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1、数字电视监测基础 Digital TV Monitoring,Mocomsoft, Inc,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,1,概要,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,2,MPEG-2传输流介绍 传输流和 IPTV分析测试基础 Mocomsoft TSM100 监测系统介绍 Mocomsoft RMV 远程多视图系统介绍,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,3,MPEG-2传输流,MPEG-2传输流,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,4,数字电视码流是一种MPEG-2传输流 MPEG
2、-2传输流由一串传输包组成，传输包以同步字节(0x47)开始，一般有188个字符(byte)长。 传输包含各种音视数据，但每个传输包只包含一类信息，如音频、视频、数据、 属于同一基本流的数据包可以通过在包头的数据包ID(PID)来识别。,传输包,MPEG-2 传输包包头,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,5,传输包的前4位字节(Byte)称为包头，它包含下列数据： 同步字节(Sync Byte):用于找出传输包的边界 PID:用于基本流多路分流 连续性计数器(Continuity Counter):识别数据包丢失 一些其它的信息,Sync,PID,CC,Adapta
3、tion filed (optional),载荷数据,包头,MPEG-2 传输流,同步字节,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,6,解码器用同步字节将码流识别为数据包。 同步字节规定是0x47(十六进制)或01000111(二进制)。 如果解码器每隔187个字节连续找到3个同步字节，解码器与信号实现同步,解码可以开始。,1101010001111010010101101010001111001011100100010,同步字节指定传输包的开始,传输流分流 (Demultiplex),Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,7,每个数据包有一个PI
4、D，属于同一信息体的数据包有相同的PID。 解码器解码传输流时，先根据PID进行分流。,PID 0x34,PID 0x31,PID 0x30,PID 0x00,解码器,连续性计数器,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,8,连续性计数器是包头中仅4位(bit)的值，系统每发出同样PID的一个包，连续性计数器会增加1。 如果同一PID的两个相连包的连续性计数器差别不是1，传输流有连续性错误，这说明有传输包遗失。 传输包遗失会造成解码错误，并能间接地引起其它错误。 如传输流经常有连续性计数器错误，应该首先想办法解决这个问题。,0,1,2,3,4,8,9,A,B,PID 0x
5、31传输包,连续性错误,MPEG元数据,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,9,用于定义数据的数据称元数据(Metadata)。 元数据告诉解码器在每个PID下的基本流包含什么信息，如音频或视频，哪些基本流组成一个服务。 数字电视传输流的元数据包括： 节目特定信息(PSI): MPEG元数据表 服务信息(DVB-SI): DVB元数据表 节目和系统信息协议(PSIP): ATSC元数据表,MPEG-2 PSI表,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,10,PAT (PID 0x0) PMT 1 - On PID 0x30 PMT 2 - On
6、PID 0x40 PMT 3 - On PID 0x50,PID 0x30,PID 0x40,PID 0x50,MPEG-2 PSI表包含PAT(节目关联表)，PMT(节目影射表)和CAT(有条件接收表)。 PAT在固定的PID(0x0000)里，它是解码器首先找的PID。 用PAT和PMT可以识别传输流所含的服务内容。,视频服务,视频服务,音频服务,周期性传出元数据表,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,11,解码器一启动就需要元数据表开始解码，元数据表必须在传输流中周期性地重复出现。 每个MPEG元数据表有规定的重复率，PAT必须在每100ms内出现，PMT必须在
7、每400ms内出现 。 如果表没有在规定的时间段内出现，可能会引起解码的延迟。 如果传输流中没有这些表，那么解码就无法进行。,电子节目指南,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,12,欧联DVB系统用SI表，北美ATSC系统用PSIP表提供电子节目指南数据(中国采用欧联标准)。 接收器会周期性地扫描传输流中的所有频道，并记录所有的节目信息。 在用户需要节目信息时，接收器能快速地把节目信息显示给用户。,视频压缩编码,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,13,数字电视码流一般采用MPEG-2或MPEG-4(AVC)编码。 MPEG-2视频把每幅画面
8、通过下面三种方法压缩编码: I-帧: 与Jpeg压缩编码方法相似，只利用本帧信息。 B-帧: 利用前面帧和后面帧的信息压缩编码。 P-帧: 利用前面帧的信息压缩编码。 MPEG-4(AVC)是MPEG-2的改进，以实现更高的压缩率。 压缩后的画面被包装在基本流包(PES)里，基本流包再被分割和包装在MPEG-2传输包里并加入到传输流中。,音频压缩编码,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,14,音频的压缩标准包括MP-3，AAC，AAC plus，AC-3等多种。 每个音频帧包含一定时间段的声音压缩。 压缩后音频数据被包装在传输流的方法与视频相似。,编码器和解码器时钟,
9、Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,15,音视频是被分别压缩编码的，但在播放时必须同步。 编码器和解码器利用同样的27MHz“时钟”来获取同样的时间基准。 编码器会加入每一帧的解码时间，解码器根据这个时间进行解码。同时，编码器在产生传输流时，它会周期性地(间隔不超过100ms)加入此时它自身的27MHz时钟值，这个时钟值称为节目时钟基准(PCR)。 解码器会根据PCR来调整自己的时钟而获得与编码器的时钟同步。,解码缓冲器,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,16,当传输包进入解码器后，被先组合成基本流包(PES)。 基本流包被放在缓冲器内(内
10、存)，等待解码。 每个PID有独立的缓冲器。,MPEG 包,缓冲器 1 Pid 0x31 视频,缓冲器 2 Pid 0x34 音频,解码器,PES包,解码时间戳(DTS),Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,17,每个帧含一个解码时间戳(DTS)。 DTS由压缩编码器加入，它是编码画面时编码器时钟的时间值。 解码时，当解码器时钟值和画面DTS一致时，画面被解码。,F1 DTS1,F2 DTS2,压缩编码器 27Mhz 时钟,音视频帧,缓冲器上下溢,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,18,解码器用缓冲器存储音频和视频画面数据，直到播放为至。
11、如果传输流数据出现太晚，缓冲器下溢(underflow)。 如果传输流数据出现太早，缓冲器上溢(overflow)。 缓冲器上下溢会影响音视同步和造成其它解码问题。 不同的解码器对缓冲器上下溢的错误反应不同,大量超值会造成图像质量问题, 例如马赛克错误。,PCR间隔、抖动和频率,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,19,PCR时间戳出错，就会有PCR抖动(PCR jitter)，大的抖动值能影响音视同步(Lip sync)。 PCR测试 PCR 精度: 只包含编码器的误差 PCR 总体抖动: 包含编码器的误差和传输引起的误差 PCR 频差 MPEG-2标准 间隔: 不
12、超过100 ms 精度: 不超过500 ns 频率: 27MHz +/- 810Hz,用IP网络传送MPEG流,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,20,用Gig-E网络传送MPEG传输流，一般是多个“MPEG包”被包在“UDP包”内，或多个“MPEG包”先被包在“RTP包”内，然后“RTP包”再被包在“UDP包”内； “IP包”把“UDP包”包住，MPEG数据就可在IP网络上传送。 IP传送视频会造成很大的PCR抖动，边缘设备需要有足够大的缓冲器进行补偿。,UDP 包 包头,传输流数据,IP 包,一般包含7个MPEG 包,IP 包 包头,Copyright 2012
13、 Mocomsoft, Inc.,21,传输流和IPTV 分析测试基础,为什么需要传输流监测系统?,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,22,数字电视从信号源到用户端需要多次的调制解调，合流分流，和编码解码等处理过程，产生错误的机会很多。 用模拟电视信号，电视节目在一台电视上可以收看，在另一台电视上也能看到。用数字电视信号，不同的解码器软硬件配置不一样，解码的结果可能不一样。 只有符合标准的传输流，通用解码器才能解码播放。 保证传输流符合标准，需要用分析监测器。,应用实例,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,23,客户说他收看的节目有很多马赛
14、克 而电视台里的电视机却没有问题 那么其他客户有没有问题？这个问题有多严重？是什么引起的？,信号路径框图和测试点,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,24,传输流分析器,接收器,合流器,调制器,卫星信号,QPSK,QAM,编码器,ASI,IP,L-Band,IP,本地信号,测试系统应用,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,25,测试系统可在信号处理过程的路径中布置多个测试点，应该能很快地确定信号出现问题的根源。,引起故障的三个主要原因,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,26,连续性计数器错误 连续性计数器错误会引起
15、其它系统的错误。 在解决连续性计数器错误之前，你不知道其它的错误是否是由它造成的。 检查PCR抖动 PCR抖动能引起缓冲器上下溢。 PCR抖动能影响音视同步。 元数据问题 可能导致视频或音频数据无法收到。 电子节目表无法显示或有错误。,区分分析器显示错误的重要性,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,27,分析器会显示传输流中没有符合MPEG, DVB和ATSC标准的所有参数。 不是所有不符标准的参数都会影响电视服务。 技术员需要有方法区别不符合标准参数的重要性。 首先解决影响电视服务质量的问题,传输流测试标准,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc
16、.,28,ETSI TR 101 290,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,29,ETSI TR 101 290: 欧联 DVB 标准 把传输流错误分为三类 优先级1: 导致整个传输流不能解码 优先级2: 主要包含时钟类错误 优先级3: 包含应用性错误，像缓冲器溢出,ATSC A/78,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,30,ATSC A/78: 北美标准 把传输流错误分为五类 传输流下线(TOA) 节目下线(POA) 组件丢失(CM) 影响服务质量(QOS) 技术性不合标(TNC),更多测试标准,Copyright 2012 Mocom
17、soft, Inc.,31,ANSI/SCTE 168-6 2010 为保证有线电视和网络电视音视频服务质量建议采用的数据采集，结果显示、报告和导出的方法 RFC:4445 IP层测试参数定义和测试方法,Gig-E IP测试要求,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,32,IP流码率范围 媒体传输流指标(MDI)测试 媒体延迟(Media Delay Factor) : 测量IP包到达时间的抖动 媒体丢包率(Media Loss) RTP分析 RTP丢包率,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,33,Mocomsoft TSM100 MPEG传输
18、流和IPTV 分析监测器,TSM100功能,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,34,数字电视传输流标准分析 MPEG-2 MPEG-4 (AVC/H.264) ATSC DVB 元数据分析 时钟分析 音频和视频分析 IP层MDI分析 音视频解码和播放 传输流录像,系统制式和操作 移动式和机架式 当地或远程分析 远程监测和警告 监测器数据输入 网络 Gig-E 输入 10/100/1000 Mbps 10 Gbps CAT-5 or SFP DVB-ASI 输入,测试标准支持,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,35,支持DVB ESTI T
19、R 101 290 (TS层测试) 错误逐步分级：确定错误的重要性，帮助快速发现重要错误 错误分类：有助于找出错误原因，帮助你排除故障 减少不需要的警告：过滤不重要的警告，免得技术人员产生警告疲劳 支持RFC:4445 (IP层测试) 支持ANSI/SCTE 168-6 2010 (参数设定),TSM100特色: 远程合作排除故障,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,36,多个异地技术员可同时使用同一仪器检查同一信号，共同解决问题。,IP Network,远程查看测试结果,本地查看测试结果,TSM100,机房设备,TSM100特色：多点和整体网络监测,Copyrigh
20、t 2012 Mocomsoft, Inc.,37,Network,信号源,发射端,TSM100,机房设备,TSM100,TSM100,概观视图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,38,概观视图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,39,连接远程用户界面至测试服务器主机； 显示所有测试系统接收到的传输流； 显示每个传输流的比特率和所含的视频服务； 显示每个传输流的状态。,视频缩略图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,40,视频缩略图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,41,显示测试传输
21、流的所有音视频服务； 定期解码视频关键帧； 定期解码音频并计算和显示音量； 显示音视频编码特征。,错误总结,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,42,根据欧联DVB标准TR 101 290，把所有错误分成 20类； 按标准分成三种优先级； 一目了然地显示每种错误是否发生； 显示错误发生的频率和最近发生的时间。,PID视图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,43,PID视图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,44,显示传输流中所含的每一个PID； 计算每一个PID的种类、码率及其最大和最小码率值； 显示每一个PID
22、的码率是否超过预期的范围； 用图表显示测试结果。,音视频节目播放,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,45,音视频节目播放,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,46,在测试的同时，系统可以完整地播放，让用户视觉验证视频的服务质量； 支持所有通用的音视频制式： 视频: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 AVC H-264 音频: AC3, MP-3, AAC, AAC Plus,音视频节目视图/时钟基准(PCR)分析,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,47,音视频节目视图,Copyright 2012 M
23、ocomsoft, Inc.,48,显示传输流中所有的音视频节目和相关的基本流； 错误等级树帮助分析哪个节目中有错误； 音频和视频缓冲器分析； PCR分析； 显示传输流错误和门限阀值； 图表显示音视频缓冲器和PCR分析实时数据。,音频缓冲器分析,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,49,元数据表视图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,50,元数据表分析,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,51,列出传输流中的所有元数据表，包括MPEG PSI和 DVB SI； 计算每个表的重复播放时间间隔及其最大和最小值； 显示时
24、间间隔是否超过标准规定或自定的范围； 显示元数据表的编码和解码。,电子节目(EPG)视图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,52,测试结果记录,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,53,测试结果记录,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,54,一旦系统接收到信号，测试就开始进行； 所有的测试结果被记录在数据库里； 用户可查看和搜索数据； 测试数据可用其它文件格式导出。,阈值设定和传输流规格(TS Profile),Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,55,阈值设定和传输流规格,Copyrig
25、ht 2012 Mocomsoft, Inc.,56,自定义测量参数的阈值，例如元数据表最大时间间隔； 创建传输流的预期结构和参数阈值，系统测试实际输入的数据，然后与用户输入的数据配置相比较。,报警设置和记录,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,57,错误报警,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,58,用户可设置用电子邮件或短信报警； 用户可根据错误的严重性有选择的报警； 当错误重复发生时，可设置是否重复报警和重复报警的时间间隔； 所有系统发出过的报警都记录在数据库里。,Gig-E IP流分析,Copyright 2012 Mocomsoft
26、, Inc.,59,MDI分析,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,60,RTP分析,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,61,IP测试和分析,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,62,显示所有进入系统的IP流 测试所有IP流码率，比较实际测定值和用户识置的范围，并相应地提供错误记录和报警。 媒体传输流指标(MDI)测试 计算所有IP输入中媒体传输流指数，包括延迟系数（DF）和媒体丢失率（MLR）； 比较实际测定值和用户识置的范围，如实际值超过范围，提供错误记录和报警。 RTP分析 RTP顺序错误，RTP丢包率，一次
27、性丢包量，及丢包间隔。,根据ANSI/SCTE 168-6 标准确定阈值,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,63,TSM100优势,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,64,同时提供详细的IP层和MPEG-2传输层测试和分析； 支持最新的国际测试标准； 信息直观，不是MPEG专家也能使用； 远程多用户可同时获取测试结果，以便远程合作，共同解决问题； 提供各种报警手段，并支持手机登录，给用户提供极大的方便。,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,65,Mocomsoft RMV 远程多视图监测系统,远程多视图监测系统用
28、处,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,66,远程多视图监测系统功能,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,67,通过IP网络与多个TSM测试节点连接； 集中从多个测试节点的TSM测试结果； 同一用户界面显示在所有测试节点收到的音视频服务信息； 通过IP网络把整个传输流数据从监测系统串流传送至多视图系统PC，远程视觉验证视频的服务质量（QoS）； 控制TSM系统把整个传输流通过IP网络传送至另一个IP地址进行进一步的分析。,集成缩略图,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,68,集成缩略图,Copyright 2012
29、Mocomsoft, Inc.,69,把所有测试中的传输流的音视频服务集中显示在同一缩略图上； 用户可设置缩略图大小和次序； 定期解码视频关键帧； 定期解码音频并计算和显示音量； 显示音视频编码特征； 点击缩略图播放视频。,远程串流,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,70,远程串流,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,71,可控制TSM系统将整个传输流通过IP网络传送至另一个IP地址进行进一步的分析； 可用此功能将客户所收到的传输流送回到机房进行分析。,传输流错误监视,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,72,传输
30、流错误监视,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,73,所有测试中的传输流错误显示在同一视图上； 可按错误的优先级对错误进行过滤； 所有检测到的错误都记录在系统预装的数据库中，用户能搜索和导出错误记录。,错误报警,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,74,错误报警,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,75,远程多视图提供用户界面直接控制TSM报警系统； 可设置用电子邮件或短信报警； 可根据错误的严重性有选择的报警； 当错误重复发生时，可设置是否重复报警和重复报警的时间间隔； 所有系统发出过的报警都记录在数据库里。,RM
31、V优势,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,76,传统的多视图系统仅能用于监测本地信号，RMV提供了远程监测数字电视信号的功能； RMV把所有测试中的传输流的信息显示在同一视图上，用户可以一目了然地看到监测点信号的音视频状态； 同一技术员可以监测位于多个不同地点的信号，大量地提高工作效率； 在RMV系统上还可以安装TSM远程用户端，逐个地对传输流作更详细的分析。,联系,Copyright 2012 Mocomsoft, Inc.,77,Jian Shen Mocomsoft, Inc Tel: (001) 614-270-9617 中国咨询电话: 0551-3420190 中国咨询网站: ,