眾所周知，數(shù)字電視信號的播出和傳輸質(zhì)量遠(yuǎn)比模擬電視要好。但是，與配套完善的測試和監(jiān)測設(shè)備的模擬電視系統(tǒng)相比，數(shù)字電視系統(tǒng)要復(fù)雜得多。MPEG信號與傳統(tǒng)電視廣播信號最大不同在于：MPEG存在多個信息層，MPEG系統(tǒng)監(jiān)測必須能夠快速準(zhǔn)確地確定錯誤發(fā)生在哪一個信息層。通常協(xié)議分析工具都會提供諸如視/音頻基本碼流分析和測試、傳輸碼流分析、等級圖、結(jié)構(gòu)解釋圖、語法和CRC循環(huán)校驗(yàn)分析、過濾、定時分析等功能。碼流分析儀一般可以對活動傳輸碼流進(jìn)行各種實(shí)時分析，比如顯示傳輸碼流中的節(jié)目等級圖等；還可以對部分傳輸碼流記錄，用于進(jìn)一步分析，這種技術(shù)稱為延時測試，比如可以用于檢驗(yàn)時間標(biāo)記的內(nèi)容等。

    本文結(jié)合遼寧電視臺數(shù)字電視節(jié)目平臺播出實(shí)踐，探討如何運(yùn)用碼流分析儀對數(shù)字電視播出前端進(jìn)行監(jiān)測。

    數(shù)字電視碼流的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

    DVB系統(tǒng)測量標(biāo)準(zhǔn)之一TR 101-290定義的三個優(yōu)先級，是碼流監(jiān)測的一項(xiàng)主要內(nèi)容。通過這三個優(yōu)先級的監(jiān)測，可以檢驗(yàn)被監(jiān)測的碼流是否符合MPEG-2和DVB標(biāo)準(zhǔn)。這三個優(yōu)先級都包含許多不同的參數(shù)。

    TR 101-290的第一優(yōu)先級

    同步錯誤(TS Sync Loss)
 
    同步錯誤是衡量傳輸流質(zhì)量的最重要的指標(biāo)。傳輸流失去同步，表明傳輸過程中有一部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，將直接影響解碼后畫面的質(zhì)量。嚴(yán)重的同步丟失現(xiàn)象則表明傳輸中斷，同步字節(jié)出現(xiàn)錯誤。

    同步字節(jié)錯誤(Sync Byte Error)

    同步字節(jié)錯誤和同步錯誤的區(qū)別在于傳輸數(shù)據(jù)包長為188字節(jié)或204字節(jié)，但同步字頭的標(biāo)準(zhǔn)值為0×47，當(dāng)出現(xiàn)同步字節(jié)錯誤時，同步字頭的值為其他數(shù)值，表明在傳輸過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，可能導(dǎo)致接收時出現(xiàn)馬賽克，嚴(yán)重時導(dǎo)致解碼器解不出信號。

    包識別丟失(PID Mssing)

    檢測數(shù)據(jù)流中各套電視節(jié)目的圖像/聲音數(shù)據(jù)是否正確。PID丟失，將導(dǎo)致該套節(jié)目無法正確解碼。

    節(jié)目相關(guān)表(PAT)

    PAT在DVB標(biāo)準(zhǔn)中用于指示當(dāng)前節(jié)目及其在數(shù)據(jù)流中的位置。PAT丟失，將導(dǎo)致解碼器無法搜索到相應(yīng)的節(jié)目包，使得接收端收不到圖像。如果PAT超時，則解碼器工作時間延長。

    節(jié)目對照表(PMT)

    PMT在DVB標(biāo)準(zhǔn)中用于指示該套節(jié)目視/音頻數(shù)據(jù)在傳輸流中的位置。某一套節(jié)目的PMT丟失，將導(dǎo)致解碼器找不到該套節(jié)目視/音頻數(shù)據(jù)，使得接收端收不到圖像或聲音。PMT傳輸超時，將影響解碼器切換節(jié)目時間。

    連續(xù)計(jì)數(shù)錯誤(Cont Count Error)

    對于每一套節(jié)目的視/音頻數(shù)據(jù)包而言，連續(xù)計(jì)數(shù)錯誤是一個很重要的指標(biāo)。傳輸流包頭連續(xù)計(jì)數(shù)不正確，表明當(dāng)前傳輸流有丟包、錯包、包重疊等現(xiàn)象，將導(dǎo)致解碼器不能正確解碼，圖像出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象。

    TR 101-290的第二優(yōu)先級

    數(shù)據(jù)傳輸錯誤(Transport Error)

    TS包數(shù)據(jù)在復(fù)用/傳輸過程中出現(xiàn)錯誤，包頭標(biāo)識位置被置為1，表明包已損壞，通過監(jiān)測TS包的錯誤，可以監(jiān)測碼流是否連續(xù)及穩(wěn)定。

    循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)

    節(jié)目專用信息(PSI)和服務(wù)信息(SI)出現(xiàn)錯誤，可以由CRC計(jì)算出來，以指明該包是否可用。PAT、PMT出現(xiàn)連續(xù)錯誤，將影響解碼器對某一節(jié)目的正確解碼。

    節(jié)目參考時鐘間隔錯誤(PCR Discont)

    PCR用于恢復(fù)27MHz系統(tǒng)時鐘，每40ms傳輸一個。PCR間隔錯誤，將導(dǎo)致接收端的時鐘抖動或漂移，影響畫面顯示時間。

    節(jié)目參考時鐘抖動錯誤(PCR Jitter Error)

    PCR抖動將影響接收端系統(tǒng)時鐘的正確恢復(fù)，解碼時會出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象，嚴(yán)重時不能正常顯示圖像。

    播出時間標(biāo)記(PTS)

    在DVB標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定PTS每700ms傳輸一次，PTS傳輸超時將影響圖像正確顯示。

    TR 101-290的第三優(yōu)先級

    網(wǎng)絡(luò)信息表(NIT)

    NIT標(biāo)識錯誤或傳輸超時，會導(dǎo)致解碼器無法正確顯示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息。

    業(yè)務(wù)描述表(SDT)

    SDT標(biāo)識錯誤或傳輸超時，會導(dǎo)致解碼器無法正確顯示信道節(jié)目的信息。

    每路信息表(EIT)

    EIT標(biāo)識錯誤或傳輸超時，會導(dǎo)致解碼器無法正確顯示每套節(jié)目的相關(guān)服務(wù)信息。

    此外，還有業(yè)務(wù)信息重復(fù)錯誤(SI Repletion Error)、緩沖器錯誤(Buffer Error)、運(yùn)行狀態(tài)表錯誤(RST Error)、TDT錯誤(TDT Error)、空緩沖器錯誤(Empty Buffer Error)和數(shù)據(jù)延遲錯誤(Data Delay Error)。

    使用比較先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備，甚至可以檢測NIT、SDT、EIT中具體錯誤的根源，例如NIT_Actual_Error、NIT_Other_ Error、SDT_Actual_Error、SDT_Other_ Error、EIT_Actual_Error、EIT_Other_Error、EIT_PF_Error等。相對而言，第三優(yōu)先級相關(guān)數(shù)據(jù)的錯誤對接收端的解碼及其圖像質(zhì)量產(chǎn)生的影響較小，因而一些監(jiān)測設(shè)備對第三優(yōu)先級中一些參數(shù)不做檢測，或在監(jiān)測設(shè)置上可以取消對其檢測，例如緩沖器錯誤、空緩沖器錯誤和數(shù)據(jù)延遲錯誤。

    由此可見，在數(shù)字電視系統(tǒng)中選擇上述參數(shù)作為監(jiān)測對象是十分必要的。其中第一、第二優(yōu)先級中的參數(shù)直接關(guān)系到TS碼流能否被正確解碼，以及解碼后節(jié)目圖像和伴音的效果。這三個優(yōu)先級是數(shù)字電視質(zhì)量的客觀技術(shù)指標(biāo)，但它們不能直接用于圖像質(zhì)量的主觀評價(jià)，這是數(shù)字電視監(jiān)測與模擬電視監(jiān)測的重要區(qū)別之一。

    數(shù)字電視碼流的監(jiān)測點(diǎn)

    目前，盡管數(shù)字電視的節(jié)目平臺、傳輸平臺和服務(wù)平臺在播出前端的系統(tǒng)構(gòu)架有所不同，但TS流主要還是來自于衛(wèi)星、地面、有線及局域網(wǎng)傳輸，經(jīng)編碼器、視頻服務(wù)器和其它一些數(shù)據(jù)發(fā)生設(shè)備(比如EPG服務(wù)器)等，由播出前端的復(fù)用器對這些TS流進(jìn)行組合、過濾，甚至再復(fù)用至155M群，然后對下行廣播與傳輸。為了掌握TS流的工作狀態(tài)，保證安全播出，在這些環(huán)節(jié)上都應(yīng)該設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)。

    數(shù)字電視碼流監(jiān)測的內(nèi)容

    除了監(jiān)測TR 101-290定義的三個優(yōu)先級的內(nèi)容外，數(shù)字電視碼流監(jiān)測還應(yīng)該包括TS流的基本結(jié)構(gòu)信息、帶寬碼率、PSI/SI信息、PCR分析和語法分析等內(nèi)容。

    TR 101-290的三個優(yōu)先級

    TR 101-290三個優(yōu)先級的監(jiān)測包括三個優(yōu)先級下的所有參數(shù)。當(dāng)然，也    可以根據(jù)需要監(jiān)測一個或幾個參數(shù)，能夠?qū)崟r檢測哪一個優(yōu)先級下哪一個參數(shù)出現(xiàn)錯誤和錯誤的個數(shù)。特別是對于連續(xù)計(jì)數(shù)錯誤、傳輸字節(jié)錯誤、PCR抖動錯誤、PCR傳輸間隔錯誤，還應(yīng)該通過監(jiān)測系統(tǒng)獲取其出現(xiàn)錯誤的PID號和包序號，以便進(jìn)一步分析數(shù)字信號的錯誤信息與接收圖像質(zhì)量的對應(yīng)關(guān)系。

    TS流的基本結(jié)構(gòu)信息

    TS流的基本結(jié)構(gòu)信息監(jiān)測包括TS流的信息構(gòu)成、TS包的包長、PSI/SI表的傳輸間隔、傳輸流的ID、PID的數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)ID和網(wǎng)絡(luò)名稱。

    TS流的信息構(gòu)成是指整個TS流所包含的節(jié)目數(shù)量、每個節(jié)目的節(jié)目號和節(jié)目名稱、節(jié)目是否被加密等信息。其實(shí)，這些信息都是從PSI/SI中提取的簡單信息。節(jié)目數(shù)量可以靠分析PMT表的數(shù)量而獲得；節(jié)目號就是Service_ ID的值，并且應(yīng)該和復(fù)用器、EPG上的配置相對應(yīng)；節(jié)目名稱來自SDT表下對應(yīng)子表Service_Descriptor下的字段Service_ Name；而節(jié)目是否被加密可以通過CAT表和EMM、ECM確定。因?yàn)镻SI/SI中包含了大量的信息，建議單獨(dú)分出來，在需要的時候再進(jìn)行細(xì)致的分析。

    對于一個有眾多節(jié)目來源的播出前端來說，能夠掌握傳輸流的ID、PID的數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)ID和網(wǎng)絡(luò)名稱是非常重要的。

    帶寬碼率監(jiān)測

    帶寬碼率監(jiān)測包括整個TS流總碼率的最小值、最大值、有效值、當(dāng)前值、TS流中每路節(jié)目的碼率和所占帶寬的比率、PSI/SI中每個表的碼率、空包率和其它數(shù)據(jù)的碼率。

    監(jiān)測TS流的總碼率，可以防止TS流瞬間超過帶寬而影響傳輸和接收，同時也為一個通道的節(jié)目規(guī)劃設(shè)置提供了重要的參考。

    監(jiān)測TS流中每路節(jié)目的碼率，可以掌握每路節(jié)目的播出狀況。尤其是在統(tǒng)計(jì)復(fù)用的情況下，當(dāng)不同優(yōu)先級別的節(jié)目因瞬間碼率過高而使預(yù)先設(shè)置的總帶寬溢出時，可能會為了保證優(yōu)先級高的節(jié)目的效果而強(qiáng)行對優(yōu)先級低的節(jié)目降碼率，結(jié)果影響優(yōu)先級低的節(jié)目在接收端的效果。這些都可以通過監(jiān)測TS流的節(jié)目碼率而及時掌握和處理。

    PSI/SI分析

    數(shù)字電視業(yè)務(wù)信息由PSI和SI兩部分構(gòu)成。PSI是MPEG-2規(guī)定的，它由PAT、PMT、CAT和NIT 4個表構(gòu)成，其中PAT、PMT表最為重要。SI是DVB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，它由BAT、SDT、EIT、RST、TDT、TOT、ST、SIT和DIT 9個表構(gòu)成，其中BAT、SDT、EIT和TDT是強(qiáng)制性的。PSI/SI由“表”和“描述符”構(gòu)成。表是PSI/SI的基本結(jié)構(gòu)，針對特定用途，PSI/SI中規(guī)定了一系列表來實(shí)現(xiàn)它；表由變量和描述符組成。描述符提供了更多的描述功能。

    節(jié)目關(guān)聯(lián)表(PAT)——針對復(fù)用的每一路業(yè)務(wù)，提供相應(yīng)的PMT的位置(TS包的包標(biāo)識符的值)和NIT的位置。

    節(jié)目映射表(PMT)——標(biāo)識并指示組成每路業(yè)務(wù)的流的位置，及每路業(yè)務(wù)的節(jié)目時鐘參考(PCR)字段的位置。

    條件接收表(CAT)——提供復(fù)用流中條件接收系統(tǒng)的有關(guān)信息。這些信息屬于專用數(shù)據(jù)，并依賴于條件接收系統(tǒng)。當(dāng)有EMM時，它還包括EMM流的位置。

    網(wǎng)絡(luò)信息表(NIT)——提供有關(guān)物理網(wǎng)絡(luò)的信息。

    業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表(BAT)——提供業(yè)務(wù)群相關(guān)的信息，包括業(yè)務(wù)群的名稱及每個業(yè)務(wù)群中的業(yè)務(wù)列表。

    業(yè)務(wù)描述表(SDT)——包含描述系統(tǒng)中業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，例如業(yè)務(wù)名稱、業(yè)務(wù)提供者等。

    事件信息表(EIT)——包含與事件或節(jié)目相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如事件名稱、起始時間、持續(xù)時間等。不同的描述符用于不同類型的事件信息的傳輸，例如不同的業(yè)務(wù)類型。

    時間和日期表(TDT)——給出與當(dāng)前時間和日期相關(guān)的信息。由于這些信息更新頻繁，所以需要使用一個單獨(dú)的表。

    分析PSI/SI，可以了解被監(jiān)測的TS流的復(fù)用結(jié)構(gòu)、每個PMT表的PID、每路節(jié)目的PCR的PID、視/音頻的PID、SDT和EIT的詳細(xì)信息。如果被監(jiān)測的是加密的TS流，還可以通過分析PSI/SI獲取相關(guān)加密信息。

    PCR分析

    一般的監(jiān)測系統(tǒng)在TR 101-290第二優(yōu)先級中，只是給出PCR的錯誤個數(shù)和出錯PCR的PID，并把PCR的具體分析作為一個單獨(dú)的模塊。PCR分析包括PCR的精度分析和PCR的間隔分析。

    PCR的精度

    PCR的錯誤范圍是由允許偏離正確PCR值的最大值確定的，稱為PCR精度。通常PCR的精度設(shè)置在?00ns到?00ns。

    PCR的間隔

    指兩個連續(xù)的PCR之間最大的間隔時間，DVB的默認(rèn)值是40ms，MEPG-2的默認(rèn)值是100ms。

    PCR的精度和間隔的設(shè)置會直接影響TR 101-290第二優(yōu)先級中對PCR的監(jiān)測，因此必須嚴(yán)格遵循TR 101-290的標(biāo)準(zhǔn)，不要隨意修改這兩項(xiàng)設(shè)置。

    數(shù)字電視信號監(jiān)測系統(tǒng)

    數(shù)字電視信號的監(jiān)測是一項(xiàng)十分重要的工作，這就對監(jiān)測與監(jiān)控系統(tǒng)提出了需求。監(jiān)測與監(jiān)控系統(tǒng)的度量衡是碼流分析儀。碼流分析儀可分為兩類：一類是指標(biāo)鑒別級工具，它對應(yīng)于以實(shí)時與非實(shí)時、固定點(diǎn)與非固定點(diǎn)隨機(jī)檢測，兼有判別性測試作用，如藍(lán)拓?fù)渥钚庐a(chǎn)品BTA-S100就屬于此類；另一類是指標(biāo)鑒定級工具，它能對流測試中任何參數(shù)變異進(jìn)行鑒定，并能對外圍測量環(huán)境進(jìn)行輔助鑒定，直至進(jìn)行自動化碼流監(jiān)測與監(jiān)控。如Thales的TNM-2312就是一套理想的數(shù)字電視信號監(jiān)測系統(tǒng)，它的軟件包配置十分靈活，既能在TS流層面進(jìn)行有效監(jiān)測，還能對節(jié)目播出內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測，并通過網(wǎng)絡(luò)與周邊設(shè)備建立錯誤報(bào)警機(jī)制。理想的監(jiān)測系統(tǒng)會令監(jiān)測工作如虎添翼。