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MPEG监视

2007-08-27 泰克公司视频部市场经理 Jon Hammarstrom 依马狮网


    在各种不同的数字电视传输系统中,我们应当重视那些可能会对系统的完整性产生影响的一些重要因素,这样才能确保可靠的,高质量的服务。
    那么,问题的关键是使用性价比优异的测试设备,在恰当的位置去监视那些重要的参数是否正确。运营商应当尽早地发现问题,在这些问题演变为故障之前就应提供成本低、性能优的解决方案。
    这就是说,可能要采用带有告警功能的实时监视工具,它能够记录一些传输关键点上有问题的MPEG码流,这些关键点也许远在几英里之外,在记录后进行离线分析,从而找出故障的根源。
    当今的压缩视频分配系统可能包括视频点播业务、数据轮播业务和交互业务的数字服务器,也许采用了基于千兆以太网或ATM网的IP基础设施,在这些网络的输出终端提取码流并用于广播传送。它们可能是具有迂回通道或回传通道的系统,因此,一些信号和控制信息就能返回到起始端的源服务器。
    这样,就可以将监视设备置于网络中任意位置,即便是在RF通路中也是如此,监视设备应能返回分析数据——即便是码流样本自身——通过网络内部的回传通道。
在大型的多通道传输系统中,运营商可能需要一种性能优异的RF和IP监视解决方案,以对关键MPEG参数进行全面的监视并能对某一单个节目或单个通道提供深入的MPEG分析。这种监视解决方案利用扩展的、时间取样的RF通道或IP流全面监视,并且能够由RF/IP层深入至MPEG层,从而能够快速地解决故障。
    MPEG监视器能够对多个传送流进行顺序取样,它可以同时监视多达500个IP话路,包括关键的MPEG传送流错误(同步字节错误和连续计数错误)、IP错误(RTP包丢失和无序、包CRC错误),还能进行包到达时间间隔容限测试。传送流的出错测试应当在PID级上进行,并且支持多节目传送流(MPTS)和单节目传送流(SPTS)测试。

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    IP、RF和MPEG层之间可能存在无缝链接,这时提供的是带有公共时间标记的连续性出错日志,网络运营商可以迅速查明RF、IP或MPEG层中的故障。
  
    MPEG“关键的”测量和策略
    用户利用监视设备和分析仪器,可以执行为数众多的MPEG测量项目。不过,重要的是在设计测试设备时特别是在用户界面设计时,应当提供一种概略的显示屏幕(Summary Screen),使得用户一眼就能观察到那些最关键的、最重要的测量项目。
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    图2以饼状图的形式给出了码流比特率的分配情况。用户一眼就能看出码流是否处于“实况”和解码状态。比特率和节目/服务名称虽然重要但并非是关键参数。
    某些MPEG监视器和分析仪可以配置为码流触发记录模式以跟踪难以发现的故障。在进行任一项测试时均可指配为触发记录,利用预触发缓存器以观察故障是如何产生的。监视器提供的出错日志有助于跟踪故障状态的发生及其出现频率。
    注意,在概略屏幕(Summary Screen)底部显示的告警指示器给出了明显的出错信息。在DVB标准TR101 290中,将这种码流错误划分为三个优先级。
    优先级1指的是不可解码的错误——即黑屏。这种错误包括包头错误,例如同步字节错误或连续性计数错误(用于指示数据包的丢失),也可能是节目映射错误,例如节目分配表(PAT)错误、节目映射表(PMT)错误或码流标识符(PID)的丢失。
优先级2指的是对解码造成损害的错误,它可能会引起解码图像的失真或者造成解码的不连续性。
    优先级3指的是出现在编码器或复用器中的错误,但不至于影响码流的解码(例如:会影响电子节目指南中的表错误)。
    在概略屏幕显示中,也可以按照用户定义的错误类别进行配置,允许用户指定那些对他们系统特别重要的特定测试项目——它们可能是包含在条件接收中的特定PID,没有它们观察者什么也看不见——这样配置之后,将明显地提高技术人员和运行人员的工作效率。

    PCR(节目时钟参考)是很重要的测量项目吗?
    PCR使MPEG解码器与编码器保持同步。系统时钟(STC)即主时钟锁定于码流PCR。在编码器中,PCR是系统时钟正弦波的42比特采样值,在解复用器中,它是恢复系统时钟的参考。PCR指示解码器接收每一时钟参考时的STC时间。如果复用器产生的PCR值不准确,或者因抖动造成的网络延时而使接收延迟,就会出现解码与编码之间的同步错误。
    STC用于产生彩色色同步和同步信号,它是音/视频解码和显示时间标记的参考。抖动和不准确性错误均会导致解码器出错。
    PCR错误来自哪里?它有可能来自于编码器中PCR电路的故障,也许是再复用器中PCR电路的故障,或者是传输文件的无缝环路的失效所致。各种类型的PCR抖动是怎样产生的?抖动可能来源于RF解码器的不稳定,或者因不稳定的光纤解复用器而造成,也有可能是因为ATM网络中的包抖动而产生。机顶盒中的缓存器能够处理和平滑PCR抖动,但也会出现一些问题,特别是当出现大的PCR尖脉冲时。图3给出了一编码器出现故障时的测试显示。
    在现代的H.264系统(例如IPTV系统)中,对PCR的要求可能不那么严格,但是编码器仍需提供PCR,因为它是IP路径传送系统的定时完整性(以及抖动)是否良好的指示,当容限超出导致标志错误时,一些测试设备会发出告警,这样运营商就必须弄清输出中是否存在PCR。

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    按照标准的优先级测试(例如TR101 290)所进行的测量能够满足您的工作需求吗?
    为了确保传送流内容的正确性,要求监视设备事先对广播电视业主计划发送的码流内容有所了解。为此,一个方法是广播电视业主凭借少量的关键参数就能够验证传送流的内容。这些参数来自于服务计划或者是模板,运营商在模板中输入该传送流所要求的数值,而后监视设备从传送流中提取实际数值并与模板中的数值进行对照比较,这样就可以发现什么时候会出现差异。服务计划也可以按照服务区域和DTV标准而改变,例如,SDT(业务描述表)就是DVB标准中的一个例子。在ATSC或日本的ISDB服务中也有类似的业务信息表。
    图4给出了模板屏幕的一个例子——注意在概略屏幕显示中有一简单的单个“Template Error”(模板错误)告警提示,运营商看到这个显示后,就会深入查明传输中的故障。在这种情况下,一旦对照服务计划发现了问题,在服务中就很容易发现不正确的“Stream Type”(码流类型)错误。当服务计划发生变化时(例如插入了本地新闻),监视设备也应当按照预定的时间自动地改变模板。
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    可能要求广播电视业主去验证本地内容是否正确地按时插入——这可以通过上述的模板来处理。按照合法的服务级别要求,也可能要跟踪某一时间内传送的数据包——用以指示占有的带宽。
    大多数测试设备均含有出错日志记录,广播电视业主利用出错日志记录,根据检测时间、日期和错误的性质,就可以很容易地跟踪不常出现的间断性错误。错误过滤是很有用的,因为它可以把出错记录类型限制在一些关键的错误类型上。当然,广播电视业主也可能要了解所有的错误,利用加亮的方法或用彩色标记出他最关心的关键错误类型。参见图5。
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    结语
    本文仅涉及到一些基本的关键测试,它们也是大多数DTV系统中的常用测试。这些测试是由TR 101 290标准所规定的三个优先级测试。监视设备和分析仪应当支持所有的这三个优先级测试,并以显著的方式将测试结果显示在概略屏幕(Summary Screen)上。
    除此以外,还有一些附加测试,这些测试对于某些运营商的特定业务来说可能是非常重要的。例如有线运营商非常关心MER测试,不过,一旦他们了解MER在规范之内后,就会退出RF层测试菜单。此后,他们会关心传送比特率是否保持在合适的容限内

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