浅析全IP化播出系统的监测手段

二.全IP化播出系统的监测指标

　　随着科技的不断发展，互联网技术的不断加强，三网融合（即电信网，有线电视网，互联网）成为趋势。在这种趋势下IPTV应运而生，传统的电视播出系统的检查手段，检查指标等，均不足以满足新的形势。在这种情况下我们更多的是应用专门针对全IP化播出系统的监测手段和指标。

　　1.传输层监测指标

　　（1）MDI（RFC4445）指标

　　MDI(Media Delivery Index)媒体传输质量指标是由思科公司和IneoQuest共同提出的，对视频流在IP网络传输质量进行评估的测量指标。作为IP视频流传输质量测试的行业标准，MDI测量指标广泛地应用于IPTV和IP有线数字电视网络质量评估和监测。

　　IP网络对视频质量影响的因素因网络传输特性往往归纳为三个指标：延迟，抖动和丢包。

　　MDI包括了两个参数：

　　DelayFactor（延迟因素，简称DF）：该数值表明被测试视频流的延迟和抖动状况。DF的单位是毫秒(ms)。DF将视频流抖动的变化换算为对视频传输和解码设备缓冲的需求。被测视频流抖动越大，DF值越大。当网络设备和解码器的缓冲区容纳的视频内容时间不小于被测视频流DF读数时，将不会出现视频播放质量的下降。因为网络节点需要分配不小于DF值的缓冲用于平滑视频流抖动，所以DF的最大值为视频内容通过该网络节点的最小延迟。

　　MediaLoss Rate（媒体丢包速率，简称MLR）：MLR的单位是每秒的媒体封包丢失数量。该数值表明被测试视频流的传输丢包速率。由于视频信息的封包丢失将直接影响视频播放质量，理想的IP视频流传输要求MLR数值为零。因为具体的视频播放设备对丢包可以通过视频解码中进行补偿或者丢包重传，在实际测试中MLR的阈值可以相应调整。

　　（2）TR101-290指标

　　有线数字电视系统包括信号编码、复用、加扰调制、传输和机顶盒的解扰，解码等多个环节，一旦某一部分出现问题，在用户端将表现为马赛克或者黑场。除去传输对信号的影响外前端信号源质量的好坏也是重要的一个环节，由于信号源均为TS码流，因此分析TS码流显得尤为重要。DVB组织定义了TR101-290标准作为对码流测试的参考。TR101-290标准主要表述了测试中的三级错误分析。

　　A.第一优先级别：该级别均为可正确解码所必须的几个参数

　　（1）同步丢失(TS_sync_loss)

　　（2）同步字节错(Sync_byte_error)

　　（3）PAT表错误(PAT_error)

　　（4）连续计数错误(Continuity_count_error)

　　（5）PMT错误(PMT_error)

　　（6）PID错误(PID_error)

　　B.第二优先级别：该级别为达到同步后可连续工作必须的参数和需要周期监测的参数

　　（1）传输错误(Transport_error)

　　（2）CRC错误(CRC_error)

　　（3）PCR间隔错误(PCR_repetition_error)

　　（4）PCR非连续标志错误(PCR_discontinuity_indicator_error)

　　（5）PCR抖动错误(PCR_accuracy_error)

　　（6）PTS错误(PTS_error)

　　（7）CAT错误(CAT_error)

　　C.第三优先级别：该级别为依赖于应用的几个参数，三级错误为轻微错误，对就收端信号一般都没影响。

　　（1）NIT错误(NIT_actual_error, NIT_other_error)

　　（2）SI重复率错误(SI_repetition_error)

　　（3）缓冲器错误(Buffer_error)

　　（4）非指定PID(Unreferenced_PID)

　　（5）SDT错误(SDT_actual_error, SDT_other_error)

　　（6）EIT错误(EIT_actual_error, EIT_other_error)

　　（7）RST错误(RST_error)

　　（8）TDT错误(TDT_error)

　　（9）空缓冲器错误(Empty_buffer_error)

　　（10）数据延迟错误(Data_delay_error)

　　2.码流层监测

　　（1）PCR分析

　　以DVB标准为讨论基础。若假设射频信道理想，PCR抖动将是影响终端解码的最关键因素。

　　在TR 101-290测试指导中，提出了针对PCR抖动的测试内容，这些测试主要是测试前端网络发来的TS码流是否满足一定的精度。总体上可以分为PCR抖动检测部分和PCR抖动分析部分。一般的监测系统在TR 101-290第二优先级中，只是给出PCR的错误个数和出错PCR的PID。而PCR分析包括PCR的精度分析和PCR的间隔分析。PCR的错误范围是由允许偏离正确PCR值的最大值确定的，称为PCR精度，PCR的间隔指两个连续的PCR之间最大的间隔时间，DVB的默认值是40ms，MEPG-2的默认值是100ms。

　　（2）PSI/SI分析

　　PSI描述了传输流所携带的内容，包含了对构建各节目的基本流的描述和对节目本身的描述。为了给IRD提供更多的接收和解码所需信息，支持更复杂的应用，DVB又准备了一个开放的服务信息系统（DVB-SI）来辅助DVB信号。SI可以描述由某一播放者提供的每一个服务的技术特征及其他的信息，通过SI的帮助，用户可以在传输流中选择服务或事件，机顶盒使用SI信息能完成自动配置和自动接收。所有的PSI/SI信息都以表的形式从中心系统广播下来，表中包含了整个广播网络的物理特征和节目信息。

　　3.画面层监测

　　目前多画面监测系统是有线电视数字前端的标配系统。基于嵌入式结构，综合数字电视解密解扰、数字电视传输信道监测、码流监测、多画面显示、网络监管等众多功能与一体。可以实现播出画面黑场、静帧，播出声音静音、超限等自动检测，加强电视节目的监测能力，提高播出质量，降低值班人员劳动强度，确保安全优质播出。

三.全IP化播出系统的监测与传统播出系统的不同

　　1.信号格式不同：SDI、ASI与IP码流

　　我们知道模拟信号（也叫连续信号）经过抽样、量化后变成在时间和幅度上都不连续的信号（也叫离散信号），这样的信号还不是数字信号，需要把离散信号转换成数字符号（如自然二进制码），这种码流是没有经过编码压缩的基带信号，码率较大，占用较大的传输带宽，这种码流的传输接口是SDI接口，也叫串行数字接口，码率是270M，它属于信道码流。

　　SPI、ASI、都是信道码流，也就是在信源码中增加一定数量的多余码元，使码子具有一定的抗干扰能力，这就是信道编码。

　　在全IP化的播出系统中则是利用IP码流监测技术，实时分析来自卫星接收机、编码器、转码器、复用器、视频服务器等输出的IP码流，完成对IP流的全景监测及流指标的集中监测报警，及时的发现并解决问题，保证服务质量。

　　2.传输介质不同：同轴线与双绞线

　　传统播出系统多采用同轴线传输，最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成。

　　同轴电缆的优点是可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信，而其缺点是成本高、体积大且不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输。

　　在全IP化播出系统中，传输介质为双绞线。双绞线价格低廉，且几乎可以克服同轴线的所有缺点。

四.深圳IPTV播出监测系统概述

　　以深圳IPTV播出系统的信号监测系统为例，系统在信号接收汇聚交换机、转码播出汇聚交换机两级上，在传输层、码流层和播出画面层三个方面，设计了监测点进行播出监测。具体如下：

　　1.监测系统结构图：

图1 监测系统结构图

　　2.监测系统设计特点

　　全链路IP化多级监测：系统提供卫星信号接收、信源汇聚、复用输出、编码输出、转码输出、转码输出码流汇聚、用户终端播出全链路IP多级监控，播出系统每个传输环节均实现实时监测及多画面实时监播。

　　系统自动化：播出系统任一环节出现码流异常及播出画面异常故障，监测系统可以自动监测并产生声光告警通知到值班人员，值班人员根据故障告警可以快速处置并定位故障位置，切实保障播出安全。

　　系统全面化：系统由卫星安全监测、智能垫播切换、多画面监测、码流监测、传输监测，对异常播出节目可以提供码流异常分析、码流录像、画面异常回放，对播出节目的码流、播出画面、传输实现全面监控。

　　系统独立性：监测系统采用和机房播出系统传输结构并行架构，监测系统发生故障时，不会影响机房播出节目的正常传输。

　　3.信号传输层监测，配备专用的数字电视监测卡

　　该板卡支持信道参数监测、码流分析、码流TS over IP输出功能。可监测的信道指标有：射频信号的锁定状态、载波电平、载噪比（C/N）、Eb/N0、BER（维特比纠错前）、符码率偏移、频点偏移；同时对解调输出的TS流进行TR101 290三级码流错误监测及告警；并将TS流打包成IP流输出。

　　系统配置1台信道码流监测集中监管主机，完成对信源质量、码流参数进行全局监测。集中显示嵌入式监测系统TR101290码流三级错误监测报警信息。支持码流带宽分析信息显示和统计，包括：最大值、最小值、当前值、CA息占用带宽等。

　　所有信道和码流监测参数都可独立设置故障触发码流录制，可以对码流录制的文件大小、持续时间和提前录制时间进行设定。支持故障触发自动录制和手动录制码流两种方式。

　　集中报警，支持标题栏报警、日志报警、数据库报警、语音报警、网络报警、SNMP报警、触发录像报警等多种报警方式，还可扩展电话、短信、报警灯等。