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ATM網(wǎng)絡(luò)MPEG-Ⅱ比特率測量系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)

云知道


1引言
MPEG-Ⅱ作為一種運動圖像國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，數(shù)字視頻廣播（DVB）已經(jīng)將MPEG-Ⅱ作為一種源格式 。在許多實際應(yīng)用中包括衛(wèi)星廣播、數(shù)字電纜和高清楚度電視HDTV，MPEG-Ⅱ分組是通過編碼器同步接口輸入到信道中 。而在寬帶數(shù)字通信網(wǎng)中如ADSL，F(xiàn)TTC和寬帶IDSL是將MPEG-Ⅱ分組轉(zhuǎn)化成另外一種網(wǎng)絡(luò)傳輸分組，在這種情況下，一定數(shù)目的傳輸流分組被壓縮成一個ATM AAL-5 PDU單元，在分組交換時，PDU被分解成幾個ATM單元 。至于有多少傳輸流分組壓縮成為ATM AAL-5 PDU單元，主要與ATM網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有關(guān)，一般是2個傳輸流分組壓縮成一個AAL-5 PDU單元 。一個網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)腗PEG-2傳輸流需要內(nèi)部的分組延遲進行時間上的控制，這種控制主要是為了發(fā)送程序參考時鐘，從而在系統(tǒng)接收端進行解碼時對系統(tǒng)時鐘進行恢復(fù) 。同時也可以避免解碼器的輸入緩沖的上溢和下溢 。
在設(shè)計一個視頻發(fā)送系統(tǒng)的時候，對MPEG-Ⅱ傳輸流的比特率實行精確的控制就顯得尤為重要 。當(dāng)MPEG-Ⅱ分組進行直接傳送時，系統(tǒng)時間的控制是比較簡單的，要害問題是如何對視頻源的輸入時間進行精確的計算 。假如解決了這個問題，解碼器端的解碼時鐘或者系統(tǒng)層復(fù)用器輸入的系統(tǒng)時鐘基本能夠和編碼器的系統(tǒng)時鐘保持同步 。假如當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)能夠容忍一定量的分組延遲，那么對網(wǎng)絡(luò)堵塞而造成的分組延遲就不是我們所關(guān)心的目標(biāo)，因此對MPEG-Ⅱ進行比特率測量對于整個解碼器的設(shè)計或者視頻發(fā)送系統(tǒng)不是顯得很要害的問題 。但是當(dāng)MPEG-Ⅱ傳輸流分組轉(zhuǎn)化成另外一種格式如ATM AAL-5 PDU單元的時候，對由于網(wǎng)絡(luò)堵塞而造成內(nèi)部分組延遲甚至是分組丟失就成為一個能否有效解碼的十分要害的問題 。在這里我們提出了一種簡單而有效的方法，可以在解碼器或者系統(tǒng)層復(fù)用器接收端進行有效的MPEG-Ⅱ比特率測量 。通過用MPEG解碼芯片和一個嵌入式處理器對MPEG-Ⅱ傳輸流的程序參考時鐘進行統(tǒng)一治理 。由于MPEG-Ⅱ傳輸流程序參考時鐘是根據(jù)一定的編碼器系統(tǒng)參考時鐘設(shè)定的，所以通過對其實時監(jiān)控就可以基本確定該流的比特率，同時將當(dāng)前解碼器的參考時鐘和程序參考時鐘PCR進行對比，就可以對要測量的網(wǎng)絡(luò)堵塞進行校驗 。而且設(shè)計了一種硬件測試評估卡對該方法進行了驗證，驗證的結(jié)果基本符合當(dāng)前CATV或者HDTV的要求 。
2網(wǎng)絡(luò)堵塞和系統(tǒng)參考時鐘的恢復(fù)
根據(jù)MPEG-Ⅱ國際標(biāo)準(zhǔn)，編碼器將系統(tǒng)參考時鐘（27 MHz）的1/33進行編碼，編碼后的數(shù)據(jù)進行一定擴展和處理后作為程序參考時鐘PCR嵌入到傳輸流分組中 。因此在解碼器端，通過對PCR的恢復(fù)就可以確定編碼的系統(tǒng)時鐘，從而達到編解碼的同步 。由于在傳輸流中，含有PCR字段分組的PID值在程序映射表（PMT）得到確定 。根據(jù)這個含有PCR字段的分組PID就可以參考設(shè)置將第一個含有PCR的分組作為系統(tǒng)時鐘STC的參考PCR，然后將其余的含有PCR字段的傳輸分組中的PCR的值通過一定的方式處理就可以恢復(fù)系統(tǒng)時鐘 。恢復(fù)系統(tǒng)時鐘的方法如下：
(1)將第一個PCR的值對STC進行初始化 。
(2)考慮解碼器輸入緩沖的上溢和下溢的影響，對其大小進行一定的估計，從而確定解碼輸入緩沖 。根據(jù)當(dāng)前MPEG-Ⅱ傳輸流的最大碼率計算，連續(xù)含有PCR字段的分組的時間間隔必須小于0.1 s 。
(3)對于連續(xù)到達的PCR的值進行鎖定，通過和第一個PCR的值進行對比，就可以確定STC 。
由于在MPEG解復(fù)用器輸出到緩沖器的過程中以往沒能對其碼速進行測量，從而會造成緩沖的上溢，而在視頻和音頻解碼器端，在緩沖輸入到解碼器的過程中，同樣原因而造成緩沖的下溢 。為此在ATM/CATV網(wǎng)絡(luò)到MPEG解復(fù)用器的過程中，假如能夠添加一個接收器的比特監(jiān)控單元，將能夠減少由于網(wǎng)絡(luò)堵塞而造成的麻煩 。

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