Управление трафиком в спутниковой системе передачи данных
Номер патента: 11668
Опубликовано: 28.04.2009
Авторы: Д`орейе Де Ланреманж Максимильен, Брейнарт Дирк, Делярюэлль Даниель
Формула / Реферат
1. Устройство форматирования передачи, содержащее
множество устройств ввода, каждое для приема потока данных,
каскад кодирования или формирователь, содержащий несколько устройств ввода, каждое для приема данных из потоков данных, и множество устройств вывода, каждое из которых формирует битовый поток переменной скорости, мультиплексор, который объединяет выходные битовые потоки переменной скорости и формирует выходной поток,
каскад модуляции, имеющий одну или более схем модуляции битовых потоков на выходную несущую, схемы модуляции могут выбираться динамически из нескольких различных схем модуляции, доступных на каскаде модуляции, и
контроллер, предназначенный для мониторинга количества буферизованных данных или значения, относящегося к скорости поступления данных, на каскад модуляции и управления, на основе результатов указанного мониторинга, количеством данных, поступающих на каскад модуляции.
2. Устройство по п.1, в котором каскад кодирования содержит несколько кодеров или транскодеров данных, каждый из которых предназначен для кодирования или перекодировки одного из потоков данных для формирования кодированного или перекодированного битового потока переменной скорости.
3. Устройство по любому из пп.1 или 2, в котором формирователь содержит несколько контроллеров потока для формирования битового потока переменной скорости посредством управления потоком источника данных.
4. Устройство по любому из пп.2, 3, в котором каскад кодирования обеспечивает изменение режима работы кодеров или контроллеров потока для обеспечения того, чтобы сумма нескольких битовых потоков переменной скорости была меньше предварительно определенной максимальной скорости передачи битов, а контроллер предназначен для формирования некоторого количества фиктивных данных в виде входных данных, и при этом устройство форматирования передачи также содержит фильтр, который предназначен для удаления фиктивного трафика перед каскадом модуляции.
5. Устройство по п.4, в котором количество фиктивных данных относится к сумме данных, буферизированных в каскаде модуляции.
6. Устройство по любому из пп.4 или 5, в котором фиктивному трафику назначают код идентификации, который известен для фильтра.
7. Устройство по п.6, в котором кодом идентификации является код PID.
8. Устройство по п.6, в котором кодом идентификации является метка VLAN.
9. Устройство по любому из пп.2-8, в котором контроллер является действующим для вывода сигнала управления, который изменяется в соответствии со значением, относящимся к скорости поступления данных на каскад модуляции, сигнал управления управляет максимальной разрешенной скоростью передачи битов на выходе мультиплексора, и при этом каскад кодирования изменяет режим работы кодеров, транскодеров или контроллеров потока для обеспечения того, чтобы сумма нескольких битовых потоков переменной скорости была меньше максимальной разрешенной скорости передачи битов мультиплексора.
10. Устройство по любому из пп.2-9, в котором каскад кодирования или формирователь осуществляет сбор статистических данных относительно каждого входного потока и использует статистические данные для распределения ширины полосы частот между кодерами, или транскодерами, или контроллерами потока.
11. Устройство по любому из пп.2-10, в котором каскад кодирования или формирователь использует информацию о качестве обслуживания (QoS) для каждого входного потока при распределении ширины полосы частот между кодерами, или транскодерами, или контроллерами потока.
12. Устройство форматирования передачи по любому из предыдущих пунктов, которое используется в цепочке передачи системы цифрового телевидения (DVB).
13. Система цифрового телевидения, содержащая устройство форматирования передачи по любому из предыдущих пунктов.
14. Способ форматирования передачи, включающий в себя
прием нескольких входных потоков данных,
формирование выходных потоков данных в виде битовых потоков переменной скорости,
мультиплексирование битовых потоков переменной скорости для формирования выходного потока,
модуляцию выходного потока на выходную несущую с использованием одной или более схем модуляции, которые динамически выбирают из нескольких различных схем модуляции,
мониторинг количества данных, ожидающих модуляции, или значения, относящегося к скорости поступления данных для модуляции, и
управление на основе результатов указанного мониторинга количеством данных, принимаемых для модуляции.
15. Способ по п.14, в котором формирование включает кодирование или перекодировку каждого из потоков данных для формирования кодированного битового потока переменной скорости.
16. Способ по п.14 или 15, также включающий в себя буферизацию данных на этапе модуляции.
17. Способ по любому из пп.15 или 16, в котором формирование включает изменение действия кодирования, перекодировки или управления потоками для обеспечения того, чтобы сумма нескольких битовых потоков переменной скорости была меньше предварительно определенной скорости максимальной передачи битов, формирование некоторого количества фиктивных данных в виде входных данных и фильтрацию для удаления фиктивного трафика перед модуляцией.
18. Способ по п.17, в котором количество фиктивных данных относится к количеству данных, буферизованных в каскаде модуляции.
19. Способ по любому из пп.15-18, также включающий в себя вывод сигнала управления, который изменяется в соответствии со значением, относящимся к скорости поступления данных для модуляции, сигнал управления управляет максимальной разрешенной скоростью передачи битов выходных данных мультиплексирования, и при этом кодирование, перекодировку или управление потоком изменяют для обеспечения того, чтобы сумма нескольких битовых потоков переменной скорости была меньше максимальной разрешенной скорости передачи битов для этапа мультиплексирования.
20. Способ по любому из пп.15-19, в котором при кодировании, или перекодировке, или управлении потоком включают сбор статистических данных относительно каждого входного потока и использование статистических данных для распределения ширины полосы частот для кодирования, перекодировки или управления потоком.
21. Способ по любому из пп.15-20, в котором при кодировании, или перекодировке, или управлении потоком используют информацию качества обслуживания (QoS) для каждого входного потока для распределения ширины полосы частот для кодирования, перекодировки или управления потоком этих потоков.
22. Компьютерный программный продукт, содержащий код, который при выполнении на элементе обработки выполняет способ по любому из пп.14-21.
23. Машиночитаемый носитель информации, на котором хранится компьютерный программный продукт по п.22.
Текст
011668 Область техники, к которой относится изобретение Это изобретение относится к способу управления несколькими потоками трафика в системе передачи данных, такой как спутниковая система передачи данных, например система передачи цифрового телевидения, которая, например, имеет канал передачи данных ограниченной ширины полосы частот для переноса потоков трафика, к системе для выполнения способа и программному обеспечению для выполнения способа. Уровень техники Системы цифрового телевидения (DVB, ЦТВ) известны. Широковещание потоков содержимого,например широковещание видеоинформации и звуковой информации, осуществляют в цифровом виде с использованием схем модуляции и кодирования, которые обеспечивают возможность эффективного использования доступного спектра передачи. Содержимое DVB может быть доставлено посредством наземных сетей передачи данных или спутниковых сетей передачи данных. В любом случае существует потребность в транспортировке нескольких потоков содержимого DVB по каналу передачи (данных),имеющему ограниченную ширину полосы частот. На фиг. 1 схематично изображена система передачиDVB. Несколько потоков 10 содержимого, такого как данные звуковой информации и видеоинформации,могут исходить от различных поставщиков. Потоки кодируют, мультиплексируют и модулируют на несущую для доставки посредством функции 30 форматирования передачи. В случае распределенной спутниковой сети связи, изображенной на фиг. 1, несущей для доставки является несущая 61 восходящей линии связи между наземной станцией 60 и спутником 65 связи. Перед широковещанием содержимого по области 43 в приемные терминалы 75 в помещении 70 пользователя, спутник 65 преобразует несущую для доставки в различные части частотного спектра. Фиг. 2 изображает возможную функцию форматирования передачи, которая должна использоваться в цепочке передачи цифрового телевидения через систему спутника 1 (DVB-S1). Основными частями функции 30 форматирования являются каскад 40 кодирования/мультиплексирования и каскад 50 модуляции. Каскад 40 кодирования имеет несколько вариантов 10 входных данных, каждый представляет поток звуковых/видеоданных. Каждый поток кодируют посредством кодера 41 с использованием таких схем кодирования, как, например, MPEG-2. Такие схемы кодирования формируют поток данных переменной скорости со скоростью передачи битов, изменяющейся в соответствии со сложностью входного потока. Поток видеоинформации с быстро движущимся или точно детализированным изображением должен вызывать формирование кодером большей скорости передачи данных, чем поток видеоинформации с неподвижным изображением или с изображением без точной детализации. Подобные схемы используют для кодирования данных звуковой информации. Сумма группы из N кодированных вариантов выходных данных в любое время должна изменяться в соответствии со сложностью отдельных входных сигналов. Мультиплексор 45 объединяет кодированные потоки данных на линии 48 связи. Каскад 50 модуляции осуществляет модуляцию кодированных данных на несущую, имеющую ограниченную пропускную способность В Mbaud. Каскад 50 модуляции использует единую схему модуляции, и, соответственно, зависимость между скоростью выходных данных мультиплексора 45 и каскадом 50 модуляции является прямой зависимостью. Как отмечено выше, несущая 58 передачи имеет ограниченную ширину полосы частот, которая должна совместно использоваться несколькими потоками содержимого. Блоки 41 кодирования могут быть настроены в реальном масштабе времени для применения более жесткой или мягкой стратегии кодирования к выходным сигналам, так чтобы объединенные выходные данные мультиплексора 45 имели максимальную возможную скорость или меньшую. Продолжает существовать потребность в более эффективном использовании ограниченного спектра радиочастот для спутниковых услуг. Цифровое телевидение через спутник 2 (DVB-S2) предназначено для обеспечения повышенной эффективности через DVB-S1 посредством выбора способов модуляции,более сильного сглаживания каналов и более мощной схемы прямого исправления ошибок (FEC). Вновь,согласно фиг. 2, каскад 50 модуляции в системе DVB-S2 может использовать диапазон возможных схем модуляции, применяя различные схемы модуляции к различным потокам и даже изменяя схему модуляции для любого заданного потока. Следствием повышенной сложности DVB-S2 является то, что скорость передачи битов выходных данных мультиплексора не должна больше иметь прямую зависимость с каскадом модуляции и пропускной способностью несущей 58. Это делает существенно более трудным мультиплексирование потоков содержимого на несущую в реальном масштабе времени. Если каскад 40 кодирования/мультиплексирования формирует слишком большое количество данных, то будут заполняться или переполняться буферы на каскаде 50 модуляции, что приводит к задержке передачи в отдельных потоках данных или даже к потере данных. Наоборот, если кодер/мультиплексор 40 применяет стратегию кодирования, которая является чрезмерно жесткой, то ухудшается качество отдельных потоков видеоинформации. Соответственно, предложенное изобретение предназначено для обеспечения улучшенного механизма форматирования передачи.-1 011668 Раскрытие изобретения Согласно первому аспекту изобретения обеспечен механизм форматирования передачи, содержащий несколько устройств ввода, каждое для приема потока данных, такого как некодированный поток данных, например несжатый видеосигнал или звуковой сигнал, или кодированный поток данных, например сжатый цифровой видеосигнал или звуковой сигнал, или сетевой поток данных, такой как поток данных IP; каскад кодирования или формирователь, содержащий несколько устройств ввода, каждый для приема данных из потоков данных, и несколько устройств вывода, каждое из которых формирует битовый поток переменной скорости; мультиплексор, который объединяет выходные битовые потоки переменной скорости каскада кодирования и/или формирователя для формирования выходного потока; каскад модуляции, который предназначен для использования одной или большего количества из нескольких различных схем модуляции для модулирования битовых потоков на выходную несущую; и контроллер,который предназначен для управления количеством данных, поступающих на каскад модуляции. Контроллер выполняет управление скоростью для данных, поступающих на каскад модуляции, так что скорость вывода данных в выходном потоке из каскада модулятора находится в пределах определенного (но не обязательно предварительно определенного) ограничения для выходного канала передачи данных,например, на спутник. Например, если скорость модуляции для любого битового потока меняется, это должно изменять скорость передачи данных после каскада модуляции. Если указанная скорость уменьшается, то избыточные данные сохраняют в буферах в модуляторе. Посредством управления скоростью передачи данных, поступающих на каскад модулятора, контроллер регулирует количество данных, которые сохраняют в буфере, и, соответственно, может способствовать избежанию состояния переполнения. Формирователь выполнен с возможностью создания переменной скорости выходного потока, идущего в каскад модуляции, посредством использования кодеров на одном или на большем количестве некодированных потоков, или транскодеров на одном или большем количестве кодированных потоков данных,или дистанционно управляя источником потока данных с использованием одного или большего количества контроллеров потока. Формирователем может быть статистический формирователь. Преимущество, обеспечиваемое этой системой, состоит в том, что может быть получено более хорошее управление данными в выходном сигнале. Контроллер выполняет управление скоростью для данных, поступающих на каскад модуляции, так что скорость вывода данных в выходном потоке из каскада модулятора находится в пределах ограничения для канала передачи данных. При обеспечении управления скоростью избегают переполнения буфера, и можно осуществлять управление общим временем задержки и уменьшать его. Предпочтительно, контроллер для каскада модулятора осуществляет мониторинг значения, относящегося к скорости поступления данных в битовых потоках в модулятор и, в зависимости от этого, управляет указанной скоростью поступления данных. Это обеспечивает управление с обратной связью, которое осуществляет более эффективное управление потоком данных. Один вариант управления состоит в мониторинге буфера или буферов в каскаде модуляции. Если скорость слишком высока, то буферы должны начать заполняться. Контроллер может предпринимать действие для управления количеством данных, поступающих на каскад модуляции, когда удовлетворяется некоторый критерий, например при некотором заполнении буферов до порогового значения. Управление количеством данных, поступающих на каскад модуляции, может осуществляться поразному. В случае, когда вариантами входных данных являются видеоинформация или звуковая информация, известно использование каскада кодирования или формирователя так, чтобы сумма нескольких переменных битовых потоков, выводимых кодерами или транскодерами или контроллерами потока, находилась в пределах максимальной скорости передачи битов мультиплексора. Согласно варианту осуществления изобретения контроллер формирует некоторое количество фиктивных данных для введения в качестве фиктивного входного потока. Каскад кодирования или формирователь "обманываются" и принимают фиктивный трафик за реальный трафик. Каскад кодирования настраивает кодеры и/или транскодеры, или формирователь корректирует действие источника кодированных потоков данных посредством управления потоком для обеспечения попадания суммы скоростей передачи битов кодированных потоков в пределы максимальной допустимой выходной скорости передачи битов мультиплексора. Перед каскадом модуляции фиктивные данные удаляют посредством фильтра. Это приводит к уменьшению количества "реальных" данных, достигающих каскад модуляции. Предпочтительно, фиктивному трафику назначают код идентификации, который известен фильтру. Например, кодом идентификации может быть код идентификации пакета (PID, КИП) или метка виртуальной локальной сети (VLAN). Посредством этого фиктивные данные можно распознавать и осуществлять управление ими с использованием стандартных протоколов. Во втором варианте осуществления изобретения скоростью выходных данных мультиплексора и/или блоков обработки формирователя управляет непосредственно контроллер. Преимущество непосредственного управления мультиплексором и/или блоками обработки состоит в большем времени реакции скорее для прямого управления, чем для косвенного управления посредством добавления фиктивных данных. Согласно одному аспекту контроллер выдает сигнал управления, который устанавливает выходную скорость мультиплексора. Затем мультиплексор с использованием своего собственного механизма управления управляет каскадом кодирования для настройки кодеров или транскодеров (или контролле-2 011668 ров потока), так чтобы в любое время сумма нескольких битовых потоков переменной скорости, выводимых каскадом кодирования, попадала в пределы максимальной скорости передачи битов мультиплексора. В виде варианта контроллер действует непосредственно на блоках обработки для изменения скорости передачи данных. Описанные здесь функциональные возможности могут быть реализованы в программном обеспечении, аппаратных средствах или в их комбинации. Соответственно, согласно другому аспекту изобретения, представлено программное обеспечение для управления действием механизма форматирования передачи. Программное обеспечение может храниться на электронном запоминающем устройстве, на жестком диске, на оптическом диске или на другом машиночитаемом носителе информации. Программное обеспечение может быть поставлено в виде продукта компьютерной программы на машиночитаемом носителе информации или может быть загружено непосредственно на главное вычислительное устройство через сетевое соединение. Краткое описание чертежей Варианты осуществления изобретения будут описаны посредством возможных вариантов, согласно приложенным чертежам. Фиг. 1 изображает систему цифрового широковещания. Фиг. 2 изображает известную передачу, механизм форматирования передачи для использования в цепочке передачи системы по фиг. 1. Фиг. 3 изображает механизм форматирования передачи согласно первому варианту осуществления изобретения. Фиг. 4 изображает механизм форматирования передачи согласно второму варианту осуществления изобретения. Фиг. 5 изображает механизм форматирования передачи согласно третьему варианту осуществления изобретения. Осуществление изобретения Настоящее изобретение будет описано в отношении определенных вариантов осуществления и согласно некоторым чертежам, но изобретение ими не ограничивается, а ограничено исключительно формулой изобретения. Описанные чертежи являются исключительно схематическими и не накладывают ограничений. На чертежах в иллюстративных целях размер некоторых элементов может быть увеличен и не изображен в масштабе. Там, где в настоящем описании и формуле изобретения использован термин"содержащий", он не исключает другие элементы или этапы. Кроме того, термины первый, второй, третий и т.п. в описании и в формуле изобретения используют для различения подобных элементов и не обязательно для описания последовательности или хронологического порядка. Должно быть понятно,что термины, которые так использованы, в соответствующих обстоятельствах являются взаимозаменяемыми, и что описанные здесь варианты осуществления изобретения выполнены с возможностью действия в последовательностях, отличных от описанных или проиллюстрированных в данном документе. Вновь, согласно фиг. 1, изображена система цифрового широковещания для доставки содержимого на терминалы. Содержимое, предназначенное для передачи, сформировано источником и может иметь вид живого исходного материала видеосодержимого 11 и звукового содержимого 12, например живого телевидения и радиопрограмм, и содержимого 13, которое было предварительно записано и сохранено. Содержимое не ограничено данными видеоинформации и звуковой информации и может включать в себя данные для услуг передачи данных или частных каналов передачи данных. Входные данные могут быть одним или более количеством некодированных потоков данных, таких как несжатый видеосигнал или звуковой сигнал, или кодированным потоком данных, таким как сжатый цифровой видеосигнал или звуковой сигнал, или сетевым потоком данных, таким как поток данных IP, или могут быть их композицией. Следовательно, потоки 10 содержимого могут быть необработанными, некодированными (т.е. несжатыми) данными видеоинформации/звуковой информации, или исходный материал может быть уже кодированным в определенном формате, например, данными MPEG видеоинформации, или сетевыми данными, такими как данные IP. Содержимое может исходить из некоторого количества различных источников, например, различных широковещательных станций. Фиг. 3 изображает механизм 130 форматирования передачи согласно первому варианту осуществления изобретения. Как и в отношении механизма, изображенного на фиг. 2, каскад 140 кодирования/мультиплексирования принимает несколько потоков 10 содержимого. В последующем описании каскад 140 формирования/кодирования/мультиплексирования будет определен как формирователь, в частности, статистический формирователь. Обычно, каждый канал программы должен содержать по меньшей мере один элементарный поток некоторого вида данных, например видеоинформации, звуковой информации, и данных, например сетевых данных, таких как данные IP, которые совместно переносят содержимое для этого канала программы, например телевизионный канал должен содержать элементарный поток видеоинформации, несущий видеосодержимое, элементарный поток звуковой информации,несущий музыку для сопровождения видеосодержимого, и данные для таких услуг, как субтитры. Обычно, формирователь 140 должен принимать потоки, определяющие несколько различных каналов программы. Совокупность блоков 141 обработки данных действует на исходном материале данных, так что-3 011668 бы управлять скоростью передачи данных, передаваемых в мультиплексор 145. Блоками 141 обработки могут быть кодеры, которые кодируют входные потоки в соответствии со схемами кодирования, такими как звук и видео MPEG-2, которые изложены в ISO/IEC 13818-2 и ISO/IEC 13818-3. Скорость передачи битов X, выводимая каждым кодером, должна изменяться в соответствии со сложностью входного потока между минимальным и максимальным значением. Совокупность вариантов выходных данных Х 1-Хn кодера подают на мультиплексор 145. Некоторые или все потоки могут быть кодированным исходным материалом. В этом случае, если входные потоки 10 уже кодированы, то кодерами 141 являются транскодеры для перекодировки потоков содержимого. В зависимости от используемой схемы перекодировки может регулироваться скорость передачи данных, передаваемая на мультиплексор 145. Некоторые или все потоки могут быть сетевыми данными, такими как данные IP. В этом случае блоками 141 обработки являются контроллеры потока, которые могут воздействовать на скорость передачи данных, подаваемую на статистический формирователь и, вследствие этого, воздействовать на скорость, проходящую на мультиплексор 145. В этом варианте осуществления формирователь 140 принимает, дополнительно к "реальным" потокам 10 данных, один или более "фиктивных" потоков 15 данных, которые также подают на кодеры 142. Скорость D передачи битов, выводимая каждым из блоков 142 обработки фиктивного трафика также должна варьироваться между минимальным и максимальным значением. Блоками 142 обработки могут быть кодеры или транскодеры. Как будет описано более полно, указанные фиктивные потоки данных сформированы каскадом 150 модуляции. Контроллер 146 внутри формирователя осуществляет мониторинг общего количества трафика, выводимого совокупностью блоков 141 обработки и, необязательно,(блоком обработки) 142 и настраивает действие кодеров для обеспечения попадания общей скорости передачи битов в пределы допустимой максимальной выходной скорости Т Mbits/sec для мультиплексора. Например, настройка действия блоков обработки в качестве кодеров или транскодеров, как известно,должна иметь вид применения более жесткой или более мягкой стратегии кодирования к данным. В том случае, когда блоки 141 обработки осуществляют управление потоками, блок 141 обработки передает сигналы в источник данных для управления скоростью, с которой указанный источник передает данные. Алгоритмы, используемые контроллером 146 для формирования ширины полосы частот, могут принимать многие различные виды. Каждый из поступающих потоков может иметь ассоциированные с ним приоритет или качество обслуживания. Контроллер 146 может выделять ширину полосы частот каждому потоку в соответствии с приоритетом или QoS этих потоков. Контроллер 146 может собирать статистические данные о потоках за период времени, которые характеризуют поведение потоков и могут использоваться для предсказания будущих значений потоков. Контроллер 146 использует указанные статистические данные для принятия решения относительно того, как в произвольный момент времени распределять доступную ширину полосы частот (скорость передачи битов). Статистические данные могут включать в себя описатели трафика, такие как средняя скорость передачи битов, пиковая скорость передачи битов и т.д. Контроллер 146 может использовать одну или более из этих схем для распределения ширины полосы частот (скорости передачи битов). Каждый блок обработки, либо кодер, либо транскодер, либо контроллер потока, формирует выходной поток данных. Потоки данных подают на мультиплексор 145, который осуществляет временное мультиплексирование пакетов на линии связи в каскад модулятора. Функции мультиплексора должны изменяться между реализациями, но, в основном, включают в себя пакетирование/инкапсуляцию, временное мультиплексирование и создание таблиц сигнализации для транспортного потока. И "реальные" данные и "фиктивные" данные обрабатывают, например кодируют, одинаково. Можно заметить, что данные, выводимые из мультиплексора, должны содержать композицию пакетов данных, несущих кодированные "реальные" данные из входных потоков 10, и пакетов данных, несущих кодированные "фиктивные" данные из входных данных 15. Каждый пакет включает в себя заголовок пакета, который идентифицирует тип данных, которые несет этот пакет. В первом варианте осуществления фиктивному трафику назначают идентификатор пакета (PID), известный для фильтра 153 на каскаде 150 модуляции. Каскад 150 модуляции содержит входной каскад 151. Он содержит маршрутизатор 152, который проверяет заголовки пакетов, принятых из мультиплексора, и направляет их в соответствующий буфер. Фильтр 153 фиктивного трафика осуществляет мониторинг заголовков пакетов, поступающих в маршрутизатор 152. Пакеты, которые несут фиктивные данные, идентифицируются полем PID внутри своих заголовков. Фильтр 153 удаляет пакеты, несущие фиктивный трафик, и их не ставят в очередь ни в одном из буферов 155. Каждый из группы модуляторов 156 принимает данные из соответствующего ему буфера 155 и модулирует данные в соответствии с определенной схемой модуляции. Каскад 150 модуляции предназначен в режиме переменного кодирования модуляции (VCM, ПКМ) или в режиме адаптивного кодирования и модуляции (ACM, AKM). В режиме VCM каждый буфер 155 ассоциируют с определенной услугой или совокупностью услуг. Эту услугу или совокупность услуг кодируют и модулируют с использованием ее набора параметров, которые могут изменяться во времени. В DVB-S2 каждый буфер может быть также ассоциирован со своим собственным идентификатором входного потока (ISI, ИВП). В режиме АСМ (адаптивного кодирования и модуляции) каждый буфер ассоциирован с определенной скоростью кодирования и схемой модуляции. Пакеты распределяют динамически в различные буферы в-4 011668 соответствии с требуемым уровнем защиты для каждого пакета, а не в соответствии с их идентификацией по потоку или услуге. В DVB-S2 схема модуляции может выбираться из диапазона возможных схем модуляции. Каждая схема модуляции имеет эффективность, которая, в свою очередь, определяет количество данных, которые можно перенести для заданной ширины полосы частот канала. Схемы модуляции включают в себя варианты 32APSK, 16APSK, 8PSK и QPSK, хотя так же могут быть использованы другие существующие или разработанные в будущем схемы модуляции. Каждый буфер 155 накапливает данные. Количество буферизированных данных представляет временную задержку в передаче этих данных, а также является значением, связанным со скоростью, с которой поступают данные. Контроллер 157 осуществляет мониторинг количества данных, поступающих на каскад модуляции. Например, может осуществляться мониторинг количества данных (которое представляет задержку или время ожидания) в каждом буфере, и на его основе может формироваться фиктивный трафик. Количеством сформированных фиктивных данных может быть фиксированное количество, которое может изменяться, например увеличиваться или уменьшаться поэтапно, или может быть количеством, зависящим от задержки в каждом буфере. Можно заметить, что существует замкнутая система автоматического управления, которая является зависимой от количества данных, поступающих в модуляторы, например, от величины задержки в буферах 155. Эта замкнутая система автоматического управления предназначена для поддержания задержки на постоянном уровне. При увеличении количества данных в буферах 155 задержка увеличивается, и генератор 158 трафика формирует более высокий уровень фиктивных данных. Эти фиктивные данные занимают часть выходных данных мультиплексора. Это должно привести к уменьшению доли реальных данных, подаваемых на мультиплексор 145 и, в свою очередь, к уменьшению количества реальных данных, достигающих буферов 155 после удаления фиктивных данных. При уменьшении количества данных в буферах 155 уменьшается задержка в буферах 155, и генератор 158 трафика формирует более низкий уровень фиктивных данных. Это должно привести к увеличению доли реальных данных, подаваемых на мультиплексор 145 и, в свою очередь, достигающих буферов 155. В режиме VCM схема кодирования и модуляции, ассоциированные с каждым потоком (CMi), не изменяется или изменяется только изредка. Скорость передачи битов каждой услуги или совокупности услуг изменяется динамически в соответствии с содержимым и ограничением на качество для этих услуг. Так как каждую услугу или совокупность услуг кодируют и модулируют с использованием ее собственного набора параметров, то полная пропускная способность спутникового канала также изменяется таким образом, что не может быть предсказана. При использовании АСМ модуляция и кодирование каждого пакета также изменяются динамически в соответствии с условиями приема, сообщенными принимающими терминалами 70. Следовательно, полная пропускная способность канала изменяется непредсказуемым образом из-за обоих эффектов (изменяемая скорость передачи данных услуг и условия канала). Механизм обратной связи, сформированный мультиплексором 145, замкнутую систему 157 автоматического управления задержкой и генератор 158 фиктивного трафика используют для компенсации динамического изменения полной пропускной способности канала в режиме VCM или АСМ. В первом варианте осуществления управление действием совокупности блоков 141 обработки осуществляют в зависимости от пропускной способности для данных отдельных фиктивных потоков и/или от количества данных в одном или большем количестве буферов 155. Как в первом варианте осуществления, входные потоки 10 могут быть некодированы, при этом блоки обработки являются кодерами, могут быть уже кодированы, при этом кодеры 141 осуществляют перекодировку потоков содержимого, или могут быть сетевыми данными, такими как данные IP, при этом блоки обработки осуществляют управление потоками источника. Как в первом варианте осуществления, формирователь 140 принимает дополнительно к "реальным" потокам 10 данных один или более "фиктивных" потоков 15 данных, которые также подают на блоки обработки видео MPEG или IP данных, например, на кодеры, такие как кодеры или транскодеры. Скорость передачи битов D, выводимая каждым из блоков 142 обработки фиктивного трафика, должна также варьироваться между минимальным и максимальным значением. Как было описано, указанные фиктивные потоки данных сформированы каскадом 150 модуляции. Генератор 158 фиктивного трафика формирует один или более фиктивных потоков, которые относятся к одному или более количеству потоков, заполняющих буферы 155. Контроллер 146 внутри формирователя 140 осуществляет мониторинг общего количества трафика, выводимого совокупностью кодеров, и настраивает действие кодеров для обеспечения попадания общей скорости передачи битов в пределы допустимой максимальной выходной скорости Т Mbits/sec для мультиплексора. Как в предыдущем варианте осуществления,кодеры или транскодеры 141 используют различные схемы кодирования для управления скоростью передачи данных, идущих в мультиплексор, с учетом того, что способом управления количеством сетевых данных, таких как данные IP, является управление потоками, т.е. блок 141 обработки передает сигналы в один или более источников данных для управления скорости, с которой указанные один или более источников передают данные. Однако различие с первым вариантом осуществления состоит в том, что действие по меньшей мере одного блока 141 обработки зависит от пропускной способности для данных по меньшей мере одного из фиктивных потоков. Как раньше, настройка блоков 141 обработки должна принимать вид применения более жесткой или более мягкой стратегии кодирования к данным, или ис-5 011668 пользования управления потоками в большей или меньшей степени, однако эта стратегия управления потоками или кодирования теперь зависит от пропускной способности для данных по меньшей мере одного из фиктивных потоков. Алгоритмы, используемые контроллером 146 для формирования ширины полосы частот, учитывают количество данных в одном или большем количестве фиктивных потоков. Одна проблема, на которую может быть направлен этот вариант осуществления, состоит в равноправности в выходном потоке на спутник. Предположим, что скорость передачи данных всех входных потоков в статистический формирователь идентична. Из-за различных схем модуляции, используемых для модуляции отдельных входных потоков в каскад модуляции, более жестко модулированные потоки могут занимать большую часть выходного потока на спутник. В таком случае все входные потоки в формирователь будут оштрафованы, так как один поток имеет жесткую схему модуляции. Можно заметить, что это несправедливо. Чтобы компенсировать это количество кодированных данных, поступающих на мультиплексор в этом потоке, осуществляют управление входными данными в мультиплексор с использованием отдельного кодирования по потокам в блоках 141 обработки или с использованием отдельного управления потоками на каждом входном потоке. Одним вариантом выполнения этого является использование весов для кодирования или управления потоками. Это должно привести к модификации в отношении скорости передачи данных в выходных потоках на спутник после каскада модуляции. Например, предположим, что для одного из потоков должна быть использована жесткая схема модуляции, тогда соответствующий ей буфер 155 должен быть быстро заполнен. Это должно привести к вводу большого количества фиктивных данных в формирователь для этого потока. Если формирование осуществляют глобально на основе общего количества данных, вводимых в формирователь, тогда другие потоки должны быть кодированы более жестко (или, глобально,управление потоками должно быть применено в большей степени), чтобы удержать скорость передачи данных, достигающих мультиплексора, внутри его ограничений. Однако, в соответствии с этим вариантом осуществления, рабочие параметры кодера 141, ответственного за кодирование входного потока (или ответственного за установку управления потоками), относящегося к потоку, который принимает схему жесткой модуляции, устанавливают так, что входные данные кодируют более жестко, чем другие потоки(или используют в большей степени управление потоками). Это должно означать, что даже после применения более жесткой схемы модуляции на одном или большем количестве потоков в каскаде модуляции,достигается большее равноправие в выходном потоке, идущем на спутник. Подводя итог описанному выше, этот вариант осуществления выполняет определенный алгоритм для контроллера 146, который применяет действие по меньшей мере одного из блоков 141 обработки, отличного от других блоков 141 обработки в зависимости по меньшей мере от одного из фиктивных потоков, например от пропускной способности для данных по меньшей мере одного из фиктивных потоков. Так как пропускная способность для данных фиктивного потока данных может быть сделана зависимой от того, как быстро заполняется буфер 155, этот вариант осуществления также включает в себя выполнение определенного алгоритма для контроллера 146, который применяет действие по меньшей мере одного из блоков 141 обработки отлично от других блоков 141 обработки в зависимости от скорости, с которой заполняется или опустошается по меньшей мере один из буферов 155, или более обще, в зависимости от скорости, с которой по меньшей мере один поток достигает каскад модуляции. Дополнительное усовершенствование описанного выше варианта осуществления настоящего изобретения состоит в использовании комбинации контроллера 146 и генератора 158 фиктивного трафика. Сигнал, представляющий схему модуляции, используемую на каждом битовом потоке, передают из каскада модуляции в генератор 158. В зависимости от жесткости схемы модуляции генератор применяет вес для определения количества фиктивных данных для этого потока, возвращаемых в формирователь. Затем контроллер 146 выполняет алгоритм, подобный описанному выше, который осуществляет управление кодированием и/или управлением потоками на каждом входном потоке в соответствии со скоростью передачи данных ассоциированного фиктивного потока. Как указано выше, контроллер 146 может применять взвешивание в независимом варианте осуществления или дополнительно. В этом случае контроллер 146 может принимать сигналы, представляющие схему модуляции, из каскада модуляции. Фиг. 4 изображает механизм форматирования передачи согласно второму варианту осуществления изобретения. Этот вариант осуществления широко работает таким же образом, что и только что описанный, с контроллером 257, осуществляющим мониторинг значения, которое относится к скорости поступления данных в каскад модуляции, например, осуществляя мониторинг задержки в буферах 155 в каскаде модуляции и формируя количество фиктивного трафика, который подают на вход формирователя 240. В этом варианте осуществления трафик поступает в формирователь 240 в виде пакетов Интернет Протокола (IP, ИП). В режиме VCM трафик организован в различные потоки, один для каждого определенного адресата в спутниковой сети связи. Каждый поток принимает уникальный идентификатор Виртуальной Локальной сети (VLAN). Формирователь 240 добавляет метку VLAN к каждому пакету в зависимости от потока, к которому принадлежит этот пакет. В режиме АСМ каждая схема Кодирования и Модуляции модулятора CMi ассоциирована с уникальным идентификатором VLAN, и формирователь 240 добавляет метку VLAN к каждому пакету в зависимости от CMi, которому предназначен этот пакет. Фиктивному трафику также назначают метку VLAN, которая известна для фильтра 153. Сервер 210 поддерживает-6 011668 таблицу модуляторов и меток VLAN и инструктирует кодеры, какую метку VLAN следует применить. Для одной услуги IP в продолжении передачи метка VLAN может изменяться. Двумя возможными вариантами факторов, которые могут изменять сигнал из-за отношения сигнал-шум для широковещательной линии связи и которые требуют изменения в схеме модуляции, являются изменение погодных условий и замирание. Когда падает энергетический запас/SNR, принимающий терминал 70 передает сообщение в формирователь для изменения схемы кодирования и модуляции всего трафика, предназначенного для этого терминала. Для этого трафика выбирают новую схему кодирования и модуляции, и сервер 210 применяет соответствующую метку VLAN для этой схемы. Вариант осуществления по фиг. 4 может быть также модифицирован для выполнения определенного алгоритма для контроллера (не изображен), который применяет действие по меньшей мере одного из блоков обработки формирователя 240 отлично от других блоков обработки в зависимости от скорости, с которой заполняется по меньшей мере один из буферов 155, или, более в общем, в зависимости от скорости, с которой по меньшей мере один поток достигает каскада модуляции. В этом случае контроллер может применять действие по меньшей мере одного блока обработки формирователя 340 так, чтобы достигнуть более равноправного распределения скорости передачи данных в выходном сигнале на спутник. Внутри этого варианта осуществления также может быть использовано дополнительное усовершенствование, состоящее в использовании комбинации контроллера в формирователе и генератора 258 фиктивного трафика. Сигнал, представляющий схему модуляции, используемую на каждом битовом потоке,передают из каскада модуляции в генератор 258. В зависимости от жесткости схемы модуляции генератор применяет взвешивание для определения количества фиктивных данных для этого потока, возвращенных в формирователь. Тогда контроллер в формирователе выполняет алгоритм, который описан выше, который осуществляет управление способом, которым обрабатывают каждый входной поток, в соответствии со скоростью передачи данных ассоциированного фиктивного потока, чтобы вследствие этого осуществлять управление количеством выходных данных из формирователя. Как указано выше, контроллер в формирователе также может применять веса, в этом случае контроллер в формирователе принимает сигналы, представляющие схему модуляции, из каскада модуляции. Фиг. 5 изображает механизм форматирования передачи согласно третьему варианту осуществления изобретения. В этом варианте осуществления фиктивные данные не создают. Вместо этого формирователь 340 инструктируют изменить выходную скорость мультиплексора 345. Как описано выше, контроллер внутри формирователя 340 осуществляет мониторинг общего количества трафика, выводимого совокупностью блоков обработки, таких как кодеры, транскодеры или контроллеры потока или их комбинация, и настраивают действие блоков обработки, так чтобы обеспечивать попадание общей скорости передачи битов в пределы допустимой максимальной скорости в это время. Настройка блоков обработки,когда их используют как кодеры, должна принимать вид применения более жесткой или более мягкой стратегии кодирования к данным. Когда блоки обработки принимают сетевые данные, блоки обработки применяют в большей степени или в меньшей степени управление потоками. Допустимая скорость на выходе увеличивается или уменьшается в зависимости от количества данных, находящихся в очереди в буферы 155 каскада 350 модуляции. Когда буфер 155 начинает заполняться, формирователь 340 инструктируют уменьшить общую скорость передачи битов, которую он выводит. Когда буфер 155 опустошается, формирователь инструктируют посредством сигнала 359 управления увеличить количество трафика,которое он может выводить. В этом случае сигнал управления из каскада модуляции подают на блоки обработки (кодеры, транскодеры или контроллеры потока) или непосредственно на мультиплексор, как сигнал обратной связи. Этот вариант осуществления имеет общее действие, идентичное действию первого и второго вариантов осуществления, и не требует создания фиктивных данных. Однако он требует принятия формирователем 340 входных данных 359 управления из контроллера 357 задержки и динамического изменения формирователем 340 выходной скорости из мультиплексора 345. Вариант осуществления по фиг. 5 также может быть модифицирован для выполнения определенного алгоритма для контроллера 346, который посредством сигнала управленияприменяет действие по меньшей мере одного из блоков обработки формирователя 340 отлично от других блоков обработки в зависимости от скорости, с которой заполняется по меньшей мере один из буферов 155 или, более в общем, в зависимости от скорости, с которой по меньшей мере один поток достигает каскада модуляции. В этом случае, в ответ на сигнал управления, осуществляется применение действия по меньшей мере одного блока обработки (например, кодера, транскодера или контроллера потока) формирователя 340 так, чтобы достигалось более равноправное распределение скорости передачи данных в выходном сигнале на спутник. Для этого требуется, чтобы мультиплексор мог управлять некоторым или каждым блоком обработки отдельно, или чтобы контроллер 346 мог управлять некоторыми или каждым блоком обработки отдельно. При дополнительном усовершенствовании из каскада модуляции в контроллер 346 передают сигнал, представляющий схему модуляции, используемую на каждом битовом потоке. В зависимости от жесткости схемы модуляции контроллер 346 применяет действие по меньшей мере одного из блоков обработки формирователя 340 отлично от других кодеров или инструктирует выполнить это мультиплексор. Изобретение не ограничено описанными здесь вариантами осуществления, которые, не выходя из контекста изобретения, могут быть изменены или модифицированы.-7 011668 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство форматирования передачи, содержащее множество устройств ввода, каждое для приема потока данных,каскад кодирования или формирователь, содержащий несколько устройств ввода, каждое для приема данных из потоков данных, и множество устройств вывода, каждое из которых формирует битовый поток переменной скорости, мультиплексор, который объединяет выходные битовые потоки переменной скорости и формирует выходной поток,каскад модуляции, имеющий одну или более схем модуляции битовых потоков на выходную несущую, схемы модуляции могут выбираться динамически из нескольких различных схем модуляции, доступных на каскаде модуляции, и контроллер, предназначенный для мониторинга количества буферизованных данных или значения,относящегося к скорости поступления данных, на каскад модуляции и управления, на основе результатов указанного мониторинга, количеством данных, поступающих на каскад модуляции. 2. Устройство по п.1, в котором каскад кодирования содержит несколько кодеров или транскодеров данных, каждый из которых предназначен для кодирования или перекодировки одного из потоков данных для формирования кодированного или перекодированного битового потока переменной скорости. 3. Устройство по любому из пп.1 или 2, в котором формирователь содержит несколько контроллеров потока для формирования битового потока переменной скорости посредством управления потоком источника данных. 4. Устройство по любому из пп.2, 3, в котором каскад кодирования обеспечивает изменение режима работы кодеров или контроллеров потока для обеспечения того, чтобы сумма нескольких битовых потоков переменной скорости была меньше предварительно определенной максимальной скорости передачи битов, а контроллер предназначен для формирования некоторого количества фиктивных данных в виде входных данных, и при этом устройство форматирования передачи также содержит фильтр, который предназначен для удаления фиктивного трафика перед каскадом модуляции. 5. Устройство по п.4, в котором количество фиктивных данных относится к сумме данных, буферизированных в каскаде модуляции. 6. Устройство по любому из пп.4 или 5, в котором фиктивному трафику назначают код идентификации, который известен для фильтра. 7. Устройство по п.6, в котором кодом идентификации является код PID. 8. Устройство по п.6, в котором кодом идентификации является метка VLAN. 9. Устройство по любому из пп.2-8, в котором контроллер является действующим для вывода сигнала управления, который изменяется в соответствии со значением, относящимся к скорости поступления данных на каскад модуляции, сигнал управления управляет максимальной разрешенной скоростью передачи битов на выходе мультиплексора, и при этом каскад кодирования изменяет режим работы кодеров, транскодеров или контроллеров потока для обеспечения того, чтобы сумма нескольких битовых потоков переменной скорости была меньше максимальной разрешенной скорости передачи битов мультиплексора. 10. Устройство по любому из пп.2-9, в котором каскад кодирования или формирователь осуществляет сбор статистических данных относительно каждого входного потока и использует статистические данные для распределения ширины полосы частот между кодерами, или транскодерами, или контроллерами потока. 11. Устройство по любому из пп.2-10, в котором каскад кодирования или формирователь использует информацию о качестве обслуживания (QoS) для каждого входного потока при распределении ширины полосы частот между кодерами, или транскодерами, или контроллерами потока. 12. Устройство форматирования передачи по любому из предыдущих пунктов, которое используется в цепочке передачи системы цифрового телевидения (DVB). 13. Система цифрового телевидения, содержащая устройство форматирования передачи по любому из предыдущих пунктов. 14. Способ форматирования передачи, включающий в себя прием нескольких входных потоков данных,формирование выходных потоков данных в виде битовых потоков переменной скорости,мультиплексирование битовых потоков переменной скорости для формирования выходного потока,модуляцию выходного потока на выходную несущую с использованием одной или более схем модуляции, которые динамически выбирают из нескольких различных схем модуляции,мониторинг количества данных, ожидающих модуляции, или значения, относящегося к скорости поступления данных для модуляции, и управление на основе результатов указанного мониторинга количеством данных, принимаемых для модуляции. 15. Способ по п.14, в котором формирование включает кодирование или перекодировку каждого из потоков данных для формирования кодированного битового потока переменной скорости.-8 011668 16. Способ по п.14 или 15, также включающий в себя буферизацию данных на этапе модуляции. 17. Способ по любому из пп.15 или 16, в котором формирование включает изменение действия кодирования, перекодировки или управления потоками для обеспечения того, чтобы сумма нескольких битовых потоков переменной скорости была меньше предварительно определенной скорости максимальной передачи битов, формирование некоторого количества фиктивных данных в виде входных данных и фильтрацию для удаления фиктивного трафика перед модуляцией. 18. Способ по п.17, в котором количество фиктивных данных относится к количеству данных, буферизованных в каскаде модуляции. 19. Способ по любому из пп.15-18, также включающий в себя вывод сигнала управления, который изменяется в соответствии со значением, относящимся к скорости поступления данных для модуляции,сигнал управления управляет максимальной разрешенной скоростью передачи битов выходных данных мультиплексирования, и при этом кодирование, перекодировку или управление потоком изменяют для обеспечения того, чтобы сумма нескольких битовых потоков переменной скорости была меньше максимальной разрешенной скорости передачи битов для этапа мультиплексирования. 20. Способ по любому из пп.15-19, в котором при кодировании, или перекодировке, или управлении потоком включают сбор статистических данных относительно каждого входного потока и использование статистических данных для распределения ширины полосы частот для кодирования, перекодировки или управления потоком. 21. Способ по любому из пп.15-20, в котором при кодировании, или перекодировке, или управлении потоком используют информацию качества обслуживания (QoS) для каждого входного потока для распределения ширины полосы частот для кодирования, перекодировки или управления потоком этих потоков. 22. Компьютерный программный продукт, содержащий код, который при выполнении на элементе обработки выполняет способ по любому из пп.14-21. 23. Машиночитаемый носитель информации, на котором хранится компьютерный программный продукт по п.22.
МПК / Метки
МПК: H04N 7/58
Метки: данных, системе, спутниковой, управление, передачи, трафиком
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/12-11668-upravlenie-trafikom-v-sputnikovojj-sisteme-peredachi-dannyh.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Управление трафиком в спутниковой системе передачи данных</a>
Предыдущий патент: Электролитические пластины из нержавеющей стали
Следующий патент: Антитела против m-csf
Случайный патент: Способ и смесительная установка для перемешивания сыпучих материалов с широким распределением частиц по размерам