DE69804250T2

DE69804250T2 - Verfahren und system zum messen der qualität von digitalen fernsehsignalen

Info

Publication number: DE69804250T2
Application number: DE69804250T
Authority: DE
Inventors: Jamal Baina; Gabriel Goudezeune; Philippe Hocquard; Denis Masse
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: FR2772538B1; FR2772538A1; AU1568299A; US6366314B1; JP4160725B2; EP1040670B1; EP1040670A1; JP2002509401A; WO1999031891A1; DE69804250D1; AU747376B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Messen der Qualität von Digitalfernsehsignalen, und insbesondere für das Management der Dienstqualität eines Netzes für die Verteilung von digitalen audiovisuellen Signalen.
Um ein Verteilernetz wirkungsvoll überwachen zu können, ist es erforderlich, Qualitätsmessungen von verschiedenen Signalen im Netz zu nutzen, wobei diese Signale für den Transport und die Verbreitung von audiovisuellen Signalen dienen.
Die Schrift SCHULMAN M. A.: "END-TO-END PERFORMANCE MEASUREMENT FOR INTERACTIVE MULTIMEDIA TELEVISION", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL TEST CONFERENCE (ITC), WASHINGTON, OCTOBER 21-25, 1995, S. 979-985, XP000552905, beschreibt ein System für die Netzanalyse für Digitalfernsehen, bei dem der Durchgang von Ereignissen, d. h. von Datenpaketen, an unterschiedlichen Punkten des Netzes analysiert wird. Die Ereignisse können Videobilddaten oder auch Befehlssignale wie "Pause", "schneller Vorlauf" usw. darstellen. Die zu analysierenden Informationen betreffen die Größe von Datenpaketen wie auch den Zeitpunkt ihres Durchgangs an einem bestimmten Punkt. Diese Zeitpunkte werden in Bezug auf eine Zeitmarkierung (time stamp) bestimmt, der an jedem Analysepunkt durch einen örtlichen Zeitgeber bestimmt wird. Die Zeitgeber an jedem Analysepunkt sind untereinander synchronisiert. Die Ergebnisse der Analysen werden schließlich in eine zentrale Datenbank ferngeladen.
Die Schrift US-A-5 600 632 beschreibt ein System, das dem der vorhergehenden Schrift ähnlich ist, bei dem mehrere Analysatoren in dem Netz verteilt sind und die Zeitmarkierungen von übertragenen Datenpaketen analysieren. Hierzu weist jeder Analysator einen Zeitgeber auf, der mit denjenigen der weiteren Analysatoren synchronisiert ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zur Verfügung zu stellen, das eine solche Überwachung ermöglicht, ohne zusätzliche Komplikationen hervorzurufen, und ohne für die Digitalsysteme spezifische Eigenarten berücksichtigen zu müssen, wie z. B. die Eigenart des MPEG-2-Systems, durch welches die Bilder einer Sequenz nicht in der gleichen Reihenfolge übertragen werden, in der sie auf einem Schirm zu sehen sind (wobei die Bilder I, dann die Bilder P, und schließlich die Bilder B aus einer Gruppe von Bildern GOP übertragen werden).
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein Bezugszeitsignal, das bereits im Datenstrom vorhanden ist, zum Etikettieren von Messungen anzuwenden.
Die Erfindung stellt somit ein Verfahren zum Messen der Qualität von Digitalfernsehsignalen mit einem Datenstrom zur Verfügung, wobei das Verfahren die Durchführung einer Qualitätsmessung und die Erstellung von Meßsignalen, die für die Qualität von zumindest bestimmten der Daten des Datenstroms repräsentativ sind, beinhaltet, und die folgenden Schritte aufweist:
a) Auswählen eines Bezugszeitsignals im Datenstrom;
b) Erzeugen, ausgehend von dem Bezugszeitsignal, eines digitalen Multibit-Taktsignals, dessen. Phase vom Bezugszeitsignal abhängt, und dessen Zählwert auf eindeutige Weise von demjenigen einer beim anfänglichen Codieren der Digitalfernsehsignale erzeugten Zeitbasis abgeleitet ist; und
c) Etikettieren der Meßsignale mit Hilfe zumindest von bestimmten Bits des digitalen Taktsignals, die für die Art der durchgeführten Messungen bezeichnend sind.
Vorzugsweise umfaßt Schritt a die folgenden Unterschritte:
a&sub1;) Auswählen derjenigen digitalen Blöcke im Datenstrom, die den einem Programm zugeordneten Videodaten entsprechen; und
a&sub2;) Auswählen des Bezugszeitsignals in den Blöcken.
Beispielhaft sind die Digitalfernsehsignale im MPEG- 2-Standard, und im Schritt a&sub1; wird die Auswahl der Blöcke ausgehend vom PID [Protocol Identification]-Feld durchgeführt.
Vorzugsweise sind die bestimmten Videodaten diejenigen, an denen Audio- und/oder Videoqualitätsmessungen durchgeführt werden. In diesem Fall kann das Verfahren einen Schritt des Decodierens von bestimmten Videodaten ausgehend von Blöcken beinhalten, die ausgehend vom PID- Feld ausgewählt wurden.
Die Wahl des Bezugszeitsignals kann durch Überprüfen eines Flags für das Vorhandensein des Bezugszeitsignals in jedem betrachteten Block durchgeführt werden.
Bei Digitalfernsehsignalen im MPEG-2-Standard kann das Bezugszeitsignal das PCR-Signal, das SCR-Signal, das DTS-Signal, oder auch das PTS-Signal sein. Vorteilhaft besitzt das digitale Taktsignal in Schritt b eine Frequenz von k · 27 MHz, wobei k eine ganze Zahl oder eine Bruchzahl ist, die nicht gleich Null ist.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein System zum Messen der Qualität von Signalen in einem Digitalfernsehnetz mit einer Mehrzahl von Sendeanlagen, wobei das System eine Mehrzahl von Meßeinrichtungen aufweist, die zumindest bestimmten Sendeanlagen zugeordnet sind, und von denen jede aufweist:
eine Identifikationsvorrichtung, welche an einem Eingang den Datenstrom empfängt und als Ausgang ein aus dem Datenstrom ausgewähltes Bezugszeitsignal erstellt;
einen Taktgenerator, dessen Phase vom Bezugszeitsignal abhängt und als Ausgang ein digitales Multibit- Taktsignal erstellt, das auf eine gegebene Frequenz getaktet ist und dessen Zählwert auf eindeutige Weise von demjenigen einer beim Codieren der Digitalfernsehsignale erzeugten Zeitbasis abgeleitet ist;
eine Vorrichtung zum Etikettieren der Qualitätsmessungen mit Hilfe von zumindest bezeichnenden Bits des digitalen Taktsignals; und
eine Vorrichtung zum Übertragen der etikettierten Qualitätsmessungen;
- wobei sie einen Empfänger zum Sammeln der von der Übertragungsvorrichtung übertragenen, etikettierten Meßdaten vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist der Zählwert des digitalen Taktsignals gleich demjenigen der Zeitbasis.
Der Etikettiervorgang der Erfindung ermöglicht den Vergleich von Messungen, die an verschiedenen Stellen im Netz an den gleichen Daten durchgeführt wurden, ohne daß die Datenerkennung durch Stufenverzögerungen bzw. Laufzeiten infolge der Übertragung und/oder Codierung und/oder Decodierung beeinträchtigt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch deutlicher bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung anhand von nicht-einschränkendem Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Kontrolle am Eingang und am Ende der Kette eines Digitalfernsehnetzes;
Fig. 2 ein Beispiel für eine "Kontrolltafel" in einem erfindungsgemäßen Überwachungssystem;
Fig. 3 ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Meßsystem;
Fig. 4 ein Funktionsdiagramm einer Vorrichtung mit Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 5 eine Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 4;
Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 5; und
Fig. 7 die Phasenregelschleife des SSTC-Moduls.
Die Norm MPEG-2 [ISO/IEC 13818-1] legt dar, wie ein oder mehrere elementare Video-, Audio- und Datenströme ("elementary stream") in einen Strom zu kombinieren sind, der für eine Übertragung oder Speicherung geeignet ist. Dieser Standard liefert ausreichende und notwendige Informationen für die Synchronisierung der Präsentation am Ausgang eines Video- und Audiosignaldecoders, und um sicherzustellen, daß die Pufferspeicher bzw. "Buffers" des Decoders weder geleert noch gesättigt werden. Diese Informationen bestehen aus Zeitstempeln ("time-stamps"), die das Decodieren und Präsentieren von Video- und Audiosignalen betreffen, und Zeitstempeln, welche die Zuführung des binären Datenstroms selbst betreffen.
Das in diesem Standard beschriebene Taktungsmodell ist ein Modell, das eine konstante Verzögerung zur Verfügung stellt. Hierbei handelt es sich um die Verzögerung zwischen einem in den Codierer eintretenden Signal und dem gleichen Signal beim Austritt aus dem Decodierer. Es ergibt sich aus der Codierung, den Pufferspeichern des Decoders, und der Präsentation am Ausgang aus dem Decoder. Daher wird jedes Bild und jede Audio-Abtastprobe einmal und nur einmal präsentiert. Auf diese Weise bleibt der zeitliche Abstand zwischen zwei Bildern unverändert. Des weiteren ist die Frequenz, mit der das Audiosignal abgetastet wird, am Eingang zum Codierer und am Ausgang vom Decoder gleich.
Die Funktion der Zeitstempel ist es, sicherzustellen, daß die Verzögerung konstant ist, und daß die Video- und Audiosignale am Ausgang vom Decoder synchronisiert sind. Tatsächlich stellen sie einen Zähler dar, der bei jedem Taktimpuls, der eine Zeitbasis darstellt, inkrementiert wird (der Systemzeittakt, "system time clock" bzw. STC, von 27 MHz bei diesem Standard).
Die konstante Verzögerung und die Synchronisierung der Video- und Audiosignale am Ausgang vom Decoder kann erhalten werden, wenn die Codierer die Zeitstempel speichern. Dies ist der Fall, wenn die Zeitstempel zusammen mit den zugeordneten Signalen an den Decoder übertragen übertragen, und der Decoder verwendet sie für die Steuerung des Zeittaktes, mit dem Signale an seinem Ausgang präsentiert werden.
Die hauptsächlichen Zeitstempel sind wie folgt:
SCR ("System Clock Reference") für den Programmstrom und PCR ("Program Clock Reference") für den Transportstrom.
Diese Zeitstempel codieren die Zeitbasis, die für die Video- und Audio-DTS und -PTS (untenstehend definiert) eines gleichen Programms verwendet werden.
Die Zeitbasis STC ist ein 42-Bit-Zähler, der einen mit 27 MHz arbeitenden Zeitgeber repräsentiert, und die Zeitstempel werden auf 33+9 Bits codiert.
Der SCR oder PCR wird verwendet, um eine Zeitbasis STC' zu regenerieren, bei der es sich um die gleiche Zeitbasis STC wie beim Codieren handeln kann oder auf eindeutige Weise daraus abgeleitet ist, um so eine konstante Verzögerung zu bewirken.
- DTS ("Decoding Time-Stamp"): dieser Zeitstempel markiert den Zeitpunkt, an dem ein codierter Signalblock ("Access Unit" oder AU) am Eingang zum Decoder präsentiert wird. Die Zeitbasis ist der vorhergehende Takt geteilt durch 300 (wodurch ein auf 90 kHz getakteter Zeitgeber erhalten wird), und dieser Zeitstempel wird auf 33 Bit codiert.
- PTS ("Presentation Time-Stamp"): dieser Zeitstempel markiert den Zeitpunkt, an dem ein decodierter Signalblock ("Presentation Unit") am Ausgang des Decoders präsentiert wird. Die Zeitbasis ist der gleiche Takt wie für das DTS (Takt von 90 kHz), und dieser Zeitstempel wird auf 33 Bit codiert. Der PTS muß in jedem PES mindestens alle 0,7 Sekunden präsentiert werden und befindet sich im Header des PES-Pakets ("packet header").
Es ist zu beachten, daß die Signale PTS und DTS für Zeitstempel relativ zur Zeitbasis STC stehen. Sie entsprechen nicht der Absolutzeit (d. h. sie geben weder den Zeitpunkt der Codierung noch den Zeitpunkt der Decodierung an).
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Nutzung der Zeitdaten vor, die in einem digitalen Multiprogramm- Transportstrom MPTS z. B. gemäß dem MPEG-2-System vorhanden sind, zum Zweck der Überwachung der Meßausrüstung, insbesondere für die Messung der Qualität von audiovisuellen Signalen mittels Etikettieren der durchgeführten Messungen, um eine Kollationierung von Messungen zu ermöglichen, die an den gleichen Signalen, aber an unterschiedlichen Punkten im Netz durchgeführt werden.
Die audiovisuellen Signale werden dadurch "datiert", um eine Erkennung der Daten an allen Punkten im Netz zu ermöglichen, unabhängig von den durch Übertragung, Codieren und/oder Decodieren der Daten eingeführten Verzögerungen, und zwar auch dann, wenn Teile der Übertragungsausrüstung in Kaskadenschaltung vorliegen. Dieses "Datieren" identifiziert ein "Datum" im weiteren Sinne eines Ereignisses, wodurch es ermöglicht wird, eine Entsprechung zwischen verschiedenen Messungen bezüglich der gleichen Signale herzustellen, und es somit insbesondere ermöglicht wird, die Qualität von Signalen zu verfolgen, während sie vom Anfangspunkt des Netzes und entlang der gesamten Übertragungskette übertragen werden. Es ermöglicht auch eine Bestimmung der zeitlichen Position und die Charakterisierung eines Ereignisses, z. B. einer Störung, mit Hilfe ihrer Auswirkung auf die über das Netzwerk hinweg gemessenen audiovisuellen Signale. Eine solche Datierung trägt zum Erhalt von genauer Kenntnis bezüglich der Gesamtdienstqualität von audiovisuellen Übertragungen über das Netz bei.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Kontrolltafel für ein Überwachungssystem. Erfindungsgemäß existiert ein vereinheitlichter Datierungszeitgeber, welcher den MPEG- 2-Signalen zugeordnet ist. Dieses vorteilhafte Merkmal trägt zu einer Automatisierung eines Managements der Dienstqualität in Digitalfernsehnetzen (z. B. P1 bis P4: Beispiel mit 4 Messungen) bei.
Einige Qualitätsmessungen sind vergleichend, z. B. um die Transparenz des gesamten Netzes oder eines Teils davon zu beurteilen. Sie führen zwei Messungen an unterschiedlichen Stellen am Netz durch und vergleichen sie. Beispielsweise ist es bei einigen Lösungsansätzen für eine objektive Quantisierung der Audio- und Videoqualität nötig, einen Vergleich durchzuführen. Diese Operation wird z. B. zwischen Messungen durchgeführt, die zu Beginn der betreffenden Übertragung durchgeführt werden, und anderen Messungen, die am letzten Übertragungsglied durchgeführt werden. Die Messungen werden an Meßausrüstung durchgeführt, welche den Eingang (CE) kontrolliert, bzw. an Meßausrüstung, welche die Endqualität (CF) eines Digitalfernsehnetzes RES (Fig. 1) für die Übertragung von Audio-Video-Daten DAV kontrolliert. Ein Hilfskanal übermittelt in einer oder der anderen Richtung zwischen den Ausrüstungen CE und CF die gemessenen Qualitätsparameter QP, um einen Vergleich der Parameter zu ermöglichen.
Dieser Ansatz verlangt eine genaue zeitliche Synchronisierung zwischen Messungen, die am Eingang durchgeführt werden, und solchen, die am Ausgang durchgeführt werden. Folglich muß sichergestellt werden, daß die jeder Messung zugeordneten Datierungsinformationen zutreffend sind.
Zu diesem Zweck ermöglicht es das durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagene Verfahren, am Netz durchgeführten Messungen Datierungsinformationen zuzuordnen. Infolgedessen wird der Vergleich durch eine solche Synchronisierung gefestigt und widerstandsfähig gemacht. Es ist ausreichend, die gegenseitige Entsprechung der Datierungsinformation sicherzustellen.
Dies trifft natürlich auf Messungen zu, die an jeglichem Punkt eines Netzes durchgeführt werden, unabhängig davon, ob das Netz Bodenfunk, Kabel, oder auch. Satelliten anwendet.
Fig. 3 zeigt ein Netz, das Übertragungen durchführt, die in Kaskadenschaltung ausgehend von einem Netzanfangspunkt TSR durchgeführt werden. Das Netz weist ein erstes Niveau von Sendern EM11 ... EM1p auf, welche die vom Netzanfangspunkt TRS gelieferten Signale empfangen, und von denen einige die Signale an Sender auf einem zweiten Niveau weiterleiten, z. B.. EM21 ... EM29, oder auch EM31 EM36, usw. Einigen der Sender, z. B. EM11, EM13, EM21, EM31 ... sind jeweilige Meßeinrichtungen EMS11, EMS13, EMS21, EMS31 zugeordnet. Der Netzanfangspunktsender TSR kann ebenfalls Meßausrüstung EMESO aufweisen. Eine Überwachungsanlage SUP, die z. B. im Netzanfangspunkt angeordnet ist, empfängt die von den verschiedenen erwähnten Meßeinrichtungen EMS übertragenen Meßsignale, wobei die Informationen der Qualitätsmessungen erfindungsgemäß datiert sind. Es ist dann möglich, Messungen zu vergleichen, die an den gleichen Daten durchgeführt wurden, indem eine Entsprechung der Datierungsinformationen herbeigeführt wird, infolgedessen es möglich ist, die Qualität an jedem beliebigen Punkt im Netz zu verfolgen, falls sich dies als nützlich erweist.
Erfindungsgemäß wird der MPEG-2-TS-Strom decodiert, um die Datierungsinformationen ("time-stamp") zu extrahieren, die den audiovisuellen Signalen zugeordnet sind. Jeder Messung, die durch die Meßausrüstung durchgeführt wird, ist mit einem Zeitstempel versehen, der ihr auf eindeutige Weise zugeordnet ist. Dieses Datenpaar (Datierung, Qualitätsmessung) ist für eine Verwendung durch weitere Meßsysteme sowie durch das Überwachungssystem ausgelegt.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken der Verwendung eines Zeitdatierers basierend auf dem Inhalt eines Datenstroms, z. B. eines MPEG-2-Stroms. Einige Datenarten, die im Datenstrom enthalten sein können, wurden bereits erwähnt. Sie stellen Beispiele für Zeitbezüge dar, die für die Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
Die vorteilhafte Zuordnung von Daten bzw. zeitlichen Angaben zu Qualitätsparametern (die der Identität eines bestimmten Teils einer Meßausrüstung zugeordnet sind) ermöglicht eine Weiterübertragung an weitere Meßausrüstung und an ein Überwachungssystem SUP. Die Daten können dann effizient für Meßzwecke eingesetzt werden. Die Messungen, die der Datierung ihrer Durchführung zugeordnet sind, tragen auch zur Analyse von Ereignissen und zu Entscheidungen bezüglich der Dienstqualität bei audiovisuellen Übertragungen bei.
Das Überwachungssystem ist ein Hilfsmittel für die Kontrolle des Netzes im Sinne von Beaufsichtigung und Korrektur, kann aber auch eine Messungsdatenbank beinhalten. Diese Informationen gestatten den Erhalt einer Historie von aufgetretenen Ereignissen, welche die Dienstqualität der Übertragung von audiovisuellen Signalen beeinträchtigt haben. Dieses Wissen ermöglicht des weiteren eine Gegenüberstellung der Messungen, die an Signalen durchgeführt wurden, die aus unterschiedlichen Niveaus des Netzes stammen. Darüber hinaus können die Signale unterschiedlicher Form sein: HF-Signal, codierte und multiplexierte Digitaldaten, und/oder Signalabtastproben im Basisband usw.
Des weiteren führt die Ausrüstung für die vergleichende Messung an der abschließenden Kontrolle die Synchronisierung zwischen den Bezugsmessungen und den endgültigen Messungen durch. Dieser Arbeitsschritt wird mit Hilfe der Datierungsdaten durchgeführt. Die Messungen und die ihnen zugeordneten Datierungen gestatten die Durchführung einer Synchronisierung, welche die Anwendung von vergleichenden Meßverfahren erlaubt.
Die Erfindung besteht darin, den Datenstrom, z. B. einen MPEG-2-TS-Strom, zu decodieren, um daraus Informationen für die zeitliche "Zeitstempel"-Markierung MTS zu extrahieren, um eine Datierung der Messungen der Qualitätsausrüstungen beispielsweise für Audio und Video im Digitalfernsehen vorzunehmen.
Im Fall des MPEG-2-Standards ist es vorteilhaft, das im MPEG-2-TS-Strom enthaltene PCR-Feld oder SCR-Feld oder auch das DTS- oder PTS-Feld zu verwenden.
Die Ausrüstung ist gemäß der Darstellung in Fig. 4 in ein Digitalfernsehnetz integriert.
Ein Datenextrahierer EXD empfängt den Multiprogramm- Transportstrom MPEG-TS, gegebenenfalls zusammen mit einem PIDM-Signal, das die Identität PID der ausgewählten Frames repräsentiert, wobei das Signal PIDM von der Meßausrüstung EMES erzeugt wird.
Insbesondere beinhaltet die Meßausrüstung EMES einen Audio- und Videoanalysator, der die audiovisuellen Signale im Basisband verarbeitet und die Qualität der Signale mißt, so daß er Signale QP ausgibt, welche die mit der betreffenden Ausrüstung EMES gemessene Qualität der Signale repräsentiert.
Der Datenextrahierer EXD decodiert ein im Datenstrom enthaltenes Feld, und das Taktgeneratormodul HG erstellt ein Multibit-Taktsignal TS, das für die Datierung der Meßsignale QP verwendet wird.
Der MPEG-2-TS-Strom beinhaltet Zeitinformation zum Markieren der digitalen Daten. Das in den MPEG-2-TS- Frames enthaltene Feld PCR ermöglicht insbesondere die Durchführung der zeitlichen Markierung der Daten. Auf der Grundlage des PCR wird beispielsweise STC erzeugt. Ein Zähler STC' für die zeitliche Markierung der Daten stellt einen 42 Bit-Zähler dar, der einen Takt von 27 MHz repräsentiert. Die Ausrüstung decodiert den MPEG-2-TS-Strom und markiert die von der Meßausrüstung EMES gemessenen Daten unter Verwendung dieses Zeitdatierungszählers.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der MPEG-2-TS-Strom decodiert, um PCR zu extrahieren und STC in Form eines Signals STC' = STC zu synthetisieren. Es ist zu beachten, daß Sendeanlagen Decoder beinhalten, daß jedoch Daten in solchen Decodern intern bleiben und nicht darauf zugegriffen werden kann. Diese STC-Daten ermöglichen die Erstellung einer als MTS bezeichneten Information ("time-stamp"). Dieser Arbeitsschritt gestattet es bei der Ausrüstung für die Audio- und/oder Videoqualitätsüberwachung, eine Indexierung der gemessenen Qualitätsparameter mit Hilfe des Signals MTS vorzunehmen.
Der MPEG-2-TS-Frame ("transport-stream") enthält verschiedene Arten von Informationen. Ein MPEG-2-TS-Frame beinhaltet 188 Oktette, in denen mehrere spezielle Felder vorliegen, die es einem MPEG-2-Decoder ermöglichen, Payload-Informationen aufzufinden.
Um ein gegebenes Programm zu identifizieren, ist das PID-Feld ("packet identifier field") auf 13 Bits verfügbar.
Die Vorrichtung kann ein Modul zum Identifizieren eines bestimmten PID beinhalten, insbesondere desjenigen der Videodaten, die mit dem Programm in Zusammenhang stehen, an dem Audio- und Video-Qualitätsmessungen durchzuführen sind.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, weist der Zeitstempelgenerator MTS zwei Funktionsmodule auf.
- Einen Datenextrahierer MPCR, der das Auffinden der 188-Byte-Frames aus MPEG-TS-Strom, die dem durch die Meßausrüstung EMES angeforderten PIDM entsprechen, und das Erzeugen des PCR- (oder SCR-) Feldes auf der Grundlage der somit aufgefundenen Frames ermöglicht.
- Ein Taktgeneratormodul SSTC, das die Signale STC' auf 42 Bits auf der Grundlage des Signals PCR erzeugt, wie nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben ist.
Vorzugsweise ist das Signal MTS ein Signal HDT, das durch Beibehalten nur von bezeichnenden bzw. höherwertigen nützlichen Bits aus den Signalen STC' erhalten wird, d. h. den Bits bn bis b&sub4;&sub1;. bn wird in Abhängigkeit von der Periodizität der durchzuführenden Messungen gewählt, z. B. für Qualitätsmessungen, die einmal pro Sekunde durchgeführt werden, ist es möglich nur die Bits b&sub2;&sub5; bis b&sub4;&sub1; beizubehalten, da sich das Bit b&sub2;&sub5; des Signals STC' = STC einmal alle 0,73 Sekunden ändert.
Das Feld PCR besetzt 42 Bits in jedem Frame (33 Basisbits, 6 reservierte Bits, 9 Erweiterungsbits). Der Extrahierer MPCR zum Extrahieren des Signals PCR überprüft anfänglich das Flag für das Vorhandensein von PCR in jedem betreffenden Frame und extrahiert daraus die 42- Bit-Information. Diese Information repräsentiert eine Auffrischung des internen digitalen Zeitgebers an den Codierern und Decodern, der mit einer Frequenz von 27 MHz getaktet ist. Die Information PCR kommt im Datenstrom nicht regelmäßig vor. Der MPEG-2-Standard schreibt vor, daß die Zeit zwischen zwei Frames, welche PCR--Informationen enthalten, nicht länger als 100 ms sein darf, jedoch ist dies nicht besonders nachteilig, da dieses Signal nur zum Einstellen der Phase des Signals STC dient.
Gemäß der Darstellung in Fig. 6 weist das Modul MPCR ein Untermodul EPID auf, das den MPEG-TS-Strom demoduliert und als Ausgang die in Abhängigkeit vom PIDM gewählten Frames TSM erzeugt, sowie ein Untermodul SPCR. Das Untermodul SPCR wendet auf diese Frames ein Filter an, um die Flags zu erfassen, welche das Vorhandensein des Signals PCR angeben, das als Ausgang vom Untermodul SPCR erzeugt wird. Der Decoder DEC weist ein Untermodul DC auf, das die eigentliche Decodierfunktion erfüllt, sowie ein Untermodul DM, welches die Daten DAV erzeugt. Das Decoder-Untermodul DC empfängt auch das Signal PIDM für das Auswählen der Frames, an denen eine Messung vorgenommen werden soll, in dem bevorzugten Fall, daß diese Frames mit den Frames identisch sind, die für die Wiedergabe des Signals STC ausgewählt wurden. Die Meßausrüstung beinhaltet ein Kommunikations-Untermodul COM und ein Messungs-Untermodul MES. Das Untermodul COM liefert die Signale PIDM an die Untermodule EPID und DC, empfängt das Signal MTS, und überträgt es an die Messungs-Untermodule MES. Von den auf der Grundlage des Signals 2IDM ausgewählten Blöcken liefert das Untermodul DM des Decoders die Audio-Video-Daten DAV im Basisband an das Messungs- Untermodul MES, welches Meßsignale QP ausgibt, welche die jeweilige Meßausrüstung EMES identifizieren und ebenfalls unter Verwendung des Signals HDT ( = MTS) etikettiert sind.
Zum Steuern der Gerätschaft für die Audio- und Videoqualitätsmessung wird ein stabiles Taktsignal STC mit 27 MHz erzeugt. Zum Synthetisieren des STC, das mit dem 27 MHz-Takt getaktet ist, der mit dem MPEG-2-Standard kompatibel ist, verwendet das in Fig. 4 gezeigte Modul Werte von PCR und eine Servo-Regelschleife (VCO) zum Regeln der Phase eines Taktgebers mit der Frequenz von 27 MHz, um das Signal STC zu erzeugen. Das Prinzip, auf dem die Synthese von STC beruht, ist es, eine 27 MHz-Phasenregelschleife zu verwenden, um die ursprünglichen Werte von STC mit der Rate von 27 MHz auf der Grundlage der Werte von PCR zur Verfügung zu stellen.
Zu diesem Zweck, und wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird das Signal PCR als Ausgang vom Untermodul SPCR an einen der Eingänge eines Subtrahierers SS gelegt, dessen Ausgang an einen Integrierer INT eingegeben wird, dessen Ausgang wiederum dem Phasenregeleingang eines phasengeregelten 27 MHz-Taktgebers gelegt wird. Der Ausgang von diesem Taktgeber VCO inkrementiert einen Zähler CPTR. Das Signal PCR wird an den Lasteingang LD des Zählers CPTR gelegt. Bei jedem Auftreten des Signals PCR wird der Wert des Zählers CPTR nach dem Beladen mit dem Wert von PCR im Subtrahierer SS verglichen, und das Resultat dieses Vergleichs, das am Ausgang vom Subtrahierer SS vorliegt, gestattet die Phasenverriegelung.
Der Strom von STC-Werten ist im Vergleich mit der Frequenz, mit der Audio- und Videoqualitätsmessungen von den Analysatoren durchgeführt werden, zu groß. Es werden Zeitstempel verwendet, die mit der Frequenz in Bezug gesetzt sind, mit der Messungen durchgeführt werden sollen.
Die Rate, mit der die niedrigstwertigen Bits variieren, ist im allgemeinen zu schnell im Vergleich mit der Meßfrequenz. Das niedrigstwertige Bit b&sub0; ändert sich alle 37 ns, das nächste Bit b&sub1; alle 74 ns usw.. Infolgedessen sind die niedrigstwertigen Bits dieses Zählers nicht nützlich. Es ist daher möglich, im Signal MTS, z. B. HDT, nur solche Bits beizubehalten, die für eine Identifizierung der Messungen erforderlich sind.
Auf der Seite der niedrigwertigen Bits At ist es daher ausreichend, bis zu dem Bit beizubehalten, das sich schneller als die Periodizität der Messungen ändert.
Auf der Seite der höherwertigen Bits ist es ausreichend, eine Anzahl von Bits beizubehalten, die für die Unterscheidung von zwei Meßreihen an den gleichen Daten genügt, und dabei die Zeit T zu berücksichtigen, die für die Laufzeit und die Zeit der Kollationierung der Meßdaten benötigt wird. Bei einer Zeit T von gleich 3 Sekunden kann beispielsweise angenommen werden, daß es genügt, als das höchstwertige Bit das Bit b&sub2;&sub8; beizubehalten, das sich alle 5,8 Sekunden ändert. Eine Etikettierung kann z. B. auf der Grundlage der Bits b&sub2;&sub5; bis b&sub2;&sub8; durchgeführt werden.
Das Signal MTS dient zum Steuern von Ausrüstung für die Qualitätsmessung von Audio- und/oder Video Signalen in weiteren Geräten für die Überwachung von MPEG-2-Signalen, indem der Meßvorgang ausgelöst wird und daraufhin die entsprechenden Messungen mit Werten von HDT etikettiert werden. Dieser Vorgang macht es möglich, Messungen zu vergleichen, die an gleichen Daten an unterschiedlichen Punkten im Netz durchgeführt wurden.
Die vorliegende Erfindung ist auf das Betreiben von Meßausrüstung und Überwachungssysteme für Netze für die Verbreitung von Digitalfernsehsignalen anwendbar. Eines ihrer vorteilhaften Merkmale liegt in der Zuordnung der an den Signalen des Netzes durchgeführten Messungen zu einer vereinheitlichten Datierung in Verbindung mit den audiovisuellen Signalen. Ein weiteres betrifft die Extrahierung eines Bezugstaktes ausgehend von Daten, die im MPEG-2-Strom enthalten sind.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Mittel und Vorrichtungen beziehen sich vorteilhaft auf Erfordernisse in Systemen für das Management von Dienstqualität.

Claims

1. Verfahren zum Messen der Qualität von Digitalfernsehsignalen mit einem Datenstrom, wobei das Verfahren die Durchführung einer Qualitätsmessung und die Erstellung von Meßsignalen, die für die Qualität von zumindest bestimmten der Daten des Datenstroms repräsentativ sind, beinhaltet, mit den folgenden Schritten:

a) Auswählen eines Bezugszeitsignals (PCR) im Datenstrom;

b) Erzeugen, ausgehend von dem Bezugszeitsignal, eines digitalen Multibit-Taktsignals (STC'), dessen Phase vom Bezugszeitsignal (PCR) abhängt und dessen Zählwert auf eindeutige Weise von demjenigen einer beim anfänglichen Codieren der Digitalfernsehsignale erzeugten Zeitbasis (STC) abgeleitet ist;

c) Etikettieren der Meßsignale mit Hilfe zumindest von bestimmten Bits (HDT) des digitalen Taktsignals, die für die Art der durchgeführten Messungen bezeichnend sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Zählwert des digitalen Multibit-Taktsignals (STC') gleich demjenigen der Zeitbasis (STC) ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem Schritt a die folgenden Unterschritte aufweist:

a&sub1;) Auswählen derjenigen digitalen Blöcke im Datenstrom, die den einem Programm zugeordneten Videodaten entsprechen;

a&sub2;) Auswählen des Bezugszeitsignals in den Blöcken.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die digitalen Fernsehsignale dem MPEG-2-Standard entsprechen und im Schritt a&sub1; die Auswahl der Blöcke ausgehend vom PID [Protocol Identification]-Feld durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem die Videodaten diejenigen sind, an denen Audio- und/oder Videoqualitätsmessungen durchgeführt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, welches einen Schritt des Decodierens der Videodaten ausgehend von Blöcken aufweist, die ausgehend vom PID-Feld ausgewählt sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Auswahl des Bezugszeitsignals durch Überprüfen eines Flags für das Vorhandensein des Bezugszeitsignals in jedem betrachteten Block durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Digitalfernsehsignale dem MPEG-2-Standard entsprechen und das Bezugszeitsignal in der Gruppe ausgewählt wird, welche das PCR-Signal, das SCR- Signal, das DTS-Signal und das PTS-Signal beinhaltet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem im Schritt b das digitale Taktsignal eine Frequenz von k · 27 MHz besitzt, wobei k eine ganze Zahl oder eine Bruchzahl ist, die nicht gleich Null ist.

10. System zum Messen der Qualität von Signalen in einem Digitalfernsehnetz mit einer Mehrzahl von Sendeanlagen, welches eine Mehrzahl von Meßeinrichtungen (EMS&sub1;&sub1;, EMS&sub1;&sub3;, EMS&sub2;&sub1; ...) aufweist, die zumindest bestimmten Sendeanlagen (EM&sub1;&sub1;, EM&sub1;&sub3;, EM&sub2;&sub1; ...) zugeordnet sind und von denen jede aufweist:

- eine Identifikationsvorrichtung, welche an einem Eingang den Datenstrom empfängt und als Ausgang ein im Datenstrom ausgewähltes Bezugszeitsignal erstellt;

- einen Taktgenerator, dessen Phase vom Bezugszeitsignal abhängt und als Ausgang ein digitales Multibit-Taktsignal (STC') erstellt, das auf eine gegebene Frequenz getaktet ist und dessen Zählwert auf eindeutige Weise von demjenigen einer beim Codieren der Digitalfernsehsignale erzeugten Zeitbasis (STC) abgeleitet ist;

- eine Vorrichtung zum Etikettieren der Qualitätsmessungen mit Hilfe von zumindest bezeichnenden Bits (HDT) des digitalen Multibit-Taktsignals (STC');

- eine Vorrichtung zum Übertragen der etikettierten Qualitätsmessungen;

- wobei das System einen Empfänger (SUP) aufweist, der zum Sammeln der von mindestens einer solchen Übertragungsvorrichtung übertragenen, etikettierten Meßdaten vorgesehen ist.

11. System nach Anspruch 10, bei dem der Zählwert des digitalen Multibit-Taktsignals (STC') gleich demjenigen der Zeitbasis ist.