| 本文将讨论基于ADSL2+ 数据流定义视频的基本属性、IPTV 服务质量 （QoS） 背后的测量原理以及 EXFO 的 CoLT-450P 在协助传输高质量视频服务方面扮演的角色。
IPTV 质量
在任何基于 ADSL 的部署中，用户视频质量不仅受网络带宽 （ADSL2+/ADSL） 或数据流的影响，还存在许多参数可以影响用户对质量好与坏的感知。当视频流zui终到达机顶盒和电视时，它已通过各种协议层（例如，物理 ADSL 层、ATM 层、IP 层、传输层等）。正是各层之间的交互以及外部干扰，影响到用户感知的视频质量；这种情况经常被称作用户体验质量 （QoE）。影响用户 QoE 的一些参数有：图像斑点和马赛克、图片模糊和边缘失真、音频中断以及通道更改延迟（也称作激活时间）。 影响服务的因素 1．编码和压缩 经过网络分配的视频质量会受到节目源的影响，也就是视频前端。解码和压缩过程通常会在视频质量和所需的压缩级别之间进行折衷。此外，根据使用的编码和压缩技术不同，每个 IP 数据包携带的视频信息数量也有所不同。因此 IP 数据包丢失表示，视频序列可能出现个别的不容易发现的数据丢失，或者图像出现长时间质量下降、图像斑点或无法使用。 2．抖动 一个典型的携带 MPEG-2 视频流数据的 IP 数据包通常由七个 MPEG 传输流数据包组成，每个包含 184 字节的净荷以及 4 字节的净荷头。共 1316 字节，此外需包括数据包开销（8 字节的 UDP 帧头，20 字节的 IP 帧头，14 字节的以太网帧头以及 10 字节的 ATM 开销），因此帧大小总计含有 1368 字节。
抖动定义为在数据包到达时间内的数据短期变化，通常由网络或服务器拥塞所引发。如果以太网帧到达 STB 的速率过慢或过快，那么由于网络条件的制约，需要缓冲才能消除引起的变化。基于缓冲区的大小，会出现使缓冲区溢出或下溢的传输情况,从而导致感受到的视频质量有所降低。同样，由于了解特定 STB 的特性，所以在注意到显著的视频质量降低前，服务提供商可能会对 IPTV 网络支持的zui大抖动进行鉴定。在用户端分析视频 QoS 时，抖动是一个决定性因素。 3．有限带宽 可发送的视频流总量基本上受用户实际 ADSL/ADSL2+ 速率的限制。核心 IP 架构通常基于具有较低拥塞级别的光网络；因此带宽限制通常仅发生在接入网络或用户的家庭网络中。当信息流级别达到zui大可用带宽时，许多数据包将被丢弃，从而导致视频质量降低。ADSL2+ 速率可能会受到外部因素的暂时影响，从而产生图像斑点现象。 除 IPTV 服务外，同时将大量数据下载到 PC 中，并且服务提供商未正确信息流优先级时，可能还会出现其它的现象；在这些情况下，视频流数据包会丢失。一种罕见但却重要的情况是，当视频在可变速率模式下进行传送时，视频序列的显著变化会导致带宽需求的增加。这样会产生数据包丢失并因此出现质量降低。 带宽限制是网络设计阶段待评估的几个主要因素之一。 4．数据包丢失 发生 IP 数据包丢失可能基于多个原因 — 带宽限制、网络拥塞、链路故障以及传输错误。数据包丢失通常代表了一种突发式行为，经常与网络拥塞时段相关联。根据视频流使用的传输协议类型的不同，数据包丢失会对感知的视频质量产生不同影响。使用 UDP 时，丢失的数据包将直接影响到图像，因为信息无法恢复，所以图像只能是损坏或无法使用。使用 TCP 时，数据包丢失将使数据重新传输，从而产生缓冲区下溢，因此可能出现图像冻结。 确保高质量的 IPTV 服务 下面介绍的五步法可实现 IPTV 服务的安装和故障诊断。该方法向技术人员提供了易于记忆的操作步骤，该步骤可通过网络接口设备 （NID） 或用户电视房间执行。 步骤 1：检查 ADSL/ADSL2+ 链路的速率 数据的上行/下行速率必须足够高才能支持 IPTV。即使对于 MPEG-2 或 MPEG-4 视频压缩，每个通道在下行方向要求至少 3 Mb/s 的速率，如果使用 HDTV 速率则更高。 步骤 2：确保 DSL 速率稳定 信噪比容限 （SNRm） 必须大于 6 dB，大于 10 dB。一些 DSL 调制解调器和 DSLAM 进行过预先配置，以通过降低 SNRm 运行于zui高可能速率并使抵达距离zui长。尽管此降低可能会产生更高的速率，但是这样会引入错误。当仅处理 Internet 信息流时，对于使用 TCP/IP 传输的数据而言，该情况可以容许，但是对于 IPTV 质量却极为不利。通常，错误以视频斑点或视频输入*丢失的形式来表现。 步骤 3：确保 ATM 错误始终保持较低水平 脉冲噪音的存在会在 DSL 层产生多个错误，特别是在如果 SNRm 值较低的情况下，如上文指出的那样。一些其它环路问题也会直接影响 ATM 净荷。这些错误zui有可能与本地环路相关，因此推荐对铜环路提供的窄带和宽带进行*评估。 步骤 4：测试 IP 和 MPEG 视频层 一旦测试完 ADSL 或 ADSL2+ 链路的速率、SNRm 和 ATM 层错误，下一步就是测试 IP 和 MPEG 视频层。如果视频通道在 DSL 线路上进行传送，那么也可以对 IP 和视频传输数据流的速率和错误进行评估。在各种错误与数据流速率突然变化之间存在的任何关联，都可能是一种视频超过可用带宽的表示；因此需要在视频流源端进行一些调整。 另一方面，用户必须确保网络能够正确处理 Internet 组管理协议 （IGMP）（用于加入和离开 IPTV 通道）请求。正确更改通道并且在一定时间内完成，因为这样的情况受目标激活时间的制约。 步骤 5：视频质量确认时间至少为 15 分钟 评估某个时间段内的视频质量。建议至少 15 分钟。如果 ATM 层错误导致 IP 层出现错误，那么错误也会影响到视频质量。无法与 ATM 层错误共存的 IP 层错误通常起源于 IP 网络的更底层，通常多个用户会感受到这样的错误。因此，在本地环路中不可能存在补救措施。 诸如抖动、数据包丢失百分比和激活时间之类的 QoS 指标，必须在整个传输期间内进行监测，因为它们提供一种客观的确认，即接收到的视频是否符合 IPTV 服务提供商设置的zui低质量标准。由于网络拓扑和网络环境的差异，所以这些参数的阈值经常由各个服务提供商确定。 CoLT-450P 的 IPTV 分析 CoLT-450P 是一款的模块化测试装置，用于确认 ADSL 和 IPTV 服务是否正确部署及管理。具有 Video-over-DSL 测试套件 （VDTS） 选件的 CoLT-450P，是确定成功 ADSL 连接和 IPTV 质量的理想之选。 该装置专为三重播放测试而设计，这说明它可为携带 IPTV 和 VoIP 服务的 ADSL 电路的安装、维护和或故障诊断提供所有必需的信息。它支持多种视频编码标准，包括 MPEG-2、MPEG-4 和 WM9/VC-1。 通过用 CoLT-450P 代替用户的宽带调制解调器/路由器并将 STB 作为端点设备，来执行 IPTV 服务分析。如图所示，CoLT-450P 会在 ADSL 和以太网网络之间担当简单的桥接器，或者执行路由功能。 如果无法接入CPE或者 STB 不可用，那么还可将 CoLT-450P 用于独立模式，在该模式下任何 IGMP 信息流均可从设备直接模拟，并且测试结果可提供足够的信息来确定测试地点的 IPTV QoS。 在 IPTV 分析期间，CoLT-450P 将确定 ADSL2+/ADSL、ATM 和 IP 数据包的速率。 它计算每个视频流所使用带宽，并向用户显示。此外，通过监测所涉及层（ADSL2+、ATM 和 IP 层）中所发生的成帧错误，用户可获得用于定位问题位置的重要信息。数据包间到达间隙和 IP 数据包速率由时间戳确定，下图显示了对到达设备的帧的分析。该信息用于 IP 数据包抖动和数据包丢失计算，这是 IPTV QoS 中所包含的zui重要因素中的两个因素。 ADSL 连接 一旦 CoLT-450P 启动视频分析，那么该设备将显示 ADSL 层结果和 ATM 传输/接收帧计数。 ADSL 连接屏幕列出所获取的关键参数值，其中包括下行 ADSL/ADSL2+ 比特率、延迟类型、线路容量、噪音容限、传输功率和衰减级别。该信息可使用户确定，对于正在传输的 IPTV 服务，这些参数是否在期望值范围内。该数据还有助于确定 ADSL 下行比特率是否足够高，以支持 SDTV 和 HDTV 并行通道的数量，这些通道将指向特定的位置（如前述方法中的步骤 1）。此外，用户可确认是否 SNR 容限读数高于 6 dB 标记，更好大于 10 dB（如上述步骤 2 中所示） 网络状态 “STB 信息”屏幕可使用户确认 CoLT-450P 的线路配置。它包括 VPI/VCI 信息以及在 ADSL 侧所使用的封装类型。该设备还提供了在 CoLT-450P 的 LAN 侧有关不同 STB 运行的特定信息。 还将显示诸如 STB 的 MAC 和 IP 地址之类的数据，它们可能在要求对 STB 和宽带路由器（或 CoLT-450P）之间的任意故障进行排除的场合中非常有用。例如，用户可以快速确定 CoLT-450P 是否检测特定的 STB；它还可以定位以太网布线和/或 STB 本身存在的问题。 数据流分析 “视频流分析”屏幕提供了与 IPTV 服务相关的各层中的可用速率的全面细目分类，以及所检测到的多种数据流的概要描述。 在屏幕顶端，CoLT-450P 显示了 ADSL、ATM 和 IP 层的数据速率。ATM 速率由服务所在的虚拟通道 （VC） 配置确定。另一方面，IP 数据包速率基于线路中所检测到的 MPEG-2、MPEG-4 或 WM9/VC-1 数据流。该信息使用户可通过比较可用总带宽来确定视频服务使用的带宽量。随着通向 STB 的同步 IPTV 通道数量的增加，数据速率和相应的利用率级别也随之提高。 将会检测到向位于设备 LAN 侧的任意 STB 进行多播的 IPTV 通道。显示每个已检测到通道的多播 IP 地址、数据流速率和带宽利用率（表示为总 ATM 速率的组成部分）。 多播 IP 地址有助于确定执行接收的特定通道，而数据流速率则表示每个通道使用了多少带宽。理想情况下，稳定的恒定比特率 （CBR） 数据流会始终保持同一数值；使用 CBR 时，出现速率更改则表明视频前端存在问题。 IGMP 数据包统计 “IGMP 统计”屏幕可使用户确认 IGMP 信息流是否正在*网络和 STB 之间传输。网络经常查询 STB，因此接收到远程设备的报告数据包。CoLT-450P 会显示这些计数器。 加入和离开 IGMP 请求也向用户提供。这些数值非常有用，可确定 STB 是否正确向网络发送这些请求；作为交换，网络会对根据请求做出通道更改响应。通道更改所需的时间称为“激活时间”。 如果加入/离开请求计数器无增量，则说明 STB 可能存在问题；问题可以仅与远程控制、内部处理或者到宽带路由器的以太网连接有关。 对任意一个加入或离开通道的多播 IP 地址进行记录，并在屏幕上显示。
IPTV 服务错误 CoLT-450P 的视频流监视器检测并提供 ADSL、ATM 和 IP 层的错误信息，并对要求前向纠错 （FEC） 的帧进行计数。请注意 FEC 不能用于具有快速延迟的系统中。 测试仪可生成表示五分钟时长监视器窗口的图形，并在窗口中注册类似 FEC、DSL 帧错误以及 ATM 和 IP 数据包丢失之类的事件。这些时间长度为三秒的采样标记为错误提供了时间参考。 FEC 值表示可以修正的错误数据。具有大量的 FEC 标记表明本地环路或 ADSL 层中存在潜在的问题。ADSL 帧错误可以清晰地表示出本地环路或 DSLAM 的问题，建议使用 EXFO 的 CableSHARK 对铜缆进行深入分析。另一方面，ATM 级别的错误可归因于 DSLAM 问题；并且如果 ATM 主干网运行正常，那么问题也可能与 ATM 交换机相关。由错误数据包和失序数据包导致的 IP 数据包丢失通常是与 IP 帧头和视频前端有关的故障；带宽限制、网络拥塞、链路故障和传输问题都是其中原因。由于问题集中化的性质，所以 IP 层问题通常会由多个用户同时体验到。 ADSL 或 ATM 层中无法恢复的错误极有可能在 IP 之类的更高层中反应出来。通常，IP 数据包丢失将导致出现用户极易觉察的像素化。 在屏幕底部，用户可监测视频流的速率。每行都代表特定时间的视频速率，因此该曲线上的任何波动都表示视频信号存在比特率变化。 曲线上方自动调整的水平虚线可用作参考zui大速率。比特率以 Mb/s 为单位表示。 抖动 由 CoLT-450P 提供的zui大数据流抖动图表示五分钟时长的监视器窗口，其中记录了视频流的zui大抖动。 每个网络都要求特定的zui大抖动级别才能感知到视频质量降低。STB 缓冲区大小有助于确定网络中的抖动容许级别。建议每个服务提供商都基于本地网络特性定义其各自的抖动阈值
| 