基于DSL的IPTV测试

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

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。这些错误最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彻底评估。

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 服务提供商设置的最低质量标准。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 是一款高级的模块化测试装置，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 4 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。

如果无法接入客户所在建筑物或者 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，用户可获得用于精确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，图 6 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 中所包含的最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

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；它还可以精确定位以太网布线和/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 信息流是否正在中央网络和 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最大速率。比特率以 Mb/s 为单位表示。

抖动

由 CoLT-450P 提供的最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最大抖动。

每个网络都要求特定的最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

使用 DSL 传输 Internet 协议电视 (IPTV) 是一种新兴的、令人振奋的技术，可以为服务提供商提供全新的商业机遇。ADSL2+ 和 VDSL2 数据速率可以轻松实现在一根电话线上集成语音、视频和数据服务，这通常称为三重播放服务。现在，随着各种技术的发展，向住宅用户同时提供多种标准以及高清晰度电视通道将（SDTV 和 HDTV）更加切实可行且经济实惠。

术语 IPTV 通常包含由一个或多个服务提供商提供的范围宽广的节目或电视通道。另外，它还可能包括一些专业化的节目，例如音乐会、特殊事件、电影以及只要用户提出请求就可提供的服务，即视频点播 (VoD)。

像其它所有正在发展的技术一样，对于通过核心网络传输 IPTV 以及通过 ADSL2+ 连接向客户所在建筑物传输 IPTV，都存在许多不同的方法。通常情况下，视频服务提供商首先使用 MPEG-2、MPEG-4 或 WM9/VC-1 对视频信号进行编码和压缩（正是在这个阶段，需要在质量和所需带宽之间进行折衷）。然后，使用用户数据报协议 (UDP) 传送 IP 数据包，准备执行视频内容分配；当提供视频内容时，由于用户数据报协议的低延迟性，使其成为 IP 数据包传输的首选方法。一旦到达其最终目的地用户住地，机顶盒 (STB) 将对视频流解码，然后在电视上播放。

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。当视频流最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光源的影响，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 网络支持的最大抖动进行鉴定。在用户所在建筑物端分析视频 QoS 时，该值是一个决定性因素。

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。当信息流级别达到最大可用带宽时，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。