(57)【要約】  本発明は、ＭＰＥＧフォーマットで存在するマルチメディアデータ（７，９）を通信システム（１）のマルチメディア加入者端末機（３，４，１０，１１）間で、通信システムの少なくとも１つの通信接続（２）を介して伝送するための方法に関する。マルチメディアデータの伝送をできるだけ効率的に行い、車両における種々異なる通信システムの数を低減するために、ＭＰＥＧマルチメディアデータ（７，９）は、フレックスレイ通信システム（１）を介しフレックスレイプロトコルに従って伝送されることが提案される。そのために有利には、フレックスレイデータフレーム（１５）の有効データセグメントの大きさは、ＭＰＥＧデータフレーム（７，９）の大きさに適合される。有利にはフレックスレイデータフレーム（１５）の有効データセグメントの大きさは、ＭＰＥＧデータフレーム（７，９）と同じ大きさに、とりわけ１８８バイトの大きさに選択される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＰＥＧ（Moving Picture Exports Group）フォーマットで存在するマルチメディアデータ（７，９）を通信システム（１）のマルチメディア加入者端末機（３，４，１０，１１）間で、通信システムの少なくとも１つの通信接続（２）を介して伝送するための方法において、
ＭＰＥＧマルチメディアデータ（７，９）は、フレックスレイ通信システム（１）を介しフレックスレイプロトコルに従って伝送される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
ＭＰＥＧデータフレーム（７，９）は送信側マルチメディア加入者端末機（３，４）でフレックスレイデータフレーム（１５）に埋め込まれ、該フレックスレイデータフレーム（１５）は伝送され、受信側マルチメディア加入者端末機（１０，１１）でＭＰＥＧデータフレーム（１６）は受信されたフレックスレイデータフレーム（１５）からさらなる処理のために取り出される、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
フレックスレイデータフレーム（１５）の有効データセグメントの大きさは、ＭＰＥＧデータフレーム（７，９）の大きさに適合される、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
有効データセグメントの大きさは、ＭＰＥＧデータフレーム（７，９）の大きさの整数倍に選択される、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、
有効データセグメントの大きさは、ＭＰＥＧデータフレーム（７，９）の大きさと同じに選択される、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の方法において、
ＭＰＥＧマルチメディアデータはＭＰＥＧ２フォーマットで存在する、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項２から６までのいずれか一項記載の方法において、
さらなる処理の枠内でＭＰＥＧデータは復号される、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項２から７までのいずれか一項記載の方法において、
さらなる処理の枠内で、ＭＰＥＧデータは受信側マルチメディア加入者端末機（１０，１１）のユーザに音響的および／または光学的に出力される、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
ＭＰＥＧ（Moving Picture Exports Group）フォーマットで存在するマルチメディアデータ（７，９）を伝送するための通信システム（１）であって、該システム（１）は複数のマルチメディア加入者端末機（３，４，１０，１１）と、該複数のマルチメディア加入者端末機（３，４，１０，１１）間の少なくとも１つの通信接続（２）とを有する形式の通信システムにおいて、
前記通信システム（１）は、フレックスレイ通信システムとして構成されている、ことを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
請求項９記載の通信システム（１）において、
フレックスレイデータフレーム（１５）がＭＰＥＧデータフレーム（７，９）を伝送するように構成されており、
前記フレックスレイデータフレーム（１５）の有効データセグメントの大きさは、ＭＰＥＧデータフレーム（７，９）の大きさに適合されている、ことを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
通信システム（１）のマルチメディア加入者端末機（３，４，１０，１１）であって、
該加入者端末機（３，４，１０，１１）は、ＭＰＥＧフォーマットで存在するマルチメディアデータ（７，９）を通信システム（１）の少なくとも１つの別のマルチメディア加入者端末機（３，４，１０，１１）に通信システム（１）の少なくとも１つの通信接続（２）を介して伝送するための手段を有する形式の加入者端末機において、
前記手段は、ＭＰＥＧマルチメディアデータ（７，９）をフレックスレイプロトコルに従い伝送するための少なくとも１つのフレックスレイ通信コントローラ（１３）として構成されている、ことを特徴とする加入者端末機。
【請求項１２】
請求項１１記載の加入者端末機（３，４）において、
フレックスレイ通信コントローラ（１３）は、ＭＰＥＧデータフレーム（７，９）を、伝送のために設けられたフレックスレイデータフレーム（１５）に埋め込むように構成されている、ことを特徴とする加入者端末機。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の加入者端末機（１０，１１）において、
フレックスレイ通信コントローラ（１３）は、ＭＰＥＧデータフレーム（１６）を受信されたフレックスレイデータフレーム（１５）から取り出すように構成されている、ことを特徴とする加入者端末機。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の加入者端末機（３，４、１０，１１）において、
フレックスレイ通信コントローラ（１３）にて、フレックスレイデータフレーム（１５）の有効データセグメントの大きさがＭＰＥＧデータフレーム（７，９）の大きさに適合される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
マルチメディア加入者端末機（３，４，１０，１１）を通信システム（１）の少なくとも１つの通信接続（２）に接続するためのゲートウエイ（１２）において、
該ゲートウエイ（１２）は、ＭＰＥＧフォーマットで存在するマルチメディアデータ（７，９）を通信システム（１）の少なくとも１つの別の加入者端末機（３，４，１０，１１）に少なくとも１つの通信接続（２）を介して伝送するための手段（１３，１４）を有し、
前記手段（１３，１４）は、ＭＰＥＧマルチメディアデータ（７，９）をフレックスレイプロトコルに従い伝送するための少なくとも１つのフレックスレイ通信コントローラ（１３）を有する、ことを特徴とするゲートウエイ。
【請求項１６】
請求項１５記載のゲートウエイ（１２）において、
フレックスレイ通信コントローラ（１３）にて、フレックスレイデータフレーム（１５）の大きさ、とりわけフレックスレイデータフレーム（１５）の有効データセグメントの大きさがＭＰＥＧデータフレーム（７，９）の大きさに適合される、ことを特徴とするゲートウエイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）フォーマットのマルチメディアデータを伝送するための方法に関する。本発明はまた、請求項９の上位概念による、ＭＰＥＧフォーマットのマルチメディアデータを伝送するための通信システムに関する。さらに本発明は、請求項１１の上位概念による、ＭＰＥＧフォーマットのマルチメディアデータを伝送するための通信システムのマルチメディア加入者端末機に関する。加入者端末機はマルチメディアソースまたはマルチメディア受信器として構成することができる。最後に本発明は、請求項１５の上位概念による、ＭＰＥＧフォーマットのマルチメディアデータを伝送するための通信システムへマルチメディア加入者端末機を接続するためのゲートウエイにも関する。
【０００２】
従来の技術
従来技術から種々の車両ネットワークないしはネットワークアーキテクチャが公知である。通常、これらは適用ドメインにしたがって区別される。このことは、通信システムでのデータ速度、パケットサイズ、待ち時間および伝送ジッタ（伝送時間の変動）に対する種々の要求となる。マルチメディアコンポーネントの適用領域は、システム電子回路、シャーシ電子回路、およびユーザ電子回路に分けられる。システム電子回路は、「フェイルオペレーショナル」（コンポーネントが故障しても、機能性が完全に維持される）と、「フェイルセーフ」（コンポーネントが故障しても、他のコンポーネントを阻害することなく非常動作する）に分けられる。シャーシ電子回路はいわゆる「フェイルセーフ」コンポーネントだけを含む。システム電子回路の「フェイルオペレーショナル」コンポーネントと「フェイルセーフ」コンポーネントとの間にはゲートウエイ（ネットワーク接続部、インタフェース）が配置されており、システム電子回路の「フェイルセーフ」コンポーネントと、シャーシ電子回路の「フェイルセーフ」コンポーネントの間にも同様に配置されている。シャーシ電子回路のコンポーネントと、ユーザ電子回路のコンポーネントとの間にはファイヤウォール（アクセス保護システム）が配置されている。システム電子回路とシャーシ電子回路のコンポーネントはもっぱらＣＡＮ（ontroller Area Network）ネットワーク化されている。シャーシ電子回路の領域にはバスシステム、例えばＬＩＮ（Local Interconnected Network）がサブバスとして構築されている。
【０００３】
自動車のマルチメディア装備は、ここ数年、カセットドライブまたはＣＤドライブを備えた簡単なラジオから、要求度が高く、高度に発展した多数の情報システムに発達した。この情報システムは相互に、そしてもちろんユーザと通信し、相互作用しなければならない。現在の自動車はＧＰＳナビゲーションシステムを有し、このＧＰＳナビゲーションシステムは安全システムと関連して動作することができ、盗難車両の現在地を突き止めることができる。乗客の安全のためには、運転者が個々のコンポーネントの詳細にではなく、車両の運転に集中することが必要である。自動車電話はオ―ディオ装置と相互作用し、通話が行われる際には音量を下げるべきである。音声制御およびハンズフリー装置は、音声を記録し、デジタル化するマイクロフォンを必要とする。表示システムが、ナビゲーション情報の出力、ＤＶＤ再生およびテレビジョン再生のために必要である。
【０００４】
操作のためにはすべてのマルチメディアコンポーネントが、運転者へのインタフェースを有していなければならない。音声情報および画像情報は多数の形式を選択できるように出力されなければならない。これは運転者に情報通知し、および／または同乗者は楽しむことができるようにするためである。情報は種々異なるソースから到来するから、コンポーネントは情報を管理し、処理し、これをユーザに確実に出力することができなければならない。
【０００５】
ユーザ電子回路のコンポーネントに対して、とりわけマルチメディアデータの伝送のために現在では直接的なケーブル配線ならびにＭＯＳＴネットワークが構築されている。ファイヤウォールをマルチメディアバスとして使用することも考えられた。ユーザ電子回路の領域では、バンド幅に対する要求が非常に高い。ＭＯＳＴはマルチメディア光ファイバネットワークであり、自動車での適用に最適化されている。ＭＯＳＴバスによって、コンポーネントを相互に独立して開発し、標準ハードウエアインタフェースおよび／またはソフトウエアインタフェースによって相互にネットワーク化し、その際にデジタルでの相互運用性を保証することができる。付加的コンポーネントおよび機能を簡単に追加することができる。なぜなら、ＭＯＳＴネットワークはコンポーネントからコンポーネントへ情報伝送するためのインフラストラクチャを提供するからである。自動車は同時に、ディーラで顧客の希望に個別に適合され、所定のリストから取り出すことはできない。マルチメディアコンポーネントが相互に相互作用するために所定のインタフェースを有し、ユーザインタフェースを介して簡単に操作できるようにしてあるので安全性が向上する。
【０００６】
ＭＯＳＴバスは５．７６Ｍｂｉｔ／ｓから２４Ｍｂｉｔ／ｓまでのデータ速度をサポートする。２１．１７Ｍｂｉｔ／ｓを可能にするパラメータ化が確立されている。ＭＯＳＴ標準化は１９９７年の起源にまでさかのぼる。当時はただ１つの一般的デジタルソースがオーディオＣＤであった。したがって、ＣＤオーディオチャネルがＭＯＳＴネットワークにより最適に伝送されるようにＭＯＳＴデータ構造を構築することは容易に想到できた。したがってＭＯＳＴフレーム構造のブロックはそれぞれ１６のデータフレームを含んでいる。各フレームは同期データを含んでいなければならないが、付加的に非同期データを含むこともできる。非同期データにはオーディオストリームおよびビデオストリームも含まれるが、非同期データはフレーム当たり最大６０バイトで伝送することができる。フレーム反復周波数がＣＤサンプリングレートに相当する４４．１ｋＨｚの場合、オーディオＣＤに対してコンパーチブルなデータ速度が得られる（時分割多重法で伝送される最大１６の論理チャネルのうち３つを使用する場合）。このフレームフォーマットはオーディオＣＤに対しては最適のものであるが、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Exports Group）フォーマットの現代のビデオデータストリームにはさほど適さない。
【０００７】
実際のマルチメディアシステムはＭＰＥＧに基づく。ＭＰＥＧは、オーディオデータおよびビデオデータをどのようにして効率的にデータストリームで伝送することができるかを規定する。主たる適用分野はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）およびデジタルテレビジョン（ＤＶＢ、欧州でのデジタルビデオブロードキャスティング；ＩＳＤＢ，日本での統合サービスデジタル放送、およびＡＴＳＣ、米国でのAdvanced Television Systems Committee）である。ＭＰＥＧ伝送ストリームは長さ１８８バイトのデータフレームに基づく。各ＭＰＥＧフレームは４バイトのヘッダを有する。例えばＭＰＥＧ２伝送ストリームは多数のＭＰＥＧデータフレームの結合からなる。特徴的なのは、連続データストリームであることである。
【０００８】
マルチメディアコンポーネント間を直接的に接続することには甚だしい配線コストが掛かる。複数の種々異なるバスシステムを所定の環境（自動車、機械工学等）で使用することも同様に甚だしい配線コストにつながる。しかも量産効果（低コスト、頑強性、および製造信頼性）が制限される。なぜなら各バスシステムごとに異なる構成部材が必要だからである。例えば所属のドライバ構成素子を備えるＣＡＮプロトコル構成部材は特殊なドライバ構成素子を備えるＭＯＳＴ構成部材とは異なる。さらにＭＯＳＴバスシステムを介するＭＰＥＧデータストリームの伝送は付加的コストとシステムリソースを必要とする。なぜならデータフレームフォーマットにＭＯＳＴとＭＰＥＧとでは互換性がないからである。
【０００９】
例えばバスシステムの形態の通信システムまたはデータ伝送システムおよび通信コネクションを用いる制御機器、センサ系およびアクチュエータのネットワーク化は現代の自動車の組み立てまたは機械製作、殊に工作機械の分野においても、さらにはオートメーションにおいても近年、劇的に増加した。そのようなネットワーク化では通信システムの複数の加入者端末機、例えば制御機器に機能を分散することにより相乗効果を達成することができる。ここでは分散型システムについて説明する。
【００１０】
その種のデータ伝送システムの種々の加入者間の通信はますますバスシステムを介して行われている。バスシステムにおける通信トラフィック、アクセスおよび受信メカニズムならびにエラー処理はプロトコルを介して制御される。公知のプロトコルは例えばフレックスレイプロトコルであり、目下のところフレックスレイプロトコル仕様ｖ２．１が基礎をなしている。フレックスレイは高速で決定性かつ耐故障性のバスシステムであり、ことに自動車に使用される。フレックスレイプロトコルは時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）の原理に従い機能し、加入者もしくは伝送すべきメッセージには固定のタイムスロットが割り当てられ、このタイムスロットにおいては通信コネクションへの排他的アクセスが行われる。タイムスロットは一定の周期で繰り返されるので、メッセージがバスを介して伝送される時点を正確に予測することができ、またバスアクセスが決定性で行われる。
【００１１】
バスシステムにおいてメッセージを伝送するための帯域幅を最適に利用するために、フレックスレイは周期を静的な部分と動的な部分に、ないしは静的なセグメントと動的なセグメントに分割する。静的な部分においては固定のタイムスロットがバス周期の開始時に存在する。動的な部分においてはタイムスロットが動的に設定される。そこでは排他的なバスアクセスがその都度短時間のみ、少なくとも１つのいわゆるミニスロットの持続時間にわたり実現される。ミニスロット内でバスアクセスが行われる場合にのみ、タイムスロットはアクセスに必要とされる時間だけ延長される。すなわちこれにより、帯域幅が実際に必要とされる場合にのみその帯域幅が使用される。フレックスレイは１つまたは２つの物理的に分離された線路を介して、それぞれ最大で１０Ｍｂｉｔ／ｓのデータ速度で通信する。しかしながらもちろんフレックスレイはそれよりも低いデータ速度でも動作することができる。２つのチャネルはことにいわゆるＯＳＩ（Open System Interconnection）層モデルの物理層に相当する。これらのチャネルは主としてメッセージの冗長的したがって耐故障性の伝送に使用されるが、異なるメッセージを伝送することもでき、これによってデータ速度は２倍になる。コネクション線路を介して伝送される信号を、２つの線路を介して伝送される信号の差から形成することも考えられる。物理層は、線路を介する１つまたは複数の信号の電気的な伝送および光学的な伝送または別の経路における伝送を実現するよう構成されている。
【００１２】
同期的な機能を実現し、また帯域幅を２つのメッセージ間の短い間隔により最適化するために、通信ネットワークにおける加入者は共通のタイムベース、いわゆるグローバル時間を必要とする。加入者のローカル時計を同期するために、同期メッセージが周期の静的な部分で伝送され、フレックスレイ仕様に応じた特別なアルゴリズムにより加入者のローカル時計の時刻が修正され、全てのローカル時計はグローバル時計に同期して動く。
【００１３】
テレビジョン画像のために符号化されたデータ速度は画面対角４０インチ（１０１．６ｃｍ）までの画面サイズで許容できる画質を提供する。しかし自動車では格段に小さいディスプレイが使用される。ここでの典型的なサイズは１０．４インチ（２６．４２ｃｍ）までである。比較的小さな画面サイズでは、大きな画面サイズよりも符号化アーチファクトが肉眼を煩わせる程度が小さい。したがって自動車での使用のためには、データ速度を、肉眼に知覚されるような画像障害の発生なしでさらに低下させることができる。ビデオ適用に対しては２Ｍｂｉｔ／ｓのデータ速度が現実的である。しかし自動車のビデオソースは、本来必要な２Ｍｂｉｔ／ｓのデータ速度よりも高い。ＤＶＤデータソースは９Ｍｂｉｔ／ｓまでのピークデータ速度を有し、デジタル衛星テレビジョンは４Ｍｂｉｔ／ｓで伝送される。半導体工業は、デジタルビデオデータを新たに符号化する高性能のチップセットを提供しており、これによりデジタルビデオデータを自動車内で比較的に低いデータ速度で伝送することができる。このことにより自動車のバスシステムに対する要求が低くなる。表１は、マルチメディア適用に対する典型的なデータ速度を示す。
【００１４】
【表１】
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表１：マルチメディア適用に対する典型的なデータ速度
【００１５】
記述の従来技術から出発して本発明の基礎とする課題は、自動車における異なるバスシステムの数を低減することである。
【００１６】
この課題を解決するために冒頭に述べた形式の方法から出発して、ＭＰＥＧマルチメディアデータを、フレックスレイ通信システムを介してフレックスレイプロトコルに従い伝送することが提案される。
【００１７】
発明の利点
本発明によれば、フレックスレイプロトコルと、ひいては専用のフレックスレイドライバ構成素子を備えるフレックスレイ構成部材を使用して、ＭＰＥＧデータストリームの伝送することが提案される。フレックスレイプロトコル構成部材は、フレックスレイ通信コントローラＣＣ、フレックスレイバスドライバＢＤ、および選択的にフレックスレイバスウォッチャＢＧを含む。フレックスレイは０から２５４バイトの有効データを１つのデータフレームで伝送することができる。有効データ量が小さければ、プロトコル効率も低い。ＭＰＥＧデータパケットは１８８バイトのフレーム長を有するから、マルチメディアデータをＭＰＥＧフォーマットで伝送するにはフレックスレイが最適である。ＭＰＥＧデータストリームをフレックスレイ通信システムを介して伝送することは、ＭＰＥＧデータパケットのフレックスレイデータフレームを介する「トンネリング」とも称される。
【００１８】
例えばＤＶＤの再生またはデジタルテレビジョン（ＤＶＢ）の使用の際に、フレックスレイプロトコルを実情に適した通信スケジュールと組み合わせてＭＰＥＧデータストリームの伝送のために適用することの利点は、少なくとも将来的に自動車に存在するフレックスレイバスシステムを、ユーザ電子回路の加入者端末機間でのマルチメディアデータの伝送にも使用できることである。マルチメディア加入者端末機間でマルチメディアデータを伝送するために、別個の直接的配線または付加的バスシステムを設けることが省略される。公知のＭＯＳＴバスシステムとは異なり、フレックスレイバスシステムはＭＰＥＧフォーマットで存在するマルチメディアデータの伝送に格段に良好に適する。このことも本発明では利用される。本発明によれば、自動車での異なるバスシステムの数が低減され、ひいては重量とコストが格段に削減される。さらに本発明により、ＭＰＥＧマルチメディアデータの伝送が格段に効率化され、ひいてはリソースが節約される。
【００１９】
有利にはＭＰＥＧ２パケットないしはＭＰＥＧ２データフレームがフレックスレイデータフレーム（いわゆるフレーム）を介してトンネル化される。すなわち１：１でフレックスレイデータフレームの有効データセグメントにコピーされ、フレックスレイ通信システムの少なくとも１つの通信接続を介して伝送される。受信側のマルチメディア加入者端末機では、データコンテンツがフレックスレイデータフレームから、およびＭＰＥＧ２パケットがフレックスレイデータフレームの有効データ領域からパケット化され、マルチメディアデータがＭＰＥＧ２デコーダに供給される。その後、マルチメディアデータはユーザに通常のように、音響的および／または光学的出力がスピーカおよび／または画面を介して指示される。
【００２０】
本発明の課題の別の解決手段では、ＭＰＥＧフォーマットで存在するマルチメディアデータを伝送するために、冒頭に述べた形式の通信システムから出発して、この通信システムがフレックスレイ通信システムとして構成されていることが提案される。したがって本発明により、ＭＰＥＧマルチメディアデータをフレックスレイ通信システムで、フレックスレイプロトコルに従い、例えば現在のフレックスレイ仕様ｖ２．１に従い伝送することが初めて提案される。
【００２１】
本発明の課題の別の解決手段として、ＭＰＥＧフォーマットで存在するマルチメディアデータを伝送するために、冒頭に述べた形式の通信システムのマルチメディア加入者端末機から出発して、このマルチメディア加入者端末機がフレックスレイ通信コントローラを、ＭＰＥＧマルチメディアデータをフレックスレイプロトコルに従い伝送するために有することが提案される。フレックスレイ通信コントローラは、送信側のマルチメディア加入者端末機では、ＭＰＥＧデータフレームを伝送のために設けられたフレックスレイデータフレームに埋め込むために用いられる。フレックスレイデータフレームは、バスドライバによりデータ伝送のために、フレックスレイ通信システムの少なくとも１つの通信接続に供給される。受信側のマルチメディア加入者端末機で、フレックスレイ通信コントローラはＭＰＥＧデータフレームを受信したフレックスレイデータフレームから取り出すために用いられる。
【００２２】
最後に本発明の課題の解決手段として、冒頭に述べた形式の通信システムの少なくとも１つの通信システムにマルチメディア加入者端末機を接続するためのゲートウエイから出発して、ゲートウエイがＭＰＥＧフォーマットで存在するマルチメディアデータを、通信システムの少なくとも１つの別の加入者端末機に、少なくとも１つの通信接続を介して伝送するための手段を有することが提案される。
ここでこの手段は、ＭＰＥＧマルチメディアデータをフレックスレイプロトコルに従い伝送するための少なくとも１つのフレックスレイ通信コントローラとして構成されている。このようなゲートウエイは、従来の標準マルチメディア加入者端末機と、フレックスレイ通信システムの少なくとも１つの通信接続との間に接続することができる。ゲートウエイのおかげで、マルチメディアソースにより使用されるＭＰＥＧマルチメディアデータパケットがフレックスレイデータフレームないしはデータフレームの有効データセグメントに配置され、これによりマルチメディアデータパケットをフレックスレイプロトコルに従い通信システムを介して伝送することができる。
【００２３】
図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。図面およびこれに所属の図面の説明から、本発明のさらなる特徴、利点および構成を読み取ることができる。
図１は、ＭＰＥＧマルチメディアデータをフレックスレイプロトコルに従い伝送するための本発明の通信システムを示す概略図である。
図２は、ＭＰＥＧ２データフレームをフレックスレイデータフレームの有効データセグメントにトンネル化することを説明する図である。
図３は、フレックスレイデータフレームの構造を示す図である。
図４は、ＭＰＥＧ２データフレームの構造を示す図である。
図５は、ＭＰＥＧデータストリームを含む複数のＭＰＥＧデータフレームの順次配置を示す図である。
図６は、ＭＯＳＴフレームフォーマットを示す図である。
【００２４】
実施例の説明
従来技術から、とりわけＭＰＥＧフォーマットのマルチメディアデータをマルチメディアソースからＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transport）通信システムの通信接続を介して受信側マルチメディア加入者端末機に、例えばスピーカおよび／または画面に伝送することは公知である。ＭＯＳＴフレームフォーマットが図６に示されている。  ＭＯＳＴバスは５．７６Ｍｂｉｔ／ｓから２４Ｍｂｉｔ／ｓまでのデータ速度をサポートする。２１．１７Ｍｂｉｔ／ｓを可能にするパラメータ化が確立されている。ＭＯＳＴ標準化は１９９７年の起源にまでさかのぼる。当時はただ１つの一般的デジタルソースがオーディオＣＤであった。したがって、ＣＤオーディオチャネルがＭＯＳＴネットワークにより最適に伝送されるようにＭＯＳＴデータ構造を構築することは容易に想到できた。したがってＭＯＳＴフレーム構造のブロックはそれぞれ１６のデータフレームからなる。各フレームは同期データを含んでいなければならないが、付加的に非同期データを含むこともできる。非同期データにはオーディオストリームおよびビデオストリームも含まれるが、非同期データはフレーム当たり最大６０バイトで伝送することができる。フレーム反復周波数がＣＤサンプリングレートに相当する４４．１ｋＨｚの場合、ＭＯＳＴ通信システムを介してオーディオＣＤに対してコンパーチブルなデータ伝送速度が得られる（最大で使用可能な１６のチャネルのうち３つを使用する場合）。このＭＯＳＴフレームフォーマットはＣＤオーディオに対して良く適するが、現代のビデオデータストリーム、とりわけＭＰＥＧフォーマットで存在するマルチメディアデータに対しては制限的にしか適さない。
【００２５】
７２０×５７６画素の解像度を備えるテレビジョン画像は例えば１６６Ｍｂｉｔ／ｓのデータ伝送速度を必要とし、ＭＰＥＧ２符号化によって４Ｍｂｉｔ／ｓに圧縮することができる。ここでＭＰＥＧ２データは、１８８バイトの大きさのパケット、または４バイトのヘッダと１８４バイトの有効データないしはビデオデータを備えるデータフレームからなる。このようなデータフレームが例として図４に示されている。ＭＰＥＧ２データストリームは複数のこのようなＭＰＥＧ２データフレームを連続して有する（図５参照）。
【００２６】
とりわけ保安的に関連し、保安的に重要なデータを伝送するために、従来技術からフレックスレイ通信システムが公知である。フレックスレイプロトコル、例えばフレックスレイ仕様ｖ２．１によるデータ伝送の場合、データが周期的に伝送される。反復される通信サイクルは静的セグメントと動的セグメント、ならびにさらなる情報（例えばシンボルウィンドウ（ＳＷ）、ネットワークアイドルタイム（ＮＴ））を含む。静的セグメントには通信システムの種々異なる加入者端末機に割り当てられたタイムスロットが設けられており、このタイムスロットは規定された所定の固定長を有する。動的セグメントでは、タイムスロットが動的に設定される。そこではフレックスレイデータバスへの排他的なアクセスがそれぞれ短時間のみ、少なくとも１つのいわゆるミニスロットの持続時間の間、可能である。ミニスロット内でバスアクセスが行われる場合にのみ、タイムスロットはアクセスに必要とされる時間だけ延長される。すなわちこれにより、動的セグメントでは実際に必要とされる場合にのみそのバンド幅が使用される。固定のタイムスロットと動的タイムスロットは原則的に同じ構造を有する。タイムスロットはタイムスロットの開始時と終了時に待機時間（アイドルタイム）を有し、その間に静的ないしは動的データフレームを含む。このようなフレックスレイデータフレームが例として図３に詳細に示されている。
【００２７】
データフレームの開始部にはヘッダセグメントが設けられており、このヘッダセグメントは全部で４０Ｂｉｔの大きさを有する。ヘッダセグメントは、将来的な拡張のためにリザーブされた１ビット（リザーブビット）を含む。その後に別の１ビット（ペイロードプレアンブルインジケータ）が設けられており、このビットはデータフレームの有効データセグメント（ペイロードセグメント）内にベクトル情報が存在することを指示する。次に別の１ビット（ゼロフレームインジケータ）が続き、このビットは有効データセグメント内のデータフレームがゼロであるか否かを指示する。さらなる１ビット（同期フレームインジケータ）が同期データフレームの存在を指示する。最後の１ビット（スタートアップフレームインジケータ）は、データフレームを送信する加入者端末機が開始加入者（スタートアップノード）であるか否かを指示する。これに１１ビット長のデータフレーム識別子（フレームＩＤ）が続く。この識別子は通信システムの各加入者端末機に割り当てられている（有効領域：１から２０４７）。これに有効データセグメントのデータ長を指示する７ビット（長さ）が続く。これに１１ビット（ヘッダＣＲＣ（周期的冗長性チェック））が続く。この１１ビットは、ビット「同期フレームインジケータ」、「スタートアップフレームインジケータ」、「フレームＩＤ」および「長さ」の検出されたＣＲＣ値を指示する。このＣＲＣ値は送信側加入者端末機のホストコンピュータにより計算された値である。ヘッダセグメントの終了部には６ビット（サイクルカウント）が設けられており、この６ビットはデータ伝送時間中にデータフレームを伝送する加入者端末機のサイクルを計数する。
【００２８】
ヘッダセグメントには、０から２５４バイトの大きさを含む有効データセグメント（ペイロードセグメント）が続く。伝送すべきデータ量とデータ伝送速度に依存して、ペイロードセグメントの大きさは本来のデータ伝送の前に任意に選択することができる。データフレームの終了部には２４ビット長の終了セグメント（トレーラセグメント）が設けられており、このセグメントは計算されたＣＲＣ値を含む。したがい１つのフレックスレイデータフレームは全部で、５バイト＋０から２５４バイト＋３バイト＝８から２６２バイトの大きさを有する。
【００２９】
図１には本発明の通信システムが全体で参照符合１により示されている。この通信システムは少なくとも１つの通信接続２、いわゆる物理層を有する。この通信接続２は、導電性の線路としても、光学的導波体としても、無線伝送区間としても構成することができる。少なくとも１つの通信接続２には複数のマルチメディア加入者端末機が接続されている。加入者端末機として図１の実施例では例として、マルチメディアソースとしてのデジタルテレビジョン信号受信器３とＤＶＤ再生装置４が示されている。受信器３はアンテナ５を介して受信されたデジタルテレビジョン信号６を受信し、これをＭＰＥＧ２フォーマットのマルチメディアデータ７に変換する。再生装置４はオーディオデータおよび／またはビデオデータをＤＶＤ８から読み取る。オーディオデータおよび／またはビデオデータがまだＭＰＥＧ２フォーマットでない場合、再生装置４はこのデータをＭＰＥＧ２フォーマットに変換する。それ以外の場合、読み取られたオーディオデータおよび／またはビデオデータをＭＰＥＧ２データ９として直接転送することができる。
【００３０】
さらに図１に示された通信システム１では、マルチメディア受信器の形態で別の加入者端末機がスピーカ１０および画面１１として通信接続２に接続されている。
加入者端末機３，４，１０，１１は、従来のＭＰＥＧ２ソースないしはＭＰＥＧ２受信器である。加入者端末機３，４，１０，１１がＭＰＥＧ２データをフレックスレイプロトコルに従い通信接続２を介して伝送することができるようにするため、加入者端末機３，４，１０，１１は直接ではなく、ゲートウエイ１２を介して少なくとも１つの通信接続２に接続されている。ゲートウエイ１２は、マルチメディアソース３，４により受信されたＭＰＥＧ２フォーマットのマルチメディアデータをフレックスレイデータフレーム（図３参照）の有効データセグメント（ペイロードセグメント）に挿入するために用いられる。このことはとりわけ、ゲートウエイに設けられたフレックスレイ通信コントローラ（ＣＣ）１３により行われる。次にフレックスレイデータフレームとその中に含まれるＭＰＥＧ２パケットは、同様にゲートウエイ１２に設けられたバスドライバ（ＢＤ）１４に伝送され、このバスドライバから通信接続２にデータ伝送のために供給される。図１の参照符合１５による矢印は、少なくとも１つの通信接続２を介するフレックスレイデータフレームの受信側加入者端末機１０，１１までの伝送を示す。
【００３１】
受信側加入者端末機１０、１１も、同様にフレックスレイ通信コントローラ１３とバスドライバ１４を含むゲートウエイ１２を介して通信接続２に接続されている。到来するフレックスレイデータフレーム１５は、受信側加入者端末機１０、１１に配属されたゲートウエイ１２のバスドライバ１４により受信され、復号化のためにフレックスレイ通信コントローラ１３に伝送される。そこでＭＰＥＧ２データパケットが、フレックスレイデータフレーム１５の有効データセグメントから取り出される。ＭＰＥＧ２データパケット１６はさらなる処理のために受信側加入者端末機１０、１１に転送される。ＭＰＥＧ２データパケットのさらなる処理とは、データパケットのコンテンツを復号し、とりわけスピーカ１０を介して音響的に、および／または画面１１を介して視覚的にユーザに出力することである。もちろんスピーカ１０と画面１１は共通のゲートウエイ１２に接続することもでき、そうすれば、ＭＰＥＧ２マルチメディアデータストリームに含まれるオーディオデータおよびビデオデータをスピーカ１０と画面１１を介して出力することができる。ＭＰＥＧ２データパケットの復号はゲートウエイ１２で、または受信側加入者端末機１０、１１で行うことができる。
【００３２】
図２には、１８８バイト長のＭＰＥＧ２データフレームがフレックスレイデータフレームの有効データセグメントにどのように挿入されるかが示されている。特に効率的で効果的なデータ伝送を達成するために、有効データセグメントの大きさはＭＰＥＧ２データフレームの大きさに相応して同様に１８８バイトに設定されている。フレックスレイデータ伝送サイクルの反復速度は、連続的に到来するＭＰＥＧ２データフレームを備えるＭＰＥＧ２データストリームを高速に伝送することができ、これにより受信側加入者端末機１０、１１のユーザが、通信接続２を介するデータ伝送による遅延またはジッタを知覚できないように選択されている。１つのフレックスレイデータ伝送サイクル内に１つのタイムスロットだけでなく複数のタイムスロット、すなわち複数のフレックスレイデータフレームを、到来するＭＰＥＧ２データパケットの伝送のために設けることが考えられる。さらに送信側加入者端末機３，４と選択的に受信側加入者端末機１０、１１がバッファメモリを備え、送信すべき、ないしは受信すべきＭＰＥＧ２データパケット７，９ないし１６を中間記憶することも考えられる。もちろんゲートウエイ１２はそれに配属された加入者端末機３，４，１０，１１に組み込むことができ、これによりまったく新種のマルチメディア加入者端末機が得られる。このマルチメディア加入者端末機はＭＰＥＧ２マルチメディアデータを処理し、フレックスレイ通信システム１を介するデータ伝送のために準備することができる。選択的にゲートウエイ１２にもいわゆるバスウォッチャを設けることができ、このバスウォッチャはバスドライバ１４の機能を監視し、「バブル」による障害を阻止する。
【００３３】
７２０×５７６画素の解像度を備えるテレビジョン画像は１６６Ｍｂｉｔ／ｓのデータ速度を必要とし、ＭＰＥＧ２符号化によって４Ｍｂｉｔ／ｓに圧縮することができる。ここでＭＰＥＧ２データは、４バイトのヘッダと１８４バイトの有効データないしはビデオデータ（図４参照）を備える１８８バイトの大きさのパケットからなる。このパケットは１：１で、フレックスレイデータフレーム１５の有効データセグメントにコピーないしは変換される。ここで有効データセグメントは有利にはＭＰＥＧ２パケットに相応する大きさ、とりわけ１８８バイトの大きさを有する。したがってこのことは、すべてのＭＰＥＧ２制御データがそのまま得られ、フレックスレイデータフレーム構造はＭＰＥＧ２データストリームに対する単なる「トンネル」として用いられることを意味する。
【００３４】
フレックスレイプロトコルに従った伝送のためのパラメータに関しては、以下のことが例として想定される。サイクルタイム（データフレームの反復率）は５ｍｓであり、これは３ｍｓの静的セグメントと２ｍｓの動的セグメント長からなる。静的データフレームは、５＋１８８＋３＝１９６バイトの大きさを有する。動的データフレームは最大で２５４バイトの大きさを有する。したがって約１０の静的タイムスロットと、１８８バイトを備える約６つの動的タイムスロットが使用され、フレームオーバヘッドおよび精密観察も基本的に考慮される。
【００３５】
ＭＰＥＧ２データストリームのために符号化されたデータフレームを伝送するためには、データ容量を５ｍｓのフレックスレイ通信ラウンドに変換し、フレックスレイデータフレームの数を決定しなければならない。標準設定でフレックスレイデータフレームは１つのタイムスロットに割り当てられ、送信される。したがって４Ｍｂｉｔ／ｓで伝送するためには、各通信ラウンド（５ｍｓ）ごとに２０ｋｂｉｔ、ないしは各通信ラウンドごとに２５００バイトを伝送しなければならない。フレックスレイで各データフレームが１８８バイトに設定されている場合、各通信ラウンドごと（５ｍｓ）に１３．３のデータフレームが生じる。したがってすべての静的タイムスロットと４つの動的タイムスロットが、ＭＰＥＧ２データストリームの伝送に対して活用されることとなる。
【００３６】
データ伝送のバンド幅は種々のやり方で最適化することができる。１つには、フレックスレイチャネルを、バス負荷の分散のために２×１０Ｍｂｉｔ／ｓで使用することが考えられる。また伝送される画像情報を、自動車の画面で許容できる画像品質まで低減することも考えられる。
【００３７】
第１の最適化提案は、フレックスレイプロトコルは信頼性の観点から、メッセージを２つの別個のチャネルで伝送することを許容することに基づく。これらのチャネルは冗長的であるが並列に利用することもできる。すなわちフレックスレイは基本的に、２つの異なるメッセージを２つのチャネルで伝送することを許容する。この２つの異なるメッセージは相互に独立して受信することもできる。この手段はバンド幅を２倍にするために用いることができる。これにより上記のデータ速度を２倍にし、ないしは所要のタイムスロットの数を半分にすることができる。したがって上記の例から、各通信ラウンド（５ｍｓ）ごとに６．７のデータフレームに低減される。
【００３８】
第２の最適化提案は、テレビジョン画像のために符号化されたデータ速度は画面対角４０インチ（１０１．６ｃｍ）までの画面サイズで許容できる画質を提供することから出発する。しかし自動車では格段に小さい画面が使用される。ここでの典型的なサイズは１０．４インチ（２６．４２ｃｍ）までである。比較的に小さな画面サイズでは符号化アーチファクト現象ないし障害が、オーディオデータおよび／またはビデオデータがＭＰＥＧ２フォーマットで符号化されているので、大きな画面におけるよりも肉眼をさほど煩わせない。したがって自動車での使用のためには、データ速度を、肉眼に知覚されるような画像障害の発生なしでさらに低下させることができる。オーディオおよびビデオ適用に対しては２Ｍｂｉｔ／ｓのデータ速度が現実的である。したがって上記の適用例ではフレックスレイデータフレームの数を半分に低減することができる。第１の最適化提案による手段と共に、負荷が各通信ラウンド（５ｍｓ）ごとに３．３のフレックスレイデータフレームに低減される。
【００３９】
本発明の重要な特徴を以下、簡単にまとめる。
【００４０】
ＭＰＥＧ２データパケットが、１８８バイト長の有効データセグメントを備えるフレックスレイデータフレームに１：１で変換される。
【００４１】
フレックスレイバンド幅が、使用可能な２つのチャネル（チャネルＡとチャネルＢ）の別個の動作により２倍にされる。
【００４２】
ＭＰＥＧ２データストリームが、フレックスレイ通信システムを介する送信の前に、自動車画面（ディスプレイ）での提示に対する要求が緩和されているので画像データを低減することにより低減される。
【００４３】
マルチメディア適用の領域からのメッセージ（データフレーム）がシステム電子回路の領域に組み込まれる。これによりネットワークトポロジーが自動車内で簡素化される。
【００４４】
マルチメディア適用の領域からのメッセージ（データフレーム）がフレックスレイバックボーンに組み込まれる。これにより同様にネットワークトポロジーが簡素化される。
【００４５】
フレックスレイメッセージカタログが、マルチメディア適用の必要性、とりわけＭＰＥＧ２フォーマットに完全に適合され（コンフィギュレートされ）、これによりマルチメディア網に対して最高のパフォーマンスが達成される。
【００４６】
加入者端末機３，４，１０，１１をマルチメディアの領域からフレックスレイ通信に配置転換することにより、付加的なフレックスレイプロトコル構成素子（通信コントローラ）ないしはフレックスレイドライバ構成素子（バスドライバ）が必要になる。付加的な個数とこれに結び付いた量産効果（比較的に低い単価）、および構成素子製造の信頼性と頑強性が得られる。
【００４７】
付加的な量産効果によって、部品コストの低下が見込まれる。配置転換コストは長期間の量産効果により補償されるか、ないしは無視できるほど小さい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、ＭＰＥＧマルチメディアデータをフレックスレイプロトコルに従い伝送するための本発明の通信システムを示す概略図である。
【図２】図２は、ＭＰＥＧ２データフレームをフレックスレイデータフレームの有効データセグメントにトンネル化することを説明する図である。
【図３】図３は、フレックスレイデータフレームの構造を示す図である。
【図４】図４は、ＭＰＥＧ２データフレームの構造を示す図である。
【図５】図５は、ＭＰＥＧデータストリームを含む複数のＭＰＥＧデータフレームの順次配置を示す図である。
【図６】図６は、ＭＯＳＴフレームフォーマットを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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