有線數字電視系統中的碼流分析數字電視按信號傳輸方式可以分為數字衛星電視、數字有線電視和數字地面開路電視，我國的數字電視使用歐洲的DVB標準(digitalvideobroadcast)標準。在我國數字衛星電視使用DVB-S標準、數字有線電視使用DVB-C標準、數字地面廣播系統使用DVB-T標準。DVB中各種傳輸方式的主要區別在于使用的調制方式，因為調制方式不同它們應用的頻率帶寬的要求不同。為照顧到三大傳輸系統有最大共通性德信號處理技術，三個標準都使用MPEG-2信源編碼標準和TS傳輸流及復用方法，而DVB三個標準只規定了他們各自的信道編碼和調制規范。圖1有線電視系統結構有線數字電視前端的電視信號一般通過三種途徑獲取：一是省網絡傳輸公司通過SDH光纖電路下傳的節目信號，經過適配器進行本地接收；二是通過衛星接收機接收衛星上的節目信號；三是本地編碼器產生的節目信號；通過以上三種途徑獲取的都是數字電視的傳輸流(TS流)。前端的任務就是把從信號源送來的信號進行濾波、變頻、放大、調制、混合等，使其適于在干線傳輸系統中進行傳輸。例如，對于當地強信號電視臺發出的信號，一般要經過頻率變換，把該頻道的節目轉換成其它頻道，在線路中傳輸，以避免空中強信號直接竄入用戶電視機而出現重影干擾；在VHF系統中，也需要把天線上接收到的UHF信號轉換成VHF的標準頻道或增補頻道，以免傳輸時信號損失太大。從衛星接收機、微波接收機輸出的視頻、音頻信號，以及自辦廣播電視節目中產生的視頻、音頻信號，還需要進行調制，使其變為高頻信號，才能進入混合器，使各個不同的節目互不干擾地在線路中傳送。在鄰頻傳輸系統中，還應采用高質量的頻道處理器來處理要傳輸的信號，以避免相鄰頻道的干擾等等。因此，TS流需要通過前端的復用器、加擾機、QAM調制器、混頻器后交給傳輸干路。在整個過程中TS流的產生和傳輸會受到硬件和環境多種因素的影響產生錯誤，最終造成用戶接收不正常，例如部分節目信號丟失、畫面出現馬賽克、節目名稱不全、電子節目指南不完整等現象。為了避免錯誤的產生，最好的辦法就是在前端機房通過碼流分析來檢查TS流中存在的錯誤，通過不同監測點的分析和反饋來判斷問題產生所在的環節，從而把影響用戶收看的可能性降到最低。前端設備主要功能是產生和傳輸數字電視信號，但出現問題時很難排查尤其是在頻點比較多的情況下。設置碼流分析則方便很多，既可以通過混頻器的射頻信號對任意頻點進行解調后檢查也可以直接對某個調制器或復用器進行單個傳輸流的檢查，這樣可以大大提高前端工作人員的效率，用最短的時間排除系統故障。盡快解決問題保證輸出高質量的數字電視信號也是每一個網絡公司所期望的。碼流分析在數字前端的另一大作用是對整個系統的驗收測試，可以在系統建成的初期為系統的驗收提供可靠的保障，避免各設備廠商之間推卸責任。碼流分析還可以對前端技術人員的技術水平提升提供極大的幫助。技術人員在參看數字電視行業標準時，往往沒有一個實物參照，而且細節部分沒有明確講解，在學習時很難理解，借助碼流分析可以清楚的看到標準中規定的TS流的所有細節指標內容，使技術人員真正作到有的放矢。從而使人員技術水平得到提升，為系統的良好運行提供保證。碼流分析的方法：TS流由定長的TS包（188字節）以及填充數據組成，而TS包是對PES包的一個重新封裝。包頭提供關于傳輸方面的信息，例如包標識符9ID），用來標識數據包是屬于哪一個節目流的視頻、音頻或輔助數據。節目時鐘參考（PCR）是時間標記，使接收端能將視頻和音頻基本數據流同步成節目流。1188字節）包同步.包ID,等PCR等視頻，音頻w其順據. 右泌暮 *r （4字節） ”'自適應區1圖3TS包的基本. 伯雙軟何1翌 ■（最高18停節）丈結構圖4TS流基本結構

TS流也可以說是由多種數據組合而成，一個TS包中的數據可以是視頻數據，音頻數據，填充數據，PSI/SI表格數據……，也就是說，TS流實際上是有視音頻數據以及其他輔助數據復用而來，這就是節目復用。MPEG-2對這部分的復用標準作了具體規定。視頻數據音頻數據埴充數據表格信息規頻數據埴充數據表格信息PID=45PID=70PID=69PID=O PID二45 PID=69PID=O圖5某段TS流結構數字電視廣播中，一個頻道往往能夠傳輸多個電視節目，因此需要將多套節目的TS再進行復用，用以在信道中傳輸，這稱為傳輸復用。DVB-C標準對這部分作了規定。為了從客戶端分離節目復用碼流，并且提供解碼所需的各種參數和同步信息，碼流中設置了多種檢測信息，如節目專用信息（PSI），由節目關聯表（PAT）、條件接收表（CAT）、節目映射表（PMT）與網絡信息表（NIT）4種信息表組成；圖6PSI中節目與網絡的映射關系業務信息（SI），由業務群關聯表（BAT）、業務描述表（SDT）、事件信息表（EIT）、運行狀態表（RST）、時間和日期表（TDT）、時間偏移表（TOT）、填充表（ST）、選擇信息表（STT）與間斷信息表（DIT）9個表構成。原理和PSI是一樣的。而MPEG-2標準有明確的協議規范，其TS流的句法和語義規定了每個參數對應的字段值，如果編碼不正確或者接收有誤碼，就無法對TS流進行解碼。因此，碼流分析可以通過首先提取一段碼流的二進制文件，然后按照MPEG-2標準的規定，獲得所相對應位置的參數的比特值（同時按照標準來判斷該值所表示的含義），再對兩者進行比較，分析錯誤。根據實際應用需求，可對分析條目及分析結果做各種處理。因此，完整的分析方法應該包括幾個過程：（1）碼流采集；（2）錯誤分析;（3）結果處理。對于碼流采集，可以通過專門的碼流采集卡完成。圖7碼流分析過程其中，最重要的是錯誤分析，分析內容主要是DVB系統測量標準之一TRlO1.290定義的三個優先級。一級錯誤：解碼器所必需。（1） 同步錯誤，連續檢測到連續5個正常同步視為同步，連續檢測到2個以上不正確同步則為同步丟失錯誤。傳輸流失去同步，標志著傳輸過程中會有一部分數據丟失，直接影響解碼后的畫面的質量。（2） 同步字節錯誤，同步字節值不是0X47。同步字節錯誤和同步丟失錯誤的區別在于同步字節錯誤傳輸數據仍是188或204包長，但同步字頭的0X47被其他數字代替。這表明傳輸的部分數據有錯誤，嚴重時會導致解碼器解不出信號。（3） PAT（節目關聯表）錯誤，標識節目相關表PAT的PID為0x0000，PAT錯誤包括標識PAT的PID沒有至少0.5s出現一次，或者PID為0x0000的包中無內容，或者PID為0x0000的包的包頭中的加密控制段不為0。PAT丟失或被加密，則解碼器無法搜索到相應節目；PAT超時，解碼器工作時間延長。（4）PMT（節目對照表）錯誤，節目映射表PMT標識并指示了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。PMT錯誤包括標識PMT的PID沒有達到至少0.5s出現一次，或者所有包含PMT表的PID的包的包頭中的加密控制段不為0；PMT被加密，則解碼器無法搜索到相應節目；PMT超時，影響解碼器切換節目時間。（5） PID（包識別符）錯誤，檢查是否每一個PID都有碼流，沒有PID就不能完成該路業務的解碼。（6） 連續計數錯誤，TS包頭中的連續計數器是為了隨著每個具有相同PID的TS包的增加而增加，為解碼器確定正確的解碼順序。TS包頭連續計數不正確，表明當前傳輸流有丟包、包重疊、包順序錯現象，會導致解碼器不能正確解碼。二級錯誤：解碼器需要監控。（1） 數據傳輸錯誤：TS包頭中的傳輸包錯誤指示為“1”，表示包己損壞。通過監測該包的錯誤，可以檢測到TS碼流是否連續以及信道是否穩定。（2） CRC（環冗余校驗）錯誤：PSI和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CRC錯誤，而且錯誤持續出現，將影響解碼器對某一套節目的正確解碼。（3） PCR（節目時鐘基準）間隔錯誤：PCR用于恢復接收端解碼本地的27MHz系統時鐘，如果在沒有特別指明的情況下，PCR不連續發送時間一次超過10ms或PCR整個發送間隔超過40ms，則導致接收端時鐘抖動或者漂移，影響畫面顯示時間。（4） PCR抖動錯誤：PCR的精度必須高于500ns或PCR抖動量不得大于土500ns。PCR抖動過大，會影響到解碼時鐘抖動甚至失鎖。（5） PTS（播出時間標記）錯誤:播出時間標記PTS重復發送時間大于700ms，則對幀圖像正確顯示產生影響。PTS只有在TS未加擾時方能接收。（6） CAT錯誤:TS包頭中的加密控制段不為0，但卻沒有相應的PID為0x0001的條件接收表CAT，或在PID為0x0001的包中發現非CAT表。CAT表將指出授權管理信息EMM包的PID并控制接收機的正確接收，如果CAT表不正確，就不能正確接收。三級錯誤：取決于應用需要。第三級相關數據的錯誤對接收端的解碼以及圖像質量影響較小，并非是TS傳輸流的致命錯誤，但會影響一些具體應用的正確實施。包括NIT錯誤、SI重復率錯誤、緩沖器錯誤、非指定PID錯誤、SDT錯誤、EIT錯誤、RST錯誤、TDT錯誤、空緩沖器錯誤及數據延遲錯誤。這三個優先級是碼流質量的客觀技術指標，此外，監測內容還應該包括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。碼流分析儀的主要功能：利用采集卡進行二次開發的碼流分析儀需要借助計算機的CPU和硬盤，共有兩種分析模式：在線分析和離線分析。在線分析也就是實時分析，離線分析需要硬盤空間來記錄碼流。兩種分析均可以通過數據接口把信息傳入監控平臺，以進行匯總、分類、存檔或者告警等。因此，碼流分析的工作模塊可以表示為下圖：圖8碼流分析的工作流程為了達到碼流監測的目的，碼流分析需要達到以下目標：（1）基本結構信息監測：這就正如網站的主頁，必須在獲取這些信息后直觀的顯示出來。包括TS流信息構成，TS包的包長、節目列表、PID的數量、網絡ID和網絡名稱等。對于擁有眾多節目來源的前端，掌握這些信息非常重要。（2） 帶寬碼率監測：包括整個TS傳輸流總碼率、每路節目的碼率和其所占帶寬的比率、PSI/SI中每個表的碼率、空包率和數據的碼率。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。（3） 能顯示PSI和SI信息，對節目信息進行查看。例如節目名稱、電子節目指南（EPG）進行查詢。對加擾信息進行查看：判斷CA系統運行是否正常。流中是否有ECM信息和EMM信息。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。（4）單獨的PCR分析：在TR101-290第二優先級中，只是給出PCR的錯誤個數和出錯PCR的PID。單獨的PCR分析包括PCR的精度分析和PCR的間隔分析。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+-500ns。PCR抖動錯誤將影響接收端系統時鐘恢復的正確性，解碼時出現馬賽克現象。PCR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TR101-290第二優先級中對PCR的監測，因此必須嚴格遵循TR101-290的標準，不能隨意修改這兩項設置。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。因此對PCR的分析有助于解決節目復用后和解碼中的音視頻同步和質量問題。三級報錯：根據DVB的ETR290標準進行錯誤檢查，對290所提及的三級碼流錯誤進行檢查并統計顯示。此外，碼流分析儀還需要具備一些條件：顯示區域：顯示信息包括碼流結構顯示、分析結果顯示、290報警信息顯示(可以清晰的發現錯誤產生的原因，也可以根據自行設定報警門限)、數據狀態顯示和查詢等。這部分的擴展可以是多種顯示方式，以及組合顯示等。支持多種途徑的信號輸入，例如標準測試信號、影音資料、數字碼流、射頻信號等。可進行實時分析和