KR100360870B1

KR100360870B1 - 디지탈패킷데이타의다중화벙법

Info

Publication number: KR100360870B1
Application number: KR1019940032711A
Authority: KR
Inventors: 홍성욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1994-12-03
Filing date: 1994-12-03
Publication date: 2003-01-15
Anticipated expiration: 2014-12-03
Also published as: KR960027812A

Abstract

본 발명은 디지탈 패킷 데이타의 다중화 방법에 관한 것으로, 종래에는 하나 이상의 개별 부호기들에서 발생한 데이타들을 하나의 단일 스트림으로 만들어 전송하기 위하여 패킷화및 다중화를 수행할 때 정확한 비트율을 판별하지 못하면 패킷 형태의 데이타를 비트율에 맞추어 다중화할 수 없으므로 출력 버퍼가 넘치거나 빈 상태가 되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 발명은 각각의 스트림을 부호화할 때 발생되는 비트량에 비례하여 전송될 패킷을 결정하므로써 다중화된 단일 스트림 내에서 개별 스트림을 균일한 분포가 되게 하여 출력 버퍼의 데이타 입출력을 정확하게 동작시킬 수 있도록 창안한 것으로, 본 발명은 총 전송율에서 개별 스트림이 차지하는 비율을 정확하게 유지하여 다중화된 단일 스트림 내에 개별 스트림의 패킷을 고른 분포로 존재시키므로써 복호 동작에서 역다중화를 수행할 때 및 개별 복호화를 수행할 때 버퍼의 넘침(Overflow)이나 빈 상태(Empty)를 방지할 수 있다.

Description

디지탈 패킷 데이타의 다중화 방법

본 발명은 디지탈 데이타 패킷 다중화 기술에 관한 것으로 특히, 여러 개의 소스 부호기로부터 발생한 디지탈 데이타들을 한 개의 다중화된 데이타로 변환하는 디지탈 패킷 데이타의 다중화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 디지탈 데이타들은 전송할 때 패킷으로 포멧팅한 후 여러 소스로부터 발생된 패킷들을 각각의 전송 속도에 맞추어 다중화하여 단일 스트림 데이타로 변환하게 된다.

제1도는 종래의 데이타 패킷 다중화 시스템의 블럭도로서 이에 도시된 바와 같이, N개의 영상 데이타(V₁-V_N)및 음성 데이타(A₁-A_N)를 부호화하는 개별 부호화부(1)와, 이 개별 부호화부(1)에서 부호화된 각각의 데이타를 패킷 형태로 변환하는 패킷타이저(Packetizer)부(2)와, 이 패킷타이저부(2)의 출력을 다중화하여 하나의 스트림 데이타로 전송하는 멀티플렉서(3)와, 이 멀티플렉서(3)에서 전송된 스트림 데이타를 역다중화하여 패킷 형태의 각각의 데이타를 출력하는 디멀티플렉서(4)와, 이 디멀티플렉서(4)의 출력을 원래의 형태로 변환하는 디패킷타이저(Depacketizer)부(5)와, 이 디패킷타이저부(5)의 출력을 각기 복호화하는 개별 복호화부(6)로 구성된다.

상기 개별 부호화부(1), 패킷타이저부(2) 및 멀티플렉서(3)는 부호화기로 동작하며 상기 디멀티플렉서(4), 디패킷타이저부(5) 및 개별 복호화부(6)는 복호화기로 동작한다.

이와같은 종래의 데이터 패킷 다중화 시스템의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

부호화기에 N개의 영상 데이타(V₁-V_N)및 음성 데이타(A₁-A_N)가 입력되면 각각의 데이타들(V₁-V_N)(A₁-A_N)은 개별 부호화부(1)를 이루는 각각의 비디오 엔코더에서 비트 발생율에 따라 고정 비트율로 부호화되고 이 부호화된 개별 스트림 데이타들은 패킷타이저(Packetizer)부(2)를 이루는 각각의 패킷타이저에서 각기 패킷 형태의 데이타로 변환되어 멀피플렉서(3)에 입력되어진다.

여기서, 패킷 형태의 데이타들은 각기 개별 스트림의 부가 정보를 포함하게 된다.

이때, 멀티플렉서(3)는 패킷타이저부(2)에서 출력된 각각의 패킷 데이타를 다중화하여 단일 스트림 데이타로 출력하게 된다.

여기서, 멀티플렉서(3)는 N개의 영상 및 음성 소스들을 각각의 비트 발생율에 따라 정확한 비율로 다중화하여야 하는데, 그렇지 않을 경우 개별 스트림들의 합의 비트 전송율이 R_total일 때 멀티플렉서(3)가 패킷타이저부(2)로부터 발생된 패킷 데이타들중에서 임의의 데이타를 선택하여 비율에 맞게 다중화하기 어렵고 개별 부호화부(1)의 출력 버퍼가 넘치거나(full) 빌(empty) 수 있다.

이에 따라, 멀티플렉서(3)에서 정확한 비율로 다중화된 단일 스트림 데이타는 전송 채널을 통해 복호화기에 전송되어진다.

한편, 단일 스트림 데이타를 전송받은 복호화기는 디멀티플렉서(4)가 부호화기의 패킷타이저부(2)에서 생성된 패킷 데이타의 헤더 정보중 개별 복호화를 지정하는 정보에 따라 역다중화를 수행한다.

이때, 디멀티플렉서(4)에서 역다중화된 패킷 데이타들은 디패킷타이저부(5)를 이루는 각각의 디패킷타이저(Depacketer)에서 헤더 정보가 제거된 원래 형태의 개별 데이타로 변환되어진다.

이에 따라, 디패킷타이저(Depacketizer)부(5)에서 출력되는 각각의 개별 데이타는 개별 복호화부(6)를 이루는 각각의 비디오 디코더에서 각기 복호되어 음성 또는 영상 및 데이타 정보로 복원되어진다.

상기와 같은 다중화 방식을 적용한 실시예인 디지탈 비디오/오디오 시스템을 제2도에 도시하였다.

이러한 실시예의 동작은 먼저, 클럭 발생부(14)에서 발생된 시스템 클럭(STC)에 따라 샘플링부(11)에서 입력 오디오 및 비디오 신호를 프레임 단위로 디지탈화하면 개별 부호화기(12)가 각각 적합한 형태로 압축하여 부호화하게 된다.

이때, 개별 부호화기(12)에서 부호화된 데이타는 다중화부(13)에서 패킷 형태로 변환된 후 단일 스트림 데이타로 다중화되고 이 다중화된 단일 스트림 데이타의 헤더에는 클럭 발생부(14)에서 발생된 시스템 클럭에 따라 로드 동기화를 위한 정보가 부가되어진다.

이에 따라, 다중화된 단일 스트림의 데이타는 직접 복호기 시스템으로 전송되거나 CD-ROM, 마그네틱 테이프, 하드 디스크, 메모리 등과 같은 디지탈 저장 장치(15)에 전송되어 저장하였다가 필요시에 읽어내게 된다.

한편, 복호기 시스템은 디코더(16)가 디지탈 저장 장치(15)의 데이타를 읽어낸 후 클럭 발생부(19)의 시스템 클럭(STC)에 따라 로칼 동기화 및 주변 정보를 추출하면 개별 복호화기(17)가 복호 동작을 통해 동기화 정보를 추출하여 상기 클럭 발생부(19)에 출력하게 되고 주변 정보는 복호 시스템의 운영 및 동작을 위하여 사용되어진다.

이때, 디코더(16)는 역다중화 및 디패킷화를 통해 순수 압축 스트림을 생성하면 개별 복호화기(17)은 원래의 영상 및 음성 데이타들을 복원하여 신장하게 된다.

이에 따라, 개별 복호화기(17)에서 신장된 데이타들은 데이타 출력부(18)를 통해 클럭 발생부(19)의 시스템 클럭(STC)에 동기되어 영상 및 음성 신호로 출력되어진다.

그러나, 종래에는 하나 이상의 개별 부호기들에서 발생한 데이타들을 하나의 단일 스트림으로 만들어 전송하기 위하여 패킷화 및 다중화를 수행할 때 정확한 비트율을 판별하지 못하면 패킷 형태의 데이타를 비트율에 맞추어 다중화할 수 없으므로 출력 버퍼가 넘치거나 빈 상태가 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 각각의 스트림을 부호화할 때 발생되는 비트량에 비례하여 전송될 패킷을 결정하므로써 다중화된 단일 스트림 내에서 개별 스트림을 균일한 분포가 되게 하여 출력 버퍼의 데이타 입출력을 정확하게 동작시킬 수 있도록 창안한 디지탈 패킷 데이타의 다중화 방법을 제공한다.

이러한 본 발명은 다중화기가 각 소스 부호기에서 발생되는 비트량에 비례하여 전송될 패킷을 결정하기 위하여 실제 하드웨어 구현시 다중화를 수행하는 프로세서의 프로그램 또는 와이어드 로직(wired logic)으로 구현이 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 다중화된 단일 스트림의 전송율 및 개별 스트림의 전송율을 세팅함과 아울러 개별 스트림에서 발생된 패킷의발생 갯수를 초기화하고 현재 개별 스트림의 발생량을 산출하는 단계와, 상기 단계에서 산출된 개별 스트림 발생량중 최소값을 가진 개별 스트림을 선택하여 다중화된 채널로 전송하는 단계와, 상기 단계에서 개별 스트림이 전송되면 다중화된 패킷의 발생 시간만큼 현재의 전송 누적 시간을 증가시키는 단계를 반복하여 정확한 비율로 다중화한 스트림 데이타를 전송하도록 구성한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

다중화기가 정확한 비율로 패킷화된 개별 스트림을 다중화하는 방법은 제3도에 도시한 신호 흐름도와 동일하며 이를 설명하면 다음과 같다.

즉, 다중화기에서 패킷 형태로 변환된 개별 스트림을 다중화하면 다중화된 단일 스트림의 전송율(TMR ; Target_Mux_Rate)과 개별 스트림의 발생율(SnTR ; Stream(n)_Target_Rate, n=A~X)을 설정하고 개별 스트림에서 발생된 패킷의 계수값(SnC ; Stream(n)_Count, n=A~X)을 초기화하게 된다.

이때, 초기화가 종료되면 현재 개별 스트림의 발생량을 나타내는 표준화(normalized)된 비트율 파라메터(SnCNR ; Stream(n)_Current_Normalized_Rate, n=A~X)를 구한다.

여기서, 비트율 파라메터(SnCNR, n=A~X)는 현재 다중화된 전송 스트림에서 개별 스트림의 발생량을 현재 시간에 발생되어야 하는 스트림의 량으로 나눈 값으로 표시하게 되는데, 비트율 파라메터(SnCNR, n=A~X) 값은 정확히 비율에 맞추어 다중화되었을 때 "1"값이 되고 언더(under) 멀티플렉싱되었다면 "1"보다 작은 값이 되며 오버(over) 멀티플렉싱되었다면 "1"보다 큰 값이 된다.

이에 따라, 비트율 파라메터(SnCNR, n=A~X)가 구해지면 그 중에서 최소값(IMNR ; Initial_Minimum_Normalized_Rate)을 추출하고 그 최소값의 비트율 파라메터(SnCNR, n=A~X)에 해당하는 개별 스트림을 전송하게 된다.

즉, 상기와 같은 과정은 스트림 데이타를 다중화할 때 어느 패킷을 전송할 것인지 선택하는 동작으로 선택된 패킷 데이타는 다중화 채널을 통해 다중화 채널의 전송 속도와 동일한 속도로 전송되어진다.

그리고, 개별 스트림을 전송하면 전송된 개별 스트림의 패킷 계수값(SnC)을 증가시키고 다중화된 스트림 데이타의 전송 시간(CT ; Current_Time)을 누적하게 된다.

이때, 스트림 데이타의 전송 시간은 다중화된 패킷의 발생 시간과 동일하다.

따라서, 상기와 같은 동작을 수행함에 의해 패킷 데이타의 다중화가 정확한 비율로 이루어지게 된다.

상기와 같은 알고리즘을 적용한 신호 흐름도를 제4도에 도시하였으며 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 단일 스트림 데이타의 다중화 비트율(TMR), 임의의 개별 스트림의 비트율(SnTR, n=A-X)을 세팅하고 개별 스트림 데이타의 계수값(SnC, n=A~X)을 "0"으로 초기화한 후 각 개별 스트림 데이타의 발생량(SnCNR, n=A~X)을 산출하게 된다.

이때, 개별 스트림 데이타의 표준화 비트율 파라메터(SnCNR, n=A~X)는 각각의 현재 스트림 계수값(SnC, n=A-X)에 패킷 크기(PS ; Packet_Size)를 곱한 후 한 바이트의 데이타 크기에 해당하는 8비트를 곱하여 다중화시킨 데이타 량을 계산하고 개별 스트림의 설정 목표인 비트 발생량(SnTR, n=A~X)과 현재의 전송 시간(CT)을 곱하여 현재까지 다중화되었어야 할 양을 계산한 후 두 값을 나누어 산출하게 된다.

즉, 개별 스트림 데이타의 발생량(SnCNR)은 다음과 같은 수식으로 표시되어진다.

SnCNR = (SnC * PS * 8비트)/(SnTR * CT), n=A~X

여기서, PS는 패킷의 크기이고 CT는 현재의 전송 누적 시간이다.

이에 따라, 비트율 파라메터(SnCNR, n=A~X)를 산출하면 그 중 최소값을 선택하여 그에 해당하는 스트림 데이타를 다중화 채널로 전송하고 패킷 전송 시간(PIT ; Packet_Interval_Time)을 계수하여 현재의 전송 시간(CT)에 누적함과 아울러 전송 패킷의 계수값(PCNT)을 증가시키게 된다.

이러한 동작은 최소값의 비트율 파라메터(SnCNR)를 선정하기 위한 기준값인 초기 최소 비트율(IMNR)을 "1"로 하여 A 스트림에서부터 X 스트림까지 순서대로 비교하면서 최소 표준화 비트율 파라메터(MNR ; Minimum_Normalized_Rate)를 찾게 된다.

이때, 초기 최소 비트율 파라메터(IMNR)와 같은 값인 비트율 파라메터(SnCNR)에 해당하는 스트림을 선택하여 다중화하는데 이때, 비교하는 순서에 따라 초기 다중화의 순서가 결정된다.

예를 들면, 스트림 A 부터 비교를 시작하므로 맨 처음 다중화되는 패킷은 스트림 A 의 패킷이 된다.

그리고, 비교 동작을 수행함에 의해 널(Null) 패킷을 선정하여 전송하는 경우가 발생하는데 이는 개별 스트림의 비트 발생율의 합이 다중화 스트림의 비트 발생율보다 적을 때 즉, 모든 개별 스트림의 계수값(SnCNR)이 "1"을 넘을 때 전송 채널의 용량을 맞추기 위하여 전송하는 더미 패킷이다.

이러한 더미 패킷은 복호화기에서 역다중화를 수행하면 제거된다.

제5도의 프로그램은 제2도의 시스템과 같이 영상과 음성 스트림이 각기 하나일 때 패킷화하여 다중화하는 경우에 대한 C-프로그램을 도시한 것이다.

먼저, 초기화 과정에서 영상 스트림의 비트율(video-per-rate)를 9Mbps로 세팅하고 아울러 음성 스트림의 비트율(audio-per-rate)은 384kbps로 세팅하며 프로그램 부가 정보(PSI : Program Specific Information)의 비트율(psi-rate)은 30Kbps로 세팅한다.

그리고, 다중화된 단일 스트림의 비트율(tarket-mux-rate)은 10Mbps로 세팅하였다.

이때, 비트율의 설정이 종료되면 개별 스트림의 비트율 파라메터를 구하게 된다.

이에 따라, 개별 스트림의 비트율 파라메터를 모두 산출하면 비트율 파라메터가 최소인 값을 갖는 개별 스트림의 패킷을 전송하게 되는데, 상기와 같은 동작을 반복하여 개별 스트림의 패킷을 전송하게 된다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 총 전송율에서 개별 스트림이 차지하는 비율을 정확하게 유지하여 다중화된 단일 스트림 내에 개별 스트림의 패킷을 고른 분포로 존재시키므로써 복호 동작에서 역다중화를 수행할 때 및 개별 복호화를 수행할 때 버퍼의 넘침(Overflow)이나 빈 상태(Empty)를 방지할 수 있는 효과가 있다.

이러한 본 발명의 패킷 다중화 방법은 HDTV 엔코더, 디지탈 캠코더, 디지탈 브이씨알, MPEG 시스템의 엔코더등과 같은 다중 소스의 디지탈 패킷 전송 분야에 적용할 수 있다.

제1도는 종래 패킷 데이타 다중화 시스템의 블럭도.

제2도는 종래의 디지탈 비디오/오디오 시스템의 블럭도.

제3도는 본 발명의 패킷 데이타의 다중화를 위한 신호 흐름도.

제4도는 제3도의 알고리즘을 적용한 신호 흐름도.

제5도는 본 발명을 적용한 프로그램의 예시도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1: 개별 부호화부 2: 패킷타이저(Paketizer)부

3: 멀티플렉서 4: 디멀티플렉서

5: 디패킷타이저(Depaketizer)부 6: 개별 복호화부

Claims

단일 스트림의 다중화 비트율(TMR) 및 개별 스트림의 비트율(SnTR)을 설정하고 각 개별 스트림의 패킷 발생 계수(SnC, n=A~X)를 초기화한 후 현재의 개별 스트림의 발생량인 비트율 파라메터(SnCNR= (SnC * PS(패킷 크기) * 8비트) / (SnTR * CT(전송 누적 시간)), n=A~X)를 산출하는 제1 단계와, 제1 단계에서 산출된 비트율 파라메터(SnCNR, n=A~X)중 최소값에 해당하는 개별 스트림을 선택하여 다중화된 채널로 전송하는 제2 단계와, 제2 단계에서 최소값에 해당하는 개별 스트림의 전송을 반복함에 따라 그 개별 스트림의 다중화된 패킷의 발생 시간(PIT)만큼 전송 누적 시간(CT)을 증가시키고 그 전송 스트림의 패킷 발생 계수(SnC, n=A~X)를 세팅시키는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지탈 패킷 데이타의 다중화 방법.