專利名稱：用于通過經(jīng)由分組交換網(wǎng)而連接的站產(chǎn)生同步信號的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及經(jīng)由分組交換網(wǎng)而連接的設備項的同步的領域。本發(fā)明更具體地涉及
一種通過經(jīng)由這種網(wǎng)絡而連接的站產(chǎn)生同步信號的系統(tǒng)，該同步信號能夠用于對遠程設備項進行同步。
背景技術：
IP網(wǎng)絡傳輸所有類型的信號(數(shù)據(jù)或視頻)的能力方面的進步使得可以將這些網(wǎng)絡用作視頻工作室的"骨干"架構。這種改變最重要的是因此具有用于傳輸數(shù)據(jù)的單個基礎結構。然而在過去，若干媒體必須在設備項之間傳輸不同的信號類型，由IP層提供的復用特性使得有必要減少媒體的數(shù)目連接不同設備項的IP網(wǎng)絡。 在現(xiàn)有技術中，工作室中的視頻設備項(攝像機等)的同步是通過傳送常被稱為"Genlock"或"Black burst"的同步信號來實施的。例如，同步鎖相(Genlock)信號包括來自圖像起始處的信息，每40ms重復一次；以及來自線路起始處的信息，每64 s重復一次。同步信號的波形是在網(wǎng)絡上傳送的圖像的格式的函數(shù)。例如，對于高清晰度圖像，同步信號具有三級形式(-300mV、0V、+300mV)。 當同步信號被路由到要由專用的同軸電纜進行同步的不同設備項時，確保無抖動的恒定傳送時間。根據(jù)這樣的信號，所有設備項能夠重新構造專用于其功能的定時時鐘，這保證了其機能與所有連接至同一網(wǎng)絡的設備嚴格同相。例如，由同步鎖相信號進行同步且在專用同軸電纜上旋轉的兩個攝像機均產(chǎn)生具有不同內容但彼此嚴格同頻且同相的視頻。
由IP網(wǎng)絡/以太網(wǎng)帶來的已知缺點是其在傳送信號過程中引入強抖動，特別是在傳送同步信號時。傳送持續(xù)時間平均來說是恒定地，但對于所傳送的每個分組來說是不同的。當通過IP/以太網(wǎng)連接將這樣的信號路由到不同設備項用以同步時，該抖動導致由同步信號攜帶的信息到達設備所需的時間長度的起伏變化。 在現(xiàn)有技術中，對于連接至IP網(wǎng)絡的一組設備(例如，攝像機)來說已知的是，設
備在每個攝像機級處重新構造專用于每個攝像機的定時時鐘，以克服抖動。這些同步設備
的基本原理是基于接收級處同步信號抖動幅度的高衰減的。這樣一來，能夠確保連接至網(wǎng)
絡的攝像機產(chǎn)生的圖像與連接至同一網(wǎng)絡的相鄰攝像機產(chǎn)生的所有圖像嚴格同相。 在國際PCT申請FR2007/050918中描述了這樣的同步設備的示例，這些同步設備
作用于表示非常精確參考時鐘信號的程序時鐘參考(PCR)信號。將這些數(shù)字信號經(jīng)過網(wǎng)絡
發(fā)送至攝像機，使得這些攝像機能夠在本地重新構造與參考時鐘同相的時鐘信號。 本發(fā)明的一個目的是提出現(xiàn)有技術的這些同步設備的備選設備，以根據(jù)由主站生
成的主同步信號和主時鐘信號來在從站上產(chǎn)生同步信號和時鐘信號，而無需在主站與從站
之間定期地傳送專用數(shù)字信號。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是即使主站并不向從站定期傳送專用數(shù)字信號，也要在經(jīng)由分組交換網(wǎng)連接至主站的至少一個從站上，產(chǎn)生與主站生成的同步信號和時鐘信號 相同的同步信號和時鐘信號。 為了這個目的，本發(fā)明涉及一種用于由經(jīng)由分組交換網(wǎng)連接至主站的從站產(chǎn)生同 步信號和時鐘信號的系統(tǒng)。主站適于生成主時鐘信號頻率FM和主同步信號。主同步信號與 主時鐘信號同相。從站包括生成從周期信號的主合成單元，該周期信號與主時鐘信號同相。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一個優(yōu)點在于，該系統(tǒng)實現(xiàn)了在從站上生成同步信號和時 鐘信號，而無需在主站與從站之間在網(wǎng)絡上交換專用數(shù)字信號。 本發(fā)明的第二個優(yōu)點在于，無需為主站配備特定的專用數(shù)字數(shù)據(jù)傳送設備僅有 從站包括比現(xiàn)有技術的設備更有優(yōu)勢的特定配置，而在現(xiàn)有技術中，主站包括用于創(chuàng)建被 傳送至從站的數(shù)字信號的設備。 本發(fā)明的第三個優(yōu)點在于，通過構造，由不同站生成的同步信號和時鐘信號具有 相同的特征(精度、抖動)。


參照附圖，通過作為示例而提供的對本發(fā)明實施例的以下描述，將更好地理解本 發(fā)明，在附圖中 _圖1示出了能夠在從站上生成具有相同頻率的同步信號的設備的架構；
-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生同步信號的系統(tǒng)的第一實施例的架構；
-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生同步信號的系統(tǒng)的第二實施例的架構；
-圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生同步信號的系統(tǒng)的第三實施例的架構。
具體實施例方式
如上所述，在大量活動領域內感興趣的問題是在從站SA和SB上成功生成具有完
全相同的頻率且完全同相的同步信號PIPA、 PIPB和時鐘信號CLK_outA和CLK—outB，在這
些活動領域當中特別關注的是用于生成視頻內容的視頻設備項的同步。 圖1示出了三個站點經(jīng)由分組交換網(wǎng)相連接的一個主站SM和兩個從站SA、 SB。
從站SA、 SB例如連接至制作工作室的攝像機(未示出)。在這種情況下，同步信號PIPA、
PIPB和時鐘信號CLK_outA、CLK_outB用于對工作室攝像機進行同步，以特別便于每個攝像
機生成的圖像之間的轉換。 這里由粗虛線表示網(wǎng)絡。 在主站SM與從站SA、SB之間交換通過同步層傳送的消息。在同步層是IEEE 1588 的情況下，實現(xiàn)該同步層的站中的每一個包括兩個1588計數(shù)器，第一個計數(shù)器被稱為"秒 計數(shù)器"，第二個計數(shù)器被稱為"毫微秒計數(shù)器"。這些站將同時以依賴于實施方式的精密精 度觀察這些計數(shù)器的值的改變。 在主站上，主同步信號PIPM是通過觀察第一和第二計數(shù)器(在同步層是IEEE 1588的情況下)從解碼中獲得的周期信號。實現(xiàn)相同同步層的任何站都能夠產(chǎn)生同步信 號。 主站SM適于從網(wǎng)絡層(例如IEEE 1588)生成具有頻率FM的主時鐘信號CLKM以 及主同步信號PIPM。主同步信號PIPM與主時鐘信號CLKM同相。
從站SA、SB包括生成從周期信號TICKSA、TICKSB的主合成裝置SM1A、SM1B。周期 信號TICKSA、TICKSB與主時鐘信號CLKM同相。當主合成裝置SM1A、SM1B是相同的時，周期 信號TICKSA、 TICKSB具有相同的頻率。但是相位差A小1 (不能被先驗控制)將在不同的 從站SA、 SB上生成的周期信號TICKSA、 TICKSB分離開。 從站SA、 SB還包括次合成裝置SM2A、 SM2B，根據(jù)其接收到的周期信號TICKSA、
TICKSB來合成時鐘信號CLK_outA、 CLK_outB和同步信號PIPA、 PIPB。 次合成裝置SM2A、SM2B合成與其接收到的周期信號TICKSA、TICKSB同相的時鐘信
號CLK_outA、 CLK_outB和同步信號PIPA、 PIPB。 次合成裝置SM2A、 SM2B的功能詳述如下 次合成裝置SM2A、SM2B包括鎖相環(huán)PLLA、PLLB、計數(shù)器CPTA、CPTB和解碼器DECA、 DECB。 環(huán)PLLA、PLLB接收周期信號TICKSA、TICKSB并生成時鐘信號CLK—outA、CLK—outB。 信號TICKSA、 TICKSB與時鐘信號CLK_outA、 CLK_outB同相。 計數(shù)器CPTA、 CPTB接收時鐘信號CLK_outA、 CLK_outB，并根據(jù)范圍值來提供計數(shù) 信號，該范圍值是根據(jù)將要進行同步的設備項的視頻標準而選擇的。例如，對于歐洲視頻標 準SD來說，該計數(shù)器的范圍值對應于270000. 40毫秒的持續(xù)時間。解碼器DECA、DECB接收 計數(shù)信號并提供同步信號PIPA、 PIPB。 鎖相環(huán)PLLA、PLLB包括比較裝置CMPA、CMPB、濾波器LFA、LFB、可配置振蕩器VC0A、 VCOB和第一級分頻器DIV1A、 DIV1B。 可配置振蕩器VC0A、VC0B生成具有頻率F的周期信號CLK_outA、CLK_outB。第一 級分頻器DIV1A、 DIV1B接收周期信號CLK_outA、 CLK_outB，并生成具有頻率F/q的本地周 期信號TICKLOCA、 TICKLOCB，其中q是整數(shù)。 比較裝置CMPA、 CMPB對本地周期信號TICKLOCA、 TICKLOCB和周期信號TICKSA、 TICKSB進行比較。比較裝置CMPA、CMPB生成比較結果ERRA、ERRB，其由濾波器LFA、LFB濾 波，并提供濾波結果ERCA、 ERCB?？膳渲谜袷幤鱒C0A、 VCOB接收濾波結果ERCA、 ERCB。
因此，周期信號TICKSA、TICKSB之間觀察到的相位差A小1被傳播還在時鐘信號 CLK_outA、 CLK_outB之間觀察到該相位差。另外，在同步信號PIPA、 PIPB之間觀察到相位 差A小2。相位差A小l和相位差A小2是先驗不同的。因此，圖1中呈現(xiàn)的系統(tǒng)沒有解決 所提出的問題。 圖2呈現(xiàn)了適于使時鐘信號CLK_outA、CLK_outB和同步信號PIPA、PIPB與第二信 號TICKSA、 TICKSB同相的從站SA、 SB的架構。該架構代表本發(fā)明的第一實施例。
第一合成裝置SM1A、 SM1B包括用于產(chǎn)生與主時鐘信號CLKM相同的從時鐘信號 CLKSA、 CLKSB的裝置TBSA、 TBSB ;以及第二分頻級DIV2A、 DIV2B。 有利地，主合成裝置SM1A、 SM1B包括第二分頻級DIV2A、 DIV2B，接收從時鐘信號 CLKSA、CLKSB并生成具有頻率FM/p的周期信號TICKSA、TICKSB，其中p是整數(shù)，并且所述第 二級DIV2A、 DIV2B由初始化信號RESETA、 RESETB進行初始化。 從時鐘信號CLKSA、 CLKSB處于與對于設備項同步而言有用的頻率無關的先驗頻 率。如果考慮的是其中要進行同步的設備項是攝像機的示例，則有用的頻率是27MHz。
例如考慮以下情況從時鐘信號CLKSA、 CLKSB的頻率FM等于100MHz。選擇等于
6100的參數(shù)值p，使得周期信號TICKSA、TICKSB的頻率等于lMHz?？膳渲谜袷幤鱒C0A、VC0B 在這里用于創(chuàng)建頻率等于27MHz的時鐘信號CLK_outA、 CLK_outB。選擇等于27的參數(shù)值 P，使得周期信號TICKLOCA、 TICKLOCB的頻率等于周期信號TICKSA、 TICKSB的頻率，也就是 說在這種情況下為lMHz。 第二級DIV2A、 DIV2B接收從時鐘信號CLKSA、 CLKSB并生成周期信號TICKSA、 TICKSB。 當在兩個不同的第二級DIV2A、DIV2B處傳送從時鐘信號(例如CLKSA)時，這兩級 DIV2A、DIV2B所生成的周期信號TICKSA、 TICKSB是完全同相的。 但是當兩個獨立的從時鐘信號CLKSA、 CLKSB均提供兩個級時，在由這兩個第二級 DIV2A、 DIV2B生成的第二周期信號TICKSA、 TICKSB之間觀察到相位差A小l。當在所有從 站SA、 SB上都相同的初始化信號RESETA、 RESETB對第二級DIV2A、 DIV2B進行初始化時，該 相位差A小l被消除。 有利地，產(chǎn)生裝置TBSA、 TBSB是基于同步層的，該同步層周期性地向網(wǎng)絡提供第 一計數(shù)器的值和第二計數(shù)器的值，以生成從周期信號TICKSA、TICKSB和從時鐘信號CLKSA、 CLKSB。 初始化信號RESETA、RESETB可以例如是根據(jù)同步層的時間表示創(chuàng)建的。在該時間 表示是IEEE 1588的情況下，可以根據(jù)由同步層提供的信息來在所有的站SA、 SB上生成初 始化信號RESETA、 RESETB。例如，通過在預定義的時刻(例如，當秒計數(shù)器取值OXABDEDEF 且同時毫微秒計數(shù)器取值0X000000時)觸發(fā)初始化信號RESETA、 RESETB的脈沖。在滿足 兩個條件的所有時刻，兩個級DIV2A、 DIV2B同時被重置為零。初始化信號RESETA、 RESETB 在這種情況下具有等于一秒的周期。該方法具有以下優(yōu)點使這里使用的時鐘信號CLK— outA、CLK_outB同相，以利用與同步層相關聯(lián)的時鐘信號CLKSA、CLKSB、CLKM來控制攝像機 以及更一般地控制視頻設備項。有利地，初始化信號RESETA、 RESETB由主合成裝置SM1A、 SM1B提供。 當相位差A小1為空時，由第二合成裝置SM2A、 SM2B生成的時鐘信號CLK_outA、
CLK_outB與周期信號TICKSA、 TICKSB在每微秒處完全同相。 此夕卜，當時鐘信號CL_KoutA與CLK_outB之間的相位差A小1為空時，在由兩個 不同的從站SA、SB生成的同步信號PIPA和PIPB之間觀察到相位差A小2。當在所有從站 SA、 SB上都相同的初始化信號INITA、 INITB對秒計數(shù)器CPTA、 CPTB進行初始化時，該相位 差△小2被消除。 有利地，計數(shù)器CPTA、 CPTB是由與周期信號TICKSA、 TICKSB同相的初始化信號 INITA、 INITB來初始化的。初始化信號INITA、INITB可以是以與初始化信號RESETA、RESETB相同的方式根據(jù)
同步層的時間表示來生成的。例如，在對經(jīng)過毫微秒計數(shù)器零值的通路進行每一次檢測時。
該方法具有以下優(yōu)點使這里使用的同步信號PIPA、 PIPB同相，以利用與同步層相關聯(lián)的
時鐘信號CLKSA、 CLKSB來控制攝像機以及更一般地控制視頻設備項。有利地，初始化信號INITA、 INITB由主合成裝置SM1A、 SM1B提供。有利地，初始化信號INITA、 INITB與信號RESETA、 RESETB同相。 圖2示出了與本發(fā)明第二實施例相對應的從站SA， SB的備選架構。
該實施例比前述實施例更簡單，這是因為該實施例不需要第二級分頻器DIV2A、 DIV2B。 鎖相環(huán)PLLA、PLLB使用直接根據(jù)同步層(例如IEEE 1588)而生成的同步信號。同 步層在所有的從站SA、SB上提供與同步層的時鐘同步的同步信號TICKSA、TICKSB。例如，同 步信號TICKSA、 TICKSB具有等于一秒的周期，并且是通過例如經(jīng)過預定義值的秒和毫微秒 計數(shù)器通道來確定的。繼續(xù)這個示例，選擇參數(shù)值q等于27000，使得周期信號TICKL0CA、 TICKL0CB的頻率等于周期信號TICKSA、 TICKSB的頻率，也就是說在這種情況下為1Hz。
圖3示出了與本發(fā)明第三實施例相對應的從站SA、SB的備選架構。該第三實施例 甚至比上述兩個實施例實現(xiàn)起來更簡單，這是因為該實施例不需要次合成裝置SM2A、 SM2B 外部的初始化信號。 實際上，本發(fā)明的第三實施例在于，使用本地周期信號TICKL0CA、 TICKL0CB作為 初始化信號INITA、INITB。這種解決方案能夠定期地將計數(shù)器CPTA、CPTB —起進行初始化。
有利地，初始化信號(INITA、 INITB)是本地周期信號TICKL0CA、 TICKL0CB。
有利地，主同步信號PIPM和從周期信號TICKSA、TICKSB是根據(jù)第一計數(shù)器的值而 生成的。 有利地，主時鐘信號(CLKM)和從時鐘信號CLKSA、CLKSB是根據(jù)第二計數(shù)器的值而 生成的。
有利地，同步層是IEEE 1588。 在前述文本中將本發(fā)明作為示例進行描述。應理解，本領域技術人員能夠在不脫 離本專利范圍的情況下作出本發(fā)明的變型。
權利要求
一種用于在經(jīng)由分組交換網(wǎng)與主站相連的從站(SA、SB)上產(chǎn)生同步信號(PIPA、PIPB)和時鐘信號(CLK_outA、CLK_outB)的系統(tǒng)，主站(SM)適于生成具有頻率FM的主時鐘信號(CLKM)以及主同步信號(PIPM)，所述主同步信號(PIPM)與所述主時鐘信號(CLKM)同相，所述從站(SA、SB)包括生成從周期信號(TICKSA、TICKSB)的主合成裝置(SM1A、SM1B)，所述周期信號(TICKSA、TICKSB)與所述主時鐘信號(CLKM)同相，其特征在于，所述從站(SA、SB)還包括次合成裝置(SM2A、SM2B)，對與信號(TICKSA、TICKSB)同相的同步信號(PIPA、PIPB)和時鐘信號(CLK_outA、CLK_outB)進行合成。
2. 根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，次合成裝置(SM2A、 SM2B)包括鎖相環(huán)(PLLA、 PLLB)、計數(shù)器(CPTA、 CPTB)和解碼器(DECA、 DECB)，環(huán)(PLLA、 PLLB)接收周期信號 (TICKSA、TICKSB)并生成時鐘信號(CLK_outA、CLK_outB)，計數(shù)器(CPTA、CPTB)接收時鐘信 號(CLK_outA、CLK_outB)并提供同步信號(PIPA、 PIPB)，其特征在于，計數(shù)器(CPTA、CPTB) 是由與周期信號(TICKSA、 TICKSB)同相的初始化信號(INITA、 INITB)來初始化的。
3. 根據(jù)權利要求2所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化信號(INITA、 INITB)由 所述主合成裝置(SM1A、SM1B)提供。
4. 根據(jù)權利要求2所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，所述鎖相環(huán)(PLLA、PLLB)包括比較裝置(CMPA、 CMPB)、濾波器(LFA、LFB)、可配置振蕩器(VC0A、VC0B)和第一級分頻器(DIV1A、DIV1B)，所 述可配置振蕩器(VCOA、VCOB)生成具有頻率F的時鐘信號(CLK—outA、CLK—outB)，所述第一 級分頻器(DIV1A、DIV1B)接收時鐘信號(CLK_outA、CLK_outB)并生成具有頻率F/q的本地 周期信號(TICKLOCA、TICKLOCB)，其中q是整數(shù)，所述比較裝置(CMPA、CMPB)對本地周期信 號(TICKLOCA、 TICKLOCB)和信號(TICKSA、 TICKSB)進行比較，所述比較裝置(CMPA、 CMPB) 生成比較結果(ERRA、ERRB)，所述濾波器(LFA、 LFB)接收比較結果(ERRA、 ERRB)并生成濾 波結果(ERCA、ERCB)，所述可配置振蕩器(VCOA、VCOB)接收校正結果(ERCA、 ERCB)，其特征 在于，所述初始化信號(INITA、 INITB)是本地周期信號(TICKLOCA、 TICKLOCB)。
5. 根據(jù)權利要求1至4之一所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，所述主合成裝置(SM1A、 SM1B)包括用 于產(chǎn)生與主時鐘信號(CLKM)相同的從時鐘信號(CLKSA、 CLKSB)的裝置(TBSA、 TBSB)，其 特征在于，所述主合成裝置(SM1A、 SM1B)包括第二級分頻器(DIV2A、 DIV2B)，所述第二級 分頻器(DIV2A、 DIV2B)接收從時鐘信號(CLKSA、 CLKSB)并生成具有頻率FM/p的周期信 號(TICKSA、 TICKSB)，其中p是整數(shù)，并且所述第二級(DIV2A、 DIV2B)是由初始化信號 (RESETA、 RESETB)來初始化的。
6. 根據(jù)結合權利要求5的權利要求2或3之一所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述初始 化信號(INITA、 INITB)和信號(RESETA、 RESETB)同相。
7. 根據(jù)權利要求5或6之一所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化信號(RESETA、 RESETB)由所述主合成裝置(SM1A、SM1B)提供。
8. 根據(jù)權利要求5或7之一所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，產(chǎn)生裝置(TBSA、 TBSB)是 基于同步層的，所述同步層周期性地向網(wǎng)絡提供第一計數(shù)器的值和第二計數(shù)器的值，以生 成從周期信號(TICKSA、 TICKSB)和從時鐘信號(CLKSA、 CLKSB)。
9. 根據(jù)權利要求8所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述主同步信號(PIPM)和所述從周 期信號(TICKSA、 TICKSB)是根據(jù)第一計數(shù)器的值而生成的。
10. 根據(jù)權利要求8所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述主時鐘信號(CLKM)和所述從時鐘信號(CLKSA、 CLKSB)是根據(jù)第二計數(shù)器的值而生成的。
11.根據(jù)權利要求9或IO之一所述的產(chǎn)生系統(tǒng)，其特征在于，所述同步層是IEEE 1588。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于通過經(jīng)由分組交換網(wǎng)而連接的站產(chǎn)生同步信號的系統(tǒng)。本發(fā)明涉及通過分組交換網(wǎng)而連接的設備項的同步的領域。本發(fā)明更具體地涉及一種通過經(jīng)由分組交換網(wǎng)與主站相連的從站(SA、SB)產(chǎn)生同步信號(PIPA、PIPB)和時鐘信號(CLK_outA、CLK_outB)的系統(tǒng)。主站(SM)適于生成具有頻率FM的主時鐘信號(CLKM)以及主同步信號(PIPM)。主同步信號(PIPM)與主時鐘信號(CLKM)同相。從站(SA、SB)包括生成從周期信號(TICKSA、TICKSB)的主合成裝置(SM1A、SM1B)，所述周期信號(TICKSA、TICKSB)與主時鐘信號(CLKM)同相。根據(jù)本發(fā)明，從站(SA，SB)還包括對時鐘信號(CLK_outA、CLK_outB)和同步信號(PIPA、PIPB)進行合成的次合成裝置(SM2A、SM2B)，并且所述時鐘信號(CLK_outA、CLK_outB)和所述同步信號(PIPA、PIPB)與信號(TICKSA、TICKSB)同相。
文檔編號H04N7/52GK101719818SQ20091021161
公開日2010年6月2日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權日2008年7月29日
發(fā)明者塞爾日·德弗朗斯, 菲利普·里奧, 蒂埃里·塔皮 申請人:湯姆森許可貿易公司