（信号与信息处理专业论文）ds9000码流分析仪的软件设计与实现.pdf

中文摘要 数字电视以其潜在的广阔市场和巨大的经济效益，已经成为国际高科技领域 研究开发的热点之一。数字电视监测分析设备是数字电视开发和应用中必不可少 的测试和调试工具，在设备的制造、网络的安装、广播业务的正常运行监控等领 域中将有广泛的应用，因此各种数字电视监测分析设备的研制和开发是十分必要 的。 本文介绍了d s 9 0 0 0 型数字电视传输流测试分析仪的功能特点，重点介绍了 软件的设计与实现，并详细阐述了本人负责的功能模块的实现过程。 d s 9 0 0 0 型数字电视传输流测试分析仪是在天津大学数字中心自主开发的 t d a 0 3 0 1 型数字电视传输流测试分析仪的基础上，与天津市德力电子仪器公司 合作j l ：发，具有自主知识产权的基于w i n d o w s 平台的高性能工作站，设有标准广 电接口( d v ba s i s p i ) 。该设备可发送传输流( 配备传输流发送卡) 、对m p e g 一2 、 d v b 传输流( t r a n s p o r ts t r e a m ) 提供实时的在线监测( 配备接受卡) 和详尽的 离线分析，还具备传输流实时软件解码功能，可应用于数字电视的开发、生产、 电缆卫星地面传送的各个环节。 该分析仪相比t d a 0 3 0 1 型数字电视传输流测试分析仪，进行了算法改进与 功能完善。提高了分析监测的实时性，增加了数据库查询功能，并且提供配置文 件和动态链接库，充分考虑到用户使用的方便性和二次开发的便利性。 目前，本课题研制的d s 9 0 0 0 码流分析仪已研制完成，产品已向市场进行全 面推广，深受广大客户的好评。 关键词：数字电视传输流m p e g 一2d v b 监测分析码流分析仪 a b s t r a c t 1 1 l er e s e a r c ho nd i g i t a lt e l e v i s i o ni sb e c o m i n go n eo f t h em o s ti m p o r t a n ta r e a si n h i g ht e c h n o l o g yr e s e a r c hf i e l d sb e c a u s eo fi t sh u g ep o t e n t i a lm a r k e ta n de c o n o m i c p r o f i t a san e c e s s a r yd e b u gt o o li nt h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fd i g i t a l t e l e v i s i o n , d t vm o n i t o ra n da n a l y s i sd e v i c ew i l lb eb r o a d l ya p p l i e dt od e v i c e m a n u f a c t u r e ，n e t w o r ki n s t a l l a t i o n , m o n i t o ro f s e r v i c er u n n i n gs t a t u sa n d s oo n s oi ti s n e c e s s a r yt or e s e a r c ha n dd e v e l o pd t vm o n i t o ra n da n a l y s i sd e v i c e t h ef u n c t i o n so fd s 9 0 0 0t r a n s p o r ts t r e a ma n a l y z e ra r ei n t r o d u c e di nt h i sp a p e r t h es o f t w a r ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no f d s 9 0 0 0a n a l y z e ri sp r e s e n t e di nd e t a i l d s 9 0 0 0t r a n s p o r ts t r e a ma n a l y z e ri sd e v e l o p e dw i t ht h ec o o p e r a t i o no ft i a n j i n d e v i s e re l e c t r o n i c sc o ，l t d i ti so nt h eb a s i so ft d a 0 3 0 1m o n i t o ra n da n a l y s i s d e v i c ed e v e l o p e db yd i g i t a lc e n t e ro ft i a n j i nu n i v e r s i t y d s 9 0 0 0i sah i 【曲 p e r f o r m a n c ew o r k s t a t i o nb a s e do nw i n d o w sp l a t f o r m i tp r o v i d e sd v ba s ia n ds p i i n t e r f a c ea n ds u c hf i m c t i o n s 船f o l l o w sf o rt r a n s p o r ts t r e a mc o m p l i a n c ew i t hm p e g 一2 a n dd v b ：r e a l t i m eo n l i n em o n i t o r ，d e t a i l e do f f i i n ea n a l y s i sa n dt r a n s p o r ts t r e a m d e c o d i n g i tc a nb ea p p l i e dt oa l lt h ep h a s e so fd t vd e v e l o p m e n t m a n u f a c t u r ea n d s t r e a mt r a n s p o r t c o m p a r e dw i mt d a 0 3 01 d s 9 0 0 0i si m p r o v e di nb o t hs o f t r a r ea l g o r i t h ma n d f u n c t i o ni m p l e m e n t a t i o n t h er e a l t i m ep e r f o r m a n c eh a sb e e ne n h a n c e d d a t a b a s e q u e r yf u n c t i o nh a sb e e ni m p l e m e n t e da n dc o n f i g u r a t i o nf i l ea n dd y n a m i cl i n kl i b r a r y ( d 1 1 ) i sp r o v i d e d t h es o l , r a r ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fd $ 9 0 0 0h a sb e e nf i n i s h e da n dt h e p r o d u c th a sb e e np u ti n t om a r k e t ，i th a sr e c e i v e dg o o dc o m m e n t sf r o mc u s t o l t i e r s k e yw o r d s d i g i t a lt e l e v i s i o nt r a n s p o r ts t r e a m ，m p e g - 2 ，d v b ，m o n i t o rm a d a n a l y s i s ，t r a n s p o r ts t r e a ma n a l y z e r 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤壅盘茔或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：驰五 签字日期：胁5 年f 月爿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘注盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名；嗽锰 导师签名： 签字同期：珥年月纠日签字日期：矿f 年f 月引日 第一章绪论 1 1 数字电视及其优势 第一章绪论 随着社会信息化的发展，传统的模拟电视节目已不能满足人们对收视多样 化、个性化的要求，于是数字电视应运而生。1 9 9 4 年h 月，在新加坡召开的i t u 大会上，m p e g 2 标准正式被批准为国际标准。从此，信源处理符合m p e g - 2 标 准的数字电视系统获得了飞速的发展。一些发达国家先后确立了自己的数字电视 标准。a t s c ( a d v a n c e dt e l e v i s i o ns y s t e m sc o m m i t t e e ) 是美国的数字电视标准，它 是1 9 9 3 年制定的；d v b ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g ) 是欧洲的数字电视广播标准； 日本从19 8 3 年即开始研究i s d b ( i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i # t mb r o a d c a s t i n g ) 综合业 务数字广播，1 9 9 9 年制定了i s d b 地面广播标准，用于地面数字视频、数字音频 和数据广播。我国数字电视发展现在己进入实质性阶段，2 0 1 0 年我国计划全面 实现数字广播电视，2 0 1 5 年停止模拟广播电视的播出。 数字电视是采用数字信号广播图像和声音的电视系统，它在电视信号的获 取、产生、处理、传输、接收和存储的各个环节中都采用数字信号或对数字信号 进行处理。我们现在推广的“数字电视”主要是指在传输阶段使用数字技术。它 是一个可以承载综合业务，以视频业务为主；可以采用多种传输媒介，结合单向 广播与各种回传通道技术的数字平台。 相比传统的模拟电视，数字电视有以下四大优势： 1 高质量的音画效果 数字电视采用压缩编码方式，使用户在家里可看到与电视台播放时一样清晰 的电视画面，不再被模糊的电视画面所困扰，并可以获得环绕立体声伴音效果。 2 按需收视自作主张 采用数字技术后，使得人机交互成为可能，这将使得电视接收模式产生彻底 的变革。用户可以根据自己的需要、喜好，来选择节目套餐。播什么节目，什么 时候播，都可以由用户来决定。 3 内容丰富乐趣多多 电视频道数量可以在现有基础上扩增数倍，与此同时，还有大量的互动图文 信息、声音广播节目、网络游戏等非传统电视类内容和应用加入进来，如浏览网 页、炒股、发送电子邮件、享受远程教育和电视购物等，用户将乐此不疲。 4 计费准确收费合理 数字电视可以准确地根据用户使用情况进行计费。用户将根据自己选择和制 第一章绪论 定的节目付费。看多少节目付多少费；看什么节目付什么费，付费将更趋合理。 在席卷全球的数字化浪潮中，被称作继黑白和彩色电视之后的第三代电视一 数字电视，必将成为2 1 世纪经济新的增长点。 1 2 数字电视监测分析设备的开发 数字电视监测分析设备是数字电视开发和应用中必不可少的测试和调试工 具，它将广泛应用于设备的制造( 机顶盒、i r d 等的生产、研发) 、网络的安装 ( 有线、卫星、地面广播系统的建立) 以及广播业务的正常运行监控等领域中。 r 前国外已有的这类设备包括r & s 公司的d v g m p e g 2 测试信号发生器与 d v m d m p e g 2 测试解码器；h p 公司的m p e g s c o p ed v b ( e 6 2 7 6 a ) 及 m p e g s c o p ed v b p l u s ( e 6 2 7 6 6 a ) ；t e k t r o n i x 公司的m t s l 0 0 ，m t s 2 0 0 和m t s 3 0 0 测试系统；a c t e m a 公司的d t s g - a - a g 等测试系统。国内也有一些单位开发 出这类设备，如北京蓝拓扑公司开发的b s a 1 2 码流分析仪，具有实时分析、离 线分析、码流监测等多项功能。 国外的数字电视监测分析设备由于价格昂贵，难以满足国内需求量日渐增长 的要求。因此研制适合我国国情、价格相对低廉、使用方便的监测分析设备，是 十分必要的。 1 3d s 9 0 0 0 数宇电视传输流测试分析仪 d s 9 0 0 0 型数字电视传输流测试分析仪是在天津大学数字中心自主开发的 t d a 0 3 0 1 型数字电视传输流测试分析仪的基础上，与天津市德力电子仪器公司 合作开发，具有自主知识产权的基于w i n d o w s 平台的高性能工作站，设有标准广 电接口( d v l 3a s i s p i ) 。该设备可发送传输流( 配备传输流发送卡) 、对m p e g 一2 、 d v b 传输流( t r a n s p o r ts t r e a m ) 提供实时的在线监测( 配备接受卡) 和详尽的 离线分析，还具各传输流实时软件解码功能，可应用于数字电视的开发、生产、 电缆卫星地面传送的各个环节。该分析仪相比t d a 0 3 0 1 型数字电视传输流测 试分析仪，进行了算法改进与功能完善。 d s 9 0 0 0 型数字电视传输流测试分析仪可广泛应用于数字电视设备的开发、 数字电视传输网的监测、数字电视系统的调试与监测、网络中心的设备调试与监 测、卫星地面站的设备调试与监测等场所。该产品有如下特点： 集成多种功能，性价比高。该产品集记录、发生和分析为一体，除可以 对传输流进行分析外，可以作为码流记录器和数字信号发生器使用，发 2 第一章绪论 送测试码流和录制码流非常方便。 接口齐全，使用灵活、方便。配置q 删解调卡，或q p s k 解调卡后，可以 直接测试有线网络或卫星传输的射频信号，无论在数字前端机房内、外， 或网络中，都可以剥播出的数字信号进行测试。 采用便携式、一体化工拄机，可以适应备种测试环境，不用再额外配置 笔记本或显示器，方便使用者使用。并且可以根据使用者的要求，选配 各种外设。 录制软件( 采集软件) 可以录制码率至1 2 0 i d b p s 的码流，用户可根据录 制的码流文件大小选配硬盘容量，也可以使用外挂硬盘( s c s i 、u s b ) 。 具有监测功能。可以预设错误捕获模板，按照设定的错误类型进行错误 的实时捕获和临测，实现对码流中关键错误的监测，并可以帮助分析原 因。 提供用户可编辑文档生成模块，测量结果可立即按用户预设格式生成文 档，既可以连接打印机直接打印输出；也可以以电子文档格式输出。 1 4 本论文的工作 由1 “d s 9 0 0 0 码流分析仪是在t d a 0 3 0 1 型数字电视传输流分析仪的基础上进 行改进和完善，因此本论文的主要工作是开发改进的功能，d s 9 0 0 0 码流分析仪 的功能有如下改进：( 其中带“”的功能项由本人负责丌发，具体实现将存后续 章节中详述。) 集实时分析与离线分析为一体，实时性增强，2 0 4 1 8 8 包眭自适应( + ) ； p s i s i 表分析更加深入，达到简单e p g 功能( 1 提供错误纪录查询与打印功能( t ) ； 提供配置文件( + ) ； 刖进行传输流实时解码( + ) ； 提供动态链接库，便于二次开发( - ； 配备传输流发送卡 配备传输流发送卡 第= 章数掌电视传输流监测系统 第二章数字电视传输流胀测系统 数字电视传输流的黢测点 超翦，尽管数字电援的节耳平螽、传竣学台和服务平台疰援出藏端豹系统构 架有所不同，但t s 流主强还是来自于卫星、地面、有线及局域网传输，经编码 器、视频服务器和其它一些数据发生设备( 比如e p g 服务器) 簿，由播出前端的复 用嚣对这黪t s 流谶行组合、过滤，甚至稃复用至15 5 m 群，然后对下行广播与 传输。为了攀握t s 流的工作状态，保证安全播出，在这些环节上都应该设爨监 测点。匿2 * l 显示了数字毫榄监测分祈设蓊的应用点。 筏额 音频 数据 视频 音频 数据 图2 - i 数字电视监测分析设备在数字电视系统中的应用 2 2 数字电视传输流的监测标准规范 众所周知，数字电视倍弩的播出和传输质量远眈模拟电榄要好。但是，与配 套究善的测试和媳测设备盼模拟魄视系统相比，数字电视系统要复杂褥多。 m p e g 倍母与传统毂褫广播信号最大不同在于：m p e g 存在多个倍崽层，m p e g 系统监测必须能够快速准确她确定错误发生在哪一个信息鼷。通常坍议分丰厅工具 都会提供诸如视，音频基本流分桥和测试、健输码流分析、等级囤、结构解释舀、 语法和c r c 循环校验分析、过滤、定时分析等功熊。码流分析仪般可以对活 动传输码流进行各种实薅分析，滗鲡曩示话输码流奄的节霹等缓图簿；还可戳对 4 第二章数字电视传输流监测系统 部分传输码流记录，用于进一步分析，这种技术称为延时测试，比如可以用于检 验时间标记的内容等。 d v b 标准是欧洲制定的数字电视标准，d v b 系统测量标准之一t r1 0 l 一2 9 0 定义的三个优先级，是传输流监测的一项主要内容。通过这三个优先级的监测， 可以检验被监测的传输流是否符合m p e g 2 和d v b 标准。这三个优先级都包含 许多不同的参数。 1 t r1 0 1 2 9 0 的第一优先级： 同步错误( t ss y n cl o s s ) ：同步错误是衡量传输流质量的最重要的指 标。传输流失去同步，表明传输过程中有一部分数据丢失，将直接 影响解码后画面的质量。严重的同步丢失现象则表明传输中断，同 步字节出现错误； 同步字节错误( s y n cb y t ee r r o r ) ：同步字节错误和同步错误的区别在 于传输数据包长为1 8 8 字节或2 0 4 字节，但同步字头的标准值为 0 x 4 7 ，当出现同步字节错误时，同步字头的值为其他数值，表明在 传输过程中部分数据出现错误，可能导致接收时出现马赛克，严重 时导致解码器解不出信号： 包识别丢失( p i dm s s i n g ) ：检测数据流中各套电视节目的图像声音数 据是否正确。p i d 丢失，将导致该套节目无法正确解码； 节目相关表( p a t ： 在 标准中用于指示当前节目及其e r r o r ) p a t d v b 在数据流中的位景。p a t 丢失，将导致解码器无法搜索到相应的节 目包，使得接收端收不到图像。如果p a t 超时，则解码器工作时间 延长； 节目对照表( p m t ： 在 标准中用于指示该套节目视_ e r r o r ) p m t d v b 音频数据在传输流中的位置。某一套节目的p m t 丢失，将导致解码 器找不到该套节目视音频数据，使得接收端收不到图像或声音。p m t 传输超时，将影响解码器切换节目时间； 连续计数错误( c o n t i n u i t yc o u n te r r o r ) ：对于每一套节目的视音频数 据包而言，连续计数错误是一个很重要的指标。传输流包头连续计 数不正确，表明当前传输流有丢包、错包、包重叠等现象，将导致 解码器不能正确解码，图像出现马赛克等现象。 2 t r1 0 1 2 9 0 的第二优先级： 数据传输错误( t r a n s p o r te r r o r ) ：t s 包数据在复用传输过程中出现错 误，包头标识位置被置为1 ，表明包已损坏，通过监测t s 包的错误， 可以监测传输流是否连续及稳定； 第二章数字电视传辕流监测系统 循环冗余校验( c r c ) ：节目专用信息p s l ) 和服务信息( s 1 ) 出现错误， w 以由c r c 计算出涞，以指明该包是否可用。p a t 、p m t 出现连续 错误，将影响解码秣对某一节目的正确解码； 节目参考时钟间隔错误( p c rd i s c o n t ) ：p c r 用于恢复2 7 m h z 系统时 镑，每4 0 m s 转输一个。p c r 瘸疆错误+ 黪导致接段壤懿辩镑瓣凄或 潆移，影喻画蘧显示辩阕； 节日参考时钟抖动错误( p c rj i t t e re r r o r ) ：p c r 抖动将影响接收端系 统时钟的正确恢复，解码时会出现马辩克现象，严莺时不能正常显 示图像； 攘爨霹翅标记( it s ) ：在d v b 标准串糕定p t s 每7 0 0 m s 传输一次， p t s 傣输超对褥影响瀚像正确显示。 3 t r1 0 1 2 9 0 的第三优先缀： 网络信息表( n i n ：n i t 标识错误或传输趣时，会导致解码器溅法正 确照示网络状态信息； 渡务描述表( s d t ) ：s d t 标识错误或传输翘辩，会导致解璃器笼法正 确显示售道节嚣鹣镶慧； 搿件信息表( e i t ) ：e i t 标识错误或传输超诗耄，会导致勰码器无法正 确显示每套节目的相关服务信息； 缓冲器错误( b u f f e re r r o r ) ：传输流系统目标解码器( t - s t d ) 的各个 缓冲器发生上溢错误时，会导致解码器曩；能及时解码，造成曩顿现 象；发生下溢疆诿瓣，会导致蘑瑟不连绥； 激务信息重复错误( s ir e p l e t i o ne r r o r ) ：。妲务信息表的重复遮率超过 规定范围； 邋行状态表错误( r s te r r o r ) ：r s t 标识错误或传输超时： t d t 错- i 吴( t d te r r o r ) ：t d t 标识错误或传埝超融； 黧缓净器镑误( e m p t y b u f f e re r r o r ) ：袋羧溅系统基拣勰璐器熬菇拿缓 冲器在规定时闷内没肖摊空； 数据延迟错误( d a t ad e l a ye r r o r ) ：数据到达传输流系统目标锵码器各 缓冲器的时间超过溉定延时时间。 由此可嬲，在数字电视系统中选择上述参数作为簸测对象是十分必袋的。其 中第一、第二筑走缀孛豹参数纛援关系裂t s 滚能凑羧蓬骥簿玛，鞋及熬避爱节 重蚕豫和箨静静效果。这三个优先缀楚数字毫援震薰豹客蕊技术指标，憾窀稍不 能直接用予图像质量的主观评价，这是数字电视监测号模拟电视监测的照骚区别 之一- 。 6 第二章数字电视传输流监测系统 2 3 数字电视传输流的监测内容 除了监测t r1 0 1 2 9 0 定义的三个优先级的内容外，数字电视传输流监测还 应该包括t s 流的基本结构信息、带宽码率、p s i s i 信息、p c r 分析和语法分析 等内容。 1 t r1 0 1 2 9 0 的三个优先级 t r1 0 1 2 9 0 三个优先级的监测包括三个优先级下的所有参数。当然，也可以 根据需要监测一个或几个参数，能够实时检测哪一个优先级下哪一个参数出现错 误和错误的个数。特别是对于连续计数错误、传输字节错误、p c r 抖动错误、 p c r 传输间隔错误，还应该通过监测系统获取其出现错误的p 1 d 号和包序号， 以便进一步分析数字信号的错误信息与接收图像质量的对应关系。 2 t s 流的基本结构信息 t s 流的基本结构信息监测包括t s 流的信息构成、t s 包的包长，p s i s i 表 的传输问隔、传输流的i d 、p i d 的数量、网络i d 和网络名称。 t s 流的信息构成是指整个t s 流所包含的节目数量、每个节目的节目号和节 目名称、节目是否被加密等信息。其实，这些信息都是从p s i s i 中提取的简单 信息。节目数量可以靠分析p m t 表的数量而获得；节目号就是s e r v i c e的值，_id 并且应该和复用器、e p g 上的配置相对应；节目名称来自s d t 表下对应子表 s e r v i c ed e s e r i p t o r 下的字段s e r v i c en a m e ；而节目是否被加密可以通过c a t 表 和e m m 、e c m 确定。因为p s l s i 中包含了大量的信息，因此单独分出来，在 需要的时候再进行细致的分析。 对于一个有众多节目来源的播出前端来说，能够掌握传输流的i d 、p i d 的数 量、网络i d 和网络名称是非常重要的。 3 带宽码率监测 带宽码率监测包括整个t s 流总码率的最小值、最大值、有效值、当前值、 t s 流中每路节目的码率和所占带宽的比率、p s i s i 中每个表的码率、空包率和 其它数据的码率。 监测t s 流的总码率，可以防止t s 流瞬间超过带宽而影响传输和接收，同时 也为一个通道的节目规划设置提供了重要的参考。 监测t s 流中每路节目的码率，可以掌握每路节目的播出状况。尤其是在统 计复用的情况下，当不同优先级别的节目因瞬间码率过高而使预先设置的总带宽 溢出时，可能会为了保证优先级高的节目的效果而强行对优先级低的节目降码 率，结果影响优先级低的节目在接收端的效果。这些都可以通过监测t s 流的节 目码率而及时掌握和处理。 第二章数字电视传输流监测系统 4 p s l s 1 分析 数字电视业务信息由p s i 和s i 两部分构成。p s i 是m p e g 2 规定的，它由p a t 、 p m t 、c a t 和n i t 4 个表构成，其中p a t 、p m t 表最为重要。s i 是d v b 标准规 定的，它由b a ：r 、s d t 、e i t 、r s t 、t d t 、t o t 、s t 、s i t 和d i t9 个表构成， 其中b a t 、s d t 、e i t 和t d t 是强制性的。p s i s i 由“表”和“描述符”构成。 表是p s i d s i 的基本结构，针对特定用途，p s i d s i 中规定了一系列表来实现它；表 由变量和描述符组成。描述符提供了更多的描述功能。 节目关联表( p a t 卜_ 针对复用的每一路业务，提供相应的p m t 的位置 ( t s 包的包标识符的值1 和n i t 的位置。 节目映射表( p m t 卜一标识并指示组成每路业务的流的位置，及每路业 务的节目时钟参考( p e r ) 字段的位置。 条件接收表( c a l 卜提供复用流中条件接收系统的有关信息。这些信息 属于专用数据，并依赖于条件接收系统。当有e m m 时，它还包括e m m 流的位置。 网络信息表( n i t 卜提供了网络中的一组t s 流的信息及其相关的调谐 信息，同时也提供与网络自身特性相关的信息。主要包括： 网络中各个t s 流的传输流标识、原始网络标识； 各个t s 流所在物理频道的调谐信息； t s 流中包含的业务清单； 网络的名称等。 一般n i t 主要用于接收机的自动节目搜索和初始化过程，通过获取和分 析n i t 表，接收机可以得知网络中包含的t s 流及其调谐信息，并进一 步实现节目搜索功能。这些信息使得接收机可以按照用户的选择以很少 的延时或无延时地改变频道、调谐参数，正确地解码出t s 。 业务群关联表( b a t ) 提供业务群相关的信息，包括业务群的名称及每 个业务群中的业务列表。 业务描述表( s d d 一业务描述表中的每一个子表，都用来描述包含在一 个特定传送流中的业务，该业务可能是现行传送流中的一部分，也可能 是其它传送流中的一部分。节目业务描述表包括有关系统中节目业务的 各种信息，主要有： 业务名称； 业务提供者名称； 当前的运行状态( 运行状态包括：运行、未运行、几秒后开始运行、 暂停等) ； 第二章数字电视传输流监测系统 业务的加扰与否； 当前t s 流中是否存在与该业务对应的当前后续e i t 表； 当前t s 流中是否存在与该业务对应的事件时间e i t 表等； 事件信息表( e i t ) 节目段信息表按时间顺序提供每一个节目业务中 包含的时间的信息。e i t 表分为两种，一种是当前后续时间信息表，另 一种是事件时间信息表。当前，后续时间信息表中只包含现行t s 流或其 它t s 流中指定业务的当前正在播出的时间和其后的一个事件，而时间 事件信息表则包含除了当前后续事件外的，按时间顺序排列的其它事件 表。为了使接收机能够方便的获取事件时间信息表，该表可以分割成片 段( s e g m e n t ) 传送。事件时间表分配了1 6 个t a b l ei d ，每个表最多由2 5 6 个s e c t i o n ，一个子表被分成3 2 个s e g m e n t ，每个s e g m e n t 的时间跨度为 三小时，包含8 个s e c t i o n ，一个s e g m e n t 中列出的应该是在一个三小时 时段中开始播出的所有事件，s e g m e n t 按照时间顺序排列，其中的事件也 按照时间先后排列。事件时间信息表不是必需的，传送时，可以分片段 传送，也可以按照时间传送，如果分片段传送，则能提供的最长的节目 预告时间约为1 6 3 2 3 = 1 5 3 6 小时( 6 4 天) 。e i t 表是电子节目指南的重 要信息来源，它能够提供的主要信息包括： 事件标识； 事件开始标识； 事件持续时间长度； 运行状态； 条件接收模式； 事件简短说明； 事件扩展说明信息； 条件接收标识： 事件类型说明； 家长控制级别； 数据广播描述信息等。 运行状态表( r s t ) 运行状态表能够准确而无误的更新一个或多个 事件的时间状态，由于时间表的变化，事件的播出时间可能提前或滞后， 当播出时间表改变时，其变化可以通过运行状态表表示出来。 时间和日期表( t d n 给出与当前时间和日期相关的信息。由于这些 信息更新频繁，所以需要使用一个单独的表。 分析p s i s i ，可以了解被监测的t s 流的复用结构、每个p m t 表的p i d 、每 9 第二蕈数字电视传输流监测系统 路节西懿p c r 的p i d 、视，音频的p i d 、s d t 帮e i t 的详细信息。如果被溢涮的 是加密的t s 流，还可以通过分析p s f s l 获取相关加密信息。 5 节目详细信息 深入到e s 层分析，给出每鼹节目的音视频信息，音频信息包括：格式、压 缡屡、比特攀、采舜率、啻羧模式等；褪频镶惑包捺：像素数、嫉率、魄特率、 类、缀、瓷菇院、色度格式等。翳豁市场上大多数弱滚分橱佼都没有该功辘。 6 p c r 分析 d s 9 0 0 0 般测系统在t r1 0 1 * 2 9 0 第二优先级中，给出p c r 的错误个数，并把 p c r 的其体分析作为一个单独的模块。p c r 分析包括p c r 的精度分析芹口p c r 的 弱疆分辑。 p c r 麓精度：p c r 懿镶误范围是蠹完许镶离藏磷p c r 篷兹最大德确定 的，称为p c r 精度。通常p c r 的精度设鬣在5 0 0 n s 之间。 p c r 的间隔：指两个悠续的p c r 之间最大的间隔时间，d v b 的默认值 是4 0 m s ，m e p g 2 的默认值是l o o m s 。 7 。b u f f e r 分析 豫了程t r l 0 1 。2 9 0 孛绘窝缓洚器镶误瓣个数之羚，d s 9 0 0 0 整b u f f e r 豹其体 分析也作为个单独模块。包搔以下内容： t b * b u f f e r i n g e i t o r ( t b ，缓冲- 出错) ：传输缓冲器( t b n ) 溢出； t b s y s b u f f e t i n g e r r o r ( t b s y s 一缓冲出错) ：系统信息的传输缓冲器 ( t b s y s ) 溢出； m b - b u f f e r i n g - e r r o r ( m b * 缓狰- 逡镱) ：褪簇多爨复慧缓诤箍( m b n ) 滏 蹬，绒使用v b v 延迟溶辩多路复用缓；中器( m b n ) 抽空； e b - b u f f e r i n g - e r r o r ( e b 一缓冲出错) ：视频戆本流缓冲器( e b n ) 溢出， 或使用泄漏法时基本码流缓冲器( e b n ) 抽掇； b - b u f f e r i n g - e 髓o r ( b 缓冲出错) ：音频主缓冲器( b n ) 溢出或抽空； b s y s - b u f f e r i n g - e r r o r ( b s y s 一缓泞一爨镶) ：系绞镲惑菸主缓i 孛嚣( b s y s ) 瀣 奎； 2 4d 8 9 0 0 0 鹤流分析仪软件的特点 d s 9 0 0 0 避流分辑议软彳孛豹功戆翅下： 纂蜜瓣分辑( 在线 秘磁滚文箨努耩( 离线) 为俸，麓d v b 赫p e g - 2 的t s 流进行全面分析。实时分析码流的最大码率为6 0 枷o p s 。 采用d v b 最新的t r l o l 2 9 0 测试标准对码流j 行三级错误检测，可以测量 第二章数字电视传输流监测系统 三个优先级的全部内容，显示统计结果。同时提供详尽的错误分析结果， 便于现场迅速解决问题。 为使用者提供独立的p s i s t 显示模块，可以分层显示各个表中的所有信 息，直到最底层的描述子信息。 从t s 流中的p s i 和s i 表中提取出主要参数，并进行分类，形成带宽信 息、节目信息、音视频信息和复用结构等多个独立的信息显示模块便于 集中显示所有分类后的信息( 包括其中的所有中文信息) ，便于使用者迅 速查找想了解的信息。 提供强大的语法分析功能，对t s 分组s e c t i o n 进行捕获和语法分析，可 以通过此模块对数字电视的传输结构进行了解和学习。 提供s t d - - b u f f e r 缓冲区分析模块，用于显示实时分析时系统和各路节 目的t s t d ( 系统目标解码器) b u f f e r 的存储情况，其中上溢错误、下 溢错误、空缓冲器错误、数据延迟错误是m p e g 2 规定的b u f f e r 错误，描 述了缓冲区出现的不同的错误的次数。 提供软解码播放软件，可以对在线码流进行实时解码，也可以对码流文 件进行离线解码，观测节目的视频质量。 可以对分析仪后台数据库中的数据进行组合查询，可以查询正在监测的 码流错误，也可以对历史错误进行查询。 此外，和我们原先自主研发的t d a 0 3 0 1 型码流分析仪相比，d s 9 0 0 0 的 软件在功能上更加完善，性能上更加优越，它最明显的两个特点是高实时性 和极为人性化的设计。后面章节将就这两个特点展开具体讨论。 第三章d s 9 0 0 0 码流分析仪软件的实时性 第三章d s 9 0 0 0 码流分析仪软件的实时性 3 1 码流监测对实时性的要求 d s 9 0 0 0 码流分析仪的用户对象是广大数字电视运营商和服务商，如有线电 视台，以及数字电视生产制造商。 刘于有线电视台用户来说，需要一套完整解决方案对数字电视的播出质量进 行实时监测，从而实时、迅捷地检测到数字电视传输系统的运行错误、判断并报 告错误的严重性，同时提供详细的分析结果提示便于故障的修复，以保障整个数 字电视系统的可靠运行和安全播出。 对于数字电视生产制造商来说，由于设备零件流水线生产，为了提高生产效 率，降低生产成本，他们对于码流监测的实时性就有更高的要求。 从以上分析可以看出，码流分析仪的实时性是用户最为关心的一个性能，而 在w i n d o w s 操作系统中，要提高软件的实时性，多线程编程是一个最常用的手 段。 3 2 多线程技术在w i n d o w a 程序中的应用 3 2 ，1 概述 在现代的各种实时监控系统和通信系统中，在w i n d o w s9 x n t 下利用多线 程编程是常用的手段。w i n d o w s9 x n t 是抢先式的多任务操作系统，程序对c p u 的占用时间由系统决定。多任务指的是系统可以同时运行多个进程，每个进程又 可以同时执行多个线程。进程是应用程序的运行实例，拥有自己的地址空间。每 个进程拥有一个主线程，同时还可以建立其他的线程。线程是操作系统分配c p u 时间的基本实体，每个线程占用的c p u 时间由系统分配，系统不停的在线程之 间切换。进程中的线程拭享进程的虚拟地址空间，可以访问进程的资源，处于并 行执行状态，这就是多线程的基本概念。用进程和线程的观点来研究软件是当今 普遍采用的方法，进程和线程概念的出现，对提高软件的并行性有着重要的意义。 3 2 2v c + + 对多线程的支持 使用m f c 开发是较普遍的v c l l - + 编程方法。在v c + + 6 0 下，m f c 应用程序的线 第三章d s 9 0 0 0 码流分析仪软件的实时性 程由c w i n t h r e a d 对象表示。v c + + 把线程分为两种：用户界面线程( u s e r i n t e r f a c e t h r e a d ) 和工作线程( w o r k e r t h r e a d ) 。用户界面线程能够提供界面和用户交互， 通常用于处理用户输入并相应各种事件和消息；而工作者线程主要用来处理程序 的后台任务。工作线程没有消息机制，通常用来执行后台计算和维护任务。m f c 为用户界面线程提供消息机制，用来处理用户的输入，响应用户产生的事件和消 息。但对于w i n 3 2 的a p i 来说，这两种线程并没有区别，它只需要线程的启动地 址以便启动线程执行任务。 1 线程的启动和终止 程序一般不需要直接创建c w i n t h r e a d 对象，通过调用a f x b e g i n t h r e a d ( ) 函 数就会自动创建一个c w i n t h r e a d 对象，自动调用对象的c r e a t e t h r e a d 0 函数， 从而开始一个线程。创建上述的两种线程都利用这个函数。需要注意的是，在 w i n 3 2 编程或者m f c 编程中，不要直接调用c r e a t e t h r e a d 0 函数，因为它是由操 作系统提供的接口。在m f c 编程中使用a f x b e g i n t h r e a d ( ) 来创建线程，而在w i n 3 2 编程中用b e g i n t h r e a d e x 0 创建线程，后两个函数是编译器对c r e a t e t h r e a d 0 的封装。 线程的终止取决于下列事件之一：线程函数返回；线程调用e x i t t h r e a d 0 退出；异常情况下用线程的句柄调用t e r m i n a t e t t w e a d0 退出；线程所属的进程 被终止。同创建线程一样，在w i n 3 2 编程和m f c 编程中不应直接调用上面的函数， 而应分别使用_ e n d t h r e a d e x0 和a f x e n d t h r e a d0 来结束线程。 2 线程间的通信 通常情况下，一个次级线程要为主线程完成某种特定类型的任务，这就隐含 着表示在主线程和次级线程之间需要建立一个通信的通道。一般情况下，有下面 几种方法实现这种通信任务：使用全局变量、使用事件对象、使用消息。 3 线程的同步 因为同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间，而在w i n d o w s9 x n t 系统下线程是汇编级中断，意味着各个线程可以访问进程中的公共对象，这些对 象可能是全局变量，m f c 的对象，m f c 的a p i 等，所以使用多线程的过程中需 要注意的问题是如何防止两个或两个以上的线程同时访问同一个数据，以免破坏 数据的完整性。保证各个线程可以在一起适当的协调工作称为线程之间的同步。 v i s u a lc + + 中使用同步类来解决操作系统的并行性而引起的数据不安全的问 题，常用的有以下几种： c s e m a p h o r e ：信号灯对象，允许一定数目的线程访问某个共享资源，常用来 控制访问共享资源的线程数量。 c m u t e x ：互斥量对象，一一个时刻至多只允许一个线程访问某资源，未被占用 第三章d s 9 0 0 0 码流分析仪软件的实时性 时处于有信号状态，可以实现对共享资源的互斥访问。 c e v e n t ：事件对象，用于使一个线程通知其他线程某一事件的发生，所以也 可以用来封锁对某一资源的访问，直到线程释放资源使其成为有信号状态。适用 于某一线程等待某事件发生才能执行的场合。 c c r i t i c a l s e e t i o n ：临界区对象，将一段代码置入临界区，只允许最多一个线 程进入执行这段代码。一个临界区仅在创建它的进程中有效。 这些同步对象使各个线程协调工作，程序运行起来更安全。 本软件中多线程问采用的是事件同步机制。因此下面重点介绍利用事件对象 通信的原理。 在线程之间传送信号的一种比较复杂的方法是使用事件对象。一个事件对象 可以出于两种状态的一种：信号态和非信号态。创建一个事件对象用 c r e a t e e v e n t ( l p s e c u r l t ya t t r i b u t e s p e v e n t a t t r i b u