2011/10/14

實作MPEG2視訊分析

目前監視IPTV電視頻道功能,主要由人工觀察頭端機房電視牆之畫面品質,其缺點除僅為單點監控外,於下班時間亦無人監看,且無法記載短暫或細微的視訊品質劣化過程。若採購3rd Party廠商電視頻道監控設備,由於價格昂貴,限於預算,僅可佈放零星數個監控點。

IPTV用戶障礙申告數偏高,開機用戶率偏低,缺乏一個簡單、迅速、有效且具經濟效益之查測機制,直接導致查修與客服人員之龐大負擔,對提升用戶數與營收亦有負面影響。


於單機實作完成後,大量佈放探針STB於網路拓樸上各監控點,並將結果傳送回主機分析,比較設備前後的監控結果,進而釐清障礙點之所在。

可大量以IPTV機上盒型式佈建於各監控點,成點線面,比較設備前後間之監控結果,協助釐清障礙點所在,過程簡單明瞭,加速解決時程,減少查修人力,降低客戶申告率,進而減輕客服負擔,維護客戶口碑,減低客戶退租之想法。


前10天的分享著重於討論背景知識,先說明各家廠商視訊監視儀的功能比較,再說明目前嵌入式系統發展趨勢,包含ARM與Intel x86兩種架構,接下來解釋MPEG2視訊壓縮標準與部分H.264壓縮演算法。

第11到24天,深入探討研究之主題,若對背景知識有相當熟稔的專家,可以直接參閱這幾篇文章,先研究如何使用網際網路群組管理通訊協定,包含版本1到版本3,接下來說明開發探針程式的過程,包含品質參數,並大篇幅說明如何剖析封包。

第25天到29天,說明設計統計蒐集器,也就是屬於系統後台與資料庫系統部份,包含網頁伺服器的架設,品質參數的接收程式。

第30天,結論與未來展望,也是最後一篇,對整個分享做一個總結與對未來的展望,提出四個擴充演算法則,規劃於資料庫伺服器進行後續資料收集與分析彙整工作,擬進行更進一步之分析研究,以完成點線面之全面監測,包括「點:特徵比對法 & 決策樹分析」、「線:向上搜尋法」與「面:區域比較法」,以擴大研究範圍,豐潤分享成果。

IPTV是一個複雜的服務應用,所要求的網路品質也相對地高,經營IPTV業務,對於電信網路日益複雜的應用服務,以及逐漸減少的預算來說,是一個艱難的挑戰。

由於IP網路本身就是一個不可靠的網路,IPTV服務又是一個要求高傳輸頻寬,低傳輸延時和低jitter的服務,在IPTV服務運行的時候,整個IPTV網路中任何一個環節出現問題,都會導致用戶觀看電視時出現馬賽克、停格,聲音斷斷續續,嚴重時甚至可能導致用戶無法觀看電視。

為了保證服務品質, IPTV服務提供商必須鞏固自身網路建設,為了保證網路結構的最佳化,提高IPTV服務品質,IPTV服務提供商必須對整個IPTV網路進行監控,隨時掌握網路現狀,因此必須使用相應的網路監控工具,進行故障預警及排除。

在IPTV監控中心,最常使用傳統的電視牆的方式進行監控,在出現問題時進行手工記錄,無法保存當前的原始資料,因此就無法對出現的問題進行分析及故障排除。而在傳輸部門,雖然有一些網路監控的工具,但只能分析網路層的資料,不能分析到IPTV存在的問題。

在障礙的排除部份,現行情況是在客戶出現問題後,維修人員需攜帶機上盒、可擕式的電視、筆記本電腦及相關儀錶等一大堆的工具,去到接入機房檢測,如在接入機房沒檢測到任何問題,還需攜帶這些工具去客戶處檢測。



所以透過在各網路點裝設監控工具,實現對IPTV網路的輕鬆維護,快速並準確診斷出障礙點,對將要發生的問題提前預警。



下面將簡介目前Anacise推出的視訊監控設備WatchiTV。

Anacise WatchiTV包括IPTV全網監控系統WatchiTV Distributed和可擕式的IPTV用戶端開通維護工具WatchiTV Portable,幫助客戶管理、維護整個IPTV網路。



●功能概述:寬頻上網與IPTV多媒體影音服務測試,主動測試,不須要STB與電視即可測試頭端影像品質與線路狀況。
- 模擬STB播放影片
- 網際網路連結
- FTP Download 測試
- 流量監控
- HTTP, RTSP, IGMP 協定訊號的產生

●MPEG-2多媒體影音訊號品質分析:
- 同時支援主動與被動測試。
- 支援unicast與multicast。
- Stream 結構發現與呈現(包括IP層與MPEG2 TS層PSI Table)。
- 提供累計Jitter值與瞬間Jitter圖。
- MPEG封包丟失統計與每秒統計圖。
- 影片擷取與重複撥放,並可設定當有packet loss或Jitter過大時自動截取。
- 支援UDP大封包over IP傳輸格式。

●控制訊號與流量監測:
STB服務中控制訊號與流量監測,IPTV服務系統偵測,網路流量偵測、特殊協定偵測,可針對ATUR上IP層屬於STB的資料流單獨測量,提供動態圖形即時呈現流量變化,並針對RTSP與IGMP協定提供即時的時間軸落點指示,透過與動態流量圖的組合,即時監控RTSP與IGMP協定命令後的流量變化。





STB服務中控制訊號與流量監測,IPTV服務系統偵測,網路流量偵測、特殊協定偵測,可針對ATUR上IP層屬於STB的資料流單獨測量,提供動態圖形即時呈現流量變化,並針對RTSP與IGMP協定提供即時的時間軸落點指示,透過與動態流量圖的組合,即時監控RTSP與IGMP協定命令後的流量變化。



支援以下功能:

● ATUR 訊息狀態檢查。
- Max. Upload and Download speed
- Connection Mode
- Attenuation
- SNR margin
- Output power
- Bit per Tone Graph

● STB啟動程序監測,監看STB啟動流程與應用連結層基本查測。
- 偵測並判斷是否STB之IP或Gateway設定錯誤。
- 偵測並判斷是否STB中的STB Booting Server的IP設定錯誤。
- 偵測並判斷是否STB中的STB Booting Server的Mount Path設定錯誤。
- 偵測並判斷是否STB中的Time Server 的IP設定錯誤。
- 偵測並判斷是否STB Booting Server中的URL設定錯誤或是Middle Wave的網頁服務出現問題。


以上一些專有名詞如PES與PSI會在後面的文中分享,下一篇會再繼續介紹另外兩款視訊監控儀! 請不要錯過了喔!

Anasice WT-600外觀:




Anasice WT-600 支援以下參數的量測;
● Priotiy 1
- TS_sync_loss
- Sync_byte_error
- PAT_error
- Continuity_count_error
- PMT_error
- PID_error

● Priotiy 2
- Transport_error
- CRC_error
- PCR_error
- PCR_repetition_errot
- PCR_discontinuity_indicator_error
- PCR_accuracy_error
- PTS_error
- CAT_error

● Priotiy 3
- NIT error
- SI repetition error
- Buffer error
- Unreferenced PID
- SDT actual error
- EIT actual error
- RST error
- SDT other error
- EIT other error
- Data delay error
- TDT error
- Empty buffer error



量測的stream是由IPTV骨幹mirro一份串流下來分析封包,
在實務上必須注意設備的上鏈路徑是否能夠負擔所有頻道的總頻寬,
不然是會造成packet loss,反到自己的電路造成量測錯誤。
頻道數一多,總頻寬可能會超過1Gbps,或者電路同時使用作別的用途時,
也會造成量測錯誤,但在骨幹端及用戶端是正常的,在實務上必須注意。



Anacise WT-600在障礙發生時,可以由手機,email與監控畫面上同時收到告警,
雖然Anacise WT-600支援Priotiy 1,2,3這麼多參數,但由於太靈敏,故實務上僅接收MLR(Media Loss Rate)與DF(Delay Factor)兩種品質參數。

何謂MLR與DF,於開發的章節再一併為大家介紹。



圖IneoQuest Geminus G10

Geminus IPTV品質視訊測試儀是一個從1G~10Gbp的視訊監控、分析、模擬及測試的工具,比較特別的這套機組是採模組化設計,可擴展的硬體平臺。可依需要與使用介面購買卡板。

Geminus系列包含 G10 Max、G10 Base、G2X Max、G2X Base及Geminus G1-T,Geminus G2X 與 Geminus G1-T可連接至1Gb的視訊網路,Geminus G10則可連接於10Gb的視訊網路。

所有Geminus系列針對視訊監控及分析均提供擴充性,G10 Max 與 Geminus G1-T提供一條實體的訊務產生線路供模擬用。

IneoQuest的設備能夠針對IPTV即時品質監測、障礙定位和視訊流模擬。運用高速FPGA晶片,Geminus平臺提供10Mbps到10Gbps速率,同時支援IPTV視訊品質監測和障礙定位的完整解決方案。根據不同的模組,Geminus提供多樣的硬體測試組合。產品功能如下:

‧ 最多即時監控及量測2000個Video Stream。

‧ 最多4個streaming port,4個1Gbps或者2個10Gbps。

‧ 支援10/100/1000 Mbps LX及TX。G10模組支援10 Gbps XFP port。

‧ 依據需要定義告警門檻。

‧ 自動從MPEG-2 Transport Stream檢測節目名稱(需來Source端有提供)。

‧ 記錄即時節目和回傳即時解碼到監控中心(實用度待商確)。

‧ 支持多種的視訊格式(MPEG2,MPEG-4,H.264,VC1,AVS,MPEG-2 TS, ISMA)。

‧ 支援RFC3357 RTP 傳輸品質分析。

‧ 依據PID的告警值進行監測和告警。

‧ 支援 SNMP 和 Syslog 數據收集。

‧ HTML使用者介面。




由於本設備我們單位僅短期測試,沒有正式採購,所以部分圖文來自網路,如有侵權請留言告知,筆者馬上刪除。

IneoQuest對台灣某IPTV業者使用的系統沒有全面進行客制化,所有對於Unicast與NVOD主機Pumping出的Multicast串流無法解析,其實這部份筆者還幫原廠throuble-shooting,提供正確RTSP語法,但卻無法及時修改firmware,對於要賣設備的廠商,比購方不熟這一點是不及格的,後來廠商還打著我的名號到其他分公司推廣,其實像我這種小咖,就不用報出大名出來了,而且替不合用的設備背書,自己挖坑自己跳?

其實RTSP與IGMP語法非常簡單,這次本公司的升資考試還有考到IGMP Version 1的protocol,剛好我有Implement過,關於這部份下一個章節會講到。一直欠東欠西真不好意思,但內容真的很多,就請大家忍耐一下,更精采的內容明天在見喔。

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