專利名稱：用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字電視廣播信號(hào)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于單 頻網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)字廣播信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，地面?zhèn)鬏數(shù)臄?shù)字電視廣播國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有 DVB-T, ATSC-T, ISDT-T等，國(guó)內(nèi)也頒布了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn) GB20600-2006(以下簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn))，它們都能實(shí)現(xiàn)單頻組網(wǎng)傳輸。單頻網(wǎng)絡(luò) (SFN)整個(gè)系統(tǒng)只需要一個(gè)頻率，用戶在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng)接收中不需要更換頻道，因此 單頻網(wǎng)絡(luò)相對(duì)多頻網(wǎng)絡(luò)(MFN)可以節(jié)省頻率資源。但是單頻網(wǎng)絡(luò)對(duì)站點(diǎn)距離有嚴(yán)格要求， 其站點(diǎn)密度相對(duì)較大，需要同步設(shè)備以保證位于不同位置的發(fā)射機(jī)同步發(fā)射，以減小信號(hào) 重疊區(qū)域的多經(jīng)干擾，提高信號(hào)可靠覆蓋，獲得優(yōu)質(zhì)電視質(zhì)量。因此單頻網(wǎng)的核心技術(shù)問題 之一就是同步問題，所述同步問題主要包括三個(gè)方面的同步頻率同步，即所有發(fā)射臺(tái)的載 波頻率必須相同；時(shí)間同步，即各個(gè)發(fā)射臺(tái)在同一時(shí)間播出同一節(jié)目的同一數(shù)據(jù)字節(jié)；碼 元同步，即調(diào)制信號(hào)必須比特同步。本發(fā)明中主要涉及的是時(shí)間同步和碼元同步。國(guó)標(biāo)地 面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的單頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由SFN適配器、GPS時(shí)鐘、激勵(lì)器、發(fā)射機(jī)等組成，與多 頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比，單頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增加了 SFN適配器和GPS時(shí)鐘設(shè)備。其他標(biāo)準(zhǔn)的單頻網(wǎng)絡(luò) 的同步原理和同步方式與國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)基本相同，因此下面以國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視 標(biāo)準(zhǔn)為例，簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)間同步方法。
圖1示出了傳統(tǒng)國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)單頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該傳統(tǒng)單頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括 中心站子系統(tǒng)100、分布式網(wǎng)絡(luò)300和發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)200。中心站子系統(tǒng)100和發(fā)射臺(tái)子系 統(tǒng)200通過分布式網(wǎng)絡(luò)300連接。中心站子系統(tǒng)100包括數(shù)字電視前端101、單頻網(wǎng)絡(luò)適配 器102、網(wǎng)絡(luò)適配器103和公共參考時(shí)鐘104(如GPS時(shí)鐘)。單頻網(wǎng)絡(luò)適配器102接收從 數(shù)字電視前端101輸入的TS包節(jié)目數(shù)據(jù)流(下文中簡(jiǎn)稱為TS流)，根據(jù)GPS時(shí)鐘輸出的 1秒定時(shí)脈沖(1PPQ在所述TS流中插入秒幀初始化包(SIP)。同時(shí)，單頻網(wǎng)絡(luò)適配器102 還利用GPS時(shí)鐘提供的IOMHz參考頻率對(duì)所述TS流進(jìn)行碼率適配。經(jīng)單頻網(wǎng)絡(luò)適配器102 處理后的TS流輸入到網(wǎng)絡(luò)適配器103，通過分布式網(wǎng)絡(luò)300傳輸?shù)礁鱾€(gè)發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)200。 發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)200包括網(wǎng)絡(luò)適配器201、地面數(shù)字電視激勵(lì)器202和公共參考時(shí)鐘203。網(wǎng) 絡(luò)適配器201從分布式網(wǎng)絡(luò)300接收中心站子系統(tǒng)100所發(fā)送的TS流并將該TS流輸出至 地面數(shù)字電視激勵(lì)器202。地面數(shù)字電視激勵(lì)器202根據(jù)公共參考時(shí)鐘203 (如GPS時(shí)鐘) 提供的IOMHz參考頻率和1秒定時(shí)脈沖發(fā)射所述TS流。所述秒幀初始化包(SIP)中含有 最大延遲時(shí)間字段，所述最大延遲時(shí)間(最大延遲時(shí)間在下文中有時(shí)用Tdelay max表示)是 指各發(fā)射臺(tái)的TS節(jié)目流相對(duì)于GPS的IPPS統(tǒng)一發(fā)射延遲時(shí)間。在各發(fā)射臺(tái)，激勵(lì)器解析 收到秒幀初始化包(SIP)得到最大延遲時(shí)間，然后以本地GPS時(shí)鐘提供的IPPS上升沿為基 準(zhǔn)，按照最大延遲時(shí)間對(duì)與該IPPS相對(duì)應(yīng)的秒幀初始化包進(jìn)行延遲發(fā)射，從而使各發(fā)射臺(tái) 同一時(shí)刻播出TS流的相同的數(shù)據(jù)字節(jié)。
上述傳統(tǒng)同步方式存在以下缺陷
(1)可靠性不高。理論上，現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)射臺(tái)端以本地的IPPS上升沿為基準(zhǔn)，每 秒對(duì)TS流中的秒幀初始化包做一次同步，同時(shí)利用單頻網(wǎng)適配器將輸入碼流(即TS流) 適配到調(diào)制模式所規(guī)定的碼率值，以保證中心站和各發(fā)射臺(tái)的碼率一致，從而達(dá)到TS流中 所有TS包時(shí)間同步的目的。但是，TS流在實(shí)際的傳輸過程中不可避免的存在傳輸抖動(dòng)、傳 輸誤碼等問題，這導(dǎo)致TS流中的各TS包到達(dá)各發(fā)射臺(tái)的時(shí)間延遲存在偏差，因此無法保證 每個(gè)TS包都能同步發(fā)射。并且，由于現(xiàn)有技術(shù)只能利用秒幀初始化包進(jìn)行同步，因此每秒 內(nèi)的各TS包由于傳輸抖動(dòng)和傳輸誤碼而引起的誤差可能會(huì)累積，這樣會(huì)引發(fā)更嚴(yán)重的不 同步問題。再者，由于秒幀初始化包本身也存在傳輸抖動(dòng)、傳輸誤碼等問題，當(dāng)秒幀初始化 包延遲較大時(shí)，可能造成發(fā)射臺(tái)接收到SIP包的時(shí)刻晚于本地的相應(yīng)IPPS上升沿+Tdelay _ 這一時(shí)刻，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)同步，因此實(shí)際上現(xiàn)有技術(shù)是無法做到每秒同步一次的。更嚴(yán)重的 是，秒幀初始化包本身可能存在傳輸誤碼問題，這樣可能導(dǎo)致發(fā)射臺(tái)無法接收到秒幀初始 化包，進(jìn)而導(dǎo)致同步機(jī)制被徹底破壞。
(2)調(diào)試?yán)щy。傳統(tǒng)同步方式中，SIP包中的最大延遲時(shí)間字段需要預(yù)先設(shè)定。要 獲得最大延遲時(shí)間需要知道各個(gè)站點(diǎn)(即發(fā)射臺(tái))的傳輸延時(shí)。現(xiàn)有技術(shù)只能通過經(jīng)驗(yàn)進(jìn) 行估計(jì)并反復(fù)地實(shí)地試驗(yàn)得出各個(gè)站點(diǎn)的傳輸延時(shí)，因此這給調(diào)試工作帶來很大困難，當(dāng) 發(fā)射臺(tái)數(shù)目較多，分布較廣時(shí)，這一問題尤為突出。
(3) SIP包的同步范圍為僅為0到0.9999999秒。在大型網(wǎng)中，由于站點(diǎn)多且分布 較廣，傳輸延時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)超過1秒的情況，一旦延時(shí)超出1秒的范圍傳統(tǒng)方式就根本不能 實(shí)現(xiàn)同步。另外，多種傳輸鏈路的混合網(wǎng)中，也容易出現(xiàn)上述問題導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)同步。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可靠性高、無需復(fù)雜調(diào)試過程的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù) 字廣播電視的同步方法及系統(tǒng)。該同步方法及系統(tǒng)尤其適合于發(fā)射臺(tái)數(shù)目較多、分布較廣 的大型網(wǎng)絡(luò)。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步 方法，涉及中心站和發(fā)射臺(tái)，包括下列步驟
1)在中心站，在TS節(jié)目流的每個(gè)TS包中打入時(shí)間戳，所述時(shí)間戳記錄打戳的絕對(duì) 時(shí)間；在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，打戳的絕對(duì)時(shí)間是指被打戳的TS包進(jìn)入打戳設(shè)備的絕對(duì) 時(shí)間；
2)各個(gè)發(fā)射臺(tái)接收到每個(gè)TS包時(shí)，根據(jù)該TS包的時(shí)間戳和預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間 得出該TS包的發(fā)射絕對(duì)時(shí)間，各個(gè)發(fā)射臺(tái)均按照所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間發(fā)射所述TS包；所述發(fā) 射絕對(duì)時(shí)間是TS包時(shí)間戳所記錄的該TS包打戳的絕對(duì)時(shí)間加所述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間。
其中，所述步驟1)中，還包括在調(diào)試階段，在TS節(jié)目流的每個(gè)TS包中打入時(shí)間 戳，根據(jù)TS包中的時(shí)間戳分別得出各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間，然后通過比較進(jìn)一 步得出各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間中的最大延遲時(shí)間，將所述最大延遲時(shí)間作為所 述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間。
其中，所述步驟1)和步驟2~)中，所述絕對(duì)時(shí)間根據(jù)公共參考時(shí)鐘和本地時(shí)鐘獲 得，中心站和各個(gè)發(fā)射臺(tái)所采用的公共參考時(shí)鐘和本地時(shí)鐘完全一致。
其中，所述公共參考時(shí)鐘根據(jù)GPS、GL0NASS、伽利略或北斗系統(tǒng)所提供的1秒定時(shí) 脈沖獲得。
其中，所述本地時(shí)鐘采用27M時(shí)鐘，所述本地時(shí)鐘在接收到所述1秒定時(shí)脈沖時(shí)清零。
其中，所述步驟1)中，還包括在中心站對(duì)所述TS包進(jìn)行連續(xù)編號(hào)，并將所述編號(hào) 記錄在所述TS包中；所述步驟幻中，在發(fā)射臺(tái)，當(dāng)接收到的TS包編號(hào)不連續(xù)時(shí)，生成對(duì)應(yīng) 于所缺失編號(hào)的TS同步包并在該編號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻發(fā)射所述TS同步包；所述TS同步包是 采用糾錯(cuò)技術(shù)恢復(fù)的TS包或者是無內(nèi)容的填充包。
本發(fā)明還提供了一種用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步系統(tǒng)，包括中心站子 系統(tǒng)和發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)，所述中心站子系統(tǒng)通過分布式網(wǎng)絡(luò)與多個(gè)發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)連接，其特 征在于，
所述中心站子系統(tǒng)包括TS包擴(kuò)展單元，用于在輸入所述中心站子系統(tǒng)的TS節(jié)目 流的每個(gè)TS包中打入時(shí)間戳，輸出擴(kuò)展TS包；所述時(shí)間戳記錄打戳的絕對(duì)時(shí)間；
所述發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)包括TS包解析單元和同步單元，所述TS包解析單元用于解析 擴(kuò)展TS包并獲得TS包中所攜帶的時(shí)間戳，所述同步單元用于根據(jù)該TS包的時(shí)間戳和預(yù)先 設(shè)定的延遲時(shí)間得出該TS包的發(fā)射絕對(duì)時(shí)間，各個(gè)發(fā)射臺(tái)均按照所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間發(fā)射 所述TS包；所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間是TS包時(shí)間戳所記錄的該TS包打戳的絕對(duì)時(shí)間加所述預(yù)先 設(shè)定的延遲時(shí)間。
其中，所述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間是各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間中的最大延 遲時(shí)間。
其中，TS包擴(kuò)展單元還用于記錄所述TS包的編號(hào)，所述編號(hào)為連續(xù)編號(hào)；所述TS 包解析單元還用于獲得所述TS包的編號(hào)，所述同步單元還用于在接收到的TS包編號(hào)不連 續(xù)時(shí)，生成對(duì)應(yīng)于所缺失編號(hào)的TS同步包并激勵(lì)調(diào)制發(fā)射單元在該編號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻發(fā) 射所述TS同步包；所述TS同步包是采用糾錯(cuò)技術(shù)恢復(fù)的TS包或者是無內(nèi)容的填充包。
其中，所述TS包擴(kuò)展單元所輸出的擴(kuò)展TS包是在原TS包基礎(chǔ)上增加擴(kuò)展字段， 所述擴(kuò)展字段長(zhǎng)度為16字節(jié)。
本發(fā)明具有如下技術(shù)效果
1、可以避免誤差的累積，提高同步的可靠性。
2、調(diào)試簡(jiǎn)單方便。
3、可以避免在激勵(lì)器中因丟包、錯(cuò)包等情況而造成的不同步。
4、延時(shí)時(shí)間范圍可以超過1S，特別適合于復(fù)雜混合網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)距離的分布式網(wǎng)絡(luò)。
5、同步系統(tǒng)和激勵(lì)發(fā)射系統(tǒng)分離，在同一個(gè)單頻網(wǎng)絡(luò)里可以采用不同廠商的激勵(lì) 發(fā)射系統(tǒng)。
6、同步系統(tǒng)和激勵(lì)發(fā)射系統(tǒng)分離，使得各個(gè)發(fā)射激勵(lì)系統(tǒng)可以在多頻網(wǎng)的工作模 式下組建單頻網(wǎng)。


以下，結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中
圖1示出了傳統(tǒng)國(guó)標(biāo)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)單頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；
圖2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中單頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同步方法流程；
圖3示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中絕對(duì)時(shí)間的時(shí)序示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
本實(shí)施例提供了一種用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步系統(tǒng)，包括中心站子 系統(tǒng)和發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)，所述中心站子系統(tǒng)包括TS包擴(kuò)展單元，所述發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)包括TS包 解析單元和同步單元。
本發(fā)明的同步系統(tǒng)需要接入到單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中使用，在本實(shí)施例 中，將所述TS包擴(kuò)展單元嵌入到單頻網(wǎng)絡(luò)適配器中，同時(shí)在發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)增加一個(gè)單頻網(wǎng) 絡(luò)適配器接收端，在其中嵌入TS包解析單元和同步單元以實(shí)現(xiàn)TS流中所有TS包的時(shí)間同 步。由于增加了單頻網(wǎng)絡(luò)適配器接收端，本實(shí)施例將中心站子系統(tǒng)的單頻網(wǎng)絡(luò)適配器稱為 單頻網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送端。
具體地，如圖2所示，本實(shí)施例涉及的單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)包括中心站子 系統(tǒng)100、分布式網(wǎng)絡(luò)300和發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)200。其中中心站子系統(tǒng)100包括數(shù)字電視前 端101、公共參考時(shí)鐘104、單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX105(單頻網(wǎng)絡(luò)適配器發(fā)送端)和網(wǎng)絡(luò)適配 器103等基本單元，發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)200包括網(wǎng)絡(luò)適配器201、公共參考時(shí)鐘203、單頻網(wǎng)絡(luò)適 配器RX204(單頻網(wǎng)絡(luò)適配器接收端)和地面數(shù)字電視激勵(lì)器202。其中，單頻網(wǎng)絡(luò)適配器 RX204連接在網(wǎng)絡(luò)適配器201與地面數(shù)字電視激勵(lì)器202之間。
其中，單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX105中嵌入TS包擴(kuò)展單元，TS包擴(kuò)展單元用于在輸入所 述中心站子系統(tǒng)100的TS節(jié)目流的每個(gè)TS包中打入時(shí)間戳，輸出擴(kuò)展TS包；所述時(shí)間戳 記錄打戳的絕對(duì)時(shí)間。
單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX204中嵌入TS包解析單元和同步單元。所述TS包解析單元用 于解析擴(kuò)展TS包并獲得TS包中所攜帶的時(shí)間戳，所述同步單元用于根據(jù)該TS包的時(shí)間戳 和預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間得出該TS包的發(fā)射絕對(duì)時(shí)間，各個(gè)發(fā)射臺(tái)均按照所述發(fā)射絕對(duì)時(shí) 間發(fā)射所述TS包；所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間是TS包時(shí)間戳所記錄的該TS包打戳的絕對(duì)時(shí)間加所 述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間。所述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間是各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間中 的最大延遲時(shí)間。
另外，TS包擴(kuò)展單元還用于記錄所述TS包的編號(hào)，所述編號(hào)為連續(xù)編號(hào)；所述TS 包解析單元還用于獲得所述TS包的編號(hào)，所述同步單元還用于在接收到的TS包編號(hào)不連 續(xù)時(shí)，生成對(duì)應(yīng)于所缺失編號(hào)的TS同步包并激勵(lì)調(diào)制發(fā)射單元(在本實(shí)施例中，調(diào)制發(fā)射 單元為地面數(shù)字電視激勵(lì)器20 在該編號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻發(fā)射所述TS同步包；所述TS同步 包是采用糾錯(cuò)技術(shù)恢復(fù)的TS包或者是無內(nèi)容的填充包。
下面進(jìn)一步地介紹單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的各基本單元。
1.數(shù)字電視前端101 主要用于對(duì)MPEG2碼流(即TS節(jié)目流)進(jìn)行過濾、復(fù)用、加 入數(shù)字電視服務(wù)信息(Si)、加擾、播出等功能。本實(shí)施例直接采用現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)字電視前 端即可。
2.公共參考時(shí)鐘104 公共參考時(shí)鐘是全球任何地點(diǎn)都能獲取的標(biāo)準(zhǔn)參考時(shí)鐘， 主要有美國(guó)的GPS、俄羅斯的GL0NASS、歐洲的伽利略、未來中國(guó)北斗系統(tǒng)，該時(shí)鐘提供每IPPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。IPPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是對(duì)應(yīng)IPPS脈沖上升沿的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)秒時(shí)間 TIME,時(shí)間TIME —般以RS232接口在IPPS信號(hào)到來之前發(fā)送給接收設(shè)備，并由接收設(shè)備解 析出時(shí)間TIME，時(shí)間TIME表示相應(yīng)IPPS上升沿的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻。本實(shí)施例的單頻網(wǎng)絡(luò)適配器 發(fā)送端和接收端基于時(shí)間TIME可以獲得同步標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一時(shí)間、頻率和秒脈沖。目前，公共 參考時(shí)鐘主要采用美國(guó)的GPS信號(hào)，GPS信號(hào)在鎖定狀態(tài)下頻率穩(wěn)定度可以達(dá)到1E-12量 級(jí)，時(shí)間精度達(dá)到士50nS，能滿足廣播電視系統(tǒng)的要求。公共參考時(shí)鐘還需要提供其它絕對(duì) 時(shí)間信息(時(shí)、分、秒，月、日、年信息等)。這些絕對(duì)時(shí)間信息一般通過RS232傳輸，報(bào)文信 息通常使用NMEA-0183格式輸出，目前廣泛使用V2. 0版本，輸出的數(shù)據(jù)代碼為ASC II碼字 符。輸出時(shí)、分、秒，月、日、年信息。目前選用市場(chǎng)上精準(zhǔn)的GPS時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)與時(shí)鐘產(chǎn)品 都能滿足數(shù)字廣播電視單頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要求。
3.單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX105 單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX要完成碼率適配、SIP插入、打時(shí)戳 以及合路等功能。其中，打時(shí)戳的功能由嵌入到單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX的TS包擴(kuò)展單元完成， 這一功能是本發(fā)明所特有的。本實(shí)施例中，需要對(duì)每個(gè)進(jìn)入TS包擴(kuò)展單元的TS包(本實(shí) 施例中TS包指的TS節(jié)目流中的各類數(shù)據(jù)包，既包括攜帶節(jié)目?jī)?nèi)容的TS包，也包括插入的 SIP包)進(jìn)行打時(shí)戳。為此，本實(shí)施例的單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX內(nèi)部還需要建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)本地 時(shí)鐘，用于記錄1秒以內(nèi)的精確絕對(duì)時(shí)間。該本地時(shí)鐘以一個(gè)高精度27M時(shí)鐘為基準(zhǔn)，以計(jì) 數(shù)器的形式實(shí)現(xiàn)。每個(gè)IPPS上升沿到達(dá)時(shí)，所述計(jì)數(shù)器進(jìn)行同步清‘0’。這樣TS包的時(shí)戳 精度可以達(dá)到1/27000000秒。
本實(shí)施例中，所述單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX可以利用可編程序控制器(FPGA)進(jìn)行硬件 編程實(shí)現(xiàn)。首先，在可編程序控制器(FPGA)中以27MHz建立一個(gè)32比特時(shí)間計(jì)數(shù)器作為 內(nèi)部鐘，該鐘以27MHz計(jì)數(shù)值累加計(jì)時(shí)。另一方面可編程序控制器(FPGA)在秒脈沖之前讀 取RS232接口中的數(shù)據(jù)，解析出TOD信息，然后緩存在FPGA中，當(dāng)IPPS秒脈沖的上升沿到 來時(shí)，把分秒數(shù)據(jù)寫入內(nèi)部鐘作為起始時(shí)間計(jì)時(shí)。因而，內(nèi)部鐘能按照公共參考時(shí)間每1秒 刷新一次，這樣保證整體系統(tǒng)時(shí)間同步。當(dāng)TS包進(jìn)入到FPGA后先進(jìn)行碼率適配，插入SIP 包，對(duì)每個(gè)TS包根據(jù)當(dāng)前內(nèi)部鐘的值(由公共參考時(shí)鐘提供秒以上的絕對(duì)時(shí)間，由本地時(shí) 鐘提供秒以內(nèi)的精確到1/27000000秒的絕對(duì)時(shí)間，如圖3所示)打入時(shí)戳并添加連續(xù)性計(jì) 數(shù)值。本實(shí)施例中，所述時(shí)間戳記錄的是被打戳TS包進(jìn)入所述單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX的時(shí)刻 的絕對(duì)時(shí)間。
4.網(wǎng)絡(luò)適配器103、201 包括網(wǎng)絡(luò)適配器TX (發(fā)送端)、網(wǎng)絡(luò)適配器RX (接收端)， 二者均為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕涌谠O(shè)備。直接采用現(xiàn)有技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)適配器即可。
5.分布式網(wǎng)絡(luò)300 進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)木€路。本實(shí)施例可選用光纖、銅纜、微波、衛(wèi)星 等各種傳輸通道。
6.單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX204 該設(shè)備完成TS流的分路、緩存、延時(shí)、對(duì)時(shí)以及輸出。 主要功能單元有內(nèi)部鐘、緩存和校時(shí)輸出單元，其中校時(shí)輸出單元包括TS包解析單元和同 步單元。單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX為本實(shí)施例的新增設(shè)備。
內(nèi)部鐘和單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX—樣，完成內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的同步和計(jì)時(shí)。內(nèi)部鐘的 實(shí)現(xiàn)方式也與單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX的內(nèi)部鐘完全一致。
緩存單元主要用于數(shù)據(jù)的采集暫存。
校時(shí)輸出用于解析TS包(這里TS包是指TS擴(kuò)展包)，根據(jù)TS包的時(shí)戳以及延時(shí)參數(shù)確定該TS包的輸出時(shí)間。
本實(shí)施例中，由于單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX要求緩存數(shù)據(jù)，因而最好采用微處理器 (CPU) +可編程序控制器(FPGA)的硬件架構(gòu)來完成。內(nèi)部鐘和單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX —樣，用 于獲得統(tǒng)一的同步時(shí)間。由于TS包的時(shí)戳是絕對(duì)時(shí)間計(jì)數(shù)值，因此在此基礎(chǔ)上加上最大延 遲時(shí)間就是可以確定該TS包輸出的絕對(duì)時(shí)間。最大延遲時(shí)間是所有站點(diǎn)傳輸延時(shí)的最大 值。用公式表示如下
Ttransmitter Ttime—Stamp+Tdelay—max
Ttransfflitter為TS包輸出的絕對(duì)時(shí)間
Ttime stamp為TS包的時(shí)間戳
Tdelayjiax為最大延時(shí)時(shí)間，由最大的傳輸延時(shí)決定。
本實(shí)施例的單頻網(wǎng)絡(luò)同步方法在實(shí)現(xiàn)方式上，在可編程序控制器(FPGA)中，通過 判斷Ttransmitte和當(dāng)前絕對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)值，當(dāng)兩者相等時(shí)TS包直接通過判決電路輸出；理論 上，不允許本地絕對(duì)時(shí)間大于Tdelay max的情況發(fā)生。如果發(fā)生則直接輸出該TS包，通過這種 方式來延遲數(shù)據(jù)流，使得各單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX在統(tǒng)一的Tteansmitte時(shí)間輸出相同的TS包，從 而達(dá)到時(shí)間同步的目的。
7.地面數(shù)字電視激勵(lì)器202 單頻網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)與發(fā)射設(shè)備。本實(shí)施例中，可以直接 采用現(xiàn)有技術(shù)中的地面數(shù)字電視激勵(lì)器。另外，本實(shí)施例由于使用單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX對(duì)TS 流進(jìn)行同步發(fā)射，因此，本實(shí)施例實(shí)際上不需要地面數(shù)字電視激勵(lì)器根據(jù)1秒定時(shí)脈沖來 進(jìn)行同步，因此，本實(shí)施例的地面數(shù)字電視激勵(lì)器也可以不需要公共參考時(shí)鐘提供的1秒 定時(shí)脈沖。此時(shí)地面數(shù)字電視激勵(lì)器工作在多頻網(wǎng)模式下。
本實(shí)施例的單頻網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步工作機(jī)理如下首先以公共參考時(shí)間基準(zhǔn)1PPS、GPS TOD時(shí)間在單頻網(wǎng)絡(luò)適配器和同步設(shè)備中建立統(tǒng)一的基準(zhǔn)時(shí)間，使得系統(tǒng)中的各設(shè)備按照 27MHz計(jì)時(shí)，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步，獲得相同的計(jì)時(shí)時(shí)間。以該計(jì)數(shù)值和GPS絕對(duì)時(shí)間對(duì)每 個(gè)進(jìn)入的TS包進(jìn)行打時(shí)戳和連續(xù)性計(jì)數(shù)值。當(dāng)該數(shù)據(jù)包通過網(wǎng)絡(luò)適配器和分布式網(wǎng)絡(luò)到 達(dá)單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX設(shè)備，由于經(jīng)過的路徑不同，到達(dá)同步設(shè)備的延遲時(shí)間不一樣，若立 即輸出，就會(huì)造成單頻網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間和比特不同步，因而要求數(shù)據(jù)包在單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX設(shè) 備中進(jìn)行一定的延遲，由于每個(gè)TS包打入了具有絕對(duì)時(shí)間信息的時(shí)戳，因此只要在此時(shí)戳 的基礎(chǔ)上加上最大延時(shí)時(shí)間值即可確定該包輸出的絕對(duì)時(shí)間。各個(gè)站點(diǎn)的絕對(duì)時(shí)間相同都 是參照GPS建立的，所以最終輸出的碼流時(shí)間和比特同步，與頻率同步一起實(shí)現(xiàn)碼元同步， 從而實(shí)現(xiàn)單頻網(wǎng)絡(luò)的同步發(fā)射，減小單頻網(wǎng)絡(luò)覆蓋下的多經(jīng)干擾，提高信號(hào)質(zhì)量。
下面敘述基于上述數(shù)字廣播電視單頻網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步方法，所述時(shí)間同步方法包 括下列步驟
1)在中心站，在TS節(jié)目流的每個(gè)TS包中打入時(shí)間戳，所述時(shí)間戳記錄打戳的絕 對(duì)時(shí)間；所述絕對(duì)時(shí)間根據(jù)公共參考時(shí)鐘和本地時(shí)鐘獲得，其中公共參考時(shí)鐘給出時(shí)、分、 秒，月、日、年信息，而本地時(shí)鐘的時(shí)間精度為1/27000000秒，以計(jì)數(shù)器的方式實(shí)現(xiàn)，每個(gè)計(jì) 數(shù)值代表1/27000000秒。
2)各個(gè)發(fā)射臺(tái)接收到每個(gè)TS包時(shí)，根據(jù)該TS包時(shí)間戳和預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間得 出該TS包的發(fā)射絕對(duì)時(shí)間，各個(gè)發(fā)射臺(tái)均按照所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間發(fā)射所述TS包；所述發(fā) 射絕對(duì)時(shí)間是TS包時(shí)間戳所記錄的該TS包打戳的絕對(duì)時(shí)間加所述最大延遲時(shí)間。本步驟中，絕對(duì)時(shí)間也是根據(jù)公共參考時(shí)鐘和本地時(shí)鐘獲得。為保證精確同步，中心站和各個(gè)發(fā)射 臺(tái)所采用的公共參考時(shí)鐘和本地時(shí)鐘應(yīng)當(dāng)完全一致。由于本實(shí)施例通過時(shí)間戳能夠?qū)γ總€(gè) TS包進(jìn)行同步，因此相對(duì)于基于IPPS的每秒同步機(jī)制，大大增強(qiáng)了同步的可靠性。
另外，所述步驟1)中，還可以在中心站對(duì)所述TS包進(jìn)行連續(xù)編號(hào)，并將所述編號(hào) 記錄在所述TS包中；所述步驟幻中，在發(fā)射臺(tái)，當(dāng)接收到的TS包編號(hào)不連續(xù)時(shí)，生成對(duì)應(yīng) 于所缺失編號(hào)的TS同步包并在該編號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻發(fā)射所述TS同步包；所述TS同步包是 采用糾錯(cuò)技術(shù)恢復(fù)的TS包或者是無內(nèi)容的填充包。本實(shí)施例中，通過生成TS同步包，在出 現(xiàn)TS包丟失的情況下仍然能夠保證TS節(jié)目流的同步。
本實(shí)施例需要由單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX為TS包加入時(shí)間戳和TS包編號(hào)，一種方法是 在現(xiàn)有的TS包的基礎(chǔ)上加入擴(kuò)展字段形成擴(kuò)展TS包，把所述時(shí)間戳和TS包編號(hào)記錄在所 述擴(kuò)展字段中。特別地，由于現(xiàn)有數(shù)字電視協(xié)議支持188字節(jié)和204字節(jié)兩種TS包制式，因 此可以188字節(jié)TS包中增加16字節(jié)的擴(kuò)展字段，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有協(xié)議的兼容。在 16字節(jié)的擴(kuò)展字段中，4字節(jié)用于記錄時(shí)間戳，2字節(jié)用于記錄TS包編號(hào)
進(jìn)一步地，所述步驟2、中，所述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間可以是各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的 傳輸延遲時(shí)間中的最大延遲時(shí)間。所述最大延遲時(shí)間可以在調(diào)試階段得出。具體地，本實(shí) 施例中，可以根據(jù)TS包中的時(shí)間戳分別得出各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間，然后通過 比較進(jìn)一步得出各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間中的最大延遲時(shí)間。當(dāng)然，本發(fā)明獲得 最大延遲時(shí)間的方法并不限于此，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的。
本實(shí)施例相對(duì)于現(xiàn)有的單頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及同步方法的優(yōu)勢(shì)如下
(1)引入公共時(shí)鐘基準(zhǔn)的和GPS TOD絕對(duì)時(shí)間，在系統(tǒng)內(nèi)部建立絕對(duì)時(shí)間值，每個(gè) TS包的時(shí)戳中都包含TOD絕對(duì)時(shí)間，使得延時(shí)時(shí)間范圍可以超過1S，理論上只受物理內(nèi)存 大小的限制。這在復(fù)雜混合網(wǎng)和遠(yuǎn)距離的分布式網(wǎng)絡(luò)傳輸中實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
(2)同步采用絕對(duì)時(shí)間進(jìn)行對(duì)時(shí)，這樣可以避免誤差的累積達(dá)到更精確的同步。由 于所有的單頻網(wǎng)絡(luò)適配器TX、單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX設(shè)備采用統(tǒng)一的參考時(shí)鐘，這樣達(dá)到真正 意義上的比特同步。
(3)包連續(xù)計(jì)數(shù)值的加入可以準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的丟包、錯(cuò)包情況并加以修正， 避免在激勵(lì)器中因丟包、錯(cuò)包等情況而最終造成時(shí)間比特不同步。
(4)通過單頻網(wǎng)絡(luò)適配器RX可以根據(jù)時(shí)間戳得到各個(gè)站點(diǎn)準(zhǔn)確的傳輸延時(shí)值，按 照這個(gè)值進(jìn)行最大延時(shí)的設(shè)置，調(diào)試簡(jiǎn)單方便。
(5)同步系統(tǒng)和激勵(lì)發(fā)射系統(tǒng)分離，在同一個(gè)單頻網(wǎng)絡(luò)里可以采用不同廠商的激 勵(lì)發(fā)射系統(tǒng)。
(6)同步系統(tǒng)和激勵(lì)發(fā)射系統(tǒng)分離，使得各個(gè)發(fā)射激勵(lì)系統(tǒng)可以在多頻網(wǎng)的工作 模式下組建單頻網(wǎng)。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。10
權(quán)利要求
1.一種用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步方法，所述單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng) 包括中心站和發(fā)射臺(tái)，所述同步方法包括下列步驟1)在中心站，在TS節(jié)目流的每個(gè)TS包中打入時(shí)間戳，所述時(shí)間戳記錄打戳的絕對(duì)時(shí)間；2)各個(gè)發(fā)射臺(tái)接收到每個(gè)TS包時(shí)，根據(jù)該TS包的時(shí)間戳和預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間得出 該TS包的發(fā)射絕對(duì)時(shí)間，各個(gè)發(fā)射臺(tái)均按照所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間發(fā)射所述TS包；所述發(fā)射絕 對(duì)時(shí)間是TS包時(shí)間戳所記錄的該TS包打戳的絕對(duì)時(shí)間加所述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視的同步方法，其特征在于，所述 步驟1)中，還包括在調(diào)試階段，在TS節(jié)目流的每個(gè)TS包中打入時(shí)間戳，根據(jù)TS包中的時(shí) 間戳分別得出各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間，然后通過比較進(jìn)一步得出各個(gè)發(fā)射臺(tái)所 對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間中的最大延遲時(shí)間，將所述最大延遲時(shí)間作為所述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí) 間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視的同步方法，其特征在于，所述 步驟1)和步驟幻中，所述絕對(duì)時(shí)間根據(jù)公共參考時(shí)鐘和本地時(shí)鐘獲得，中心站和各個(gè)發(fā)射 臺(tái)所采用的公共參考時(shí)鐘和本地時(shí)鐘完全一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視的同步方法，其特征在于，所述 公共參考時(shí)鐘根據(jù)GPS、GL0NASS、伽利略或北斗系統(tǒng)所提供的1秒定時(shí)脈沖獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視的同步方法，其特征在于，所述 本地時(shí)鐘采用27M時(shí)鐘，所述本地時(shí)鐘在接收到所述1秒定時(shí)脈沖時(shí)清零。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視的同步方法，其特征在于，所述 步驟1)中，還包括在中心站對(duì)所述TS包進(jìn)行連續(xù)編號(hào)，并將所述編號(hào)記錄在所述TS包中； 所述步驟i)中，在發(fā)射臺(tái)，當(dāng)接收到的TS包編號(hào)不連續(xù)時(shí)，生成對(duì)應(yīng)于所缺失編號(hào)的TS同 步包并在該編號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻發(fā)射所述TS同步包；所述TS同步包是采用糾錯(cuò)技術(shù)恢復(fù)的 TS包或者是無內(nèi)容的填充包。
7.一種用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步系統(tǒng)，包括中心站子系統(tǒng)和發(fā)射臺(tái)子系 統(tǒng)，所述中心站子系統(tǒng)通過分布式網(wǎng)絡(luò)與多個(gè)發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)連接，其特征在于，所述中心站子系統(tǒng)包括TS包擴(kuò)展單元，用于在輸入所述中心站子系統(tǒng)的TS節(jié)目流的 每個(gè)TS包中打入時(shí)間戳，輸出擴(kuò)展TS包；所述時(shí)間戳記錄打戳的絕對(duì)時(shí)間；所述發(fā)射臺(tái)子系統(tǒng)包括TS包解析單元和同步單元，所述TS包解析單元用于解析擴(kuò)展 TS包并獲得TS包中所攜帶的時(shí)間戳，所述同步單元用于根據(jù)該TS包的時(shí)間戳和預(yù)先設(shè)定 的延遲時(shí)間得出該TS包的發(fā)射絕對(duì)時(shí)間，各個(gè)發(fā)射臺(tái)均按照所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間發(fā)射所述 TS包；所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間是TS包時(shí)間戳所記錄的該TS包打戳的絕對(duì)時(shí)間加所述預(yù)先設(shè)定 的延遲時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步系統(tǒng)，其特征在于， 所述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間是各個(gè)發(fā)射臺(tái)所對(duì)應(yīng)的傳輸延遲時(shí)間中的最大延遲時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步系統(tǒng)，其特征在于， TS包擴(kuò)展單元還用于記錄所述TS包的編號(hào)，所述編號(hào)為連續(xù)編號(hào)；所述TS包解析單元還 用于獲得所述TS包的編號(hào)，所述同步單元還用于在接收到的TS包編號(hào)不連續(xù)時(shí)，生成對(duì)應(yīng) 于所缺失編號(hào)的TS同步包并激勵(lì)調(diào)制發(fā)射單元在該編號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻發(fā)射所述TS同步包；所述TS同步包是采用糾錯(cuò)技術(shù)恢復(fù)的TS包或者是無內(nèi)容的填充包。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步系統(tǒng)，其特征在于， 所述TS包擴(kuò)展單元所輸出的擴(kuò)展TS包是在原TS包基礎(chǔ)上增加擴(kuò)展字段，所述擴(kuò)展字段長(zhǎng) 度為16字節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于單頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播電視系統(tǒng)的同步方法及系統(tǒng)，其中，同步方法包括1)在中心站，在TS節(jié)目流的每個(gè)TS包中打入時(shí)間戳，所述時(shí)間戳記錄打戳的絕對(duì)時(shí)間；2)各個(gè)發(fā)射臺(tái)接收到每個(gè)TS包時(shí)，根據(jù)該TS包的時(shí)間戳和預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間得出該TS包的發(fā)射絕對(duì)時(shí)間，各個(gè)發(fā)射臺(tái)均按照所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間發(fā)射所述TS包；所述發(fā)射絕對(duì)時(shí)間是TS包時(shí)間戳所記錄的該TS包打戳的絕對(duì)時(shí)間加所述預(yù)先設(shè)定的延遲時(shí)間。另外，本發(fā)明還提供了相應(yīng)的同步系統(tǒng)。本發(fā)明可以避免誤差的累積，提高同步的可靠性；調(diào)試簡(jiǎn)單方便；可以避免在激勵(lì)器中因丟包、錯(cuò)包等情況而造成的不同步；特別適合于復(fù)雜混合網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)距離的分布式網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04N21/8549GK102036123SQ20091023520
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者鄒旭杰, 黃雷 申請(qǐng)人:科騰科技(北京)有限公司