-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines reorganisierten Transportdatenstroms.
-
In einem Transportdatenstrom, das Daten gleichzeitig für stationäre und mobile Empfänger nach dem US-amerikanischen Advanced-Television-Systems-Committee-Mobile/Handheld-(ATSC-M/H)-Standard überträgt, sind Abschnitte für die Übertragung von Daten für mobile Empfänger und Abschnitte für die Übertragung von Daten für stationäre Empfänger reserviert. Die Übertragung der Daten für mobile Empfänger erfolgt aufgrund der begrenzten Energieressourcen der mobilen Empfänger in Bursts mit einer bestimmten Burstdauer und in einem bestimmten Burstzyklus. Dieses Erfordernis spiegelt sich in der Datenstruktur des ATSC-M/H-Transportdatenstroms wieder, indem bestimmte Abschnitte des ATSC-M/H-Transportdatenstroms (belegte M/H Zeitschlitze) fest für die Übertragung von z.B. TV-Programmdaten für mobile Empfänger reserviert werden, während die verbleibenden freien Abschnitte (nicht belegte M/H Zeitschlitze, Abschnitte zwischen den M/H Zeitschlitzen) beliebig für die Übertragung von Programmdaten an stationäre Empfänger verwendet werden können.
-
Da die Daten für mobile Empfänger in einen bestehenden ATSC-Transportdatenstrom mit Daten für stationäre Empfänger eingefügt werden, müssen die im bestehenden ATSC-Transportdatenstrom enthaltenen Daten für stationäre Empfänger zuerst entfernt und zwischengespeichert werden, um im Transportdatenstrom Platz für M/H Zeitschlitze zur Übertragung von Programmdaten an mobile Empfänger zu schaffen. Nach Einfügen der Daten für mobile Empfänger in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom werden die zwischengespeicherten Daten für stationäre Empfänger u.U. an neuen Positionen in den für die Übertragung von Daten für stationäre Empfänger vorgesehenen Abschnitten des ATSC-M/H-Transportdatenstroms erneut abgelegt.
-
Aufgrund dieser Neupositionierung der Daten für stationäre Empfänger im ATSC-M/H-Transportdatenstrom können ATSC-Transportdatenpakete, die beispielsweise zu jeweils einem Programm und zu jeweils einem Datentyp - Audio- oder Video-Daten - gehören, eng benachbart im ATSC-M/H-Transportdatenstrom zu liegen kommen. Dies würde zu einem Überlauf eines vor einem Dekodierer positionierten Pufferspeichers zur Speicherung von ATSC-Transportdatenpaketen desselben Programms und desselben Datentyps führen, da dieser Pufferspeicher eine Speicherkapazität aufweist, die typischerweise begrenzt ist und auf die maximale Datenrate des jeweiligen Programms zugeschnitten ist, welche aber geringer als die Datenrate des gesamten Transportdatenstroms ist. Dies ist nachteilhaft mit einem Verlust von TV-Programmdaten für stationäre Empfänger auf der Übertragungsstrecke verbunden. Andererseits können die neu positionierten Daten für stationäre Empfänger, die zu jeweils einem Programm und zu jeweils einem Datentyp gehören, im ATSC-M/H-Transportdatenstrom derart weit verschoben und voneinander entfernt positioniert sein, dass der Pufferspeicher zur Speicherung von ATSC-Transportdatenpaketen desselben Programms und desselben Datentyps leerläuft.
-
Die
EP 1 239 632 B1 zeigt ein System zum Übertragen eines Datenstroms variabler Datenrate zwischen Netzwerken, welches Ersatzpakete in den Datenstrom einfügt. Eine neue Positionierung erfolgt hier nicht.
-
Die
US 7,450,613 B2 offenbart ein VSB Übertragungssystem, in dem Hauptdaten (main data) mit MPEG-2-kodierten Videodaten und digitalen Audiodaten sowie zusätzliche Daten (supplemental data), beispielsweise Files zur Programmausführung oder Börsendaten etc, die eine zusätzliche Kodierung (enhanced data) aufweisen, übertragen werden. Diese zusätzliche Kodierung erfolgt mit einer Koderate von ½ (1/2-enhanced) oder von ¼ (1/4 enhanced).
-
Die
US 2008/0186850 A1 beschreibt u.a. auch die Repositionierung von Datenpaketen in einem Datenstrom in einem Packet Jitter Mitigator. Der reorganisierte Datenstrom wird hierbei aber vom Packet Jitter Mitigator keinem Pufferspeicher, sondern dem Packet-Multiplexer zugeführt. Außerdem werden die Datenpakete an bestimmten Positionen innerhalb des Transportdatenstroms positioniert, beispielsweise am Beginn, am Ende oder in der Mitte des Hauptprogrammdatenbereiches (Main service data section).
-
Die
CA 2 701 640 A1 offenbart zwar die Signalverarbeitung bei der Erzeugung eines Transportdatenstroms, beschreibt aber keine Verschiebung von Transportdatenpaketen innerhalb eines Transportdatenstroms und damit keine Reorganisation eines Transportdatenstroms.
-
In diesem Zusammenhang sei auch noch hingewiesen auf ISO/IEC [Hrsg.]: Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio information: Systems. ISO/IEC 13818-1:2000(E), 2000-12-1, S. 1-154. Aus dieser Druckschrift ergeben sich Hintergrundinformationen zu dieser Technologie.
-
Außerdem sei auf dem Telekommunikationsstandard ATSC Inc. [Hrsg.]; ATSC Standard: System Renewability Message Transport. A/98, 3.1.2007, S. 10, https://www.atsc./wpcontent/uploads/2015/03/System-Renewability-Message-Transport.pdf hingewiesen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Neupositionierung von Daten für stationäre Empfänger insbesondere in einem ATSC-M/H-Transportdatenstrom ohne Verlust von ATSC-Transportdatenpaketen in einer nachfolgenden Pufferspeicherstufe, zu entwickeln.
-
Die Erfindungsaufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung eines reorganisierten Transportdatenstroms mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines reorganisierten Transportdatenstroms mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
-
Um ein Überlaufen eines vor einem Dekodierer positionierten Pufferspeichers zur Speicherung von ATSC-Transportdatenpaketen und damit einen Verlust von ATSC-Transportdatenpaketen zu verhindern, gehen die für das Überlaufen des Pufferspeichers relevanten Größen, nämlich eine erste Datenrate, mit der der Pufferspeicher mit ATSC-Transportdatenpaketen enthaltend Daten für stationäre Empfänger gefüllt wird, und eine zweite Datenrate, mit der die ATSC-Transportdatenpakete enthaltend Daten für stationäre Empfänger aus dem Pufferspeicher ausgelesen werden, in die Ermittlung der neuen Positionen für die ATSC-Transportdatenpakete mit Daten für stationäre Empfänger im ATSC-M/H-Transportdatenstrom ein.
-
Da für jedes Programm und/oder für jeden Datentyp, d.h. für Audio- oder Video-Daten, die TV-Programmdaten für stationäre Empfänger in jeweils einem vor einem Dekodierer positionierten Pufferspeicher, der im Folgenden erster Pufferspeicher genannt wird, zwischengespeichert werden, müssen die neuen Positionen innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms für jedes Programm und/oder für jeden Datentyp jeweils unabhängig voneinander ermittelt werden.
-
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden jeweils zwei aufeinanderfolgend im ATSC-M/H-Transportdatenstrom neu eingefügte ATSC-Transportdatenpakete, die jeweils zum selben Programm und Datentyp gehören, im ATSC-M/H-Transportdatenstrom in einem Mindestabstand neu positioniert, der dem Verhältnis der ersten Datenrate zur zweiten Datenrate entspricht. Dies stellt aber nur eine suboptimale Lösung dar, da die zum Zeitpunkt der Neupositionierung eines ATSC-Transportdatenpakets in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom aktuell herrschende Speicherbelegung u.U. minimal ist, so dass aufgrund der somit vorliegenden Pufferreserven ein gegenüber dem Mindestabstand verkleinerter Abstand zur neuen Position des zuvor im ATSC-M/H-Transportdatenstrom neu eingefügten ATSC-Transportdatenpakets desselben Programms und/oder desselben Datentyps realisierbar wäre.
-
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die eine optimale Lösung darstellt, wird vorab für jede mögliche Neupositionierung des in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom neu einzufügenden ATSC-Transportdatenpakets die zugehörige Speicherbelegung des jeweiligen ersten Pufferspeichers ermittelt. Das in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom neu einzufügende ATSC-Transportdatenpaket wird soweit hinsichtlich seiner Neupositionierung verzögert, bis eine Neupositionierung ermittelt wird, bei der die zugehörige Speicherbelegung des jeweiligen ersten Pufferspeichers kleiner als die Speicherkapazität des ersten Pufferspeichers ist. Die neue Position des im ATSC-M/H-Transportdatenstrom verschobenen ATSC-Transportdatenpakets, die eine gegenüber der Speicherkapazität des ersten Pufferspeichers kleinere Speicherbelegung des jeweiligen ersten Pufferspeichers voraussetzt, ist von der ersten und zweiten Datenrate, der neuen Position des zuletzt in den ATSC-M/H-Transportdatenstrom verschobenen ATSC-Transportdatenpakets desselben Programms und desselben Datentyps und der zur neuen Position des zuletzt im ATSC-Transportdatenstrom verschobenen ATSC-Transportdatenpakets desselben Programms und desselben Datentyps gehörigen Speicherbelegung des jeweiligen ersten Pufferspeichers abhängig.
-
Die mit Daten für stationäre Empfänger belegten ATSC-Transportdatenpakete, die im Folgenden als erste ATSC-Transportdatenpakete bezeichnet werden, sind bereits im ursprünglichen ATSC-Transportdatenstrom vorhanden und müssen im ATSC-M/H-Transportdatenstrom in die für die Übertragung von Daten für stationäre Empfänger vorgesehenen ersten Abschnitte des reorganisierten ATSC-M/H-Transportdatenstroms verschoben werden, um mit Daten für mobile Empfänger belegte ATSC-M/H-Transportdatenpakete, die im Folgenden als zweite ATSC-M/H-Transportdatenpakete bezeichnet werden, in die für die Übertragung von TV-Programmdaten für mobile Empfänger vorgesehenen zweiten Abschnitte des reorganisierten ATSC-M/H-Transportdatenstroms eingefügt zu werden.
-
Die Berechnung der neuen Positionen für die in den reorganisierten ATSC-M/H-Transportdatenstrom einzufügenden ersten ATSC-Transportdatenpakete erfolgt bevorzugt nach dem MPEG-2-Puffer-Modell nach ISO/IEC 13818-1.
-
Die beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines reorganisierten Transportdatenstroms werden im Folgenden anhand der Zeichnung im Detail erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Datenstruktur eines erfindungsgemäß reorganisierten ATSC-M/H-Transportdatenstroms,
- 2 ein Blockdiagramm eines MPEG-2-Puffer-Modell nach ISO/IEC 13818-1 und
- 3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines reorganisierten Transportdatenstroms.
-
Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und die korrespondierende erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines reorganisierten Transportdatenstroms anhand des Flussdiagramms in 3 im Detail erläutert.
-
Im ersten Verfahrensschritt S10 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die neuen Positionen für die mit Daten für stationäre Empfänger belegten ersten ATSC-Transportdatenpakete innerhalb der für die Übertragung von ersten ATSC-Transportdatenpaketen vorgesehenen ersten Abschnitte des ATSC-M/H-Transportdatenstroms ermittelt. Die Struktur des Transportdatenstroms ist in 1 veranschaulicht.
-
Da die zu den einzelnen Programmen und/oder Datentypen jeweils gehörigen Transport-Pufferspeicher (Transport-Buffer (TB1, TB2,...,TBn), die im Folgenden als erste Pufferspeicher 21,22,...,2n bezeichnet werden und in 2 gezeigt sind, nach dem MPEG-2-Puffer-Modell nach ISO/IEC 13818-1 eine relativ kleine Speicherkapazität (512 Byte) aufweisen und die erste Datenrate, mit der die ersten Pufferspeicher 21,22,...,2n jeweils mit ersten ATSC-Transportdatenpaketen eines bestimmten Programms und/oder Datentyps gefüllt werden, größer als die zweite Datenrate ist, mit der die ersten ATSC-Transportdatenpakete aus dem jeweiligen ersten Pufferspeicher 21,22,...,2n ausgelesen werden, kommt es bei im ATSC-M/H-Transportdatenstrom eng positionierten ersten Transportdatenpaketen desselben Programms und/oder desselben Datentyps leicht zu einem Überlauf des zum jeweiligen Programm und/oder Datentyps gehörigen ersten Pufferspeichers 21,22,...,2n.
-
Um dies zu vermeiden, werden in einer ersten Ausführungsform der Erfindung die zu einem Programm und/oder Datentyp jeweils gehörigen ersten ATSC-Transportdatenpakete, die Daten für stationäre Empfänger enthalten, jeweils in neuen Positionen innerhalb des ATSC-M/H-Transportdatenstroms verschoben, die jeweils einen bestimmten Mindestabstand zueinander aufweisen. Gemäß Gleichung (1) ergibt sich der Mindestabstand aus dem Verhältnis der ersten Datenrate zur zweiten Datenrate.
-
Auf diese Weise ist die Anzahl der ersten ATSC-Transportdatenpakete, die in den jeweiligen ersten Speicherpuffer 21,22,...,2n pro Zeiteinheit abgelegt werden, kleiner oder gleich der Anzahl der ersten ATSC-Transportdatenpakete, die aus dem jeweiligen ersten Speicherpuffer 21,22,...,2n pro Zeiteinheit entfernt werden, und die Speicherbelegung des jeweiligen ersten Datenpuffers 21,22,...,2n bleibt entweder konstant oder nimmt ab.
-
Die erste Datenrate, mit der ein jeweiliger erster Pufferspeicher 21,22,...,2n mit ersten ATSC-Transportdatenpaketen gefüllt wird, ergibt sich aus dem ungünstigsten Fall (worst case), wenn über einen gewissen Zeitabschnitt die ersten ATSC-Transportdatenpakete des ATSC-M/H-Transportdatenstroms vollständig in einem einzigen ersten Pufferspeicher 21,22,...,2n abgelegt werden, und entspricht der Datenrate des ATSC-M/H-Transportdatenstroms, nämlich 19, 39 MBit/s. Die zweite Datenrate, mit der die ersten ATSC-Transportdatenpakete aus dem jeweiligen ersten Pufferspeicher 21,22,...,2n ausgelesen werden, ergibt sich beispielsweise gemäß dem MPEG-2-Puffer-Modell nach ISO/IEC 13818-1 zu 2 MBit/s. Somit ist als Mindestabstand zwischen zwei neuen Positionen für zwei jeweils aufeinanderfolgend in den ATSC-Transportdatenstrom neu einzufügenden ersten ATSC-M/H-Transportdatenpaketen desselben Programms und/oder desselben Datentyps ein Wert von 19,39MBits/s/2MBit/s=10 ATSC-Transportdatenpaketen anzusetzen.
-
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird für jede sich bietende neue Position in einem ersten Abschnitt des ATSC-M/H-Transportdatenstroms die sich im jeweiligen ersten Pufferspeicher 21,22,...,2n ergebende Speicherbelegung anhand des MPEG-2-Puffer-Modells nach ISO/IEC 13818-1 berechnet und mit der Speicherkapazität des ersten Pufferspeichers 21,22,...,2n verglichen. Ist die berechnete Speicherbelegung kleiner als die Speicherkapazität des jeweiligen ersten Pufferspeichers 21,22,...,2n, so kann das jeweilige zwischengespeicherte erste ATSC-Transportdatenpaket in die zugehörige neue Position im ATSC-M/H-Transportdatenstrom verschoben werden. Andernfalls muss für die nächste sich bietende neue Position im ATSC-M/H-Transportdatenstrom wiederum die zugehörige Speicherbelegung im jeweiligen ersten Pufferspeicher 21,22,...,2n berechnet werden und mit der Speicherkapazität des ersten Pufferspeichers 21,22,...,2n verglichen werden.
-
Die zu berechnende aktuelle Speicherbelegung des jeweiligen ersten Pufferspeichers 2
1,2
2,...,2
n, die im Folgenden mit AktSpBel bezeichnet wird und sich auf die aktuell zu untersuchende Position im ATSC-M/H-Transportdatenstrom bezieht, die im Folgenden mit AktPos bezeichnet wird, ergibt sich gemäß Gleichung (2) aus der vorherig berechneten Speicherbelegung des jeweiligen ersten Pufferspeichers 2
1,2
2,...,2
n, die im Folgenden mit VorSpBel bezeichnet wird, und sich auf die zuletzt mit einem ATSC-Transportdatenpaket desselben Programms und/oder desselben Datentyps besetzte Position im ATSC-M/H-Transportdatenstrom bezieht, die im Folgenden mit VorPos bezeichnet wird, zuzüglich des zwischenzeitlichen Zuflusses von ersten ATSC-Transportdatenpaketen desselben Programms und/oder desselben Datentyps in den jeweiligen ersten Pufferspeicher 2
1,2
2,...,2
n, der mit Zufluss bezeichnet wird, und abzüglich des zwischenzeitlichen Abflusses von ersten ATSC-Transportdatenpaketen desselben Programms und/oder desselben Datentyps aus dem jeweiligen ersten Pufferspeicher 2
1,2
2,...,2
n, der mit Abfluss bezeichnet wird.
-
Der Zufluss an ersten ATSC-Transportdatenpaketen desselben Programms und/oder desselben Datentyps in den jeweiligen ersten Pufferspeicher 21,22,...,2n zwischen dem aktuell neu positionierten und dem vorherig neu positionierten ersten ATSC-Transportdatenpaketen im ATSC-M/H-Transportdatenstrom desselben Programms und/oder desselben Datentyps entspricht der Datenmenge von genau einem ersten ATSC-Transportdatenpaket und ergibt sich zu 188 Bytes.
-
Der Abfluss ergibt sich aus der zweiten Datenrate, mit der die ersten ATSC-Transportdatenpakete aus jeweiligen ersten Pufferspeicher 2
1,2
2,...,2
n ausgelesen werden, multipliziert mit dem Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgend im reorganisierten ATSC-M/H-Transportdatenstrom neu positionierten ersten ATSC-Transportdatenpaketen desselben Programms und/oder desselben Datentyps. Dieses Zeitintervall ergibt sich aus der Differenz zwischen der aktuell zu berechnenden Position und der vorherig berechneten Position AktPos-VorPos multipliziert mit der Datenmenge eines ersten ATSC-Transportdatenpakets, nämlich 188 Bytes, und dividiert durch die erste Datenrate, mit der der jeweilige erste Pufferspeicher 2
1,2
2,...,2
n mit einem ersten ATSC-Transportdatenpaket beschrieben wird. Der Abfluss ergibt sich somit gemäß Gleichung (3).
-
Die aktuell zu berechnende Speicherbelegung AktSpBel des jeweiligen ersten Pufferspeichers ergibt sich durch Einsetzen der Beziehung für den Abfluss gemäß Gleichung (3) in Gleichung (2) und ergibt die Beziehung in Gleichung (4) .
-
Da die auf die jeweiligen Transport-Pufferspeicher 21,22,...,2n nachfolgenden und im Folgenden als zweite Pufferspeicher 31,32,..,3n bezeichneten Multiplex-Pufferspeicher (Multiplex-Buffer (MB1,MB2,...,MBn in 2)), in denen Audio-Daten abgespeichert werden, im Vergleich zu den zweiten Pufferspeicher 31,32,..,3n, in denen Video-Daten abgespeichert werden, deutlich kleiner sind, wird es in den mit Audio-Daten gefüllten zweiten Pufferspeichern 31,32,..,3n mit einer höheren Wahrscheinlichkeit zu einem Leerlaufen des jeweiligen zweiten Pufferspeichers als in den mit Video-Daten gefüllten zweiten Pufferspeichern 31,32,..,3n kommen, falls die mit Audio-Daten belegten ersten ATSC-Transportdatenpakete zu weit im ATSC-M/H-Transportdatenstrom verschoben werden.
-
Um einen Leerlauf in den mit Audio-Daten gefüllten zweiten Pufferspeichern 31,32,..,3n zu vermeiden, sind bei der Berechnung der neuen Positionen für die in den reorganisierten ATSC-M/H-Transportdatenstrom zu verschiebenden ersten ATSC-Transportdatenpakete mit primärer Priorität die mit Audio-Daten belegten ersten ATSC-Transportdatenpakete und mit sekundärer Priorität die mit Video-Daten belegten ersten ATSC-Transportdatenpakete in die einzelnen ersten Abschnitte des ATSC-M/H-Transportdatenstroms einzuplanen.
-
Auch mit anderen Daten außer Audio-/Video-Daten belegte erste ATSC-Transportdatenpakete sind mit einer ihrer zugehörigen Pufferkapazität entsprechenden Priorität bei der Einplanung in die einzelnen Abschnitte des ATSC-M/H-Transportdatenstroms zu berücksichtigen.
-
Im nächsten Verfahrensschritt S20 werden die zu den einzelnen Programmen und/oder Datentypen jeweils gehörigen ersten ATSC-Transportdatenpakete des ursprünglichen ATSC-M/H-Transportdatenstroms gemäß der ersten Zeile in 1 in die jeweiligen im vorherigen Verfahrensschritt S10 berechneten neuen Positionen in den reorganisierten ATSC-M/H-Transportdatenstrom gemäß der zweiten Zeile in 1 verschoben.
-
Im abschließenden Verfahrensschritt S30 werden die mit TV-Programmdaten für mobile Empfänger belegten zweiten ATSC-Transportdatenpakete, die typischerweise als Datenstrom mit IP/UDP-Protokoll angeliefert werden, gemäß der dritten Zeile in 1 in den für die Übertragung von zweiten ATSC-Transportdatenpaketen vorgesehen zweiten Abschnitten des reorganisierten ATSC-M/H-Transportdatenstroms eingefügt.
-
Anschließend werden die einzelnen ersten ATSC-Transportdatenpakete über einen Schalter 1 entsprechend ihrer Zugehörigkeit zu einem bestimmten Programm und/oder Datentyp in die zum jeweiligen Programm und/oder Datentyp gehörigen Signalpfade mit den zugehörigen ersten Pufferspeichern 21,22,...,2n, zweiten Pufferspeichern 31,32,..,3n und Kodierern 41,42,...,4n aufgeteilt.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung ist insbesondere neben dem MPEG-2-Puffer-Modell nach ISO/IEC 13818-1 auch auf andere Puffer-Modelle anwendbar.