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高技術視頻測試方法逐漸走向成熟

2019/05/02 来源:南京信息港

导读

 目前,傳統電信運營商競相為商業和居民用戶提供多種業務。而提供高質量語音、數據和視頻業務的關鍵是具備測試絡各個層面的能力。這種能力不僅在

 目前,傳統電信運營商競相為商業和居民用戶提供多種業務。而提供高質量語音、數據和視頻業務的關鍵是具備測試絡各個層面的能力。這種能力不僅在鋪設絡時非常重要,而且在絡開通運營之后也具有重要意義。它能夠對絡進行例行監控,保證運營商能夠在用戶怨聲載道之前發現并解決問題。

 事实证明,在多业务提供和监控过程中,困难、复杂的部份就是视频业务。业务提供商可能对络测试的各个方面都非常熟习,但是当涉及诸如高清晰度电视(HDTV)和视频点播(VoD)等高性能业务时,所有的工作将变得异常复杂。

 有线电视提供商已经开始采用光纤、DWDM以及吉比特以太(GbE)来承载业务。实际上,他们非常乐于采用光纤络,从而以较低的本钱传输高质量的VoD业务。这类方案能够减少区域服务器的数量,同时又能将视频信号高速传送至有线络边缘和用户驻地。然而,对有线电视和传统业务提供商而言,在光路和GbE上传送MPEG视频信号将带来一系列的潜伏问题。

 现有的测试方法仅能对IP分组能否在一定时间内到达目的地进行测试,但是在VoD系统中,技术人员更加关心在每个分组中包括了哪些内容,因此必须在MPEG层进行测试。在络中,视频数据将穿越多个络层和通路,并被它们处理。只有在每个层次都进行适当的测试才能保证视频业务正确地到达目的地。

 协议分析

 用于传送高端视频业务的络通常包含多层结构。光纤位于层,它采用了DWDM技术将多个波长复用起来。其中所有波长或信道都采用GbE作为传输协议。

 很多公司和有线电视运营商对光络的物理层测试具有丰富的经验。他们使用光时域反射计(OTDR)等测试设备对光纤及其色散进行检测。他们也经常使用光谱分析仪(OSA)来检测DWDM信号,采取其他特殊设备分析GbE层、IP层,甚至UDP层统计数据。但是在实际的完整解决方案中,还需要具有另一种功能:单个MPEG流的测试。

 实际的视频传输系统测试应当包含GbE帧解析和MPEG内容分析。一个完整的视频测试方案需要对光纤进行测试以肯定其损耗和色散,需要对GbE层进行测试以获得吞吐量和时延等性能参数,需要对视频的实际内容进行测试以确保它准时、无误地到达目的地。

 例如,在MPEG层中重要的测试内容之一是程序时钟参考(PCR)定时。与之相关的就是PCR抖动问题。由于维护新型视频络的技术人员大多对SONET比较熟悉,而对MPEG缺少了解,因此可能对PCR抖动这1概念构成误解。SONET抖动指时钟的变化,而MPEG定义的PCR抖动是指分组到达时间的间隔的变化。由于IP分组在传输时没有严格的定时限制,因此GbE方案加重了MPEG层的PCR抖动问题。

 与明显的视频和音频同步问题不同,很多视频问题非常细微。在协议分析过程中,这些问题并不能直观地表现出来,所以不易被发现。在MPEG和数字电视系统中,如果不采用特殊的测试装备,很难判定系统是否工作正常。因此在系统中集成测试设备,并对MPEG视频进行不断监控,及时发现问题所在就显得非常重要了。

 测试方案

 除非采用MPEG分析仪,否则MPEG定时问题很难被发现。尤其是问题可能发生在络中任何没有例行测试的位置,因此业务提供商必须对MPEG层进行监控和例行测试。

 视频业务在络中具有许多特殊的属性,因此多业务络中的视频测试也与众不同。例如,在单纯的数据络中,技术人员只需要关注分组是否到达和是否被处理便可,无需了解分组时延和分组到达的持续性。而在视频和语音业务中,可以容许一定的分组丢失率,但是对分组的实际接收速率有着非常严格的限制,分组必须以恒定速率到达。如果分组到达的突发性很强,那么接收机就必须具有很大的缓冲区来调剂时延,并把分组重新调整为恒定速率的流。MPEG属于单向业务,因此在接收设备中集成廉价的缓存器从而获得恒定的接收速率对取得高质量视频具有至关重要的意义。

 目前已经有从光纤到GbE的多种测试模块,可以对整个络进行测试。技术人员可以将OTDR模块插入元中对光纤进行测试,可以采用OSA模块对DWDM信号进行测试,可以采用色散测量模块对络中的色散进行测量,还可以采用GbE模块对丢帧率、时延以及吞吐量进行测试。

 随着MPEG视频测试需求的出现,络中的GbE测试设备必须进行升级,将MPEG业务测试包含在内。这样,技术人员不仅能够测试特定交换机或端口的GbE帧,而且能够把特定的MPEG流过滤出来,将它们送入MPEG测试软件中加以分析。

 现在,技术人员能够在用户发现问题之前快速判定MPEG故障。在各个测试点使用标准测试方案,他们能够自下而上地对络进行检测,确定络中任意层面的故障位置,并查明各种故障原因:衰减、色散、特定波长的漂移、非线性问题,和其他可能的多种故障。分布在信号沿线的各个监测点的MPEG监测设备能够跟踪到发生视频信号故障的源头。

 总而言之,GbE或VoD络中的MPEG测试能够帮助多业务提供商为用户提供不间断的高质量视频业务。为了满足人们对更高质量和性能的需求,更加复杂的视频业务不断出现。因此,从物理层到MPEG流,具备各个层面的测试能力是非常重要的。

 吉比特以太(GbE)技术的进步使之能够承载视频点播业务。从局端(有线电视头端)到每一个用户前端机房,MPEG2业务在GbE络里面分别穿越了用户数据报协议层、IP层、WDM或DWDM层。

 为了追踪到视频信号的故障,MPEG监测点遍及整个信号通路。(作者:陈利兵:北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室)

 MPEG监测点

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