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EP2345185A1 - Dispositif et procédé de synchronisation fine de différentes versions d'un flux de données reçues - Google Patents

Dispositif et procédé de synchronisation fine de différentes versions d'un flux de données reçues

Info

Publication number
EP2345185A1
EP2345185A1 EP09818812A EP09818812A EP2345185A1 EP 2345185 A1 EP2345185 A1 EP 2345185A1 EP 09818812 A EP09818812 A EP 09818812A EP 09818812 A EP09818812 A EP 09818812A EP 2345185 A1 EP2345185 A1 EP 2345185A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stream
error
data
synchronization
reading
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP09818812A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Ludovic Poulain
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enensys Technologies SA
Original Assignee
Enensys Technologies SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enensys Technologies SA filed Critical Enensys Technologies SA
Publication of EP2345185A1 publication Critical patent/EP2345185A1/fr
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H20/00—Arrangements for broadcast or for distribution combined with broadcast
    • H04H20/65—Arrangements characterised by transmission systems for broadcast
    • H04H20/67—Common-wave systems, i.e. using separate transmitters operating on substantially the same frequency

Definitions

  • the present invention relates to the field of broadcasting digital services to transmission terminals of these services. More specifically, we are interested in the problem of smooth failover between two versions of the same stream upstream of a transmitter in the context of transmission networks on a single modulation frequency.
  • Digital broadcast networks on a single modulation frequency or SFN (Single Frequency Network) networks are becoming widespread in a number of broadcast systems.
  • DVB-T Digital Video Broadcasting - Terrestrial
  • DVB-H Digital Video Broadcasting - Handheld
  • ETSI EN 302 304 Digital Video Broadcasting - Handheld Terminals
  • DTMB Digital Terrestrial Multimedia Broadcast in English
  • T / H Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial / Handheld
  • the SFN networks are characterized in that the broadcasting of the services is carried out by the transmission of the same data stream by different transmitters on one and the same modulation frequency. Therefore, it is necessary that these different transmitters are finely synchronized with each other to avoid generating interference in the locations at the junction of the coverage areas of different transmitters.
  • This synchronization between the different SFN transmitters can, for example, be achieved by inserting synchronization packets such as the Mega-frame Initialization Packet (MIP) packets used in the DVB-H standards into the stream distributed to these transmitters. and DVB-T.
  • MIP Mega-frame Initialization Packet
  • DVB-T DVB-T
  • This mechanism is described in the document: "Digital Video Broadcasting (DVB); DVB mega-frame for Single Frequency Network (SFN) synchronization of the ETSI (European Telecommunications Standards Institute) under the reference ETSI TS 101 191 Vl.4.1 (2004-06).
  • the sending point receiving the stream then synchronizes to the received stream, for example using these MIP packets.
  • FIG. 1 An illustration of an example of this architecture of the broadcasting system is given in FIG. 1.
  • the diffusion system of FIG. 1 comprises a first central point 1.1 serving as a distribution point of the data stream comprising the services to be broadcast. This stream is then routed by one or more distribution networks, 1.2 and 1.3 in the figure, to a plurality of transmitters 1.4 and 1.5 responsible for broadcasting to end users.
  • a plurality of versions of the data stream is distributed by one or more distribution networks to one or more transmission points. This redundancy in the distribution of the data stream is made so that the transmission point can switch between the different received stream versions. This switchover will be performed, for example, during a problem in the distribution of the stream version being broadcast. This protects against technical incidents that could disrupt distribution.
  • the different distribution networks or the different routes within the same distribution network borrowed by the different versions of the flow in particular lead to a latency that is often different in the distribution. Eventually, jitter problems may appear in the delivered stream.
  • the different versions of distributed streams can be received by the emission point with slight offsets in time, up to several hundred milliseconds but less than one second.
  • the invention aims to solve the above problems by proposing a fine synchronization device of different versions of a data stream received with a certain offset or different jacks.
  • this device is equipped with error analysis means in the sense of the ETR standard 290, SFN time synchronization means and data selection means for determining the stream which is read data instantaneously. .
  • the use of this device makes it possible to finely synchronize the different versions of a stream of data received at the input of a transmission point of an SFN network and to generate an output stream whose data can be read alternately in the two streams received according to their reception conditions. Any switching between these different versions of the stream is done smoothly, failover not likely to cause a loss of SFN synchronization of the point of emission.
  • the invention relates to a device for synchronizing different versions of the same packet-based digital data stream intended to be broadcast in a single-frequency broadcast network comprising a plurality of channels, one channel per version of the received stream; each channel comprising error detection means in the stream and synchronization means for extracting timing information from the stream and storing the data of the stream in a data storage means.
  • the device further comprises means for generating, from the different versions of the received data stream, a single output stream corresponding to the data stream, the different versions of which are inputted by a single means for reading data from the data stream. at least one memory of one of the channels, this reading being synchronized with the extracted synchronization data.
  • the error detection means in the stream generate an error signal synchronized with the stream and indicating the presence or absence of an error detected in this stream.
  • the device also has means enabling the user to hide certain errors detected by the error detection means.
  • the synchronization means comprise means for detecting error criteria.
  • the error criterion detection means generate an error signal synchronized with the stream and indicating that an error criterion is detected or not.
  • the device also has means enabling the user to hide certain errors detected by the error criteria detection means.
  • the error criterion detection means generate an error signal combining the error signal generated by the error detection means and the error criterion indications.
  • the only reading means comprises means for switching the reading on the memory of another channel when an error or an error criterion not masked are detected on the way. active, no error being detected on the other channel.
  • the invention also relates to a method of synchronizing different versions of the same digital data stream per packet intended to be broadcast in a broadcast network on a single frequency which comprises a step of processing the different versions of streams received by a plurality tracks; the processing performed by each channel comprising a step of detecting errors in the stream, a synchronization step for extracting timing information from the stream and storing the data of the stream in a data storage means.
  • the method further comprises a step of generating, from the different versions of the received data stream, a single output stream corresponding to the data stream, the different versions of which are received as input by a single means for reading data from the data stream. at least one memory of one of the channels, this reading being synchronized with the extracted synchronization data.
  • Fig. 1 illustrates the architecture of an example of known broadcast system.
  • Fig. 2 illustrates the architecture of an exemplary broadcast system using the invention.
  • FIG. 3 illustrates the architecture of the device according to the invention.
  • the invention is based on a fine resynchronization of the different stream versions upstream of the stream issue points.
  • An example of a broadcast system architecture is shown in FIG. 2. It corresponds to the diffusion system of FIG. 1 where fine synchronization devices 2.6 and 2.7 are inserted upstream of the emission points 2.4 and 2.5. These devices are responsible for receiving the different versions of the stream to be broadcast and synchronize them precisely. They produce an output stream corresponding to the input stream. These devices are also in charge of switching between the different input streams. This switch takes place smoothly and does not disturb the output of the stream at least as long as at least one of the stream versions received as input is valid. We then obtain the protection effect against the problems of distribution thanks to the repetition of this distribution. On the other hand, failover is no longer likely to result in SFN desynchronization of the transmission point because the output stream is transmitted smoothly and without disturbance.
  • Fig. 3 illustrates the general architecture of the device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the device is designed around two paths. Each of these channels makes it possible to process a version of the received stream.
  • This device receives as input two versions of the same stream TS 3.6 and 3.7.
  • the streams are transmitted by means of an ASI (Asynchronous Serial Interface) interface, a data flow format often used for the transport of MPEG transport streams.
  • ASI Asynchronous Serial Interface
  • the physical transfer interface may also be an IP or satellite link carrying TS packets.
  • These streams are first processed by two identical modules 3.1 and 3.2, one on each channel, which are ETR error detection modules.
  • this list serves as a switching condition from one stream to another.
  • the user can define the errors causing the switchover to another channel, the other errors then being said to be masked, that is to say that certain detected errors are not indicated by the error signal.
  • the selection of the switching conditions is carried out via a man-machine interface.
  • the error detection modules ETR 3.1 and 3.2 stand out from the input stream that they receive in the form of two streams 3.8 and 3.9.
  • the error list will make it possible to define an error signal ETR 3.10 and 3.11 at the output of the module of ETR error detection. This signal is synchronized on the beginning of the TS packets of streams 3.8 and 3.9.
  • each TS packet in the stream it binary indicates a value of 0 or 1 if the packet contains an error.
  • User-hidden errors do not appear at this error signal.
  • the error signal will be 1 when a user-defined error occurs, it will be 0 if the error is hidden or there is no error.
  • the inverse convention could be used. This signal is therefore synchronized with the stream and indicates the presence or absence of an error detected in this stream.
  • the output stream of the ETR error detection module and the generated error signal is then entered into a SFN 3.3 or 3.4 synchronization module.
  • These modules perform SFN synchronization, i.e. they extract the SFN synchronization information from the stream and store the stream data in a memory from the beginning of the first detected mega frame. They analyze the received stream in search of Mega-frame Initialization Packet (MIP) synchronization packets.
  • MIP Mega-frame Initialization Packet
  • the synchronization mechanism by inserting MIP packets is described in ETSI TS 101 191 entitled "Digital Video Broadcasting (DVB); DVB mega-frame for Single Frequency Network (SFN) synchronization.
  • the MIP packet is analyzed to extract synchronization data including the time mark STS (Synchronization Time Stamp) which indicates the time difference between the last clock of the reference clock having a period a second derivative of the GPS system (Global Positioning System in English) which precedes the beginning of the mega-frame (Mega frame in English) current and its effective start.
  • the parameter MND abbreviation of maximum network delay, defined in standard ETSI TS 101 191 under the name of maximum delay as well as the information of modulation rate contained in the signaling information TPS (Transmission Parameter Signaling) are analyzed.
  • TPS Transmission Parameter Signaling
  • SFN synchronization errors defined in the ETR 290. These include a CRC check of the MIP packet, mega-frame size check, and the validity of the STS. Thus, at least three types of so-called SFN errors are checked. An error signal of the same type as that calculated by the ETR error detection module is then generated. This error signal is therefore also synchronized with the flow and indicates that an error criterion is detected or not. Here again, the user may decide to hide some of these errors.
  • this error signal is combined with the signal from the ETR error detection module to form only one error signal 3.14 and 3.13 signaling that an ETR or SFN error is present.
  • the error signal is present on the whole stream.
  • errors are raised in MIP packets, however, errors may be present on packets other than MIP packets, for example when the error concerns the size of mega frames. Indeed, when the mega frame is too short, the error is on the MIP packet, but when it is too long, it is on the packet that should have been the next MIP packet.
  • the packets are stored in a data storage means, typically a memory. This is done for both versions of stream 3.12 and 3.15.
  • the generation of the output stream 3.16 is done by the reading module 3.5.
  • This reading module is responsible for reading the data in the memories of the SFN synchronization modules 3.3 and 3.4. This reading is constrained temporally by the parameters resulting from the analysis of the MIP packets by the SFN synchronization modules. In fact, the actual synchronization is rather made by this reading module 3.5.
  • This module uses the information of the error signals 3.13 and 3.14 to select the memory whose data is used to generate the output stream 3.16.
  • the perfect resynchronization of the two streams is due to the fact that only one reading process occurs for the two SFN synchronization modules. If the two streams were synchronized independently via two independent SFN synchronization modules, the two streams could still differ temporally by one clock time. In the context of the invention, we have a single synchronized stream generated from the two streams received.
  • the process of reading the memories is thus temporally locked to the SFN data read in the MIP packets.
  • the problem of determining which stream the data is used for servoing does not arise. Indeed, when the fluxes are sufficiently shifted in time so that, at a moment t, one does not treat the same mega frame, one of the streams is so delayed that it is considered out of sync and is not used. So we use the information from the other stream. This other stream is then considered as alone and the SFN synchronization is done in the same way as for the reception of a single stream. Then, during the processing of the next mega-frame, the same mega frame will be processed for the two streams, the SFN servocontrol time data then come from two copies of the same MIP packet and are therefore identical.
  • the reading mechanism consists of two steps. During a first step described as an initialization phase, the reading module waits for at least one of the two memories to be available. It is considered that a memory is available when data is present in the memory, the memory does not overflow and the corresponding error signal indicates that there are no errors on this channel. As a result, the read mechanism starts reading the data at the beginning of a mega frame. The reading time of the beginning of the mega frame is calculated based on the data from the MIP packet. It corresponds to the value of the added STS field of the MND field to which is subtracted a parameter configurable by the user and called residual transmission delay. This delay makes it possible to anticipate the emission of the mega-frame.
  • the equipment is located upstream of the transmitter in a broadcast chain, the transmitter must perform the modulation whose computation time is non-zero and it must emit the mega frame at time STS + MND. Given this information, it is necessary to anticipate the delay the emission of the mega frame at the described equipment. The reading is performed at the modulation rate of the generated signal. The reading continues thus, mega frame after mega frame.
  • the read module ensures that the output is well synchronized by comparing the mega-frame emission time to the theoretical transmission time. This difference must be less than 1 ⁇ s.
  • the active channel is defined as the channel from which the data is read. In fact the data of the other channel, if available, are also read to avoid clogging of the memory especially when FIFO type memories (First In First Ont in English) are used. It is therefore the data of the active channel that is used for generating the output stream.
  • the active channel is initially the first available channel. Then, as long as this path is available, so long as it contains data and that the corresponding error signal indicates no error, it remains the active channel.
  • memory reading will start at the next mega frame to align the two memories at the output. Just before the transmission of each TS packet, it is checked that the active channel is still available, it is checked whether it contains data and that its error signal indicates no error.
  • the active channel In the case where the active channel is no longer available and the other channel is available, the other channel becomes the active channel and the read module begins to use the data read on the second channel to generate the signal. exit.
  • the non-available channel is reset, which means that the memory is reset and the TS packets will begin to be stored in the memory from the next mega frame.
  • This active channel failover is done without any delay and is therefore undetectable on the output stream. It does not cause any SFN desynchronization of the generated stream, it is said smoothly (we speak of seamless switch in English). This switchover can be repeated from one channel to the other each time the active channel exhibits an error which is detected by the corresponding error signal.
  • the idle channel when it is no longer available, it is reset.
  • the fact of being able to mask certain errors, both at the level of the ETR error detection module and the SFN synchronization module of a channel makes it possible to adapt the sensitivity of the equipment to the robustness of the flows encountered.
  • the received streams contain a high rate of errors, some may be masked to limit the occurrence of the flux losses, that is to say the times when the two channels are in error and the equipment interrupts the generation of an output stream.
  • Another advantage of the invention lies in the fact that only one reading means manages the reading in the memories of the channels thus ensuring a perfect synchronization of these, to the byte, which is difficult to achieve in a solution. which would use two independent SFN synchronizations.
  • the embodiment of the invention described comprises two ways, but one skilled in the art understands that embodiments comprising more than two paths are possible. It suffices to duplicate the existing channels identically with regard to concerns the ETR error detection module and the SFN synchronization module.
  • the reading module is adapted to read all available channels and switch to any of these channels. It is thus possible to multiply the redundancy of diffusion of the stream.
  • the embodiment of the invention described applies within the scope of the standard
  • the ETR detection module will use the validity criteria of the chosen standard and the synchronization module will be based on the synchronization packets of the implemented standard. For example, in the case of the DTMB standard, the same analysis criteria as 1 ⁇ TR290 will be used for the validity of the input stream and will use SIP packets for SFN synchronization.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

Dans le domaine de la diffusion de services numériques à destination de terminaux de transmission de ces services, on s'intéresse au problème du basculement sans heurt entre deux versions d'un même flux en amont d'un émetteur dans le cadre de réseaux d'émission sur une seule fréquence de modulation. Il est proposé un dispositif de synchronisation fine de différentes versions d'un flux de données reçues avec un certain décalage ou différentes gigues. Pour ce faire, ce dispositif est doté de différentes voies permettant de détecter des erreurs ETR et de synchroniser SFN le flux.

Description

Dispositif et procédé de synchronisation fine de différentes versions d'un flux de données reçues
La présente invention concerne le domaine de la diffusion de services numériques à destination de terminaux de transmission de ces services. Plus particulièrement, on s'intéresse au problème du basculement sans heurts entre deux versions d'un même flux en amont d'un émetteur dans le cadre de réseaux d'émission sur une seule fréquence de modulation.
Les réseaux de diffusion de services numériques sur une seule fréquence de modulation ou réseaux SFN (pour Single Frequency Network en anglais) se généralisent dans un certain nombre de systèmes de diffusion. On peut citer par exemple les normes de diffusion DVB-T {Digital Video Broadcasting - Terrestrial en anglais) : "ETSI EN 300 744 Vl .5.1, Digital Video Broadcasting (DVB) ; DVB-H (Digital Video Broadcasting - Handheld en anglais) : "ETSI EN 302 304, DVB-H - Transmission System for Handheld Terminais" ; ou encore la norme chinoise DTMB {Digital Terrestrial Multimedia Broadcast en anglais) anciennement nommée DMB-
T/H (Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial/Handheld en anglais) qui utilisent de tels réseaux de diffusion SFN.
Les réseaux SFN se caractérisent en ce que la diffusion des services est effectuée par l'émission d'un même flux de données par différents émetteurs sur une seule et même fréquence de modulation. De ce fait, il est nécessaire que ces différents émetteurs soient finement synchronisés entre eux pour éviter de générer des interférences dans les endroits se trouvant à la jonction des zones de couverture des différents émetteurs.
Cette synchronisation entre les différents émetteurs SFN peut, par exemple, être réalisée par l'insertion dans le flux distribué à ces émetteurs de paquets de synchronisation tels que les paquets MIP (Mega-frame Initialization Packet en anglais) utilisés dans les normes DVB-H et DVB-T. Ce mécanisme est décrit dans le document : « Digital Video Broadcasting (DVB); DVB mega-frame for Single Frequency Network (SFN) synchronization » d e 1 ' E T S I (European Télécommunications Standards Institute en anglais) sous la référence ETSI TS 101 191 Vl.4.1 (2004-06). Le point d'émission recevant le flux se synchronise alors sur le flux reçu, par exemple à l' aide de ces paquets MIP. Nous appelons cette synchronisation du point d'émission sur le flux reçu entraînant la synchronisation entre eux de tous les points d'émission, la synchronisation SFN du point d'émission. Dans le but de fiabiliser la distribution du flux, il est courant de répéter cette distribution entre le point central de génération du flux et les différents émetteurs. Cette redondance peut être faite au sein d'un même réseau de distribution ou utiliser plusieurs réseaux différents. Une illustration d'un exemple de cette architecture du système de diffusion est donnée Fig. 1. Le système de diffusion de la Fig. 1 comprend un premier point central 1.1 servant de point de distribution du flux de données comprenant les services à diffuser. Ce flux est alors acheminé par un ou des réseaux de distribution, 1.2 et 1.3 sur la figure, à destination d'une pluralité d'émetteurs 1.4 et 1.5 chargés de la diffusion à destination des utilisateurs finaux. Il est à noter que nous appelons, dans le cadre de ce document, distribution, l'opération consistant à acheminer le flux entre le point central 1.1 et les différents points d'émission 1.4 et 1.5, tandis que nous appelons diffusion l'acheminement du flux depuis les points d'émission vers les utilisateurs finaux. L'ensemble constitue ce que nous appelons un système de diffusion. Le flux distribué par le réseau de distribution 1.2 est distribué auprès des points d'émission 1.4 et 1.5. De même, le flux distribué par le réseau de distribution 1.3 est distribué auprès des points d'émission 1.4 et 1.5. Chaque point d'émission reçoit donc deux versions du même flux de données. Dans l'exemple de la figure, ces deux versions ont été distribuées par deux réseaux de distribution différents, par exemple un réseau de distribution par satellite et un réseau de distribution IP {Internet Protocol en anglais). Il est également possible de distribuer les différentes versions du flux selon deux routes différentes au sein d'un même réseau de distribution. Il est également possible d'utiliser plus de deux réseaux de distribution. En résumé, une pluralité de versions du flux de données est distribuée par un ou plusieurs réseaux de distribution auprès d'un ou plusieurs points d'émission. Cette redondance dans la distribution du flux de données est faite de façon à ce que le point d'émission puisse effectuer un basculement entre les différentes versions de flux reçues. Ce basculement sera effectué, par exemple, lors d'un problème dans la distribution de la version de flux en cours de diffusion. On se prémunit ainsi des incidents techniques pouvant perturber la distribution. Les différents réseaux de distribution ou les différentes routes au sein d'un même réseau de distribution empruntées par les différentes versions du flux entraînent en particulier une latence souvent différente dans la distribution. Éventuellement, des problèmes de gigue (jitter en anglais) peuvent apparaître dans le flux délivré. De ce fait, les différentes versions de flux distribuées peuvent être reçues par le point d'émission avec de légers décalages dans le temps, pouvant aller jusqu'à plusieurs centaines de millisecondes mais inférieur à une seconde. Du fait de ces décalages, il est souvent nécessaire que le point d'émission se resynchronise sur le flux au sens SFN lors d'un basculement. Cette phase de resynchronisation du point d'émission peut entraîner des ruptures dans la diffusion entraînant des interruptions de service gênantes pour l'utilisateur final.
L'invention vise à résoudre les problèmes précédents en proposant un dispositif de synchronisation fine de différentes versions d'un flux de données reçues avec un certain décalage ou différentes gigues. Pour ce faire, ce dispositif est doté de moyens d'analyse d'erreurs au sens de la norme ETR 290, de moyens de synchronisation temporelle SFN et de moyens de sélection de données permettant de déterminer le flux dont on lit les données de manière instantanée.
L'utilisation de ce dispositif permet de synchroniser finement les différentes versions d'un flux de données reçues en entrée d'un point d'émission d'un réseau SFN et de générer un flux de sortie dont les données peuvent être lues alternativement dans les deux flux reçus en fonction de leurs conditions de réception. Les éventuels basculements entre ces différentes versions du flux sont faits sans heurt, le basculement ne risquant pas d'entraîner une perte de synchronisation SFN du point d'émission. L'invention concerne un dispositif de synchronisation de différentes versions d'un même flux de données numériques par paquet destiné à être diffusé dans un réseau de diffusion sur une seule fréquence comprenant une pluralité de voies, une voie par version du flux reçu ; chaque voie comprenant des moyens de détection d'erreurs dans le flux et des moyens de synchronisation destinés à extraire des informations de synchronisation du flux et à stocker les données du flux dans un moyen de stockage de données.
Le dispositif comprend en outre des moyens de génération, à partir des différentes versions du flux de données reçues, d'un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée par un unique moyen de lecture des données d'au moins une mémoire d'une des voies, cette lecture étant synchronisée à l'aide des données de synchronisation extraites.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les moyens de détection d'erreurs dans le flux génèrent un signal d'erreur synchronisé avec le flux et indiquant la présence ou non d'une erreur détectée dans ce flux. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le dispositif dispose en outre de moyens permettant à l'utilisateur de masquer certaines erreurs détectées par les moyens de détection d'erreurs.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les moyens de synchronisation comprennent des moyens de détection de critères d'erreurs. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les moyens de détection de critères d'erreurs génèrent un signal d'erreur synchronisé avec le flux et indiquant qu'un critère d'erreur est détecté ou non.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le dispositif dispose en outre de moyens permettant à l'utilisateur de masquer certaines erreurs détectées par les moyens de détection de critères d'erreurs.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, les moyens de détection de critères d'erreurs génèrent un signal d'erreur combinant le signal d'erreur généré par les moyens de détection d'erreurs et les indications de critères d'erreurs. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'unique moyen de lecture comprend des moyens de basculement de la lecture sur la mémoire d'une autre voie lorsqu'une erreur ou un critère d'erreur non masqués sont détectés sur la voie active, aucune erreur n'étant détectée sur l'autre voie. L'invention concerne également un procédé de synchronisation de différentes versions d'un même flux de données numériques par paquet destiné à être diffusé dans un réseau de diffusion sur une seule fréquence qui comprend une étape de traitement des différentes versions de flux reçues par une pluralité de voies; le traitement effectué par chaque voie comprenant une étape de détections d'erreurs dans le flux, une étape de synchronisation destinée à extraire des informations de synchronisation du flux et à stocker les données du flux dans un moyen de stockage de données.
Le procédé comprend en outre une étape de génération, à partir des différentes versions du flux de données reçues, d'un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée par un unique moyen de lecture des données d'au moins une mémoire d'une des voies, cette lecture étant synchronisée à l'aide des données de synchronisation extraites.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels :
La Fig. 1 illustre l'architecture d'un exemple de système de diffusion connu. La Fig. 2 illustre l'architecture d'un exemple de système de diffusion utilisant l'invention.
La Fig. 3 illustre l'architecture du dispositif selon l'invention. L'invention est basée sur une resynchronisation fine des différentes versions de flux en amont des points d'émission de flux. Un exemple d'architecture de système de diffusion est illustré Fig. 2. Il correspond au système de diffusion de la Fig. 1 où des dispositifs de synchronisation fine 2.6 et 2.7 sont insérés en amont des points d'émission 2.4 et 2.5. Ces dispositifs sont chargés de recevoir les différentes versions du flux à diffuser et de les synchroniser précisément. Ils produisent un flux en sortie correspondant au flux en entrée. Ces dispositifs sont également en charge du basculement entre les différents flux d'entrée. Ce basculement s'opère sans heurt et ne perturbe pas la sortie du flux du moins tant qu'au moins une des versions du flux reçues en entrée est valide. On obtient alors l'effet de protection contre les problèmes de distribution grâce à la répétition de cette distribution. D' autre part, les basculements ne risquent plus d'entraîner de désynchronisât ion SFN du point d'émission, car le flux émis en sortie est émis sans heurt et sans perturbation.
La Fig. 3 illustre l'architecture générale du dispositif selon un exemple de réalisation de l'invention. Dans cet exemple, le dispositif est conçu autour de deux voies. Chacune de ces voies permet de traiter une version du flux reçu. Ce dispositif reçoit en entrée deux versions du même flux TS 3.6 et 3.7. Dans cet exemple, les flux sont transmis au moyen d'une interface ASI (Asynchronous Sériai Interface en anglais) un format de flux de données souvent utilisé pour le transport de flux de transport MPEG. Toutefois, l'interface physique de transfert peut aussi être une liaison IP ou satellite transportant des paquets TS. Ces flux sont tout d'abord traités par deux modules identiques 3.1 et 3.2, un sur chaque voie, qui sont des modules de détection d'erreurs ETR. Ces modules sont ainsi appelés, car leur fonction est d'implémenter la détection d'erreurs sur la mesure et l'analyse du flux selon le rapport technique de l'ETSI {European Télécommunications Standards Institute en anglais) référencé ETR 290 et ayant pour titre : « Digital Video Broadcasting (DVB) ; Measurement guidelines for DVB Systems » et plus particulièrement du paragraphe « measurement and analysis of the MPEG-2 transport stream » de ce document. Ce paragraphe définit précisément une collection de directives visant à proposer des mesures de critères sur un flux de transport MPEG-2 TS. Ces tests visent à établir la conformité du flux avec la norme et permettent de détecter un certain nombre d'erreurs sur le flux. Parmi ces erreurs pouvant être détectées, on peut citer les erreurs de perte de synchronisation TS, d'erreurs de PAT ou bien d'erreurs de compteur de continuité. Il va de soi que la liste d'erreurs effectivement mesurée peut varier d'un mode de réalisation de l'invention à un autre. Ces erreurs sont classées selon trois niveaux de priorité, l'ensemble des trois niveaux de priorité peut être implémenté. Avantageusement, cette liste sert de condition de basculement d'un flux vers un autre. L'utilisateur peut définir les erreurs entraînant le basculement sur une autre voie, les autres erreurs étant alors dites masquées, c'est-à-dire que certaines erreurs détectées ne sont pas indiquées par le signal d'erreur. La sélection des conditions de basculement est réalisée par l'intermédiaire d'une interface homme machine. Les modules de détection d'erreurs ETR 3.1 et 3.2 ressortent le flux d'entrée qu'ils reçoivent sous la forme de deux flux 3.8 et 3.9. D'autre part, la liste d'erreurs va permettre de définir un signal d'erreurs ETR 3.10 et 3.11 en sortie du module de détection d'erreurs ETR. Ce signal est synchronisé sur le début des paquets TS des flux 3.8 et 3.9. Pour chaque paquet TS du flux, il indique de manière binaire par une valeur à 0 ou à 1 si le paquet contient une erreur. Les erreurs masquées par l'utilisateur n'apparaissent pas au niveau de ce signal d'erreur. Par exemple, le signal d'erreur sera à 1 lorsqu'une erreur définie par l'utilisateur intervient, il sera à 0 si l'erreur est masquée ou qu'il n'y a pas d'erreur. La convention inverse pourrait être utilisée. Ce signal est donc synchronisé avec le flux et indique la présence ou non d'une erreur détectée dans ce flux.
Le flux sorti du module de détection d'erreurs ETR ainsi que le signal d'erreur généré est alors entré dans un module de synchronisation SFN 3.3 ou 3.4. Ces modules effectuent une synchronisation SFN, c'est-à-dire qu'ils extraient du flux les informations de synchronisation SFN et stockent les données du flux dans une mémoire à partir du début de la première méga trame détectée. Ils analysent le flux reçu à la recherche des paquets de synchronisation MIP (Mega-frame Initialization Packet en anglais). Le mécanisme de synchronisation par l'insertion de paquets MIP est décrit dans le document ETSI TS 101 191 ayant pour titre « Digital Video Broadcasting (DVB) ; DVB mega-frame for Single Frequency Network (SFN) synchronization ».
Dans un premier temps, le paquet MIP est analysé pour en extraire des données de synchronisation dont la marque temporelle STS {Synchronization Time Stamp en anglais) qui indique la différence temporelle entre le dernier top d'horloge de l'horloge de référence ayant une période de une seconde dérivée du système GPS (Global Positioning System en anglais) qui précède le début de la méga trame (Mega- frame en anglais) courante et son début effectif. On analyse également le paramètre MND, abréviation de maximum network delay, défini dans la norme ETSI TS 101 191 sous le nom de maximum delay ainsi que les informations de débit de modulation contenues dans les informations de signalisation TPS (Transmission Parameter Signalling en anglais). Dès que la première méga trame a été détectée, le flux est stocké dans une mémoire. Un certain nombre de critères d'erreurs sont alors déterminés au niveau de la synchronisation SFN par les modules de synchronisation. Il s'agit des erreurs spécifiques de la synchronisation SFN définies dans l'ETR 290. On peut citer parmi celles-ci une vérification du CRC du paquet MIP, la vérification de la taille de la méga trame et la validité du STS. Ainsi, au moins trois types d'erreurs dites SFN sont vérifiés. Un signal d'erreur du même type que celui calculé par le module de détection des erreurs ETR est alors généré. Ce signal d'erreur est donc aussi synchronisé avec le flux et indique qu'un critère d'erreur est détecté ou non. Ici encore, l'utilisateur peut décider de masquer certaines de ces erreurs. Avantageusement, ce signal d'erreur est combiné avec le signal issu du module de détection des erreurs ETR pour ne former qu'un seul signal d'erreur 3.14 et 3.13 signalant qu'une erreur ETR ou SFN est présente.
Le signal d'erreur est présent sur l'ensemble du flux. Généralement, les erreurs sont remontées au niveau des paquets MIP, cependant, des erreurs peuvent être présentes sur des paquets autres que les paquets MIP, par exemple lorsque l'erreur concerne la taille des méga trames. En effet, lorsque la méga trame est trop courte, l'erreur se trouve sur le paquet MIP, mais lorsqu'elle est trop longue, elle se trouve sur le paquet qui aurait du être le prochain paquet MIP.
Dès lors que le début d'une méga trame a été détecté, du moins la méga trame courante, les paquets sont stockés dans un moyen de stockage de données, typiquement une mémoire. Ceci est fait pour les deux versions du flux 3.12 et 3.15.
La génération du flux de sortie 3.16 est faite par le module de lecture 3.5. Ce module de lecture est responsable de la lecture des données dans les mémoires des modules de synchronisation SFN 3.3 et 3.4. Cette lecture est contrainte temporellement par les paramètres issus de l'analyse des paquets MIP par les modules de synchronisation SFN. En fait, la synchronisation proprement dite est donc plutôt faite par ce module de lecture 3.5. Ce module utilise les informations des signaux d'erreurs 3.13 et 3.14 pour sélectionner la mémoire dont la donnée est utilisée pour générer le flux de sortie 3.16. La parfaite resynchronisation des deux flux est due au fait qu'un seul processus de lecture intervient pour les deux modules de synchronisation SFN. Si l'on synchronisait indépendamment les deux flux via deux modules de synchronisation SFN indépendants, les deux flux pourraient encore différer temporellement d'un temps d'horloge. Dans le cadre de l'invention, nous avons un seul flux synchronisé généré à partir des deux flux reçus.
Le processus de lecture des mémoires est donc asservi temporellement aux données SFN lues dans les paquets MIP. Le problème de déterminer le flux dont on utilise les données pour l'asservissement ne se pose pas. En effet, quand les flux sont suffisamment décalés dans le temps pour que, à un instant t, on ne traite pas la même méga trame, un des flux est tellement retardé qu'il est considéré comme désynchronisé et n'est pas utilisé. On utilise donc les informations de l'autre flux. Cet autre flux est alors considéré comme seul et la synchronisation SFN se fait de la même façon que pour la réception d'un seul flux. Ensuite, lors du traitement de la prochaine méga-trame, on traitera la même méga trame pour les deux flux, les données temporelles d'asservissement SFN sont alors issues de deux copies d'un même paquet MIP et sont donc identiques.
Le mécanisme de lecture est constitué de deux étapes. Lors d'une première étape qualifiée de phase d'initialisation, le module de lecture attend qu'au moins une des deux mémoires soit disponible. On considère qu'une mémoire est disponible lorsque des données sont présentes dans la mémoire, que la mémoire ne déborde pas et que le signal d'erreur correspondant indique qu'il n'y a pas d'erreurs sur cette voie. Dès lors, le mécanisme de lecture démarre la lecture des données au début d'une méga trame. L'instant de lecture du début de la méga trame est calculé en fonction des données issues du paquet MIP. Il correspond à la valeur du champ STS ajouté du champ MND auquel on retranche un paramètre configurable par l'utilisateur et appelé délai résiduel de transmission. Ce délai permet d'anticiper l'émission de la méga trame. En effet, l'équipement est situé en amont de l'émetteur dans une chaîne de diffusion, l'émetteur doit réaliser la modulation dont le temps de calcul est non nul et il doit émettre la méga trame à l'instant STS + MND. Compte tenu de ces informations, il est nécessaire d'anticiper du délai l'émission de la méga trame au niveau de l'équipement décrit. La lecture s'effectue au débit de modulation du signal généré. La lecture continue ainsi, méga trame après méga trame.
Dans une seconde étape de régime établie, à chaque nouvelle méga trame émise, le module de lecture s'assure que la sortie est bien synchronisée en comparant l'instant d'émission de la méga trame à l'instant d'émission théorique. Cet écart doit être inférieur à 1 μs.
Au démarrage du mécanisme de lecture on définit la voie active comme étant la voie à partir de laquelle les données sont lues. Dans les faits les données de l'autre voie, si elles sont disponibles, sont également lues pour éviter l'engorgement de la mémoire en particulier lorsque des mémoires de type FIFO (First In First Ont en anglais) sont utilisées. Ce sont donc les données de la voie active qui sont utilisées pour la génération du flux de sortie. La voie active est au départ la première voie disponible. Ensuite, tant que cette voie est disponible, donc tant qu'elle contient des données et que le signal d'erreur correspondant signale une absence d'erreur, elle reste la voie active. Lorsque la seconde voie devient disponible, la lecture de la mémoire commencera à l'instant de la prochaine méga trame, afin d'aligner les deux mémoires en sortie. Juste avant l'émission de chaque paquet TS, on vérifie que la voie active est toujours disponible, on regarde si elle contient des données et que son signal d'erreur signale une absence d'erreur. Dans le cas où la voie active n'est plus disponible et que l'autre voie est disponible, l'autre voie devient la voie active et le module de lecture se met à utiliser les données lues sur la seconde voie pour générer le signal de sortie. La voie devenue non disponible est réinitialisée, ce qui signifie que la mémoire est remise à zéro et les paquets TS commenceront à être stockés dans la mémoire à partir de la prochaine méga trame. Ce basculement de voie active se fait sans aucun délai et est donc indétectable sur le flux de sortie. Il n'entraîne donc aucune désynchronisation SFN du flux généré, il est dit sans heurt (on parle de seamless switch en anglais). Ce basculement peut se répéter d'une voie sur l'autre à chaque fois que la voie active exhibe une erreur ce qui est détecté par le signal d'erreurs correspondant.
Dans le cas où les deux voies sont sujettes à des erreurs, la génération s'arrête, le module de lecture s'interrompt. Les deux voies sont réinitialisées. Il faut alors reprendre la première étape d'initialisation pour rétablir la génération d'un signal de sortie sur le début d'une méga trame synchronisée.
De même, lorsque la voie inactive n'est plus disponible, elle est réinitialisée. Le fait de pouvoir masquer certaines erreurs, tant au niveau du module de détection des erreurs ETR que du module de synchronisation SFN d'une voie permet d'adapter la sensibilité de l'équipement à la robustesse des flux rencontrés. Lorsque les flux reçus contiennent un taux élevé d'erreurs on pourra en masquer certaines pour limiter l'occurrence des pertes de flux, c'est-à-dire les moments où, les deux voies sont en erreurs et où l'équipement interrompt la génération d'un flux de sortie.
Un autre avantage de l'invention réside dans le fait qu'un seul moyen de lecture gère la lecture dans les mémoires des voies assurant ainsi une synchronisation parfaite de celles-ci, à l'octet près, ce qui est difficilement atteignable dans une solution qui utiliserait deux synchronisations SFN indépendantes.
Le mode de réalisation de l'invention décrit comprend deux voies, mais l'homme du métier comprend que des modes de réalisation comprenant plus de deux voies sont possibles. Il suffit de dupliquer les voies existantes à l'identique en ce qui concerne le module de détection d'erreurs ETR et le module de synchronisation SFN. Le module de lecture est lui adapté pour pouvoir lire toutes les voies disponibles et basculer sur n'importe laquelle de ces voies. On peut ainsi multiplier la redondance de diffusion du flux. Le mode de réalisation de l'invention décrit s'applique dans le cadre de la norme
DVB, mais l'homme du métier comprend que des modes de réalisation utilisant d'autres normes sont aussi possibles. Le module de détection ETR utilisera les critères de validité de la norme choisie et le module de synchronisation se basera sur les paquets de synchronisation de la norme implémentée. Par exemple, dans le cas de la norme DTMB, on utilisera les mêmes critères d'analyse que 1ΕTR290 pour la validité du flux d'entrée et utilisera les paquets SIP pour la synchronisation SFN.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Dispositif de synchronisation de différentes versions d'un même flux de données numériques par paquet destiné à être diffusé dans un réseau de diffusion sur une seule fréquence caractérisé en ce qu'il comprend :
- une pluralité de voies, une voie par versions du flux reçu ; chaque voie comprenant :
- des moyens de détection d'erreurs dans le flux ; - des moyens de synchronisation destinés à extraire des informations de synchronisation du flux et à stocker les données du flux dans un moyen de stockage de données ; le dispositif comprenant en outre des moyens de génération, à partir des différentes versions du flux de données reçues, d'un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée par un unique moyen de lecture des données d'au moins une mémoire d'une des voies, cette lecture étant synchronisée à l'aide des données de synchronisation extraites.
2/ Dispositif de synchronisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection d'erreurs dans le flux génèrent un signal d'erreur synchronisé avec le flux et indiquant la présence ou non d'une erreur détectée dans ce flux.
3/ Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il dispose en outre de moyens permettant à l'utilisateur de masquer certaines erreurs détectées par les moyens de détection d'erreurs.
4/ Dispositif de synchronisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de synchronisation comprennent des moyens de détection de critères d'erreurs.
5/ Dispositif de synchronisation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de détection de critères d'erreurs génèrent un signal d'erreur synchronisé avec le flux et indiquant qu'un critère d'erreur est détecté ou non. 6/ Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il dispose en outre de moyens permettant à l'utilisateur de masquer certaines erreurs détectées par les moyens de détection de critères d'erreurs.
11 Dispositif de synchronisation selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que les moyens de détection de critères d'erreurs génèrent un signal d'erreur combinant le signal d'erreur généré par les moyens de détection d'erreurs et les indications de critères d'erreurs.
8/ Dispositif de synchronisation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'unique moyen de lecture comprend des moyens de basculement de la lecture sur la mémoire d'une autre voie lorsqu'une erreur ou un critère d'erreur non masqués sont détectés sur la voie active, aucune erreur n'étant détectée sur l'autre voie.
9/ Procédé de synchronisation de différentes versions d'un même flux de données numériques par paquet destiné à être diffusé dans un réseau de diffusion sur une seule fréquence caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape de traitement des différentes versions de flux reçues par une pluralité de voies ; le traitement effectué par chaque voie comprenant :
- une étape de détection d'erreurs dans le flux ;
- une étape de synchronisation destinée à extraire des informations de synchronisation du flux et à stocker les données du flux dans un moyen de stockage de données ; le procédé comprenant en outre une étape de génération, à partir des différentes versions du flux de données reçues, d'un flux unique de sortie correspondant au flux de données dont les différentes versions sont reçues en entrée par un unique moyen de lecture des données d'au moins une mémoire d'une des voies, cette lecture étant s yn c hro n i s é e à l ' a i d e d e s d onnées de synchronisation extraites .
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