眾所周知，數字電視信號的播出和傳輸質量遠比模擬電視要好。但是，與配套完善的測試和監測設備的模擬電視系統相比，數字電視系統要復雜得多。MPEG信號與傳統電視廣播信號最大不同在于：MPEG存在多個信息層，MPEG系統監測必須能夠快速準確地確定錯誤發生在哪一個信息層。通常協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、結構解釋圖、語法和CRC循環校驗分析、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行各種實時分析，比如顯示傳輸碼流中的節目等級圖等；還可以對部分傳輸碼流記錄，用于進一步分析，這種技術稱為延時測試，比如可以用于檢驗時間標記的內容等。

　　本文結合遼寧電視臺數字電視節目平臺播出實踐，探討如何運用碼流分析儀對數字電視播出前端進行監測。

數字電視碼流的監測標準規范

　DVB系統測量標準之一TR 101-290定義的三個優先級，是碼流監測的一項主要內容。通過這三個優先級的監測，可以檢驗被監測的碼流是否符合MPEG-2和DVB標準。這三個優先級都包含許多不同的參數。

TR 101-290的第一優先級

　　同步錯誤(TS Sync Loss)

　　同步錯誤是衡量傳輸流質量的最重要的指標。傳輸流失去同步，表明傳輸過程中有一部分數據丟失，將直接影響解碼后畫面的質量。嚴重的同步丟失現象則表明傳輸中斷，同步字節出現錯誤。

　　同步字節錯誤(Sync Byte Error)

　　同步字節錯誤和同步錯誤的區別在于傳輸數據包長為188字節或204字節，但同步字頭的標準值為0×47，當出現同步字節錯誤時，同步字頭的值為其他數值，表明在傳輸過程中部分數據出現錯誤，可能導致接收時出現馬賽克，嚴重時導致解碼器解不出信號。

　　包識別丟失(PID Mssing)

　　檢測數據流中各套電視節目的圖像/聲音數據是否正確。PID丟失，將導致該套節目無法正確解碼。

　　節目相關表(PAT)

　　PAT在DVB標準中用于指示當前節目及其在數據流中的位置。PAT丟失，將導致解碼器無法搜索到相應的節目包，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。

　　節目對照表(PMT)

　　PMT在DVB標準中用于指示該套節目視/音頻數據在傳輸流中的位置。某一套節目的PMT丟失，將導致解碼器找不到該套節目視/音頻數據，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目時間。

　　連續計數錯誤(Cont Count Error)

　　對于每一套節目的視/音頻數據包而言，連續計數錯誤是一個很重要的指標。傳輸流包頭連續計數不正確，表明當前傳輸流有丟包、錯包、包重疊等現象，將導致解碼器不能正確解碼，圖像出現馬賽克等現象。

TR 101-290的第二優先級

　　數據傳輸錯誤(Transport Error)

　　TS包數據在復用/傳輸過程中出現錯誤，包頭標識位置被置為1，表明包已損壞，通過監測TS包的錯誤，可以監測碼流是否連續及穩定。

　　循環冗余校驗(CRC)

　　節目專用信息(PSI)和服務信息(SI)出現錯誤，可以由CRC計算出來，以指明該包是否可用。PAT、PMT出現連續錯誤，將影響解碼器對某一節目的正確解碼。

　　節目參考時鐘間隔錯誤(PCR Discont)

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

　　節目參考時鐘抖動錯誤(PCR Jitter Error)

　　PCR抖動將影響接收端系統時鐘的正確恢復，解碼時會出現馬賽克現象，嚴重時不能正常顯示圖像。

　　播出時間標記(PTS)

　　在DVB標準中規定PTS每700ms傳輸一次，PTS傳輸超時將影響圖像正確顯示。

TR 101-290的第三優先級

　　網絡信息表(NIT)

　　NIT標識錯誤或傳輸超時，會導致解碼器無法正確顯示網絡狀態信息。

　　業務描述表(SDT)

　　SDT標識錯誤或傳輸超時，會導致解碼器無法正確顯示信道節目的信息。 

　　每路信息表(EIT)

　　EIT標識錯誤或傳輸超時，會導致解碼器無法正確顯示每套節目的相關服務信息。

　　此外，還有業務信息重復錯誤(SI Repletion Error)、緩沖器錯誤(Buffer Error)、運行狀態表錯誤(RST Error)、TDT錯誤(TDT Error)、空緩沖器錯誤(Empty Buffer Error)和數據延遲錯誤(Data Delay Error)。

　　使用比較先進的監測設備，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，第三優先級相關數據的錯誤對接收端的解碼及其圖像質量產生的影響較小，因而一些監測設備對第三優先級中一些參數不做檢測，或在監測設置上可以取消對其檢測，例如緩沖器錯誤、空緩沖器錯誤和數據延遲錯誤。

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

數字電視碼流的監測點

　　目前，盡管數字電視的節目平臺、傳輸平臺和服務平臺在播出前端的系統構架有所不同，但TS流主要還是來自于衛星、地面、有線及局域網傳輸，經編碼器、視頻服務器和其它一些數據發生設備(比如EPG服務器)等，由播出前端的復用器對這些TS流進行組合、過濾，甚至再復用至155M群，然后對下行廣播與傳輸。為了掌握TS流的工作狀態，保證安全播出，在這些環節上都應該設置監測點。

數字電視碼流監測的內容

　　除了監測TR 101-290定義的三個優先級的內容外，數字電視碼流監測還應該包括TS流的基本結構信息、帶寬碼率、PSI/SI信息、PCR分析和語法分析等內容。

TR 101-290的三個優先級

　　TR 101-290三個優先級的監測包括三個優先級下的所有參數。當然，也可以根據需要監測一個或幾個參數，能夠實時檢測哪一個優先級下哪一個參數出現錯誤和錯誤的個數。特別是對于連續計數錯誤、傳輸字節錯誤、PCR抖動錯誤、PCR傳輸間隔錯誤，還應該通過監測系統獲取其出現錯誤的PID號和包序號，以便進一步分析數字信號的錯誤信息與接收圖像質量的對應關系。

TS流的基本結構信息

　　TS流的基本結構信息監測包括TS流的信息構成、TS包的包長、PSI/SI表的傳輸間隔、傳輸流的ID、PID的數量、網絡ID和網絡名稱。

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

　　對于一個有眾多節目來源的播出前端來說，能夠掌握傳輸流的ID、PID的數量、網絡ID和網絡名稱是非常重要的。

帶寬碼率監測

　　帶寬碼率監測包括整個TS流總碼率的最小值、最大值、有效值、當前值、TS流中每路節目的碼率和所占帶寬的比率、PSI/SI中每個表的碼率、空包率和其它數據的碼率。

監測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目規劃設置提供了重要的參考。

　　監測TS流中每路節目的碼率，可以掌握每路節目的播出狀況。尤其是在統計復用的情況下，當不同優先級別的節目因瞬間碼率過高而使預先設置的總帶寬溢出時，可能會為了保證優先級高的節目的效果而強行對優先級低的節目降碼率，結果影響優先級低的節目在接收端的效果。這些都可以通過監測TS流的節目碼率而及時掌握和處理。

PSI/SI分析 

　　數字電視業務信息由PSI和SI兩部分構成。PSI是MPEG-2規定的，它由PAT、PMT、CAT和NIT 4個表構成，其中PAT、PMT表最為重要。SI是DVB標準規定的，它由BAT、SDT、EIT、RST、TDT、TOT、ST、SIT和DIT 9個表構成，其中BAT、SDT、EIT和TDT是強制性的。PSI/SI由“表”和“描述符”構成。表是PSI/SI的基本結構，針對特定用途，PSI/SI中規定了一系列表來實現它；表由變量和描述符組成。描述符提供了更多的描述功能。

　　節目關聯表(PAT)——針對復用的每一路業務，提供相應的PMT的位置(TS包的包標識符的值)和NIT的位置。

　　節目映射表(PMT)——標識并指示組成每路業務的流的位置，及每路業務的節目時鐘參考(PCR)字段的位置。

　　條件接收表(CAT)——提供復用流中條件接收系統的有關信息。這些信息屬于專用數據，并依賴于條件接收系統。當有EMM時，它還包括EMM流的位置。

　　網絡信息表(NIT)——提供有關物理網絡的信息。

　　業務群關聯表(BAT)——提供業務群相關的信息，包括業務群的名稱及每個業務群中的業務列表。

　　業務描述表(SDT)——包含描述系統中業務的數據，例如業務名稱、業務提供者等。

事件信息表(EIT)——包含與事件或節目相關的數據，例如事件名稱、起始時間、持續時間等。不同的描述符用于不同類型的事件信息的傳輸，例如不同的業務類型。

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

　　分析PSI/SI，可以了解被監測的TS流的復用結構、每個PMT表的PID、每路節目的PCR的PID、視/音頻的PID、SDT和EIT的詳細信息。如果被監測的是加密的TS流，還可以通過分析PSI/SI獲取相關加密信息。

PCR分析

　　一般的監測系統在TR 101-290第二優先級中，只是給出PCR的錯誤個數和出錯PCR的PID，并把PCR的具體分析作為一個單獨的模塊。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的精度設置在?00ns到?00ns。

　　PCR的間隔

　　指兩個連續的PCR之間最大的間隔時間，DVB的默認值是40ms，MEPG-2的默認值是100ms。

PCR的精度和間隔的設置會直接影響TR 101-290第二優先級中對PCR的監測，因此必須嚴格遵循TR 101-290的標準，不要隨意修改這兩項設置。

數字電視信號監測系統

　　數字電視信號的監測是一項十分重要的工作，這就對監測與監控系統提出了需求。監測與監控系統的度量衡是碼流分析儀。碼流分析儀可分為兩類：一類是指標鑒別級工具，它對應于以實時與非實時、固定點與非固定點隨機檢測，兼有判別性測試作用，如藍拓撲最新產品BTA-S100就屬于此類；另一類是指標鑒定級工具，它能對流測試中任何參數變異進行鑒定，并能對外圍測量環境進行輔助鑒定，直至進行自動化碼流監測與監控。如Thales的TNM-2312就是一套理想的數字電視信號監測系統，它的軟件包配置十分靈活，既能在TS流層面進行有效監測，還能對節目播出內容進行監測，并通過網絡與周邊設備建立錯誤報警機制。理想的監測系統會令監測工作如虎添翼。