シングルプログラムトランスポートストリームをマルチプログラムトランスポートストリームに多重化するためのデジタルビデオ装置
【課題】複数のシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）に関するデジタルマルチメディア受信信号を伝送する装置を提供する。
【解決手段】各ＳＰＴＳは、所定数のトランスポートストリームパケットからなる一連のグループとして伝送される。パケットを受信する入力バッファは、どの任意時点でも所定数のパケットのみを保持するよう構成される。デーブルビルダーは、入力バッファからパケットを受信して各ＳＰＴＳのパケットに一組のユニークなパケット識別子を割り当て、前記パケット内の各番組マップテーブルを再構成し、そしてマルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）についての番組関連テーブルを作成する。テーブルビルダーはデータパケット内の番組参照クロックを変更せずに維持する。ファーストイン・ファーストアウトバッファは、テーブルビルダーから受信したパケットを結合してＭＴＰＳを作成する。
【解決手段】各ＳＰＴＳは、所定数のトランスポートストリームパケットからなる一連のグループとして伝送される。パケットを受信する入力バッファは、どの任意時点でも所定数のパケットのみを保持するよう構成される。デーブルビルダーは、入力バッファからパケットを受信して各ＳＰＴＳのパケットに一組のユニークなパケット識別子を割り当て、前記パケット内の各番組マップテーブルを再構成し、そしてマルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）についての番組関連テーブルを作成する。テーブルビルダーはデータパケット内の番組参照クロックを変更せずに維持する。ファーストイン・ファーストアウトバッファは、テーブルビルダーから受信したパケットを結合してＭＴＰＳを作成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ番組などのデジタルマルチメディア信号を顧客装置へ伝送するための装置及び方法に関し、より詳細には、複数のシングルプログラムトランスポートストリームを一つのマルチプログラムトランスポートストリームに変換する音声画像番組分配装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、テレビ番組は、シリアル伝送のために圧縮デジタル音声画像情報をパケット化する方法及びデータ形式を記述するＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１標準規格により定義されたＭＰＥＧ２プロトコルを用いてデジタル処理され分配されている。ＭＰＥＧ２プロトコルによれば、圧縮された画像及び音声番組データは、共通長さ１８８バイトを有するトランスポートパケットに分割される。同一番組のトランスポートパケットによってシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）が形成され、そして一以上のＳＰＴＳ即ち一以上の番組からのパケットが同一回路上で多重化され、その結果マルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）が得られる。
【０００３】
各トランスポートパケットには、番組信号データの他に、与えられた番組についてのトランスポートパケットの各種類を他の種類から区別する（例えば画像パケットと音声パケットを区別する）値を含むパケット識別子（ＰＩＤ）フィールドが含まれる。ＭＰＥＧ２トランスポートパケットには、さらに、番組関連テーブル、番組マップテーブル及び番組基準クロックを含む番組特定情報（ＰＳＩ）が含まれる。番組マップテーブル（ＰＭＴ）には一つのシングルプログラムトランスポートストリームについてのパケット識別子が記載されている。番組関連テーブル（ＰＡＴ）には、与えられたマルチプログラムトランスポートストリームに多重化された各シングルプログラムトランスポートストリームについての番組マップテーブルを含むパケットに関するパケット識別子が記載されている。番組基準クロック（ＰＣＲ）には、デコーダを用いて異なるパケット中の番組内容を同一番組について同期させる（例えば音声トラックを関連画像とマッチさせる）ためのタイミング情報が含まれる。
【０００４】
図１に示すような従来のケーブルテレビ番組分配装置１０において、ＭＰＥＧ２番組コンテンツは、地球周回軌道衛星、地上波放送局及び他のコンテンツプロバイダを介するテレビ網などの複数のＭＰＥＧ２番組発信源１１−１２から、装置のヘッドエンドにおいて取得される。ＭＰＥＧ２番組発信源１１−１２は、多くの場合オンデマンド映画及び自治体又は学区などのローカル番組を含む。当然ながら、ヘッドエンドはしばしば百以上の番組を受信し、その各々がＭＰＥＧ２パケットからなるシングルプログラムトランスポートストリームを表わす。
【０００５】
本明細書に記載の「番組」とは、テレビ番組、一連のビデオ画像、ビデオゲーム、コンピュータシステムにより作成されたビデオ画像及び記憶媒体から作成されたビデオ画像、しかしこれらに限定されない、を含む。
【０００６】
ヘッドエンドにあるインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークインターフェース１４により、同一番組についてのＭＰＥＧ２パケットからなるグループがインターネットプロトコルパケット内に置かれ、その後このインターネットプロトコルパケットが伝送のためにイーサネット（登録商標）フレーム内に挿入される。イーサネット（登録商標）フレームはＩＰネットワーク１６の光ファイバーケーブルを介してヘッドエンドから送られる。
【０００７】
図３は一つのイーサネット（登録商標）フレーム形式をグラフで示したものである。番組発信源１１−１２のうちの一つからの７個のＭＰＥＧ２トランスポートストリーム（ＴＳ）パケットからなるグループにより、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）フレームのデータフィールドが形成される。ＵＤＰフレームにはさらにヘッダが含まれ、このＵＤＰフレームのヘッダには、とりわけＵＤＰデータの発生源である番組発信源つまり付随するＴＳパケットの発信源を示す識別子が含まれる。ＵＤＰフレームは、従来のＩＰヘッダを有する標準インターネットプロトコルパケット内に置かれる。そして、ＩＰパケットが標準イーサネット（登録商標）フレーム内に置かれて従来のイーサネット（登録商標）フレームのヘッダ及び従来のイーサネット（登録商標）フレームのフッタによって該フレーム内に結合される。各ＳＰＴＳは、各番組に関するデータを伝送する一連の上記イーサネット（登録商標）フレームを有する。
【０００８】
再び図１を参照すると、ＩＰネットワーク１６の光ファイバーケーブルはエンドユーザの一群で終わる。この一群は例えば約５００世帯を有する市町村の一部又は大きなホテルである。ＩＰネットワーク１６の遠隔終端において、ＩＰエッジマルチプレクサ１８（一般的に「エッジＱＡＭ」と呼ばれる）は、イーサネット（登録商標）フレームから各番組のＭＰＥＧ２ＴＳパケットを抽出し、このＴＳパケットを用いて、与えられたテレビチャンネルについて、関連する番組を伝送する無線周波数（ＲＦ）キャリアを変調する。得られた複数の変調されたＲＦキャリアは、結合されて、通常同軸ケーブルを用いてエンドユーザの一群により定められたサービスエリアの全域にわたってテレビ番組を顧客端末に分配するＲＦネットワーク２０上に与えられる。
【０００９】
顧客端末において、ＲＦネットワーク２０は別々に設けられたデコーダ２１、２２又は２３に接続され、これにより、その端末にいる人は、デコーダを対応するテレビチャンネルに調整して特定の番組を選択することができる。デコーダ２１−２３は、受信したチャンネル上のＲＦテレビ信号を、別の予め定められた共通出力チャンネル（例えばチャンネル３）に変換する又はＲＦテレビ信号を複合音声画像信号に変換する。どちらの変換の場合にも、各デコーダ２１、２２又は２３からの出力が、この場合はデジタルテレビ受信機である関連表示装置２４、２５又は２６に、それぞれ与えられる。
【００１０】
図２を参照すると、従来のＩＰエッジマルチプレクサ１８は、ＩＰネットワーク１６の光ファイバーケーブルが接続されたＩＰネットワークインターフェース３０を有し、該ＩＰネットワークインターフェース３０は光信号をイーサネット（登録商標）フレームを伝送する電気信号に変換する。電気信号は、その後、各イーサネット（登録商標）フレームからＭＰＥＧ２トランスポートストリーム（ＴＳ）パケットを再生するＩＰスタック３２に与えられる。これらのＴＳパケットは次に入力バッファ３４に与えられ、関連番組を識別するような様式で該入力バッファ内に一時的に保存される。さらなる処理のために具体的な番組に関するデータが必要な際には、一以上の関連ＴＳパケットが入力バッファから読み取られ、ルータ３６によって、各番組を伝送するよう指定された特定のテレビチャンネルについてのチャンネル回路３８に送られる。当然ながら、一つの与えられたテレビチャンネルは、複数のデジタルテレビ番組を異なるサブチャンネルにのせて同時に伝送することができる。各チャンネル回路３８は、それらの個々のテレビ番組のＳＰＴＳのパケットをＭＰＴＳに多重化して、その後このＭＰＴＳを用いて各テレビチャンネルについてのＲＦキャリアを変調する。
【００１１】
説明を簡素化するために、ＩＰエッジマルチプレクサ１８を介する番組データの伝送について一つのＳＰＴＳとの関連で記載し、複数の番組のＴＳパケットも同様にして順に処理されるとの理解の下で記載する。各イーサネット（登録商標）フレームが受信されると、そのＴＳパケットからなるグループが抽出されて入力バッファ３４内に置かれる。従来の入力バッファ３４は、多数のイーサネット（登録商標）フレームからのトランスポートストリームパケット、即ち複数の別番組についてのトランスポートストリームパケットからなるグループを同時に保存する。入力バッファ３４は非常に大きなランダムアクセスメモリによって実行され、これにより、入ってくる全ＴＳパケットを、各パケットが各チャンネル回路３８によって処理されるまで保存することができる。伝送される音声画像コンテンツの番組特定情報、具体的には番組関連テーブル及び番組マップテーブルをＩＰエッジマルチプレクサによって作成するための時間を提供するためには、比較的大量のバッファメモリが必要とされる。入力バッファのサイズは、チャンネル回路３８によって処理されるまで保存する必要がある入力データの量に応じて、動的に変化する。
【００１２】
ＩＰスタック３２及び入力バッファ３４は、各番組についてのＴＳパケットの伝送において大きな遅延を生じさせる。具体的には、ＩＰスタック３２によって不確定且つ変化するマイクロ秒領域の遅延が生じ、その後入力バッファ３４によってさらに最大３から４秒の別の遅延が生じる。任意の時点で生じるこれらの遅延の大きさと不確定さが原因で、信号処理中にかなりの遅延時間が生じる。
【００１３】
特定の番組のＴＳパケットが入力バッファ３４から最終的に読み出されると、ルータ３６は、そのパケットを、各番組を伝送する予め定められたテレビチャンネルに関する適切なチャンネル回路３８に送る。各チャンネル回路は類似した構成を有し、そのうちの一つの詳細を図２に示す。具体的には、チャンネル回路３８は、テレビチャンネル出力信号の作成に必要とされる適正タイミング割合で入力バッファ３４からデータを要求するよう構成されたマルチプレクサ４０を有する。標準的なテレビチャンネルに関するＲＦ信号は多重デジタルテレビ番組を同時に伝送可能であるので、マルチプレクサの機能は、これらの多重番組に関するＴＳパケットを含むトランスポートストリームを作成することである。したがって、マルチプレクサは、シングルプログラムトランスポートストリームに関するＴＳパケットを取得して、これらを各テレビチャンネルに関するマルチプログラムトランスポートストリームの中に挿入する。上記した処理過程において、マルチプレクサは、各番組のＳＰＴＳ内に組み込まれたＰＣＲタイミング情報を利用して、いつＴＳパケットを多重バッファ４２に挿入するかを決定する。ＩＰスタック３２及び入力バッファ３４において比較的大きく且つしばしば不確定で動的に変化する遅延が存在することから、内部のマルチプレクサ４０は新しい番組基準クロック（ＰＣＲ）を用いてＴＳパケットを再スタンプしなければならない。さらにマルチプレクサ４０は、ＭＰＴＳを確実に適正に構成するために新しい番組マップテーブル及び新しい番組関連テーブルを作成する。
【００１４】
ＭＰＴＳの適正なタイミングを作成するために、マルチプレクサはしばしば必要に応じてＴＳパケット間にヌル(null)パケットを出力し、これにより、出力段４４は、マルチプレクサ４０がＳＰＴＳパケットを受信した割合よりも高い一定割合でデータを得ることができる。マルチプレクサ４０から得られた一連のパケットは多重バッファ４２内に置かれ、これによりシングルＴＳパケットとマルチヌルパケットのグループが入り交じったマルチプログラムトランスポートストリームが構成される。図２においてチャンネル回路の下側に示すデータストリームを参照されたい。多重バッファ４２もまた、出力段４４が、マルチプレクサ４０がＳＰＴＳパケットを受信した割合よりも高い一定割合でデータを得ることができることを可能にする。
【００１５】
出力段４４は、多重バッファ４２から一定割合で出力されるデータパケットの時間を記録(clock)し、その後そのデータを用いて指定されたテレビチャンネルに関する適切なＲＦキャリアを変調する。そのようなテレビ信号の作成は直交振幅変調を利用するので、このタイプのＩＰエッジマルチプレクサはしばしば「エッジＱＡＭ」と呼ばれる。
【００１６】
標準ＩＰエッジマルチプレクサ１８により生じる規模の遅延は、特に一方向放送ネットワークを介して伝送される標準テレビ番組の場合、一般的に時間的に制約がないと考えられる音声画像コンテンツの伝送において許容可能である。
【００１７】
しかしながら、近年では、ケーブルテレビシステムの多くが、ビデオゲームのプレー、グラフィックメニューシステム並びにユーザによる一時停止及び番組送信速度低下機能を備えたオンデマンド映画などの双方向機能を提供するために、双方向ネットワークに転換している。残念ながらこれまでのＩＰエッジマルチプレクサの大半はそのような種類の番組をヘッドエンドからほぼリアルタイムで伝送するには十分高速でなかった。従来のマルチプレクサが直面する遅延が原因で、視聴者による制御入力が上流に送られてテレビセット上で視覚的な反応が生じるまでの間に許容できない時間のずれが生じた。
【００１８】
そのため、番組パケットを光ファイバーから受信して番組データを無線周波数チャンネル信号として顧客装置に通じる同軸ケーブル上に与えるまでの遅延時間が小さいＩＰマルチプレクサの提供が望まれる。
【発明の概要】
【００１９】
複数のシングルプログラムトランスポートストリームをマルチプログラムトランスポートストリームに多重化するための装置を提供する。各シングルプログラムトランスポートストリームは所定数のデータパケットからなる一連のグループにより形成され、各データパケットにはパケット識別子が含まれる。各シングルプログラムトランスポートストリームは、各シングルプログラムトランスポートストリームに関するパケット識別子を識別する番組マップテーブルを有する。マルチプログラムトランスポートストリームは、マルチプログラムトランスポートストリームに多重化された複数のシングルプログラムトランスポートストリームに関する番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを有する。
【００２０】
前記装置は、複数のシングルプログラムトランスポートストリームのデータパケットを受信する入力バッファであってどの任意時点でも所定数のデータパケットのみを保持するよう構成された入力バッファを有する。ＭＰＴＳテーブルビルダーは、前記入力バッファからデータパケットを受信し、各シングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットにユニークな一組のパケット識別子を再割り当てし、各シングルプログラムトランスポートストリームについての前記ユニークなパケット識別子を用いて前記データパケット内の各番組マップテーブルを再構成し、そして、複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを作成する。但しＭＰＴＳマップビルダーはデータパケット内の番組基準クロックを変更せずに維持する。ＭＰＴＳテーブルビルダーから受信されたデータパケットを結合してマルチプログラムトランスポートストリームにするために、ファーストイン・ファーストアウトバッファが操作可能に接続される。例えばファーストイン・ファーストアウトバッファはリングタイプのバッファ（リングバッファ）である。
【００２１】
前記装置の特定の実施形態は、マルチプログラムトランスポートストリームを受信して該マルチプログラムトランスポートストリームを用いてキャリア信号を変調する出力段を有する。あるケースでは、このキャリア信号はテレビチャンネルに関連する。
【００２２】
本発明の一側面では、本発明のインターネットプロトコルエッジマルチプレクサは、ＴＳパケットがファーストイン・ファーストアウトの様式で記録される(clocked in)固定サイズのバッファを採用することにより、これらのパケットの処理において一定且つ確定した遅延時間を提供する。また、信号処理は、ＩＰネットワークからＴＳパケットが受信された割合から導き出されたタイミングに依存し、そのＴＳパケットをこのＴＳパケットが受信された順序と同じ順序で処理することで、同じプログラムＳＰＴＳに関するパケットにわたって発生タイミングを維持する。後者の特徴により、従来のエッジマルチプレクサでは必要であったＴＳパケットに関する番組基準クロックの再計算が不要となる。これらの特徴により、従来のエッジマルチプレクサに比べて処理遅延が大幅に減少し、これによりユーザによる入力と双方向システムの表示変更の間の反応時間がより速くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のデジタルテレビ番組分配システムのブロック図である。
【図２】従来のデジタルテレビ番組分配システムに使用されているインターネットプロトコルエッジマルチプレクサのブロック図である。
【図３】番組分配システムの一部を介してテレビ番組のデータを送るイーサネット（登録商標）フレームをグラフで表わした図である。
【図４】本発明のインターネットプロトコルエッジマルチプレクサのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図４を参照すると、新しいインターネットプロトコルエッジマルチプレクサ６０は、ＩＰネットワーク１６から各ＳＰＴＳを一連のイーサネット（登録商標）フレームの形で受信する。イーサネット（登録商標）フレームはＩＰネットワークインターフェース６２に与えられ、ＩＰネットワークインターフェース６２は光学ネットワーク信号を電気信号に変換する。得られた電気信号はパケットフィルタ６４に与えられ、パケットフィルタ６４は、ＲＦネットワーク２０に送られる番組データを含むイーサネット（登録商標）フレームを選択する。具体的には、パケットフィルタ６４は、入ってくるイーサネット（登録商標）フレームを検査して、エッジ装置により処理されるよう構成されたＵＤＰヘッダ内に番組識別子が含まれてないイーサネット（登録商標）フレームを破棄する。ＩＰネットワークは電子メールや他のインターネットコンテンツなどの他のタイプのデータを送ることもできる。ＩＰエッジマルチプレクサ１８と関連するパケット識別子は構成データベース６５内に保存される。入ってくる各イーサネット（登録商標）フレームが受信されると、その中に含まれる番組識別子が取得され、この番組識別子が構成データベース６５の中に記載されているか否かを調べるために構成データベース６５が検査される。もし記載されている場合には、イーサネット（登録商標）フレームはパケットフィルタ６４によりＴＳパケット抽出部６６に伝えられ、ＴＳパケット抽出部６６は７個のＴＳパケットをＵＰＤフレームから取り出してこれらを入力バッファ６８に送る。
【００２５】
入力バッファ６８は７個のＴＳパケット分のみの幅しかなく、即ち入力バッファ６８は一つのイーサネット（登録商標）フレームに含まれる７個のＴＳパケットからなるグループからのデータのみを収容可能な固定サイズを有する。当然ながら、本発明は、７個以上又は７個以下のパケットからなるグループでパケットを伝送するトランスポートストリームと共に用いられてもよい。ＴＳパケットからなるグループは、ＩＰエッジマルチプレクサの下流成分がそのデータを処理する準備が整うまでおよそ１ミリ秒間入力バッファ６８内に保持される。したがって、記憶容量が非常に大きく多数のイーサネット（登録商標）フレーム及び多数の異なる番組からのＴＳパケットからなるグループが同時に保持される従来のエッジマルチプレクサの入力バッファとは異なり、新しいＩＰエッジマルチプレクサ６０は一度に７個のＴＳパケットのみを保持する入力バッファ６８を有している。また、入力バッファ６８は、約１ミリ秒よりも長い期間はＴＳパケットを一つも保持せず、この期間は従来のエッジＱＡＭ入力バッファに比べ非常に短い（１０００倍以上小さい）。
【００２６】
ＩＰエッジマルチプレクサ６０の下流部分が新しいデータを処理する準備が整うと、７個のＴＳパケットからなるグループが、入力バッファ６８から出る時刻が記録(clocked out)されてルータ７０に与えられる。ルータ７０の機能は、特定の番組についてのＳＰＴＳを、その番組を送るよう構成された特定のテレビチャンネルに関する適切なチャンネル回路７２に送ることである。ＴＳパケットがパケットフィルタ６４からＴＳパケット抽出部６６及び入力バッファ６８に受信時と同じ順序で送られるので、構成データベース６５は、パケットフィルタによってイーサネット（登録商標）フレームから抽出された番組識別子を使用して、入力バッファから現在受信されたＴＳパケットをどのチャンネル回路７２に送るかについてルータ７０に指示を与えることができる。したがって、与えられたＳＰＴＳに関する７個のパケットが入力バッファ６８から出た時刻が記録されると、ルータ７０はこれらのパケットを適切なチャンネル回路７２のグループとして送信する。
【００２７】
各チャンネル回路７２の回路構成は同じであり、そのうちの一つの詳細を図４に示す。ルータ７０からのＴＳパケットストリームは、様々な機能を実行するＭＰＴＳテーブルビルダー７４に与えられる。はじめに、ＭＰＴＳテーブルビルダー７４は、各ＳＰＴＳのＴＳパケットを新規のユニークなパケット識別子（ＰＩＤ）のセットを用いて再スタンプし、これによりその番組データを従来のＭＰＴＳ出力に正しく多重化することが可能となる。ここで、各ＳＰＴＳにより使用されるパケット識別子のセットの割り当ては、その特定のＭＰＥＧ２番組発信源１１−１２により、他の番組発信源によりそれらのＳＰＴＳに割り当てられたパケット識別子を知ることなく行われる。その結果、同じＭＰＴＳ上で多数の番組が伝送された際に、そのうちの二個が一以上の同じＰＩＤを使用することが可能となる。この可能性は、ＭＰＴＳテーブルビルダー７４が、受信された各ＳＰＴＳについてのＴＳパケットに新しいＰＩＤを再割り当てすることにより、排除される。さらに、ＭＰＴＳテーブルビルダー７４は、その後、関連する番組マップテーブル（ＰＭＴ）を新しく割り当てられたＰＩＤを用いて再定義し、そして新しい番組関連テーブルを作成し、全てＭＰＥＧ２標準規格に従う。
【００２８】
ＭＰＴＳテーブルビルダー７４による処理のカギは、従来のＩＰエッジマルチプレクサでは変更されたＴＳパケットに関する番組基準クロック（ＰＣＲ）が変更されないことである。代わりに、本発明のＩＰエッジマルチプレクサ６０は、ＴＳパケットがＩＰネットワークから受信された割合から導き出されたタイミングに依存する。換言すると、ＴＳパケットはＩＰネットワーク１６から適正なタイミングで入力されると考えられる。そして、７個のＴＳパケットからなる各グループがＩＰエッジマルチプレクサ６０に受信時と同じ順序で与えられることから及び入力と出力の間の信号の遅延時間が大幅に減少したことから、番組基準クロックの再計算が不要となる。したがって、番組データの処理能力が高いこと及びＴＳパケットがＩＰエッジマルチプレクサ６０に受信時と同じ順序でのみ供給されて出てくるという事実により、同じ番組ＳＰＴＳに関するパケットにわたって各々のタイミングが維持される。
【００２９】
ＭＰＴＳテーブルビルダー７４は、７個のＴＳパケットからなるグループをファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）バッファ７６内に置く。ＦＩＦＯバッファ７６は、従来のエッジ装置に用いられた多重バッファと比べると、比較的小さなランダムアクセスメモリ内で定義されてもよく、連続的メモリアクセス（ＤＭＡ）内の位置で例示化されたバッファはリングバッファとして実現されてもよい。バッファコンテンツが「最高水位点」を超えたならば、優先度の低いパケットが廃棄されそのバッファには入らない。トランスポートストリームフィールドヘッダ内の優先部分は、非優先パケットと優先パケットを区別する。さらに、もしＦＩＦＯバッファ７６が満杯になりルータ７０がそのバッファを超過しようとしたならば、入ってくるパケットがドロップされ、入力源ストリームのタイミングが誤りであることを意味するエラー状態となる。
【００３０】
データは出力段７８によって一定割合でＦＩＦＯバッファ７６を出る時刻を記録される。もしＦＩＦＯバッファ内にデータが存在しなければヌルパケットが作成されて出る時刻が記録される。これにより、同じＳＰＴＳからの７個のＴＳパケットからなるグループを含むＭＰＴＳが作成され、前記グループは必要に応じてヌルパケットにより結合されてＭＰＴＳについて一定データ割合を提供する。出力段７８は、その後、ＭＰＴＳ内のデータを用いて各出力信号についての変調プロトコルに応じてＲＦキャリアを変調する。ＡＴＳＣテレビ信号の場合、出力段７８はＭＰＴＳを用いて標準ＲＦチャンネルキャリアを直交振幅変調する。結合部７９は、関連するテレビチャンネルについての得られたＲＦ信号を他のチャンネル回路７２からのチャンネル信号と結合し、ＩＰエッジマルチプレクサ６０からの出力信号を作成してこれをＲＦネットワーク２０に送る。例示の番組分配システム１０において出力段が直交振幅変調（ＱＡＭ）を用いているが、その他の変調技法及び異なる出力信号形式プロトコルを採用することもできる。
【００３１】
異なる番組についての多重入力ＳＰＴＳの多重化は、各ＳＰＴＳについての７個のＴＳパケットからなるグループがＦＩＦＯ７６の入力において到着する順序に基づいて行われる。例えば、ＴＳパケットからなるグループは第一ＳＰＴＳから到着し、その後ヌルパケットが作成される間一時停止する。次に、第二のＳＰＴＳ即ち別番組からの７個のパケットからなるグループが同じチャンネル回路７２に到着して同様にしてＦＩＦＯバッファ７６及び出力段７８に送られる。
【００３２】
本発明のインターネットプロトコルエッジマルチプレクサ６０は、ＴＳパケットがファーストイン・ファーストアウトの様式で時間が記録されるよう構成されたバッファとして固定サイズのバッファを採用することにより、これらのパケットの処理において一定で且つ確定した遅延時間を提供する。さらに、信号処理は、ＩＰネットワークからＴＳパケットが受信された割合から導き出されたタイミングに依存し、そのＴＳパケットをこのＴＳパケットが受信された順序と同じ順序で処理することによって同じ番組ＳＰＴＳに関するパケットにわたって発生タイミングを維持する。後者の特徴により、従来のエッジマルチプレクサでは必要とされたＴＳパケットについての番組基準クロックの再計算が不要となる。記載された例示のＩＰエッジマルチプレクサでは、各イーサネット（登録商標）フレームから抽出された７個のＴＳパケットがグループとして処理される。これらの特徴により、従来のエッジマルチプレクサに比べて処理遅延が大幅に減少し、これによりユーザによる入力と双方向システムの表示の変更の間の反応時間がより速くなる。
【００３３】
本明細書の記載は主に本発明の好ましい実施形態に向けられている。本発明の範囲内の様々な変更についていくつか記載したものの、当業者は本発明の実施形態の開示から明らかとなったさらなる変更を認識すると思われる。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲から決定され、上記した開示によって限定されない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ番組などのデジタルマルチメディア信号を顧客装置へ伝送するための装置及び方法に関し、より詳細には、複数のシングルプログラムトランスポートストリームを一つのマルチプログラムトランスポートストリームに変換する音声画像番組分配装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、テレビ番組は、シリアル伝送のために圧縮デジタル音声画像情報をパケット化する方法及びデータ形式を記述するＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８−１標準規格により定義されたＭＰＥＧ２プロトコルを用いてデジタル処理され分配されている。ＭＰＥＧ２プロトコルによれば、圧縮された画像及び音声番組データは、共通長さ１８８バイトを有するトランスポートパケットに分割される。同一番組のトランスポートパケットによってシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）が形成され、そして一以上のＳＰＴＳ即ち一以上の番組からのパケットが同一回路上で多重化され、その結果マルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）が得られる。
【０００３】
各トランスポートパケットには、番組信号データの他に、与えられた番組についてのトランスポートパケットの各種類を他の種類から区別する（例えば画像パケットと音声パケットを区別する）値を含むパケット識別子（ＰＩＤ）フィールドが含まれる。ＭＰＥＧ２トランスポートパケットには、さらに、番組関連テーブル、番組マップテーブル及び番組基準クロックを含む番組特定情報（ＰＳＩ）が含まれる。番組マップテーブル（ＰＭＴ）には一つのシングルプログラムトランスポートストリームについてのパケット識別子が記載されている。番組関連テーブル（ＰＡＴ）には、与えられたマルチプログラムトランスポートストリームに多重化された各シングルプログラムトランスポートストリームについての番組マップテーブルを含むパケットに関するパケット識別子が記載されている。番組基準クロック（ＰＣＲ）には、デコーダを用いて異なるパケット中の番組内容を同一番組について同期させる（例えば音声トラックを関連画像とマッチさせる）ためのタイミング情報が含まれる。
【０００４】
図１に示すような従来のケーブルテレビ番組分配装置１０において、ＭＰＥＧ２番組コンテンツは、地球周回軌道衛星、地上波放送局及び他のコンテンツプロバイダを介するテレビ網などの複数のＭＰＥＧ２番組発信源１１−１２から、装置のヘッドエンドにおいて取得される。ＭＰＥＧ２番組発信源１１−１２は、多くの場合オンデマンド映画及び自治体又は学区などのローカル番組を含む。当然ながら、ヘッドエンドはしばしば百以上の番組を受信し、その各々がＭＰＥＧ２パケットからなるシングルプログラムトランスポートストリームを表わす。
【０００５】
本明細書に記載の「番組」とは、テレビ番組、一連のビデオ画像、ビデオゲーム、コンピュータシステムにより作成されたビデオ画像及び記憶媒体から作成されたビデオ画像、しかしこれらに限定されない、を含む。
【０００６】
ヘッドエンドにあるインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークインターフェース１４により、同一番組についてのＭＰＥＧ２パケットからなるグループがインターネットプロトコルパケット内に置かれ、その後このインターネットプロトコルパケットが伝送のためにイーサネット（登録商標）フレーム内に挿入される。イーサネット（登録商標）フレームはＩＰネットワーク１６の光ファイバーケーブルを介してヘッドエンドから送られる。
【０００７】
図３は一つのイーサネット（登録商標）フレーム形式をグラフで示したものである。番組発信源１１−１２のうちの一つからの７個のＭＰＥＧ２トランスポートストリーム（ＴＳ）パケットからなるグループにより、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）フレームのデータフィールドが形成される。ＵＤＰフレームにはさらにヘッダが含まれ、このＵＤＰフレームのヘッダには、とりわけＵＤＰデータの発生源である番組発信源つまり付随するＴＳパケットの発信源を示す識別子が含まれる。ＵＤＰフレームは、従来のＩＰヘッダを有する標準インターネットプロトコルパケット内に置かれる。そして、ＩＰパケットが標準イーサネット（登録商標）フレーム内に置かれて従来のイーサネット（登録商標）フレームのヘッダ及び従来のイーサネット（登録商標）フレームのフッタによって該フレーム内に結合される。各ＳＰＴＳは、各番組に関するデータを伝送する一連の上記イーサネット（登録商標）フレームを有する。
【０００８】
再び図１を参照すると、ＩＰネットワーク１６の光ファイバーケーブルはエンドユーザの一群で終わる。この一群は例えば約５００世帯を有する市町村の一部又は大きなホテルである。ＩＰネットワーク１６の遠隔終端において、ＩＰエッジマルチプレクサ１８（一般的に「エッジＱＡＭ」と呼ばれる）は、イーサネット（登録商標）フレームから各番組のＭＰＥＧ２ＴＳパケットを抽出し、このＴＳパケットを用いて、与えられたテレビチャンネルについて、関連する番組を伝送する無線周波数（ＲＦ）キャリアを変調する。得られた複数の変調されたＲＦキャリアは、結合されて、通常同軸ケーブルを用いてエンドユーザの一群により定められたサービスエリアの全域にわたってテレビ番組を顧客端末に分配するＲＦネットワーク２０上に与えられる。
【０００９】
顧客端末において、ＲＦネットワーク２０は別々に設けられたデコーダ２１、２２又は２３に接続され、これにより、その端末にいる人は、デコーダを対応するテレビチャンネルに調整して特定の番組を選択することができる。デコーダ２１−２３は、受信したチャンネル上のＲＦテレビ信号を、別の予め定められた共通出力チャンネル（例えばチャンネル３）に変換する又はＲＦテレビ信号を複合音声画像信号に変換する。どちらの変換の場合にも、各デコーダ２１、２２又は２３からの出力が、この場合はデジタルテレビ受信機である関連表示装置２４、２５又は２６に、それぞれ与えられる。
【００１０】
図２を参照すると、従来のＩＰエッジマルチプレクサ１８は、ＩＰネットワーク１６の光ファイバーケーブルが接続されたＩＰネットワークインターフェース３０を有し、該ＩＰネットワークインターフェース３０は光信号をイーサネット（登録商標）フレームを伝送する電気信号に変換する。電気信号は、その後、各イーサネット（登録商標）フレームからＭＰＥＧ２トランスポートストリーム（ＴＳ）パケットを再生するＩＰスタック３２に与えられる。これらのＴＳパケットは次に入力バッファ３４に与えられ、関連番組を識別するような様式で該入力バッファ内に一時的に保存される。さらなる処理のために具体的な番組に関するデータが必要な際には、一以上の関連ＴＳパケットが入力バッファから読み取られ、ルータ３６によって、各番組を伝送するよう指定された特定のテレビチャンネルについてのチャンネル回路３８に送られる。当然ながら、一つの与えられたテレビチャンネルは、複数のデジタルテレビ番組を異なるサブチャンネルにのせて同時に伝送することができる。各チャンネル回路３８は、それらの個々のテレビ番組のＳＰＴＳのパケットをＭＰＴＳに多重化して、その後このＭＰＴＳを用いて各テレビチャンネルについてのＲＦキャリアを変調する。
【００１１】
説明を簡素化するために、ＩＰエッジマルチプレクサ１８を介する番組データの伝送について一つのＳＰＴＳとの関連で記載し、複数の番組のＴＳパケットも同様にして順に処理されるとの理解の下で記載する。各イーサネット（登録商標）フレームが受信されると、そのＴＳパケットからなるグループが抽出されて入力バッファ３４内に置かれる。従来の入力バッファ３４は、多数のイーサネット（登録商標）フレームからのトランスポートストリームパケット、即ち複数の別番組についてのトランスポートストリームパケットからなるグループを同時に保存する。入力バッファ３４は非常に大きなランダムアクセスメモリによって実行され、これにより、入ってくる全ＴＳパケットを、各パケットが各チャンネル回路３８によって処理されるまで保存することができる。伝送される音声画像コンテンツの番組特定情報、具体的には番組関連テーブル及び番組マップテーブルをＩＰエッジマルチプレクサによって作成するための時間を提供するためには、比較的大量のバッファメモリが必要とされる。入力バッファのサイズは、チャンネル回路３８によって処理されるまで保存する必要がある入力データの量に応じて、動的に変化する。
【００１２】
ＩＰスタック３２及び入力バッファ３４は、各番組についてのＴＳパケットの伝送において大きな遅延を生じさせる。具体的には、ＩＰスタック３２によって不確定且つ変化するマイクロ秒領域の遅延が生じ、その後入力バッファ３４によってさらに最大３から４秒の別の遅延が生じる。任意の時点で生じるこれらの遅延の大きさと不確定さが原因で、信号処理中にかなりの遅延時間が生じる。
【００１３】
特定の番組のＴＳパケットが入力バッファ３４から最終的に読み出されると、ルータ３６は、そのパケットを、各番組を伝送する予め定められたテレビチャンネルに関する適切なチャンネル回路３８に送る。各チャンネル回路は類似した構成を有し、そのうちの一つの詳細を図２に示す。具体的には、チャンネル回路３８は、テレビチャンネル出力信号の作成に必要とされる適正タイミング割合で入力バッファ３４からデータを要求するよう構成されたマルチプレクサ４０を有する。標準的なテレビチャンネルに関するＲＦ信号は多重デジタルテレビ番組を同時に伝送可能であるので、マルチプレクサの機能は、これらの多重番組に関するＴＳパケットを含むトランスポートストリームを作成することである。したがって、マルチプレクサは、シングルプログラムトランスポートストリームに関するＴＳパケットを取得して、これらを各テレビチャンネルに関するマルチプログラムトランスポートストリームの中に挿入する。上記した処理過程において、マルチプレクサは、各番組のＳＰＴＳ内に組み込まれたＰＣＲタイミング情報を利用して、いつＴＳパケットを多重バッファ４２に挿入するかを決定する。ＩＰスタック３２及び入力バッファ３４において比較的大きく且つしばしば不確定で動的に変化する遅延が存在することから、内部のマルチプレクサ４０は新しい番組基準クロック（ＰＣＲ）を用いてＴＳパケットを再スタンプしなければならない。さらにマルチプレクサ４０は、ＭＰＴＳを確実に適正に構成するために新しい番組マップテーブル及び新しい番組関連テーブルを作成する。
【００１４】
ＭＰＴＳの適正なタイミングを作成するために、マルチプレクサはしばしば必要に応じてＴＳパケット間にヌル(null)パケットを出力し、これにより、出力段４４は、マルチプレクサ４０がＳＰＴＳパケットを受信した割合よりも高い一定割合でデータを得ることができる。マルチプレクサ４０から得られた一連のパケットは多重バッファ４２内に置かれ、これによりシングルＴＳパケットとマルチヌルパケットのグループが入り交じったマルチプログラムトランスポートストリームが構成される。図２においてチャンネル回路の下側に示すデータストリームを参照されたい。多重バッファ４２もまた、出力段４４が、マルチプレクサ４０がＳＰＴＳパケットを受信した割合よりも高い一定割合でデータを得ることができることを可能にする。
【００１５】
出力段４４は、多重バッファ４２から一定割合で出力されるデータパケットの時間を記録(clock)し、その後そのデータを用いて指定されたテレビチャンネルに関する適切なＲＦキャリアを変調する。そのようなテレビ信号の作成は直交振幅変調を利用するので、このタイプのＩＰエッジマルチプレクサはしばしば「エッジＱＡＭ」と呼ばれる。
【００１６】
標準ＩＰエッジマルチプレクサ１８により生じる規模の遅延は、特に一方向放送ネットワークを介して伝送される標準テレビ番組の場合、一般的に時間的に制約がないと考えられる音声画像コンテンツの伝送において許容可能である。
【００１７】
しかしながら、近年では、ケーブルテレビシステムの多くが、ビデオゲームのプレー、グラフィックメニューシステム並びにユーザによる一時停止及び番組送信速度低下機能を備えたオンデマンド映画などの双方向機能を提供するために、双方向ネットワークに転換している。残念ながらこれまでのＩＰエッジマルチプレクサの大半はそのような種類の番組をヘッドエンドからほぼリアルタイムで伝送するには十分高速でなかった。従来のマルチプレクサが直面する遅延が原因で、視聴者による制御入力が上流に送られてテレビセット上で視覚的な反応が生じるまでの間に許容できない時間のずれが生じた。
【００１８】
そのため、番組パケットを光ファイバーから受信して番組データを無線周波数チャンネル信号として顧客装置に通じる同軸ケーブル上に与えるまでの遅延時間が小さいＩＰマルチプレクサの提供が望まれる。
【発明の概要】
【００１９】
複数のシングルプログラムトランスポートストリームをマルチプログラムトランスポートストリームに多重化するための装置を提供する。各シングルプログラムトランスポートストリームは所定数のデータパケットからなる一連のグループにより形成され、各データパケットにはパケット識別子が含まれる。各シングルプログラムトランスポートストリームは、各シングルプログラムトランスポートストリームに関するパケット識別子を識別する番組マップテーブルを有する。マルチプログラムトランスポートストリームは、マルチプログラムトランスポートストリームに多重化された複数のシングルプログラムトランスポートストリームに関する番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを有する。
【００２０】
前記装置は、複数のシングルプログラムトランスポートストリームのデータパケットを受信する入力バッファであってどの任意時点でも所定数のデータパケットのみを保持するよう構成された入力バッファを有する。ＭＰＴＳテーブルビルダーは、前記入力バッファからデータパケットを受信し、各シングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットにユニークな一組のパケット識別子を再割り当てし、各シングルプログラムトランスポートストリームについての前記ユニークなパケット識別子を用いて前記データパケット内の各番組マップテーブルを再構成し、そして、複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを作成する。但しＭＰＴＳマップビルダーはデータパケット内の番組基準クロックを変更せずに維持する。ＭＰＴＳテーブルビルダーから受信されたデータパケットを結合してマルチプログラムトランスポートストリームにするために、ファーストイン・ファーストアウトバッファが操作可能に接続される。例えばファーストイン・ファーストアウトバッファはリングタイプのバッファ（リングバッファ）である。
【００２１】
前記装置の特定の実施形態は、マルチプログラムトランスポートストリームを受信して該マルチプログラムトランスポートストリームを用いてキャリア信号を変調する出力段を有する。あるケースでは、このキャリア信号はテレビチャンネルに関連する。
【００２２】
本発明の一側面では、本発明のインターネットプロトコルエッジマルチプレクサは、ＴＳパケットがファーストイン・ファーストアウトの様式で記録される(clocked in)固定サイズのバッファを採用することにより、これらのパケットの処理において一定且つ確定した遅延時間を提供する。また、信号処理は、ＩＰネットワークからＴＳパケットが受信された割合から導き出されたタイミングに依存し、そのＴＳパケットをこのＴＳパケットが受信された順序と同じ順序で処理することで、同じプログラムＳＰＴＳに関するパケットにわたって発生タイミングを維持する。後者の特徴により、従来のエッジマルチプレクサでは必要であったＴＳパケットに関する番組基準クロックの再計算が不要となる。これらの特徴により、従来のエッジマルチプレクサに比べて処理遅延が大幅に減少し、これによりユーザによる入力と双方向システムの表示変更の間の反応時間がより速くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のデジタルテレビ番組分配システムのブロック図である。
【図２】従来のデジタルテレビ番組分配システムに使用されているインターネットプロトコルエッジマルチプレクサのブロック図である。
【図３】番組分配システムの一部を介してテレビ番組のデータを送るイーサネット（登録商標）フレームをグラフで表わした図である。
【図４】本発明のインターネットプロトコルエッジマルチプレクサのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図４を参照すると、新しいインターネットプロトコルエッジマルチプレクサ６０は、ＩＰネットワーク１６から各ＳＰＴＳを一連のイーサネット（登録商標）フレームの形で受信する。イーサネット（登録商標）フレームはＩＰネットワークインターフェース６２に与えられ、ＩＰネットワークインターフェース６２は光学ネットワーク信号を電気信号に変換する。得られた電気信号はパケットフィルタ６４に与えられ、パケットフィルタ６４は、ＲＦネットワーク２０に送られる番組データを含むイーサネット（登録商標）フレームを選択する。具体的には、パケットフィルタ６４は、入ってくるイーサネット（登録商標）フレームを検査して、エッジ装置により処理されるよう構成されたＵＤＰヘッダ内に番組識別子が含まれてないイーサネット（登録商標）フレームを破棄する。ＩＰネットワークは電子メールや他のインターネットコンテンツなどの他のタイプのデータを送ることもできる。ＩＰエッジマルチプレクサ１８と関連するパケット識別子は構成データベース６５内に保存される。入ってくる各イーサネット（登録商標）フレームが受信されると、その中に含まれる番組識別子が取得され、この番組識別子が構成データベース６５の中に記載されているか否かを調べるために構成データベース６５が検査される。もし記載されている場合には、イーサネット（登録商標）フレームはパケットフィルタ６４によりＴＳパケット抽出部６６に伝えられ、ＴＳパケット抽出部６６は７個のＴＳパケットをＵＰＤフレームから取り出してこれらを入力バッファ６８に送る。
【００２５】
入力バッファ６８は７個のＴＳパケット分のみの幅しかなく、即ち入力バッファ６８は一つのイーサネット（登録商標）フレームに含まれる７個のＴＳパケットからなるグループからのデータのみを収容可能な固定サイズを有する。当然ながら、本発明は、７個以上又は７個以下のパケットからなるグループでパケットを伝送するトランスポートストリームと共に用いられてもよい。ＴＳパケットからなるグループは、ＩＰエッジマルチプレクサの下流成分がそのデータを処理する準備が整うまでおよそ１ミリ秒間入力バッファ６８内に保持される。したがって、記憶容量が非常に大きく多数のイーサネット（登録商標）フレーム及び多数の異なる番組からのＴＳパケットからなるグループが同時に保持される従来のエッジマルチプレクサの入力バッファとは異なり、新しいＩＰエッジマルチプレクサ６０は一度に７個のＴＳパケットのみを保持する入力バッファ６８を有している。また、入力バッファ６８は、約１ミリ秒よりも長い期間はＴＳパケットを一つも保持せず、この期間は従来のエッジＱＡＭ入力バッファに比べ非常に短い（１０００倍以上小さい）。
【００２６】
ＩＰエッジマルチプレクサ６０の下流部分が新しいデータを処理する準備が整うと、７個のＴＳパケットからなるグループが、入力バッファ６８から出る時刻が記録(clocked out)されてルータ７０に与えられる。ルータ７０の機能は、特定の番組についてのＳＰＴＳを、その番組を送るよう構成された特定のテレビチャンネルに関する適切なチャンネル回路７２に送ることである。ＴＳパケットがパケットフィルタ６４からＴＳパケット抽出部６６及び入力バッファ６８に受信時と同じ順序で送られるので、構成データベース６５は、パケットフィルタによってイーサネット（登録商標）フレームから抽出された番組識別子を使用して、入力バッファから現在受信されたＴＳパケットをどのチャンネル回路７２に送るかについてルータ７０に指示を与えることができる。したがって、与えられたＳＰＴＳに関する７個のパケットが入力バッファ６８から出た時刻が記録されると、ルータ７０はこれらのパケットを適切なチャンネル回路７２のグループとして送信する。
【００２７】
各チャンネル回路７２の回路構成は同じであり、そのうちの一つの詳細を図４に示す。ルータ７０からのＴＳパケットストリームは、様々な機能を実行するＭＰＴＳテーブルビルダー７４に与えられる。はじめに、ＭＰＴＳテーブルビルダー７４は、各ＳＰＴＳのＴＳパケットを新規のユニークなパケット識別子（ＰＩＤ）のセットを用いて再スタンプし、これによりその番組データを従来のＭＰＴＳ出力に正しく多重化することが可能となる。ここで、各ＳＰＴＳにより使用されるパケット識別子のセットの割り当ては、その特定のＭＰＥＧ２番組発信源１１−１２により、他の番組発信源によりそれらのＳＰＴＳに割り当てられたパケット識別子を知ることなく行われる。その結果、同じＭＰＴＳ上で多数の番組が伝送された際に、そのうちの二個が一以上の同じＰＩＤを使用することが可能となる。この可能性は、ＭＰＴＳテーブルビルダー７４が、受信された各ＳＰＴＳについてのＴＳパケットに新しいＰＩＤを再割り当てすることにより、排除される。さらに、ＭＰＴＳテーブルビルダー７４は、その後、関連する番組マップテーブル（ＰＭＴ）を新しく割り当てられたＰＩＤを用いて再定義し、そして新しい番組関連テーブルを作成し、全てＭＰＥＧ２標準規格に従う。
【００２８】
ＭＰＴＳテーブルビルダー７４による処理のカギは、従来のＩＰエッジマルチプレクサでは変更されたＴＳパケットに関する番組基準クロック（ＰＣＲ）が変更されないことである。代わりに、本発明のＩＰエッジマルチプレクサ６０は、ＴＳパケットがＩＰネットワークから受信された割合から導き出されたタイミングに依存する。換言すると、ＴＳパケットはＩＰネットワーク１６から適正なタイミングで入力されると考えられる。そして、７個のＴＳパケットからなる各グループがＩＰエッジマルチプレクサ６０に受信時と同じ順序で与えられることから及び入力と出力の間の信号の遅延時間が大幅に減少したことから、番組基準クロックの再計算が不要となる。したがって、番組データの処理能力が高いこと及びＴＳパケットがＩＰエッジマルチプレクサ６０に受信時と同じ順序でのみ供給されて出てくるという事実により、同じ番組ＳＰＴＳに関するパケットにわたって各々のタイミングが維持される。
【００２９】
ＭＰＴＳテーブルビルダー７４は、７個のＴＳパケットからなるグループをファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）バッファ７６内に置く。ＦＩＦＯバッファ７６は、従来のエッジ装置に用いられた多重バッファと比べると、比較的小さなランダムアクセスメモリ内で定義されてもよく、連続的メモリアクセス（ＤＭＡ）内の位置で例示化されたバッファはリングバッファとして実現されてもよい。バッファコンテンツが「最高水位点」を超えたならば、優先度の低いパケットが廃棄されそのバッファには入らない。トランスポートストリームフィールドヘッダ内の優先部分は、非優先パケットと優先パケットを区別する。さらに、もしＦＩＦＯバッファ７６が満杯になりルータ７０がそのバッファを超過しようとしたならば、入ってくるパケットがドロップされ、入力源ストリームのタイミングが誤りであることを意味するエラー状態となる。
【００３０】
データは出力段７８によって一定割合でＦＩＦＯバッファ７６を出る時刻を記録される。もしＦＩＦＯバッファ内にデータが存在しなければヌルパケットが作成されて出る時刻が記録される。これにより、同じＳＰＴＳからの７個のＴＳパケットからなるグループを含むＭＰＴＳが作成され、前記グループは必要に応じてヌルパケットにより結合されてＭＰＴＳについて一定データ割合を提供する。出力段７８は、その後、ＭＰＴＳ内のデータを用いて各出力信号についての変調プロトコルに応じてＲＦキャリアを変調する。ＡＴＳＣテレビ信号の場合、出力段７８はＭＰＴＳを用いて標準ＲＦチャンネルキャリアを直交振幅変調する。結合部７９は、関連するテレビチャンネルについての得られたＲＦ信号を他のチャンネル回路７２からのチャンネル信号と結合し、ＩＰエッジマルチプレクサ６０からの出力信号を作成してこれをＲＦネットワーク２０に送る。例示の番組分配システム１０において出力段が直交振幅変調（ＱＡＭ）を用いているが、その他の変調技法及び異なる出力信号形式プロトコルを採用することもできる。
【００３１】
異なる番組についての多重入力ＳＰＴＳの多重化は、各ＳＰＴＳについての７個のＴＳパケットからなるグループがＦＩＦＯ７６の入力において到着する順序に基づいて行われる。例えば、ＴＳパケットからなるグループは第一ＳＰＴＳから到着し、その後ヌルパケットが作成される間一時停止する。次に、第二のＳＰＴＳ即ち別番組からの７個のパケットからなるグループが同じチャンネル回路７２に到着して同様にしてＦＩＦＯバッファ７６及び出力段７８に送られる。
【００３２】
本発明のインターネットプロトコルエッジマルチプレクサ６０は、ＴＳパケットがファーストイン・ファーストアウトの様式で時間が記録されるよう構成されたバッファとして固定サイズのバッファを採用することにより、これらのパケットの処理において一定で且つ確定した遅延時間を提供する。さらに、信号処理は、ＩＰネットワークからＴＳパケットが受信された割合から導き出されたタイミングに依存し、そのＴＳパケットをこのＴＳパケットが受信された順序と同じ順序で処理することによって同じ番組ＳＰＴＳに関するパケットにわたって発生タイミングを維持する。後者の特徴により、従来のエッジマルチプレクサでは必要とされたＴＳパケットについての番組基準クロックの再計算が不要となる。記載された例示のＩＰエッジマルチプレクサでは、各イーサネット（登録商標）フレームから抽出された７個のＴＳパケットがグループとして処理される。これらの特徴により、従来のエッジマルチプレクサに比べて処理遅延が大幅に減少し、これによりユーザによる入力と双方向システムの表示の変更の間の反応時間がより速くなる。
【００３３】
本明細書の記載は主に本発明の好ましい実施形態に向けられている。本発明の範囲内の様々な変更についていくつか記載したものの、当業者は本発明の実施形態の開示から明らかとなったさらなる変更を認識すると思われる。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲から決定され、上記した開示によって限定されない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）をマルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）に多重化するための装置において、
各シングルプログラムトランスポートストリームは所定数のデータパケットからなる一連のグループにより形成され、
各前記データパケットにはパケット識別子が含まれ、
前記各シングルプログラムトランスポートストリームには、前記各シングルプログラムトランスポートストリームに関連するパケット識別子を識別する番組マップテーブルが含まれ、
前記マルチプログラムトランスポートストリームには、該マルチプログラムトランスポートストリームに多重化される前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルが含まれ、
前記装置には、入力バッファとＭＰＴＳテーブルビルダーとファーストイン・ファーストアウトバッファとが設けられ、
前記入力バッファは、前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームのデータパケットを受信するとともにどの任意時点でも所定数のデータパケットのみを保持するよう構成され、
前記ＭＰＴＳテーブルビルダーは、前記入力バッファからデータパケットを受信して各シングルプログラムトランスポートストリームからの前記データパケットに一組のユニークなパケット識別子を再割り当てし、前記シングルプログラムトランスポートストリームの各々についての前記一組のユニークな識別子を用いて前記データパケット内の各番組マップテーブルを再構成し、前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを作成するよう構成され、
前記ＭＰＴＳテーブルビルダーは前記データパケット内の番組参照クロックを変更せずに維持するよう構成され、
前記ファーストイン・ファーストアウトバッファは、前記ＭＰＴＳテーブルビルダーから受信したデータパケットを結合させてマルチプログラムトランスポートストリームとするよう操作可能に接続されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ファーストイン・ファーストアウトバッファがリングバッファであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置には、ネットワークからデータを受信して所定のシングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットのみを前記入力バッファに送るよう構成されたパケットフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置には、前記所定のシングルプログラムトランスポートストリームを特定する情報を有する構成データベースが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
所定数のデータパケットからなるグループの各々についてのデジタルデータがイーサネット（登録商標）フレーム内に収容され、前記装置には、前記所定数のデータパケットからなるグループを前記イーサネット（登録商標）フレームから取り出して該グループを前記入力バッファに送るよう構成されたパケット抽出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記装置には、前記マルチプログラムトランスポートストリームを受信して該マルチプログラムトランスポートストリームを用いてキャリア信号を変調するよう構成された出力段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記キャリア信号がテレビチャンネルに関連していることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
複数のシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）をマルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）に多重化するための装置において、
各シングルプログラムトランスポートストリームは所定数のデータパケットからなる一連のグループにより形成され、
各前記データパケットにはパケット識別子が含まれ、
前記各シングルプログラムトランスポートストリームには、前記各シングルプログラムトランスポートストリームに関連するパケット識別子を識別する番組マップテーブルが含まれ、
前記マルチプログラムトランスポートストリームには、該マルチプログラムトランスポートストリームに多重化される前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルが含まれ、
前記装置には、入力バッファと、各々が異なる出力信号チャンネルと関連する複数のチャンネル回路と、ルータと、が設けられ、
前記入力バッファは、前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームのデータパケットを受信するとともにどの任意時点でも所定数のデータパケットのみを保持するよう構成され、
各前記チャンネル回路には、ＭＰＴＳテーブルビルダー及びファーストイン・ファーストアウトバッファが設けられ、
前記ＭＰＴＳテーブルビルダーは、前記入力バッファからデータパケットを受信して各シングルプログラムトランスポートストリームからの前記データパケットに一組のユニークなパケット識別子を再割り当てし、前記シングルプログラムトランスポートストリームの各々についての前記一組のユニークな識別子を用いて前記データパケット内の各番組マップテーブルを再構成し、前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを作成するよう構成され、
前記ＭＰＴＳテーブルビルダーは前記データパケット内の番組参照クロックを変更せずに維持するよう構成され、
前記ファーストイン・ファーストアウトバッファは、前記ＭＰＴＳテーブルビルダーから受信したデータパケットを結合させてマルチプログラムトランスポートストリームとするよう操作可能に接続され、
前記ルータは、前記入力バッファからデータパケットを受信して、該データパケットを前記複数のチャンネル回路のうち受信された各データパケットに対応する前記シングルプログラムトランスポートストリーム用に指定された一つのチャンネル回路に送るよう、操作可能に接続されている
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記装置には前記ルータに接続された構成データベースが設けられ、該構成データベースは、前記複数のチャンネル回路のうちの何れが各前記データパケットを受信するかを特定する情報を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置には、前記装置の出力において前記複数のチャンネル回路からのマルチプログラムトランスポートストリームを結合する信号結合部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記ファーストイン・ファーストアウトバッファがリングバッファであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置には、ネットワークからデータを受信して所定のシングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットのみを前記入力バッファに送るよう構成されたパケットフィルタが設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置には、前記所定のシングルプログラムトランスポートストリームを特定する情報を有する構成データベースが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
所定数のデータパケットからなるグループの各々についてのデジタルデータがイーサネット（登録商標）フレーム内に収容され、前記装置には、前記所定数のデータパケットからなるグループを前記イーサネット（登録商標）フレームから取り出して該グループを前記入力バッファに送るよう構成されたパケット抽出部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置には、前記マルチプログラムトランスポートストリームを受信して該マルチプログラムトランスポートストリームを用いてキャリア信号を変調するよう構成された出力段が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記キャリア信号がテレビチャンネルに関連していることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
複数のシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）をマルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）に多重化する方法において、
各シングルプログラムトランスポートストリームは所定数のデータパケットからなる一連のグループにより形成され、
各前記データパケットにはパケット識別子が含まれ、
前記各シングルプログラムトランスポートストリームには、前記各シングルプログラムトランスポートストリームに関連するパケット識別子を識別する番組マップテーブルが含まれ、
前記マルチプログラムトランスポートストリームには、該マルチプログラムトランスポートストリームに多重化される前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルが含まれ、
前記方法は、
前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームのデータパケットを入力バッファ内に置く工程と、ここで該入力バッファはどの任意時点でも所定数のデータパケットのみを保持するよう構成されており、
前記入力バッファからのデータパケットを読み取る工程と、
前記入力バッファから読み取られたデータパケットについて、
（１）各シングルプログラムトランスポートストリームからの前記データパケットに、一組のユニークなパケット識別子を再割り当てし、
（２）前記シングルプログラムトランスポートストリームの各々についての前記一組のユニークな識別子を用いて、前記データパケット内の各番組マップテーブルを再構成し、
（３）前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを作成し、
（４）前記データパケット内の番組参照クロックを変更せずに維持する工程と、
前記データパケットを、該データパケットを結合させてマルチプログラムトランスポートストリームとするファーストイン・ファーストアウトバッファ内に置く工程と、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記方法が、ネットワークからデータを受信して、所定のシングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットのみを前記入力バッファに送る工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ネットワークから受信されたデータは、所定数のデータパケットからなるグループを含むイーサネット（登録商標）フレームを有し、
前記所定のシングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットのみを前記入力バッファに送る工程が、所定数のデータパケットからなるグループを前記イーサネット（登録商標）フレームから取り出して該グループを前記入力バッファ内に置くことを含む
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法が、前記マルチプログラムトランスポートストリームを用いてキャリア信号を変調する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
複数のシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）をマルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）に多重化するための装置において、
各シングルプログラムトランスポートストリームは所定数のデータパケットからなる一連のグループにより形成され、
各前記データパケットにはパケット識別子が含まれ、
前記各シングルプログラムトランスポートストリームには、前記各シングルプログラムトランスポートストリームに関連するパケット識別子を識別する番組マップテーブルが含まれ、
前記マルチプログラムトランスポートストリームには、該マルチプログラムトランスポートストリームに多重化される前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルが含まれ、
前記装置には、入力バッファとＭＰＴＳテーブルビルダーとファーストイン・ファーストアウトバッファとが設けられ、
前記入力バッファは、前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームのデータパケットを受信するとともにどの任意時点でも所定数のデータパケットのみを保持するよう構成され、
前記ＭＰＴＳテーブルビルダーは、前記入力バッファからデータパケットを受信して各シングルプログラムトランスポートストリームからの前記データパケットに一組のユニークなパケット識別子を再割り当てし、前記シングルプログラムトランスポートストリームの各々についての前記一組のユニークな識別子を用いて前記データパケット内の各番組マップテーブルを再構成し、前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを作成するよう構成され、
前記ＭＰＴＳテーブルビルダーは前記データパケット内の番組参照クロックを変更せずに維持するよう構成され、
前記ファーストイン・ファーストアウトバッファは、前記ＭＰＴＳテーブルビルダーから受信したデータパケットを結合させてマルチプログラムトランスポートストリームとするよう操作可能に接続されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ファーストイン・ファーストアウトバッファがリングバッファであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置には、ネットワークからデータを受信して所定のシングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットのみを前記入力バッファに送るよう構成されたパケットフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置には、前記所定のシングルプログラムトランスポートストリームを特定する情報を有する構成データベースが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
所定数のデータパケットからなるグループの各々についてのデジタルデータがイーサネット（登録商標）フレーム内に収容され、前記装置には、前記所定数のデータパケットからなるグループを前記イーサネット（登録商標）フレームから取り出して該グループを前記入力バッファに送るよう構成されたパケット抽出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記装置には、前記マルチプログラムトランスポートストリームを受信して該マルチプログラムトランスポートストリームを用いてキャリア信号を変調するよう構成された出力段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記キャリア信号がテレビチャンネルに関連していることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
複数のシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）をマルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）に多重化するための装置において、
各シングルプログラムトランスポートストリームは所定数のデータパケットからなる一連のグループにより形成され、
各前記データパケットにはパケット識別子が含まれ、
前記各シングルプログラムトランスポートストリームには、前記各シングルプログラムトランスポートストリームに関連するパケット識別子を識別する番組マップテーブルが含まれ、
前記マルチプログラムトランスポートストリームには、該マルチプログラムトランスポートストリームに多重化される前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルが含まれ、
前記装置には、入力バッファと、各々が異なる出力信号チャンネルと関連する複数のチャンネル回路と、ルータと、が設けられ、
前記入力バッファは、前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームのデータパケットを受信するとともにどの任意時点でも所定数のデータパケットのみを保持するよう構成され、
各前記チャンネル回路には、ＭＰＴＳテーブルビルダー及びファーストイン・ファーストアウトバッファが設けられ、
前記ＭＰＴＳテーブルビルダーは、前記入力バッファからデータパケットを受信して各シングルプログラムトランスポートストリームからの前記データパケットに一組のユニークなパケット識別子を再割り当てし、前記シングルプログラムトランスポートストリームの各々についての前記一組のユニークな識別子を用いて前記データパケット内の各番組マップテーブルを再構成し、前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを作成するよう構成され、
前記ＭＰＴＳテーブルビルダーは前記データパケット内の番組参照クロックを変更せずに維持するよう構成され、
前記ファーストイン・ファーストアウトバッファは、前記ＭＰＴＳテーブルビルダーから受信したデータパケットを結合させてマルチプログラムトランスポートストリームとするよう操作可能に接続され、
前記ルータは、前記入力バッファからデータパケットを受信して、該データパケットを前記複数のチャンネル回路のうち受信された各データパケットに対応する前記シングルプログラムトランスポートストリーム用に指定された一つのチャンネル回路に送るよう、操作可能に接続されている
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記装置には前記ルータに接続された構成データベースが設けられ、該構成データベースは、前記複数のチャンネル回路のうちの何れが各前記データパケットを受信するかを特定する情報を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置には、前記装置の出力において前記複数のチャンネル回路からのマルチプログラムトランスポートストリームを結合する信号結合部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記ファーストイン・ファーストアウトバッファがリングバッファであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置には、ネットワークからデータを受信して所定のシングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットのみを前記入力バッファに送るよう構成されたパケットフィルタが設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置には、前記所定のシングルプログラムトランスポートストリームを特定する情報を有する構成データベースが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
所定数のデータパケットからなるグループの各々についてのデジタルデータがイーサネット（登録商標）フレーム内に収容され、前記装置には、前記所定数のデータパケットからなるグループを前記イーサネット（登録商標）フレームから取り出して該グループを前記入力バッファに送るよう構成されたパケット抽出部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置には、前記マルチプログラムトランスポートストリームを受信して該マルチプログラムトランスポートストリームを用いてキャリア信号を変調するよう構成された出力段が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記キャリア信号がテレビチャンネルに関連していることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
複数のシングルプログラムトランスポートストリーム（ＳＰＴＳ）をマルチプログラムトランスポートストリーム（ＭＰＴＳ）に多重化する方法において、
各シングルプログラムトランスポートストリームは所定数のデータパケットからなる一連のグループにより形成され、
各前記データパケットにはパケット識別子が含まれ、
前記各シングルプログラムトランスポートストリームには、前記各シングルプログラムトランスポートストリームに関連するパケット識別子を識別する番組マップテーブルが含まれ、
前記マルチプログラムトランスポートストリームには、該マルチプログラムトランスポートストリームに多重化される前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルが含まれ、
前記方法は、
前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームのデータパケットを入力バッファ内に置く工程と、ここで該入力バッファはどの任意時点でも所定数のデータパケットのみを保持するよう構成されており、
前記入力バッファからのデータパケットを読み取る工程と、
前記入力バッファから読み取られたデータパケットについて、
（１）各シングルプログラムトランスポートストリームからの前記データパケットに、一組のユニークなパケット識別子を再割り当てし、
（２）前記シングルプログラムトランスポートストリームの各々についての前記一組のユニークな識別子を用いて、前記データパケット内の各番組マップテーブルを再構成し、
（３）前記複数のシングルプログラムトランスポートストリームについての前記番組マップテーブルを識別する番組関連テーブルを作成し、
（４）前記データパケット内の番組参照クロックを変更せずに維持する工程と、
前記データパケットを、該データパケットを結合させてマルチプログラムトランスポートストリームとするファーストイン・ファーストアウトバッファ内に置く工程と、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記方法が、ネットワークからデータを受信して、所定のシングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットのみを前記入力バッファに送る工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ネットワークから受信されたデータは、所定数のデータパケットからなるグループを含むイーサネット（登録商標）フレームを有し、
前記所定のシングルプログラムトランスポートストリームからのデータパケットのみを前記入力バッファに送る工程が、所定数のデータパケットからなるグループを前記イーサネット（登録商標）フレームから取り出して該グループを前記入力バッファ内に置くことを含む
ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法が、前記マルチプログラムトランスポートストリームを用いてキャリア信号を変調する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４７４３７（Ｐ２０１２−１４７４３７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−３７５６（Ｐ２０１２−３７５６）
【出願日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【出願人】（５１２００９５８４）ビデオプロパルション インタラクティブ、インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３７５６（Ｐ２０１２−３７５６）
【出願日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【出願人】（５１２００９５８４）ビデオプロパルション インタラクティブ、インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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