基于DSL的IPTV測試

確保高質(zhì)量的 IPTV 服務(wù)

下面介紹的五步法可實(shí)現(xiàn) IPTV 服務(wù)的安裝和故障診斷。該方法向技術(shù)人員提供了易于記憶的操作步驟，該步驟可通過網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備 (NID) 或用戶電視房間執(zhí)行。

步驟 1：檢查 ADSL/ADSL2+ 鏈路的速率

數(shù)據(jù)的上行/下行速率必須足夠高才能支持 IPTV。即使對于 MPEG-2 或 MPEG-4 視頻壓縮，每個通道在下行方向要求至少 3 Mb/s 的速率，如果使用 HDTV 速率則更高。

步驟 2：確保 DSL 速率穩(wěn)定

步驟 3：確保 ATM 錯誤始終保持較低水平

脈沖噪音的存在會在 DSL 層產(chǎn)生多個錯誤，特別是在如果 SNRm 值較低的情況下，如上文指出的那樣。一些其它環(huán)路問題也會直接影響 ATM 凈荷。這些錯誤最有可能與本地環(huán)路相關(guān)，因此推薦對銅環(huán)路提供的窄帶和寬帶進(jìn)行徹底評估。

步驟 4：測試 IP 和 MPEG 視頻層

一旦測試完 ADSL 或 ADSL2+ 鏈路的速率、SNRm 和 ATM 層錯誤，下一步就是測試 IP 和 MPEG 視頻層。如果視頻通道在 DSL 線路上進(jìn)行傳送，那么也可以對 IP 和視頻傳輸數(shù)據(jù)流的速率和錯誤進(jìn)行評估。在各種錯誤與數(shù)據(jù)流速率突然變化之間存在的任何關(guān)聯(lián)，都可能是一種視頻超過可用帶寬的表示；因此需要在視頻流源端進(jìn)行一些調(diào)整。

另一方面，用戶必須確保網(wǎng)絡(luò)能夠正確處理 Internet 組管理協(xié)議 (IGMP)（用于加入和離開 IPTV 通道）請求。正確更改通道并且在一定時(shí)間內(nèi)完成，因?yàn)檫@樣的情況受目標(biāo)激活時(shí)間的制約。

步驟 5：視頻質(zhì)量確認(rèn)時(shí)間至少為 15 分鐘

評估某個時(shí)間段內(nèi)的視頻質(zhì)量。建議至少 15 分鐘。如果 ATM 層錯誤導(dǎo)致 IP 層出現(xiàn)錯誤，那么錯誤也會影響到視頻質(zhì)量。無法與 ATM 層錯誤共存的 IP 層錯誤通常起源于 IP 網(wǎng)絡(luò)的更底層，通常多個用戶會感受到這樣的錯誤。因此，在本地環(huán)路中不可能存在補(bǔ)救措施。

諸如抖動、數(shù)據(jù)包丟失百分比和激活時(shí)間之類的 QoS 指標(biāo)，必須在整個傳輸期間內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測，因?yàn)樗鼈兲峁┮环N客觀的確認(rèn)，即接收到的視頻是否符合 IPTV 服務(wù)提供商設(shè)置的最低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)環(huán)境的差異，所以這些參數(shù)的閾值經(jīng)常由各個服務(wù)提供商確定。

CoLT-450P 的 IPTV 分析

CoLT-450P 是一款高級的模塊化測試裝置，用于確認(rèn) ADSL 和 IPTV 服務(wù)是否正確部署及管理。 具有 Video-over-DSL 測試套件 (VDTS) 選件的 CoLT-450P，是確定成功 ADSL 連接和 IPTV 質(zhì)量的理想之選。

該裝置專為三重播放測試而設(shè)計(jì)，這說明它可為攜帶 IPTV 和 VoIP 服務(wù)的 ADSL 電路的安裝、維護(hù)和/或故障診斷提供所有必需的信息。它支持多種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括 MPEG-2、MPEG-4 和 WM9/VC-1。

通過用 CoLT-450P 代替用戶的寬帶調(diào)制解調(diào)器/路由器并將 STB 作為端點(diǎn)設(shè)備，來執(zhí)行 IPTV 服務(wù)分析。如圖 4 所示，CoLT-450P 會在 ADSL 和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之間擔(dān)當(dāng)簡單的橋接器，或者執(zhí)行路由功能。

如果無法接入客戶所在建筑物或者 STB 不可用，那么還可將 CoLT-450P 用于獨(dú)立模式，在該模式下任何 IGMP 信息流均可從設(shè)備直接模擬，并且測試結(jié)果可提供足夠的信息來確定測試地點(diǎn)的 IPTV QoS。在 IPTV 分析期間，CoLT-450P 將確定 ADSL2+/ADSL、ATM 和 IP 數(shù)據(jù)包的速率。 它計(jì)算每個視頻流所使用帶寬，并向用戶顯示。此外，通過監(jiān)測所涉及層（ADSL2+、ATM 和 IP 層）中所發(fā)生的成幀錯誤，用戶可獲得用于精確定位問題位置的重要信息。數(shù)據(jù)包間到達(dá)間隙和 IP 數(shù)據(jù)包速率由時(shí)間戳確定，圖 6 顯示了對到達(dá)設(shè)備的幀的分析。該信息用于 IP 數(shù)據(jù)包抖動和數(shù)據(jù)包丟失計(jì)算，這是 IPTV QoS 中所包含的最重要因素中的兩個因素。

ADSL 連接

一旦 CoLT-450P 啟動視頻分析，那么該設(shè)備將顯示 ADSL 層結(jié)果和 ATM 傳輸/接收幀計(jì)數(shù)。

ADSL 連接屏幕列出所獲取的關(guān)鍵參數(shù)值，其中包括下行 ADSL/ADSL2+ 比特率、延遲類型、線路容量、噪音容限、傳輸功率和衰減級別。該信息可使用戶確定，對于正在傳輸?shù)?IPTV 服務(wù)，這些參數(shù)是否在期望值范圍內(nèi)。該數(shù)據(jù)還有助于確定 ADSL 下行比特率是否足夠高，以支持 SDTV 和 HDTV 并行通道的數(shù)量，這些通道將指向特定的位置（如前述方法中的步驟 1）。此外，用戶可確認(rèn)是否 SNR 容限讀數(shù)高于 6 dB 標(biāo)記，更好大于 10 dB（如上述步驟 2 中所示）。

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)

還將顯示諸如 STB 的 MAC 和 IP 地址之類的數(shù)據(jù)，它們可能在要求對 STB 和寬帶路由器（或 CoLT-450P）之間的任意故障進(jìn)行排除的場合中非常有用。例如，用戶可以快速確定 CoLT-450P 是否檢測特定的 STB；它還可以精確定位以太網(wǎng)布線和/或 STB 本身存在的問題。

數(shù)據(jù)流分析

“視頻流分析”屏幕提供了與 IPTV 服務(wù)相關(guān)的各層中的可用速率的全面細(xì)目分類，以及所檢測到的多種數(shù)據(jù)流的概要描述。

在屏幕頂端，CoLT-450P 顯示了 ADSL、ATM 和 IP 層的數(shù)據(jù)速率。ATM 速率由服務(wù)所在的虛擬通道 (VC) 配置確定。另一方面，IP 數(shù)據(jù)包速率基于線路中所檢測到的 MPEG-2、MPEG-4 或 WM9/VC-1 數(shù)據(jù)流。該信息使用戶可通過比較可用總帶寬來確定視頻服務(wù)使用的帶寬量。隨著通向 STB 的同步 IPTV 通道數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)速率和相應(yīng)的利用率級別也隨之提高。

將會檢測到向位于設(shè)備 LAN 側(cè)的任意 STB 進(jìn)行多播的 IPTV 通道。顯示每個已檢測到通道的多播 IP 地址、數(shù)據(jù)流速率和帶寬利用率（表示為總 ATM 速率的組成部分）。

多播 IP 地址有助于確定執(zhí)行接收的特定通道，而數(shù)據(jù)流速率則表示每個通道使用了多少帶寬。理想情況下，穩(wěn)定的恒定比特率 (CBR) 數(shù)據(jù)流會始終保持同一數(shù)值；使用 CBR 時(shí)，出現(xiàn)速率更改則表明視頻前端存在問題。

IGMP 數(shù)據(jù)包統(tǒng)計(jì)

“IGMP 統(tǒng)計(jì)”屏幕可使用戶確認(rèn) IGMP 信息流是否正在中央網(wǎng)絡(luò)和 STB 之間傳輸。網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常查詢 STB，因此接收到遠(yuǎn)程設(shè)備的報(bào)告數(shù)據(jù)包。CoLT-450P 會顯示這些計(jì)數(shù)器。

加入和離開 IGMP 請求也向用戶提供。這些數(shù)值非常有用，可確定 STB 是否正確向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送這些請求；作為交換，網(wǎng)絡(luò)會對根據(jù)請求做出通道更改響應(yīng)。通道更改所需的時(shí)間稱為“激活時(shí)間”。

如果加入/離開請求計(jì)數(shù)器無增量，則說明 STB 可能存在問題；問題可以僅與遠(yuǎn)程控制、內(nèi)部處理或者到寬帶路由器的以太網(wǎng)連接有關(guān)。

對任意一個加入或離開通道的多播 IP 地址進(jìn)行記錄，并在屏幕上顯示。

IPTV 服務(wù)錯誤

CoLT-450P 的視頻流監(jiān)視器檢測并提供 ADSL、ATM 和 IP 層的錯誤信息，并對要求前向糾錯 (FEC) 的幀進(jìn)行計(jì)數(shù)。請注意 FEC 不能用于具有快速延遲的系統(tǒng)中。

測試儀可生成表示五分鐘時(shí)長監(jiān)視器窗口的圖形，并在窗口中注冊類似 FEC、DSL 幀錯誤以及 ATM 和 IP 數(shù)據(jù)包丟失之類的事件。這些時(shí)間長度為三秒的采樣標(biāo)記為錯誤提供了時(shí)間參考。

FEC 值表示可以修正的錯誤數(shù)據(jù)。具有大量的 FEC 標(biāo)記表明本地環(huán)路或 ADSL 層中存在潛在的問題。ADSL 幀錯誤可以清晰地表示出本地環(huán)路或 DSLAM 的問題，建議使用 EXFO 的 CableSHARK 對銅纜進(jìn)行深入分析。另一方面，ATM 級別的錯誤可歸因于 DSLAM 問題；并且如果 ATM 主干網(wǎng)運(yùn)行正常，那么問題也可能與 ATM 交換機(jī)相關(guān)。由錯誤數(shù)據(jù)包和失序數(shù)據(jù)包導(dǎo)致的 IP 數(shù)據(jù)包丟失通常是與 IP 幀頭和視頻前端有關(guān)的故障；帶寬限制、網(wǎng)絡(luò)擁塞、鏈路故障和傳輸問題都是其中原因。由于問題集中化的性質(zhì)，所以 IP 層問題通常會由多個用戶同時(shí)體驗(yàn)到。 ADSL 或 ATM 層中無法恢復(fù)的錯誤極有可能在 IP 之類的更高層中反應(yīng)出來。通常，IP 數(shù)據(jù)包丟失將導(dǎo)致出現(xiàn)用戶極易覺察的像素化。

在屏幕底部，用戶可監(jiān)測視頻流的速率。每行都代表特定時(shí)間的視頻速率，因此該曲線上的任何波動都表示視頻信號存在比特率變化。 曲線上方自動調(diào)整的水平虛線可用作參考最大速率。比特率以 Mb/s 為單位表示。

抖動

由 CoLT-450P 提供的最大數(shù)據(jù)流抖動圖表示五分鐘時(shí)長的監(jiān)視器窗口，其中記錄了視頻流的最大抖動。

每個網(wǎng)絡(luò)都要求特定的最大抖動級別才能感知到視頻質(zhì)量降低。STB 緩沖區(qū)大小有助于確定網(wǎng)絡(luò)中的抖動容許級別。建議每個服務(wù)提供商都基于本地網(wǎng)絡(luò)特性定義其各自的抖動閾值

使用 DSL 傳輸 Internet 協(xié)議電視 (IPTV) 是一種新興的、令人振奮的技術(shù)，可以為服務(wù)提供商提供全新的商業(yè)機(jī)遇。ADSL2+ 和 VDSL2 數(shù)據(jù)速率可以輕松實(shí)現(xiàn)在一根電話線上集成語音、視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)，這通常稱為三重播放服務(wù)?，F(xiàn)在，隨著各種技術(shù)的發(fā)展，向住宅用戶同時(shí)提供多種標(biāo)準(zhǔn)以及高清晰度電視通道將（SDTV 和 HDTV）更加切實(shí)可行且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

術(shù)語 IPTV 通常包含由一個或多個服務(wù)提供商提供的范圍寬廣的節(jié)目或電視通道。另外，它還可能包括一些專業(yè)化的節(jié)目，例如音樂會、特殊事件、電影以及只要用戶提出請求就可提供的服務(wù)，即視頻點(diǎn)播 (VoD)。

像其它所有正在發(fā)展的技術(shù)一樣，對于通過核心網(wǎng)絡(luò)傳輸 IPTV 以及通過 ADSL2+ 連接向客戶所在建筑物傳輸 IPTV，都存在許多不同的方法。通常情況下，視頻服務(wù)提供商首先使用 MPEG-2、MPEG-4 或 WM9/VC-1 對視頻信號進(jìn)行編碼和壓縮（正是在這個階段，需要在質(zhì)量和所需帶寬之間進(jìn)行折衷）。然后，使用用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (UDP) 傳送 IP 數(shù)據(jù)包，準(zhǔn)備執(zhí)行視頻內(nèi)容分配；當(dāng)提供視頻內(nèi)容時(shí)，由于用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議的低延遲性，使其成為 IP 數(shù)據(jù)包傳輸?shù)氖走x方法。一旦到達(dá)其最終目的地用戶住地，機(jī)頂盒 (STB) 將對視頻流解碼，然后在電視上播放。

本文將討論基于 ADSL2+ 數(shù)據(jù)流定義視頻的基本屬性、IPTV 服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 背后的測量原理以及 EXFO 的 CoLT-450P 在協(xié)助傳輸高質(zhì)量視頻服務(wù)方面扮演的角色。

IPTV 質(zhì)量

在任何基于 ADSL 的部署中，用戶視頻質(zhì)量不僅受網(wǎng)絡(luò)帶寬 (ADSL2+/ADSL) 或數(shù)據(jù)流的影響，還存在許多參數(shù)可以影響用戶對質(zhì)量好與壞的感知。當(dāng)視頻流最終到達(dá)機(jī)頂盒和電視時(shí)，它已通過各種協(xié)議層（例如，物理 ADSL 層、ATM 層、IP 層、傳輸層等）。正是各層之間的交互以及外部干擾，影響到用戶感知的視頻質(zhì)量；這種情況經(jīng)常被稱作用戶體驗(yàn)質(zhì)量 (QoE)。影響用戶 QoE 的一些參數(shù)有：圖像斑點(diǎn)和馬賽克、圖片模糊和邊緣失真、音頻中斷以及通道更改延遲（也稱作激活時(shí)間）。

影響服務(wù)的因素

1．編碼和壓縮

經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)分配的視頻質(zhì)量會受到光源的影響，也就是視頻前端。解碼和壓縮過程通常會在視頻質(zhì)量和所需的壓縮級別之間進(jìn)行折衷。此外，根據(jù)使用的編碼和壓縮技術(shù)不同，每個 IP 數(shù)據(jù)包攜帶的視頻信息數(shù)量也有所不同。因此 IP 數(shù)據(jù)包丟失表示，視頻序列可能出現(xiàn)個別的不容易發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)丟失，或者圖像出現(xiàn)長時(shí)間質(zhì)量下降、圖像斑點(diǎn)或無法使用。

2．抖動

一個典型的攜帶 MPEG-2 視頻流數(shù)據(jù)的 IP 數(shù)據(jù)包通常由七個 MPEG 傳輸流數(shù)據(jù)包組成，每個包含 184 字節(jié)的凈荷以及 4 字節(jié)的凈荷頭。共 1316 字節(jié)，此外需包括數(shù)據(jù)包開銷（8 字節(jié)的 UDP 幀頭，20 字節(jié)的 IP 幀頭，14 字節(jié)的以太網(wǎng)幀頭以及 10 字節(jié)的 ATM 開銷），因此幀大小總計(jì)含有 1368 字節(jié)。

抖動定義為在數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)短期變化，通常由網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器擁塞所引發(fā)。如果以太網(wǎng)幀到達(dá) STB 的速率過慢或過快，那么由于網(wǎng)絡(luò)條件的制約，需要緩沖才能消除引起的變化?；诰彌_區(qū)的大小，會出現(xiàn)使緩沖區(qū)溢出或下溢的傳輸情況,從而導(dǎo)致感受到的視頻質(zhì)量有所降低。同樣，由于了解特定 STB 的特性，所以在注意到顯著的視頻質(zhì)量降低前，服務(wù)提供商可能會對 IPTV 網(wǎng)絡(luò)支持的最大抖動進(jìn)行鑒定。在用戶所在建筑物端分析視頻 QoS 時(shí)，該值是一個決定性因素。

3．有限帶寬

可發(fā)送的視頻流總量基本上受用戶實(shí)際 ADSL/ADSL2+ 速率的限制。核心 IP 架構(gòu)通?；诰哂休^低擁塞級別的光網(wǎng)絡(luò)；因此帶寬限制通常僅發(fā)生在接入網(wǎng)絡(luò)或用戶的家庭網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)信息流級別達(dá)到最大可用帶寬時(shí)，許多數(shù)據(jù)包將被丟棄，從而導(dǎo)致視頻質(zhì)量降低。ADSL2+ 速率可能會受到外部因素的暫時(shí)影響，從而產(chǎn)生圖像斑點(diǎn)現(xiàn)象。