功能的调制解调器。
背景技术：
调制解调器目前被利用作为将例如个人计算机(PC)的主机设备与外部宽带网关或例如有线电视或电信公司所提供的接入网接口的分离的计算机外部设备。调制解调器可被认为是一台“前端”装置，它检索来自接入网的信息并将该信息提供给例如PC的“后端”装置。在一个典型的配置中，例如数字用户线(DSL)或电缆调制解调器的调制解调器，通过与PC相连的外部装置互连(PCI)插槽与PC接口。
该PCI插槽典型地是许多PCI插槽的其中一个或共享公共PCI总线结构的接口连接。因此，通过PCI总线通信的一个装置的访问或通过PCI总线通信的其它装置的每一个的其它命令，导致至少短暂的PCI总线的服务中断。这个短暂的服务需求会产生“抖动”或其它定时异常，这对于时间敏感数据的路由选择是有害的。
在MPEG视听数据的情况下，过多的网络抖动或与MPEG传输流相关的27MHz时钟的不正确的恢复可以引起缓冲器溢出、缓冲器下溢、不期望的色彩改变以及其它有害的现象，这将导致传输的视听素材的不正确的播放。这样的网络抖动或不正确的时钟恢复(或其它定时操作)可由PCI总线访问/服务而引起。
发明内容
本发明包括适于恢复包括在第一传输流内的第二传输流，并减少由于通过例如PCI总线的数据总线的随机访问而在前端装置的范围内使第二传输流发生的定时异常。
依据本发明的一个实施例的方法包括从第一媒介接收，在第一传输流中已经处理了与第二传输流相关的数据包，第一媒介会使第一传输流抖动；从第一传输流中提取那些与第二传输流相关的数据包；以趋于减少抖动的方式适配提取的数据包；以及通过传输第二媒介发送该调配的数据包，该发送的调配的数据包形成减少了抖动的第二传输流。
通过下面结合附图的详细描述，可以容易地理解本发明，其中图1描述了从本发明受益的系统的高级方框图；以及图2描述了依据本发明的实施例的处理方法的流程图。
为便于理解，在可能的情况，使用了同一标号来指定附图的相同部件。
具体实施例方式
本发明将在与包括例如个人计算机(PC)的计算机装置或机顶终端(STT)的后端装置接口的、包括数字用户线(DSL)调制解调器的前端装置的范围内进行描述。通过前端装置从网络接收的数据典型地被连接至PCI接口，用于被后端装置作后续处理。本发明改为直接将数据路由至后端装置用于后续处理。例如接收的异步MPEG数据流的时钟恢复和缓冲管理可以在前端装置中被数据控制/抖动处理器执行，这样后端MPEG解码器功能不需要包括这样的功能。以这种方式，避免了使用PCI接口接收MPEG数据的直接存储器访问(DMA)传递，从而减少了从前端装置到后端装置的有效数据传递所需的PCI总线接入的总量。
图1描述了从本发明受益的系统的高级方框图。具体地，图1描述了包括与“前端”装置102通信的例如接入网101的第一媒介的系统100的高级方框图。该前端装置102通过第二媒介103与“后端”装置104通信。应注意，第二媒介103与第一媒介101相比，对经过其中发送的数据流会带来很小的或没有定时误差或数据恶化。该前端装置102也通过公知的接口例如外围部件互连(PCI)接口、通用串行总线(USB)接口、小型计算机串行接口(SCSI)等与计算机装置(没示出)通信。后端装置104通过应用接口170与应用105通信。
在示例性的实施例中，依据第一传输格式(例如异步传输方式(ATM)、网际协议(IP)或其它公知传输协议)的传输流被前端装置从接入网101接收。在接入网101包括电信网络的情况下，前端装置102实现例如数字用户线(DSL)的电信接口功能或其它合适的接口功能。如果接入网101包括数字有线电视分配网，那么前端装置102实现电缆调制解调器接口功能。本领域的技术人员可以容易地知道其它的例如卫星、POTS等的接入网/前端装置的组合。图1主要在符合DSL的接入网的范围内描述。
该前端装置102包括xDSL调制解调器110、路由器115、数据控制/去抖动模块120、传输接口125、处理器130、存储器135和PCI接口140。该前端装置102方便地处理与接收的传输流和提供给后端装置104的传输流之一或二者相关的定时信息。这些定时参数被用于确定定时异常，并且该前端装置在通过媒介103将恢复的数据传输给后端装置104之前，尽可能地校正这些异常。
xDSL调制解调器110与接入网101接口或连接，以发送并接收依据适用于接入网101的传输格式排列的数据。xDSL调制解调器110通过路由器115路由数据至数据控制/去抖动模块120或自数据控制/去抖动模块120路由数据。xDSL调制解调器110和路由器115与例如精简指令集计算机(RISC)处理器的处理器130通信。该处理器130调整xDSL调制解调器110和路由器115的功能，该处理器130与用于存储指令并用作前端装置102的临时存储和/或缓冲存储器的存储器135配合。
该处理器130也与例如高速缓存、时钟电路、电源电路等的各种支持电路(没示出)相配合。
该路由器115操作以从接入网101接收的数据中，提取适于通过后端装置104后续处理的传输数据包。在接入网101使用适于后端处理器104的格式传输数据包的情况下，路由器115简单地路由合适的数据包至数据控制/去抖动模块120。在接入网101使用与后端处理器104所用的不同的格式传输数据包的情况下，路由器115操作以依据与后端处理器104兼容的数据包结构，从接入网数据包结构信息中提取。
数据控制/去抖动模块120处理与提取的数据包相关的定时参数，以及可选地与从接入网101接收的传输数据包相关的定时参数。该处理的定时参数包括例如那些与27MHz MPEG系统时钟的恢复相关的时钟恢复参数。在本发明的一个实施例中，第二传输流包括已经插入包括27MHz MPEG系统时钟部分的参考数据包的MPEG传输流。即，每个参考数据包包括用于同步恢复时钟的程序时钟参考(PCR)，这样可以执行MPEG传输数据包的恢复和各种系统同步功能。已经恢复27MHz MPEG系统时钟之后，可以处理例如播放时间标记(PTS)、解码时间标记(DTS)的附加的定时参数和其它参数。
得自PCR的恢复时钟(和可选的其它定时参数)被数据控制/去抖动模块120用于确定恢复的数据包是否有例如丢数据包、延迟数据包、抖动的定时异常或其它异常。这样的异常可以由接入网101、连接至接入网101的用于传输数据的其它网络(没示出)、以及通过计算放于PCI接口140的装置要求而带来的前端装置102的中断而引起。响应该确定结果，执行合适的数据或定时处理操作。例如，传输数据包可被“重新标记”，这样定时异常被从传输数据包的连续序列中去掉。在丢弃传输数据包、遗漏传输数据包或传输数据包被破坏的其他情况下，这样的数据包可以被新的数据包所替换(例如使用前向纠错技术)。被破坏的数据包可以被抑制以避免后端装置中的定时误差或解码器误差。一般来说，数据控制/去抖动模块120被用于校正与包括的或后端数据包结构相关的定时参数。该校正的数据包被连接至传输接口125，该传输接口125执行使数据能够通过媒介103传输到后端处理器104的所有必需的传输接口功能。
数据控制/去抖动模块120也与PCI接口140相配合，以与例如个人计算机(PC)的计算装置(没示出)或其他计算装置通信。该计算装置向数据控制/去抖动模块120提供用于确定要处理哪些定时参数、接入网101和后端装置104利用了哪种格式的信息以及其它信息。该PCI接口140可被通用串行总线(USB)接口装置、小型计算机串行接口(SCSI)或其它公知的接口装置所替代。注意到，定时异常可以由于放在前端装置的PCI、USB、或SCSI接口的服务需求而发生。
后端装置104例如包括传输接口150、传输处理器155、视频解码器160、音频解码器165、以及可选的应用接口模块170。该后端装置104从第二媒介103接收例如包括如MPEG传输流的视听信息的传输流。传输接口150对于接收的传输流执行公知的传输接口功能，并将接收的传输流连接至传输处理器155。该传输处理器155执行例如从包括多个传输流的信号中多路分解一个特殊的传输流、从选择的传输流中多路分解视频和音频基本流并分别将所得的视频V和音频A打包的或未打包的基本流连接至视频解码器160和音频解码器165的传输处理功能。
每个视频解码器160和音频解码器165操作，以分别解码视频流V和音频流A以生成最终的解码的视频和音频流。解码的视频和音频流被连接至信号处理器并随后连接至各自的播放装置(没示出)。可选的接口170与应用105相配合，具体地，与应用处理器175相配合。应用处理器175与运行该应用程序的存储器180相连。
在本发明的示例性的实施例中，后端装置104利用第一RISC处理器来实现传输接口150和传输处理器155功能。另外，视频解码器160和音频解码器功能的每一个被各自的RISC处理器实现。在示例性的实施例中，接口170包括一个与例如应用RISC的应用处理器175相协作的RISC接口。存储器180被应用RISC175、可选的一个或多个视频解码器RISC160、音频解码器RISC165以及传输RISC150-155所使用。
上述依照本发明的原理并利用各种上述描述的RISC处理器的设备，提供了一种非常适于增加的数据速率的体系结构。具体地说，如果后端引擎也执行定时功能，后端RISC引擎将最终用尽路由数据处理能力，但本发明的设备却不是这样。这是因为本发明的前端装置执行定时功能，否则限制后端装置所能够维持的数据速率。
在本发明的一个实施例中，实现DSL功能的机顶终端不用作网关装置。在本发明的这个实施例中，前端装置102可以通过删去路由器/交换机构和PCI接口而简化。即，当前端装置不需要与计算机装置通信时，可以不用PCI接口140和路由器115。
能够实现依据本发明的方法的计算装置通过使用各种实现前端装置102和后端装置104以及相应的存储器装置和输入/输出装置的处理器而形成。如此，可以预期，这里讨论的一些作为软件处理的处理步骤可以在硬件内实现，例如，与上述参考的处理器相配合的电路、例如上述参考的接口装置的输入/输出(I/O)装置、以及各种存储装置。将会注意到，这里讨论的一些处理实施方式是针对被编程以执行各种时钟恢复、数据恢复、时钟和数据处理和其它依照本发明的功能的通用计算机而讨论的。会注意到，本发明可被以例如实现前端装置102和/或后端装置104的调制解调器集成电路(IC)的专用集成电路(ASIC)的硬件方式实现。如此，这里讨论的处理步骤可被广泛地解释为是由软件、硬件、或两者组合所等效地实现的。
图2描述了依据本发明的实施例的处理方法的流程图。具体地，图2的处理方法200在步骤205进入，在该步骤中，第一传输流数据包被前端装置102从例如电信网络的接入网101的第一传输媒介接收。
在步骤210中，从第一传输流中提取第二传输流数据包。即，当收到第一传输流时，第一传输流内与包括的第二传输流相关的那些数据包被提取出来。
在步骤220中，与第一传输流数据包和/或第二传输流数据包相关的定时参数被处理，以确定是否存在任何定时误差。即，参考方框225，来自第一和第二传输流其中一个或两个的定时参数被处理，以识别数据包抖动、丢弃的数据包、数据包破坏以及其它定时误差。
如上所述，其它定时误差可包括那些由于PCI接口140(或相应的USB、SCSI或其它接口)的服务而产生的误差。
在步骤230，第二传输流数据包内的定时误差被尽可能地校正。例如，在数据包抖动或其它定时误差的情况下，利用抗抖动处理技术来校正确定的数据包抖动误差。以这种方式，与第二传输流相关的数据包被处理，这样被例如第一媒介或接入网101(或初始传输源)引起的定时误差被校正，如果需要的话。
在步骤240，与第二传输流相关的校正的数据包通过第二媒介以第二数据流的方式提供给后端装置。
在步骤250，检索并利用第二传输流。即，在步骤250，后端装置104从第二媒介103检索形成第二传输流的校正的数据包，并处理那些数据包，以提取例如随后将被解码并利用(例如播放)的视频数据和相关的音频数据的基础数据。
在本发明的一个实施例中，上述传输流和包括在其中的视听子流(即，被后端装置104处理的视频流V和音频流A)可以包括依据任何运动图像专家组(MPEG)标准的传输流、打包的基本流(PES)或基本流。具体地，公知的MPEG-1第一标准指ISO/IEC标准11172，并在这里整体引入作为参考。公知的MPEG-2第二标准指ISO/IEC标准13818，并在这里引入参考。另外，在高级电视系统委员会(ATSC)数字电视标准文件A/53中描述的压缩数字视频系统，在这里全部引入作为参考。相似的标准例如那些描述MPEG-4、MPEG-7和欧洲数字视频广播(DVB)标准也可方便地应用，并也在这里分别全部引入作为参考。另外，各种例如ATM、IP等的传输协议在上述引证的标准文件中被参考并也在这里全部引入作为参考。
尽管这里示出并详细描述了引入本发明的理论的各种实施例，本领域的技术人员可以容易地想出许多其它的仍然引入这些理论的变化的实施例。
权利要求
1.一种设备，其特征在于包括一个调制解调器(110)，用于从第一媒介(101)接收已经在那里处理了与第二传输流相关的数据包的第一传输流，所述第二传输流数据包对于定时误差是敏感的；一个数据控制模块(120)，用于以趋于减少所述定时误差的方式适配所述第二传输流数据包，所述数据控制模块利用从所述第一传输流和所述第二传输流的至少一个恢复的定时信息；以及传输接口(125)，用于向第二传输媒介(103)提供所述与所述第二传输流相关的数据包。
2.如权利要求1所述的设备，其中还包括用于从所述调制解调器向所述数据控制模块路由传输数据包的路由器。
3.如权利要求1所述的设备，其中还包括接口模块(140)，用于在所述数据控制模块和计算装置之间传送数据，所述接口模块趋于在与所述第二传输流相关的数据包内引起所述定时误差，所述数据控制模块操作以减少被所述接口装置所引起的定时误差。
4.如权利要求1所述的设备，其中还包括一个后端处理装置(104)，用于通过所述第二媒介接收与所述第二传输流相关的所述数据包。
5.如权利要求1所述的设备，其中还包括传输处理器(150)，用于从通过所述第二媒介传输的所述传输流中，检索打包的基本流。
6.如权利要求5所述的设备，其中还包括至少一个基本流处理装置(160；165)，用于处理所述传输处理器所提供的检索的打包的基本流。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述传输处理器和所述至少一个基本流处理器的每一个被各自的精简指令集(RISC)计算装置所实现。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一传输流包括异步传输方式(ATM)或网际协议(IP)传输流中的一个，所述第二传输流包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7传输流之一。
9.一种机顶终端，包括用于从接入网(101)检索第一传输流并送往后端装置(104)的前端装置(102)，所述后端装置用于处理包括在所述第一传输流内的视听子流，以生成适于播放的视听信号，所述机顶终端装置的特征在于所述前端装置包括一个调制解调器(110)，用于从所述接入网接收所述第一传输流，所述第一传输流已经在其中处理了与第二传输流相关的数据包，所述第二传输流数据包形成所述视听子流并对于定时误差是敏感的；一个数据控制模块(120)，用于以趋于减少所述定时误差的方式适配所述第二传输流数据包，所述数据控制模块利用从所述第一传输流和所述第二传输流的至少一个恢复的定时信息；以及传输接口(125)，用于向第二传输媒介(103)提供所述与所述第二传输流相关的所述数据包。
10.如权利要求9所述的机顶终端，其特征在于所述前端装置还包括用于从所述调制解调器向所述数据控制模块路由传输数据包的路由器。
11.如权利要求9所述的机顶终端，其特征在于所述前端装置还包括接口模块(140)，用于在所述数据控制模块和计算装置之间传送数据，所述接口模块趋于在与所述第二传输流相关的数据包内引起所述定时误差。
12.如权利要求9所述的机顶终端，其特征在于所述第一传输流包括异步传输模式(ATM)或网际协议(IP)传输流中的一个，所述第二传输流包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7传输流中的一个。
13.一种方法，其特征在于包括下列步骤从第一媒介接收(205)第一传输流，在该第一传输流中已经处理与第二传输流相关的数据包，所述第一媒介会使所述第一传输流抖动；从所述第一传输流中提取(210)那些与第二传输流相关的数据包；以趋于减少抖动的方式，使用从所述第一和第二传输流的至少一个得到的定时信息，适配(220-230)提取的数据包；以及通过传输第二媒介发送(240)该适配的数据包。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一传输流对应于第一传输流格式，以及所述第二传输流对应于第二传输流格式。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一传输流格式包括异步传输模式(ATM)格式和网际协议(IP)格式的至少一种。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二传输流格式包括MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7传输流格式之一。
全文摘要
一种调制解调器前端设备和方法。本发明提出了一种用于恢复包括在第一传输流内的第二传输流，并减少由于通过例如PCI总线的数据总线的随机访问而在前端装置的范围内使第二传输流发生的定时异常的方法(200)和设备(100)。从第一传输媒介接收第一传输流(205)，在第一传输流中已经处理了与第二传输流相关的数据包，所述第一媒介会使所述第一传输流抖动。从所述第一传输流中提取那些与第二传输流相关的数据包(210)并使之适配以减少抖动(220，230,240)，以及通过第二传输媒介发送这些数据包(250)，该发送的适应数据包形成减少抖动的第二传输流。
文档编号H04L12/28GK1407463SQ0214145
公开日2003年4月2日 申请日期2002年8月30日 优先权日2001年8月30日
发明者托马斯·H·琼斯, 刘晓东, 杰弗里·L·泰勒 申请人:汤姆森特许公司