JPH08509593A - データパケットを伝送する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 データパケットの入力ストリーム（ＴＳ１）からのデータパケット（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３）を、データパケットの出力ストリーム（ＴＳ）に伝送する方法および装置である。複数のトランスポートストリーム（ＴＳ１，ＴＳ２）を多重化する場合、パケットジッタが、デコーダバッファがオーバフローまたはアンダフローする恐れがある程に生じる恐れがある。この問題を、タイムウィンドウ（ＬＴＷ）をデータパケットに関連させ、前記ウィンドウ内での前記データパケットの位置についての位置情報（３１−３６）をパケット中に収容することによって回避する。

Description

【発明の詳細な説明】 データパケットを伝送する方法および装置技術分野 本発明は、データパケットを伝送する方法および装置に関するものである。特 に本発明は、基本ＭＰＥＧストリームからのデータパケットをトランスポートス トリームで伝送する方法および装置に関するものである。背景技術 以下でCD 13818-1と呼称されるDraft International Standard ISO/IED CD 13 818-1として１９９３年１２月１日に刊行された、「情報技術−画像および関連 するオーディオ情報の一般的な符号化−パート１：システム（Generic coding o f moving pictures and associated audio information-Part 1：Systems）」に おいて、ＭＰＥＧ符号化画像およびオーディオ信号とデータとを伝送するシステ ムが開示されている。データの基本データストリームは、パケット化される。パ ケットは、プログラムストリームまたはトランスポートストリームを形成するよ うに多重化される。したがってトランスポートストリームは、パケットベースの 時間多重伝送チャネルを構成する。データは、各々１８８バイトのトランスポー トパケットで伝送される。各トランスポートパケットは、正確に１つの基本スト リームに属する。１つまたはそれ以上の基本ストリームは、プログラムを構成す る。各基本ストリームは、可変または一定とすることができるデータレートを有 する。 ２つ以上の基本ストリームが１つのトランスポートストリームを共有すること と、トランスポートパケットの固定長による量子化効果とによって、１つの基本 ストリームのトランスポートパケットの間隔は、一様でなくなる。この効果を、 「ジッタ」と呼ぶ。このジッタを、代表的なトランスポートストリームの一例を 示す図１で説明する。この図に示すパケットＰ１，Ｐ２．．．は、１つの基本ス トリームからのパケットである。ジッタにより、これらの間隔は等しくならない 。 ジッタを補償するために、ビデオまたはオーディオデコーダは、大型のバッフ ァを持たなければならない。CD 13818-1の１５ページにおいて、この大型のバッ ファを、デコーダバッファの大きさの一部として記載している。ジッタは、目的 のデコーダにおけるバッファのアンダフロー（パケットの到達が遅すぎる）また はオーバフロー（パケットの到達が速すぎる）が生じるほど大きくなってはなら ない。この要求および他の要求を満たすトランスポートストリームを、「合法」 ＭＰＥＧ２トランスポートストリームと呼ぶ。 多くの用途において、トランスポートストリームの再多重化を行うことが必要 である。再多重化動作とは、入力ストリームとして１つまたはそれ以上の合法Ｍ ＰＥＧ２トランスポートストリームを有し、出力ストリームとして１つの合法Ｍ ＰＥＧ２を生成する何らかの動作を意味すると理解される。再多重化動作の例と しては、 １）１つのプログラムを含むいくつかのトランスポートストリームと、多重プロ グラムトランスポートストリームとを結合すること、 ２）１つのプログラムを多重プログラムトランスポートストリームに加え、新た なトランスポートストリームを生成すること、 ３）多重プログラムトランスポートストリームからいくつかのプログラムを選択 し、新たなトランスポートストリームを生成すること、および、 ４）多重プログラムトランスポートストリームから選択された１つのプログラム を記録することがある。 再多重化動作における問題は、再マルチプレクサが、所定の基本ストリームに 属する所定のトランスポートパケットの元のスケジューリングモーメントを知る ことができないことである。再マルチプレクサがその出力ストリームを生成する とき、パケットを正しい位置にスケジュールできない恐れがある。再マルチプレ クサは、パケットをより早くスケジュールするか、より遅くスケジュールするか してしまうに違いない。両方の場合において、そのパケットのジッタは、変化す る。再マルチプレクサが元のスケジューリングモーメントを知らないことから、 出力ストリームが合法であることを確実なものとすることはできない。 さらに、ＭＰＥＧ２システム標準草案CD 13818-1は、可変ビットレートを有す る基本ストリームの伝送を許可している。所定の回数の再多重化ステップの後、 各ステップによって付加されたジッタは、基本ストリームの瞬時レートを予測で きないように変化させる。所定のパケットの元のスケジューリングモーメントに ついての情報が利用できないため、元のレートを復元することはできない。発明の開示 本発明の目的は、上述した問題を軽減した、データパケットを伝送する方法を 提供することである。 本発明によれば、データパケットの基本ストリームからのデータパケットをデ ータパケットの出力ストリームに伝送する方法は、タイムウィンドウをデータパ ケットに関連させ、前記ウィンドウ内での前記データパケットの位置についての 位置情報をパケット中に収容するステップを具える。このようにすると、バッフ ァ制限を破ることなしに、パケットを前記ウィンドウ内のどこにでもスケジュー ルすることができる。 本発明の好適な実施例において、位置情報は、前記データパケット内に含まれ るパラメータの形式をとり、例えばウィンドウの開始点に対してのパケットの開 始点のオフセットとする。 各パケットにおいてオフセットパラメータを伝送することは、大きすぎるオー バヘッドを形成する。したがってさらに他の実施例において、位置情報は、同じ 基本ストリームからの連続するデータパケットと関連するタイムウィンドウ間の 間隔を表すパラメータを含む。このようにすると他のパケットの位置情報を、計 算することができる。図の簡単な説明 本発明を、実施例および図の記述によって説明する。ここで、 図１は、すでに記述した、本発明の基礎となる問題を説明する線図であり、 図２は、本発明による方法を実行する装置を示し、 図３は、図２に示す装置の動作を説明するタイミング図を示し、 図４は、本発明による方法の他の実施例を説明するタイミング図を示す。発明を実施するための最良の形態 図２は、複数のオーディオビジュアル番組を１つのチャネルによって伝送する 装置を示す。本装置は、第１ビデオ信号を表す基本ストリームＥＳ１（Ｖ）と、 関連する第１オーディオ信号を表す基本ストリームＥＳ１（Ａ）とを受ける第１ パケット化器１００を具える。この第１パケット化器は、第１トランスポートス トリームＴＳ１を供給する。第２パケット化器２００は、第２ビデオ信号を表す 基本ストリームＥＳ２（Ｖ）と、関連する第２オーディオ信号を表す基本ストリ ームＥＳ２（Ａ）とを受ける。この第２パケット化器は、第２トランスポートス トリームＴＳ２を供給する。トランスポートストリームＴＳ１およびＴＳ２の双 方は、１８８バイト長のパケットを具える。トランスポートストリームＴＳ１お よびＴＳ２の双方を、再マルチプレクサ３００に供給し、１つの出力トランスポ ートストリームに結合する。他の入力トランスポートストリームＴＳ３，ＴＳ４ ，．．．を再マルチプレクサに供給してもよく、複数の再マルチプレクサを縦続 に接続してもよい。 パケット化器１００および２００は、同様の構造をもっているため、これらの うち１つをさらに説明する。図に示すように、パケット化器１００は、基本ビデ オストリームＥＳ１（Ｖ）を一時的に格納するバッファ１０１と、基本オーディ オストリームＥＳ１（Ａ）を一時的に格納するバッファ１０２とを具える。これ らのバッファは、制御回路１２０によって通信バス１３０を経てパケット幅で読 み出される。この制御回路は、通信バスを経てバッファ中のデータを処理するの にさらに適合する。バッファから読み出されたパケットを、マルチプレクサ１１ ０に供給する。 最後には、トランスポートストリームＴＳ１およびＴＳ２を、ＭＰＥＧ２デコ ーダ（図示せず）によってデコードすべきである。ＭＰＥＧ２標準によって規定 されているように、前記デコーダは、入力バッファを具える。CD 13181-1には、 このバッファの一部を多重化のために割り当てるべきであると記載されている。 大型のバッファおよび瞬時ビットレートとによって、制御回路１２０は、現在の パケットを伝送しなければならないタイミングウィンドウを設定することが可能 になる。パケットを、前記ウィンドウの外側で伝送すると、デコーダの入力バッ ファのオーバフローおよびアンダフローを生じる恐れがある。 図３は、第１パケット化器によって供給されるトランスポートストリームＴＳ １中のパケットＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３．．．と、これらが伝送されるべきウィ ンドウとの時間関係を示す。この条件が満たされた場合、トランスポートストリ ームＴＳを「合法」であると言う。この観点において、ウィンドウも合法タイム ウィンドウと呼ぶ。図３において、これらをＬＴＷで示す。図示した例において 、すべてのウィンドウは、隣接しており、同じ長さを有する。しかしながらこれ は、実際問題として必須ではない。 図２に示すように、複数のトランスポートストリームを再マルチプレクサ３０ ０において再多重化する。再多重化動作は、パケットＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３， ．．の、これらの個々のウィンドウに対する正または負のシフト、すなわちジッ タをもたらす。再マルチプレクサ３００がパケットをその各々のウィンドウの外 側で伝送する場合、デコーダ入力バッファのオーバフローまたはアンダフローが 生じる。この場合トランスポートストリームは、もはや合法ではない。 この状況を回避するために再マルチプレクサ３００を補助するために、パケッ ト化器中の制御回路１２０は、伝送されるパケットの各々の合法タイムウィンド ウＬＴＷ内での位置を決定し、前記位置を示すデータをこのパケット中に含める 。例として、図３は、ウィンドウの開始点と、それに関連するパケットの開始点 との間のオフセットＬＴＷｏｆｆｓ（３１，３３，３５）を示す。パケットのオ フセットを、制御回路１２０によって前記パケット中に収容する。 再マルチプレクサ３００の構造を、図２に示す。再マルチプレクサは、トラン スポートストリームＴＳ１，ＴＳ２，．．を各々受ける入力バッファ３０１，３ ０２，．．を具える。これらのバッファを、制御回路３２０の制御の下にパケッ ト幅で読み出し、マルチプレクサ３１０に供給する。制御回路３２０は、パケッ ト中に収容されたオフセットＬＴＷｏｆｆｓを通信バス３３０を経て読み出すと ともに変更するのに適合する。 この動作を、図３の参照とともに以下に記述する。この図は、パケット化器２ ００（図２）から受けた第２トランスポートストリームＴＳ２と、結果として生 じるトランスポートストリームＴＳとも示す。明瞭にするために、入力および出 力ストリーム間の全部の遅延を、図３に示さない。同様に、第２トランスポート ストリームＴＳ２のパケットＰ２０，Ｐ２１，Ｐ２２，．．に関連する合法タイ ムウィンドウおよびオフセットも示さない。 制御回路３２０は、各々の受信されたパケットのオフセットパラメータＬＴＷ ｏｆｆを読み出し、したがってその間でパケットを再多重化しなければならない 期間を知る。例として、４ミリ秒のＬＴＷ長を考える。入力トランスポートパケ ット中の所定のパケットが、そのＬＴＷの開始点の０．１ミリ秒後に到達する場 合（ＬＴＷｏｆｆｓ＝０．１）、制御回路３２０は、以下のことを知る。 − このパケットを、０．１ミリ秒早く、または３．９ミリ秒遅くスケジュール する場合、得られるストリームは、依然として合法である。 − このパケットと、ＬＴＷｏｆｆｓ＝３．９を有するパケットとの競合にお いて、後者に優先権を与えねばならない。 − 所定の基本ストリームの元の瞬時レートを再生することが必要な場合、そ の基本ストリームに属する送出パケットを、これらが同じＬＴＷｏｆｆｓを得る ようにスケジュールすることができる。 図３に示す例において、制御回路は、パケットＰ１１に含まれるオフセット３ １から、前記パケットのその合法タイムウィンドウに対する正の遅延が許されな いことを推論する。パケットＰ１１がより遅く伝送されると、対応する合法タイ ムウィンドウでは、もはや開始できない。したがってトランスポートストリーム ＴＳ１からのパケットＰ１１は、遅延なく再伝送され、再伝送されたパケットに 収容されたオフセット３２は、変更されない。しかしながらパケットＰ１２は、 優先権が第２トランスポートストリームＴＳ２からのパケットＰ２１の伝送に対 して与えられるため、その合法タイムウィンドウに対して遅延する。したがって 制御回路は、受けられたパケットＰ１２に収容されたオフセット３３を、再伝送 されたパケットＰ１２における異なるオフセット３４に変更する。同じことを、 オフセット３５を有するパケットＰ１３に行う。このパケットＰ１３は、本例に おいて負の遅延（すなわち全部の遅延より小さい）を与えられ、これは新たなオ フセット３６をもたらす。 関連するパラメータをパケットに収容する方法を、以下に記述する。Draft In ternational Standard CD 13181-1の第２．３章に記載のシンタックスを使用す る。関連するパラメータを、CD 13818-1の表２．６に示されるトランスポートス トリームアダプテーション領域に収容する。表Ｉは、アダプテーション領域拡 張フラグの使用を示す。 ここで、オフセットパラメータＬＴＷｏｆｆｓを、ｌｔｗ＿ｏｆｆｓｅｔで示 す。これは、このパケットの第１バイトの合法タイムウィンドウＬＴＷの開始点 からのオフセットを含む（システム時間クロックの９０ｋＨｚ部分のユニットで 計数された）１２ビット領域であり、特性は、以下のようなものである。 １． パケットは、基本ストリームごとに固定長である。この長さを、ＭＰＥＧ ２の制限内で標準的に規定してもよく、または記述子によって伝達してもよい。 ２． このパケットの第１バイトをそのＬＴＷの範囲内のどこかにスケジュール する場合、バッファの違反は生じない。 各々のパケットにおいてオフセットパラメータを伝送すると、大きすぎるオー バヘッドが生成される。したがってこのオフセットを、選択されたパケット（ｒ ｅｍｕｘ＿ｆｉｅｌｄ＿ｆｌａｇを′１′にセットしたパケット）に、同じ基本 ストリームの順次のパケットの合法タイムウィンドウ間の時間における間隔につ いての情報とともに挿入する。同じ基本ストリームの順次のパケットの合法タイ ムウィンドウ間の間隔を、ＤＩＳＴと呼ぶ。説明のための一例を、図４に示す。 パケットＰ０のオフセットＬＴＷｏｆｆｓ（Ｐ０）および到達時間ｔ（Ｐ０）を 知ると、次のパケットＰ１のオフセットＬＴＷｏｆｆｓ（Ｐ１）を、次式によっ てその到達時間ｔ（Ｐ１）から計算することができる。 LTWoffs(P1)=[t(P1)-t(P0)]-[DIST-LTWoffS(P0)] 間隔ＤＩＳＴを、選択されたパケットに収容された他のパラメータ（ｍｏｍｅｎ ｔａｒｙ＿ｒａｔｅ＿ｒａｔｉｏ，表１参照）から得ることができる。前記パラ メータｍｏｍｅｎｔａｒｙ＿ｒａｔｅ＿ｒａｔｉｏは、１２ビット領域であり、 このパケットによって開始し、次のパケットの直前で終了するこのフィールドを 含むウィンドウを通じて計算されたこの基本ストリームの瞬時ビットレートを記 述する。この瞬時レートＲ_m（バイト／秒）を次式によって計算することができ る。 ここで、ｋは依然として決定すべき係数である。代表的に、ｋ＝１．２と考えて もよい。Ｒ_es（ｍａｘ）は、可変レートの基本ストリームの最高ビットレートま たは、一定レートの基本ストリームのビットレートである。間隔ＤＩＳＴは、次 式によって規定される。 最後に、前記の符号化情報を使用するいくつかの用途を記述する。第１の用途 は、再多重化である。代表的な再多重化動作において、いくつかの入力トランス ポートストリームを混合して、１つの出力トランスポートストリームを形成する 。所定のタイムスロットの間、出力トランスポートストリームにおいて、衝突が 起こる恐れがあり、最悪の場合において、すべての入力ストリームが、スケジュ ーリングの準備のできたパケットを有する恐れがある。このとき再マルチプレク サは、異なったパケットの伝送の順番を選択しなければならない。本発明の方法 を使用すると、再マルチプレクサは、優先権を与えるべきパケットを容易に決定 する。 第２の用途は、可変ビットレートを有するストリームの伝送である。伝送の連 鎖の終端の受信時において、各々の基本ストリームの瞬時ビットレートは、蓄積 されたジッタのために、元の瞬時レートからかなり逸脱する。本発明の方法は、 受信機が元のビットレートを再現するのを可能にする。これは、例えば所定の可 変ビットレートビデオ符号化の方法において重要である。 第３の用途は、タイムクリティカルなデータ伝送に関係する。いくつかの用途 、例えばＴＶ番組のサブタイトル用に、受信の終了時にデータの到来の予定され た瞬間を再構成できるようにすることが必要である。本発明による方法は、この ような再構成を可能にする。 第４の用途は、記録および再生である。ただ１つのプログラムを含むトランス ポートストリームを記録する場合、最も簡単な方法は、このプログラムを構成す る基本ストリームに属するすべてのトランスポートパケットを、順次に格納する ことである。しかしながら再生時に、記録器が、いつ各パケットを送出トランス ポートストリーム中に配置するのかを知らなければならない。送出パケットによ って使用されないすべての時間スロットを、空のパケットで満たさなければなら ない。前記で規定した情報は、ほとんど努力することなしに合法トランスポート ストリームを再構成できるようにする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．データパケットの入力ストリーム（ＴＳ１）からのデータパケット（Ｐ１１ ，Ｐ１２，Ｐ１３）をデータパケットの出力ストリーム（ＴＳ）に伝送する方法 において、タイムウィンドウ（ＬＴＷ）をデータパケットに関連させ、前記ウィ ンドウ内での前記データパケットの位置についての位置情報をパケット中に収容 するステップを具えることを特徴とする方法。 ２．請求の範囲１に記載の方法において、前記位置情報が、前記データパケット 中に含まれるパラメータ（ＬＴＷｏｆｆｓ）の形式を取ることを特徴とする方法 。 ３．請求の範囲２に記載の方法において、前記位置情報が、同じ基本ストリーム からの連続するデータパケットに関連するタイムウィンドウ間の間隔を表す他の パラメータ（ＤＩＳＴ）を含むことを特徴とする方法。 ４．データパケットの入力ストリーム（ＥＳ１；ＴＳ１）からのデータパケット をデータパケットの出力ストリーム（ＴＳ１；ＴＳ）に伝送する装置（１００； ３００）において、タイムウィンドウ（ＬＴＷ）をデータパケットに関連させ、 前記ウィンドウ内での前記データパケットの位置についての位置情報（３１，３ ３，３５；３２，３４，３６）をパケット中に格納する手段（１２０；３２０） を具えることを特徴とする装置。 ５．請求の範囲４に記載の装置において、前記位置情報が、前記データパケット 中に含まれるパラメータ（ＬＴＷｏｆｆｓ）の形式を取ることを特徴とする装置 。 ６．請求の範囲５に記載の装置において、前記位置情報が、同じ基本ストリーム からの連続するデータパケットに関連するタイムウィンドウ間の間隔を表す他の パラメータ（ＤＩＳＴ）を含むことを特徴とする装置。 ７．データパケットのストリーム（ＴＳ１，ＴＳ）の形式のディジタル情報信号 において、タイムウィンドウ（ＬＴＷ）がパケットと関連し、前記パケットが前 記ウィンドウ内での前記データパケットの位置についての位置情報（３１，３３ ，３５；３２，３４，３６）を含むことを特徴とする信号。