专利名称：网络数字电视系统时钟同步保持的控制方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于网络数字电视传输技术领域的控制方法，特别是一种网络数字电视系统时钟同步保持的控制方法。
背景技术：
当前，通用的数字电视编码技术是采用MPEG-2视音频编码标准，它由ISO/IEC13818文件描述，该文件也定义了编码输出码流的系统层结构，同时也定义了一个保持编解码器时钟同步的时间模型。同时标准在码流中也定义了一个节目参考时钟(PCR)值用来标记该节目码流的系统时钟，但标准中规定在进行码流的处理，如解复用，再复用和码率变化处理时要根据标准规定严格修正该码流的时间信息参数PCR值。随着数字电视和宽带IP网络的发展，在IP网络中进行数字电视业务的开展成为重要应用，同时实验证明，在IP网络中传输数字电视节目应该采用仅传输节目有效数据的单节目系统传输流的形式，这样的形式往往会导致在系统层表现为可变码率速率的单节目系统传输流，这样的系统传输流将比通过增加空包维持恒定码率速率(CBR)的系统传输流更加有效，不仅提高信道利用率，而且契合了IP网络“Best-effort”的服务模式。这意味着在网络中引入数字电视节目时必须进行多节目系统传输流的解复用，生成单节目系统传输流进行网络中的传输，同时要确保经过这些处理以后需要传输更为有效同时保持标准定义的时钟同步的时间模型依然有效。而传统的多节目解复用器为了保持这些时间信息的有效，在解复用时因为PCR在码流中的位置已经改变，所以不仅要要进行严格的(PCR)时间信息修正，而且要通过增加空包以维持恒定码率速率(CBR)的形式输出，不适合在共享的IP网络中有效传输，同时也增加了码流处理的复杂性。
在MPEG-2标准的ISO/IEC13818文件中，附录D“ITU-T H.222.0|ISO/IEC13818-1Systems Timing Model and Application Implications”详细的描述了该系统时钟同步模型的实现和意义，同时指出在进行码流的处理和传输时会引入PCR抖动(JITTER)，这些抖动有的是由于进行码流的处理引起的，有的是由于网络传输时引起的。附录D建议在进行码流的处理时要进行严格的PCR修正，建议在进行码流的传输后使用Smoothing Buffer平滑网络引起的抖动。在MPEG-2标准的ISO/IEC13818文件中，附录K“Interfacing Jitter-InducingNetworks to MPEG-2 Decoders”建议使用FIFO和PLL消除CBR在网络传输中的抖动，还建议另外的一种方法使用网络层的时间戳来协助消除网络传输引起的抖动。但是上述方法都是基于把处理抖动和传输抖动分别修正的思想，这样不单止处理复杂，无法清除所有的抖动，而且没有充分结合网络传输的服务模式。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种网络数字电视系统时钟同步保持的控制方法，能实现数字电视节目在网络中仅传输该节目的有效数据，在接收端恢复为恒定码率速率，并以正确的PCR值同步系统时钟，实现结构简单，并具有良好的扩展度，适用于把数字电视业务引入宽带IP网络中开展。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明把数字电视节目引入宽带IP网络开展过程中，在解复用和再复用单元进行时间信息的保持，经过网络的传输以后，在接收端根据传输流里的信息恢复出原来的时间信息，并且能以可变码率速率在网络中传输该节目的有效数据，以恒定码率速率的时间信息模型来达到编码端和解码端的系统时钟同步。
所述的“解复用和再复用”，是当在输入为传统数字电视广播网的数字电视节目系统传输流时，解复用和再复用处理单元根据输入系统传输流的信息，重新生成带有时间同步信息的单节目系统传输流，该单节目系统传输流仅包含节目有效的视音频数据在宽带IP网络中传输，这样的系统传输流将比通过增加空包维持恒定码率速率的系统传输流更加有效，不仅提高信道利用率，而且契合了IP网络“Best-effort”的服务模式，在接收端，恢复时间信息处理单元根据接收到的带有时间同步信息的单节目系统传输重新恢复为恒定码率速率的码流，该恒定码率速率码流的时间同步信息PCR值和进入输入解复用和再复用处理单元前的位置一样，使该节目码流解码器的系统时钟同步。
所述的“系统时钟同步”，包括前端解复用和再复用处理单元、网络传输处理单元、接收端恢复时间信息处理单元，解复用和再复用处理单元指对要进行有效的网络传输的数字电视系统传输流进行处理，以生成对应包含的单节目数字电视系统传输流；网络传输处理单元指为了有效的传输数字电视系统传输流，在进行网络传输时进行的协议处理；接收端恢复时间信息处理单元指在终端，收到传输的数字电视系统传输流的网络数据后，为了正确恢复该系统传输流的系统时间信息而进行的处理。
在输入为传统数字电视广播网的数字电视节目系统传输流时，在接收端恢复为恒定码率速率，并以正确时间信息的PCR值同步系统时钟，包括实现如下步骤①对输入的数字电视多路节目系统传输流进行解复用和再复用处理，在解复用处理过程中不需要进行时间信息的PCR值修正，只需要保持原来节目的时间信息和插入一些信息以纪录节目传输包的相对位置；同样在再复用处理过程中不需要进行时间信息的PCR值修正，生成不包含空包的单节目传输码流；②生成的不包含空包的单节目传输码流在网络中以可变码率速率传输；③在接收端，恢复时间信息处理单元根据该单节目系统传输流包含的信息重新恢复为恒定码率速率的码流，该恒定码率速率码流的时间同步信息PCR值和进入输入解复用和再复用处理单元前的位置一样。
本发明网络数字电视系统时钟同步保持实现方案在开展数字电视网络业务时，以一种更为简便的方式进行解复用和再复用处理生成对应包含的要传输的单节目系统传输流，网络传输处理单元以一种更为有效和简便的网络协议进行处理，可以实现在网络中以可变码率速率在网络中传输传输该节目的有效数据，在接收端以恒定码率速率解码播放，在终端，接收端恢复时间信息处理单元根据收到的网络数据信息进行相应的处理，可以恢复出和原来进入解复用和再复用处理单元的传输流一样精确的时间信息。本发明运算处理实现的结构简单，并具有良好的扩展度。无论是相对于开展网络数字电视业务进行的码流解复用再复用处理，还是相对于在网络中只传输有效码流码率，在接收端能恢复出精确的系统时间信息，本发明的方法均具有适用性。
图1在宽带IP网络从数字电视广播网引入数字电视节目开展网络数字电视业务的系统方框图说明数字电视单节目N的传输小包(TP)标记为TSN，N＝1，2……；空的传输小包(TP)标记位NULL；包含数字电视单节目N的系统时间信息PCR值的传输小包(TP)标记为PCRN，N＝1，2……。图1中，包括解复用和再复用处理单元，输入的数字电视节目系统传输流经解复用和再复用处理后，生成带有时间同步信息的单节目系统传输流。单节目系统传输流经网络传输处理单元处理后，以IP流的形式在宽带IP网络中传输。在接收端收到传输的IP流以后，首先进行去网络抖动处理，然后对接收到的带有时间同步信息的单节目系统传输流进行处理，恢复出和原来多节目系统传输流一样的时间同步信息。
图2解复用和再复用处理方框2中，示意生成带有时间同步信息的单节目系统传输流。
图3恢复时间信息处理单元方框3中，示意恢复出和原来多节目系统传输流一样的时间同步信息图。
图4按照本发明的一个实施例的应用场景和具体系统方框图。
图4是本发明一个实施例的应用场景和具体系统方框图，应用在宽带IP网络，从数字电视广播网引入数字电视节目开展网络数字电视业务。
具体实施例方式
以下结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
由于数字电视广播网的数字电视业务传输模式是广播形式，而宽带IP网络业务传输模式是双向，共享，尽力服务的形式，因而在宽带IP网络中以单节目系统传输流的传送方式更为适合IP网络的传输运营模式。因而需要对进入宽带IP网络的数字电视节目进行信息提取和解析，以及数字电视节目的解复用和再复用，生成适合IP网络传输的单节目系统传输流。
如图1、4所示，在具体实现数字电视业务IP网络化传输的过程中，数字电视节目可以是从地面广播，卫星传输，数字有线等传统的广播网络而来，接收到的带有正确时间信息的多节目系统传输流首先进行解复用和再复用处理，在这处理过程中，不需要像标准规定那样进行复杂严格的时间信息修正，而是充分考虑到网络处理，传输和接收恢复处理的协同配合，共同以一种更高效，简单和符合网络传输效率的方式实现网络电视业务。
对接收的多节目系统传输流进行图2中的解复用和再复用处理，生成带有时间同步信息的单节目系统传输流，对输入的数字电视节目系统传输流的包识别(PID)进行分析，如图所示如果对应的传输小包(TP)是构成所需要传输的单节目系统传输流的就保留，如果对应的传输小包(TP)是空包就替换为一个字节的同步位置标记(Tag)，如果对应的传输小包(TP)是构成其他传输的单节目系统传输流的也替换为一个字节的同步位置标记(Tag)。这样生成的带有时间同步信息的单节目系统传输流只包含构成本节目的有效数据和少量的时间同步信息，不会浪费IP网络传输带宽。
网络传输处理单元对带有时间同步信息的单节目系统传输流进行网络传输所需要的协议封装处理，例如可以对7个传输小包进行图2处理后就封装在一个数据帧里进行网络传输，也可以以固定的帧长度数据进行协议封装处理传输。
在接收端，可以应用MPEG-2标准里的建议进行去网络抖动处理。对接收到的数据进行图3所示处理，图3是本发明对接收到的带有时间同步信息的单节目系统传输进行恢复时间信息处理，如图所示检查收到的数据，如果是同步位置标记(Tag)则替换为一个空包，则恢复出来的数据流和原来进入解复用和再复用单元的数据流相比只包含单节目的数据，该单节目数据包在数据流的位置和在原来数据流的位置一样，这样对应该单节目的时间信息(PCR值)不需要做任何处理就能恢复出来作为同步系统解码器。从对应图3和图2对应可以看出时间信息包的在码流中的位置是一模一样的，表明在码流处理和网络传输过程中没有引入任何时间信息的抖动。在传输的IP数据流中，只包含了一个数字电视节目的有效数据和少量的时间信息同步标记，表明在数字电视IP网络传输中改变了传统数字电视广播网传输的恒定带宽，固定时延的模式，以一种更为带宽有效的模式传输。
权利要求
1.一种网络数字电视系统时钟同步保持的控制方法，其特征在于，把数字电视节目引入宽带IP网络开展过程中，在解复用和再复用单元进行时间信息的保持，经过网络的传输以后，在接收端根据传输流里的信息恢复出原来的时间信息，并且能以可变码率速率在网络中传输该节目的有效数据，以恒定码率速率的时间信息模型来达到编码端和解码端的系统时钟同步。
2.如权利要求1所述的网络数字电视系统时钟同步保持的控制方法，其特征是，所述的“解复用和再复用”，是当在输入为传统数字电视广播网的数字电视节目系统传输流时，解复用和再复用处理单元根据输入系统传输流的信息，重新生成带有时间同步信息的单节目系统传输流，该单节目系统传输流仅包含节目有效的视音频数据在宽带IP网络中传输，在接收端，恢复时间信息处理单元根据接收到的带有时间同步信息的单节目系统传输重新恢复为恒定码率速率的码流，该恒定码率速率码流的时间同步信息PCR值和进入输入解复用和再复用处理单元前的位置一样，使该节目码流解码器的系统时钟同步。
3.如权利要求1或者2所述的网络数字电视系统时钟同步保持的控制方法，其特征是，所述的“系统时钟同步”，包括前端解复用和再复用处理单元、网络传输处理单元、接收端恢复时间信息处理单元，解复用和再复用处理单元指对要进行有效的网络传输的数字电视系统传输流进行处理，以生成对应包含的单节目数字电视系统传输流；网络传输处理单元指为了有效的传输数字电视系统传输流，在进行网络传输时进行的协议处理；接收端恢复时间信息处理单元指在终端，收到传输的数字电视系统传输流的网络数据后，为了正确恢复该系统传输流的系统时间信息而进行的处理。
4.如权利要求2所述的网络数字电视系统时钟同步保持的控制方法，其特征是，在输入为传统数字电视广播网的数字电视节目系统传输流时，在接收端恢复为恒定码率速率，并以正确时间信息的PCR值同步系统时钟，包括实现如下步骤①对输入的数字电视多路节目系统传输流进行解复用和再复用处理，在解复用处理过程中不需要进行时间信息的PCR值修正，只需要保持原来节目的时间信息和插入一些信息以纪录节目传输包的相对位置；同样在再复用处理过程中不需要进行时间信息的PCR值修正，生成不包含空包的单节目传输码流；②生成的不包含空包的单节目传输码流在网络中以可变码率速率传输；③在接收端，恢复时间信息处理单元根据该单节目系统传输流包含的信息重新恢复为恒定码率速率的码流，该恒定码率速率码流的时间同步信息PCR值和进入输入解复用和再复用处理单元前的位置一样。
全文摘要
一种网络数字电视系统时钟同步保持的控制方法，把数字电视节目引入宽带IP网络开展过程中，在解复用和再复用单元进行时间信息的保持，经过网络的传输以后，在接收端根据传输流里的信息恢复出原来的时间信息，并且能以可变码率速率在网络中传输该节目的有效数据，以恒定码率速率的时间信息模型来达到编码端和解码端的系统时钟同步。本发明使解复用和再复用处理时更为简单，不需要进行时间信息的修正；生成带有时间同步信息的单节目系统传输流更适合在IP网络中传输，恢复出和原来多节目系统传输流一样的时间同步信息可以作为同步系统解码器时钟，以消除编解码不同步导致的各种现象。
文档编号H04L7/00GK1588987SQ20041005365
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月12日 优先权日2004年8月12日
发明者罗传飞, 周军, 王兴东, 熊红凯, 孙军 申请人:上海交通大学