確保高質量的 IPTV 服務

下面介紹的五步法可實現 IPTV 服務的安裝和故障診斷。該方法向技術人員提供了易于記憶的操作步驟，該步驟可通過網絡接口設備 (NID) 或用戶電視房間執行。

步驟 1：檢查 ADSL/ADSL2+ 鏈路的速率

數據的上行/下行速率必須足夠高才能支持 IPTV。即使對于 MPEG-2 或 MPEG-4 視頻壓縮，每個通道在下行方向要求至少 3 Mb/s 的速率，如果使用 HDTV 速率則更高。

步驟 2：確保 DSL 速率穩定

步驟 3：確保 ATM 錯誤始終保持較低水平

脈沖噪音的存在會在 DSL 層產生多個錯誤，特別是在如果 SNRm 值較低的情況下，如上文指出的那樣。一些其它環路問題也會直接影響 ATM 凈荷。這些錯誤最有可能與本地環路相關，因此推薦對銅環路提供的窄帶和寬帶進行徹底評估。

步驟 4：測試 IP 和 MPEG 視頻層

一旦測試完 ADSL 或 ADSL2+ 鏈路的速率、SNRm 和 ATM 層錯誤，下一步就是測試 IP 和 MPEG 視頻層。如果視頻通道在 DSL 線路上進行傳送，那么也可以對 IP 和視頻傳輸數據流的速率和錯誤進行評估。在各種錯誤與數據流速率突然變化之間存在的任何關聯，都可能是一種視頻超過可用帶寬的表示；因此需要在視頻流源端進行一些調整。

另一方面，用戶必須確保網絡能夠正確處理 Internet 組管理協議 (IGMP)（用于加入和離開 IPTV 通道）請求。正確更改通道并且在一定時間內完成，因為這樣的情況受目標激活時間的制約。

步驟 5：視頻質量確認時間至少為 15 分鐘

評估某個時間段內的視頻質量。建議至少 15 分鐘。如果 ATM 層錯誤導致 IP 層出現錯誤，那么錯誤也會影響到視頻質量。無法與 ATM 層錯誤共存的 IP 層錯誤通常起源于 IP 網絡的更底層，通常多個用戶會感受到這樣的錯誤。因此，在本地環路中不可能存在補救措施。

諸如抖動、數據包丟失百分比和激活時間之類的 QoS 指標，必須在整個傳輸期間內進行監測，因為它們提供一種客觀的確認，即接收到的視頻是否符合 IPTV 服務提供商設置的最低質量標準。由于網絡拓撲和網絡環境的差異，所以這些參數的閾值經常由各個服務提供商確定。

CoLT-450P 的 IPTV 分析

CoLT-450P 是一款高級的模塊化測試裝置，用于確認 ADSL 和 IPTV 服務是否正確部署及管理。 具有 Video-over-DSL 測試套件 (VDTS) 選件的 CoLT-450P，是確定成功 ADSL 連接和 IPTV 質量的理想之選。

該裝置專為三重播放測試而設計，這說明它可為攜帶 IPTV 和 VoIP 服務的 ADSL 電路的安裝、維護和/或故障診斷提供所有必需的信息。它支持多種視頻編碼標準，包括 MPEG-2、MPEG-4 和 WM9/VC-1。

通過用 CoLT-450P 代替用戶的寬帶調制解調器/路由器并將 STB 作為端點設備，來執行 IPTV 服務分析。如圖 4 所示，CoLT-450P 會在 ADSL 和以太網網絡之間擔當簡單的橋接器，或者執行路由功能。

如果無法接入客戶所在建筑物或者 STB 不可用，那么還可將 CoLT-450P 用于獨立模式，在該模式下任何 IGMP 信息流均可從設備直接模擬，并且測試結果可提供足夠的信息來確定測試地點的 IPTV QoS。在 IPTV 分析期間，CoLT-450P 將確定 ADSL2+/ADSL、ATM 和 IP 數據包的速率。 它計算每個視頻流所使用帶寬，并向用戶顯示。此外，通過監測所涉及層（ADSL2+、ATM 和 IP 層）中所發生的成幀錯誤，用戶可獲得用于精確定位問題位置的重要信息。數據包間到達間隙和 IP 數據包速率由時間戳確定，圖 6 顯示了對到達設備的幀的分析。該信息用于 IP 數據包抖動和數據包丟失計算，這是 IPTV QoS 中所包含的最重要因素中的兩個因素。

ADSL 連接

一旦 CoLT-450P 啟動視頻分析，那么該設備將顯示 ADSL 層結果和 ATM 傳輸/接收幀計數。

ADSL 連接屏幕列出所獲取的關鍵參數值，其中包括下行 ADSL/ADSL2+ 比特率、延遲類型、線路容量、噪音容限、傳輸功率和衰減級別。該信息可使用戶確定，對于正在傳輸的 IPTV 服務，這些參數是否在期望值范圍內。該數據還有助于確定 ADSL 下行比特率是否足夠高，以支持 SDTV 和 HDTV 并行通道的數量，這些通道將指向特定的位置（如前述方法中的步驟 1）。此外，用戶可確認是否 SNR 容限讀數高于 6 dB 標記，更好大于 10 dB（如上述步驟 2 中所示）。

網絡狀態

還將顯示諸如 STB 的 MAC 和 IP 地址之類的數據，它們可能在要求對 STB 和寬帶路由器（或 CoLT-450P）之間的任意故障進行排除的場合中非常有用。例如，用戶可以快速確定 CoLT-450P 是否檢測特定的 STB；它還可以精確定位以太網布線和/或 STB 本身存在的問題。

數據流分析

“視頻流分析”屏幕提供了與 IPTV 服務相關的各層中的可用速率的全面細目分類，以及所檢測到的多種數據流的概要描述。

在屏幕頂端，CoLT-450P 顯示了 ADSL、ATM 和 IP 層的數據速率。ATM 速率由服務所在的虛擬通道 (VC) 配置確定。另一方面，IP 數據包速率基于線路中所檢測到的 MPEG-2、MPEG-4 或 WM9/VC-1 數據流。該信息使用戶可通過比較可用總帶寬來確定視頻服務使用的帶寬量。隨著通向 STB 的同步 IPTV 通道數量的增加，數據速率和相應的利用率級別也隨之提高。

將會檢測到向位于設備 LAN 側的任意 STB 進行多播的 IPTV 通道。顯示每個已檢測到通道的多播 IP 地址、數據流速率和帶寬利用率（表示為總 ATM 速率的組成部分）。

多播 IP 地址有助于確定執行接收的特定通道，而數據流速率則表示每個通道使用了多少帶寬。理想情況下，穩定的恒定比特率 (CBR) 數據流會始終保持同一數值；使用 CBR 時，出現速率更改則表明視頻前端存在問題。

IGMP 數據包統計

“IGMP 統計”屏幕可使用戶確認 IGMP 信息流是否正在中央網絡和 STB 之間傳輸。網絡經常查詢 STB，因此接收到遠程設備的報告數據包。CoLT-450P 會顯示這些計數器。

加入和離開 IGMP 請求也向用戶提供。這些數值非常有用，可確定 STB 是否正確向網絡發送這些請求；作為交換，網絡會對根據請求做出通道更改響應。通道更改所需的時間稱為“激活時間”。

如果加入/離開請求計數器無增量，則說明 STB 可能存在問題；問題可以僅與遠程控制、內部處理或者到寬帶路由器的以太網連接有關。

對任意一個加入或離開通道的多播 IP 地址進行記錄，并在屏幕上顯示。

IPTV 服務錯誤

CoLT-450P 的視頻流監視器檢測并提供 ADSL、ATM 和 IP 層的錯誤信息，并對要求前向糾錯 (FEC) 的幀進行計數。請注意 FEC 不能用于具有快速延遲的系統中。

測試儀可生成表示五分鐘時長監視器窗口的圖形，并在窗口中注冊類似 FEC、DSL 幀錯誤以及 ATM 和 IP 數據包丟失之類的事件。這些時間長度為三秒的采樣標記為錯誤提供了時間參考。

FEC 值表示可以修正的錯誤數據。具有大量的 FEC 標記表明本地環路或 ADSL 層中存在潛在的問題。ADSL 幀錯誤可以清晰地表示出本地環路或 DSLAM 的問題，建議使用 EXFO 的 CableSHARK 對銅纜進行深入分析。另一方面，ATM 級別的錯誤可歸因于 DSLAM 問題；并且如果 ATM 主干網運行正常，那么問題也可能與 ATM 交換機相關。由錯誤數據包和失序數據包導致的 IP 數據包丟失通常是與 IP 幀頭和視頻前端有關的故障；帶寬限制、網絡擁塞、鏈路故障和傳輸問題都是其中原因。由于問題集中化的性質，所以 IP 層問題通常會由多個用戶同時體驗到。 ADSL 或 ATM 層中無法恢復的錯誤極有可能在 IP 之類的更高層中反應出來。通常，IP 數據包丟失將導致出現用戶極易覺察的像素化。

在屏幕底部，用戶可監測視頻流的速率。每行都代表特定時間的視頻速率，因此該曲線上的任何波動都表示視頻信號存在比特率變化。 曲線上方自動調整的水平虛線可用作參考最大速率。比特率以 Mb/s 為單位表示。

抖動

由 CoLT-450P 提供的最大數據流抖動圖表示五分鐘時長的監視器窗口，其中記錄了視頻流的最大抖動。

每個網絡都要求特定的最大抖動級別才能感知到視頻質量降低。STB 緩沖區大小有助于確定網絡中的抖動容許級別。建議每個服務提供商都基于本地網絡特性定義其各自的抖動閾值

使用 DSL 傳輸 Internet 協議電視 (IPTV) 是一種新興的、令人振奮的技術，可以為服務提供商提供全新的商業機遇。ADSL2+ 和 VDSL2 數據速率可以輕松實現在一根電話線上集成語音、視頻和數據服務，這通常稱為三重播放服務。現在，隨著各種技術的發展，向住宅用戶同時提供多種標準以及高清晰度電視通道將（SDTV 和 HDTV）更加切實可行且經濟實惠。

術語 IPTV 通常包含由一個或多個服務提供商提供的范圍寬廣的節目或電視通道。另外，它還可能包括一些專業化的節目，例如音樂會、特殊事件、電影以及只要用戶提出請求就可提供的服務，即視頻點播 (VoD)。

像其它所有正在發展的技術一樣，對于通過核心網絡傳輸 IPTV 以及通過 ADSL2+ 連接向客戶所在建筑物傳輸 IPTV，都存在許多不同的方法。通常情況下，視頻服務提供商首先使用 MPEG-2、MPEG-4 或 WM9/VC-1 對視頻信號進行編碼和壓縮（正是在這個階段，需要在質量和所需帶寬之間進行折衷）。然后，使用用戶數據報協議 (UDP) 傳送 IP 數據包，準備執行視頻內容分配；當提供視頻內容時，由于用戶數據報協議的低延遲性，使其成為 IP 數據包傳輸的首選方法。一旦到達其最終目的地用戶住地，機頂盒 (STB) 將對視頻流解碼，然后在電視上播放。

本文將討論基于 ADSL2+ 數據流定義視頻的基本屬性、IPTV 服務質量 (QoS) 背后的測量原理以及 EXFO 的 CoLT-450P 在協助傳輸高質量視頻服務方面扮演的角色。

IPTV 質量

在任何基于 ADSL 的部署中，用戶視頻質量不僅受網絡帶寬 (ADSL2+/ADSL) 或數據流的影響，還存在許多參數可以影響用戶對質量好與壞的感知。當視頻流最終到達機頂盒和電視時，它已通過各種協議層（例如，物理 ADSL 層、ATM 層、IP 層、傳輸層等）。正是各層之間的交互以及外部干擾，影響到用戶感知的視頻質量；這種情況經常被稱作用戶體驗質量 (QoE)。影響用戶 QoE 的一些參數有：圖像斑點和馬賽克、圖片模糊和邊緣失真、音頻中斷以及通道更改延遲（也稱作激活時間）。

影響服務的因素

1．編碼和壓縮

經過網絡分配的視頻質量會受到光源的影響，也就是視頻前端。解碼和壓縮過程通常會在視頻質量和所需的壓縮級別之間進行折衷。此外，根據使用的編碼和壓縮技術不同，每個 IP 數據包攜帶的視頻信息數量也有所不同。因此 IP 數據包丟失表示，視頻序列可能出現個別的不容易發現的數據丟失，或者圖像出現長時間質量下降、圖像斑點或無法使用。

2．抖動

一個典型的攜帶 MPEG-2 視頻流數據的 IP 數據包通常由七個 MPEG 傳輸流數據包組成，每個包含 184 字節的凈荷以及 4 字節的凈荷頭。共 1316 字節，此外需包括數據包開銷（8 字節的 UDP 幀頭，20 字節的 IP 幀頭，14 字節的以太網幀頭以及 10 字節的 ATM 開銷），因此幀大小總計含有 1368 字節。

抖動定義為在數據包到達時間內的數據短期變化，通常由網絡或服務器擁塞所引發。如果以太網幀到達 STB 的速率過慢或過快，那么由于網絡條件的制約，需要緩沖才能消除引起的變化。基于緩沖區的大小，會出現使緩沖區溢出或下溢的傳輸情況,從而導致感受到的視頻質量有所降低。同樣，由于了解特定 STB 的特性，所以在注意到顯著的視頻質量降低前，服務提供商可能會對 IPTV 網絡支持的最大抖動進行鑒定。在用戶所在建筑物端分析視頻 QoS 時，該值是一個決定性因素。

3．有限帶寬

可發送的視頻流總量基本上受用戶實際 ADSL/ADSL2+ 速率的限制。核心 IP 架構通常基于具有較低擁塞級別的光網絡；因此帶寬限制通常僅發生在接入網絡或用戶的家庭網絡中。當信息流級別達到最大可用帶寬時，許多數據包將被丟棄，從而導致視頻質量降低。ADSL2+ 速率可能會受到外部因素的暫時影響，從而產生圖像斑點現象。