（通信与信息系统专业论文）iptv测试仪中数据调度与视频质量测试算法的研究与开发.pdf

摘要 摘要 i p t v 融合了电信、广播电视、互联网技术，可以作为三网融合的切入点，在 全球范围内受到普遍关注。从目前国内外的研究进展来看，已公布数十项口t v 技术标准，但大多停留于系统架构和需求层面，不足以指导实际开发和部署，短 期内难有成熟技术供运营商选择。在现有网络架构上规模发展m t v 业务，通过 监测和分析现网口t v 业务质量状况，优化影响i p t v 业务质量的关键因素以及分 析优化效果，是p t v 运营商的最佳选择。 影响端到端口t v 业务质量的因素众多，必须依靠端到端的监测系统提供全 程监测。从国内外研究情况来看，已提出一系列框架性建议，但尚未推出可行的 i p t v 业务质量监测标准，众多监测设备厂商纷纷推出自己的监测解决方案。用户 域( 即最后一公里) 监测是h u t 建议的端到端口t v 业务质量监测系统的重要 组成部分，现有监测系统出于成本考虑大多并未将其纳入监测范围。手持式设备 成本低、灵活性高，作为运营商解决用户域i p t v 业务质量问题的重要工具受到 广泛关注，已有多款产品进入市场，但总体上不能完全满足运营商需求。针对现 有产品的不足，在充分研究“最后一公里口t v 业务质量监测关键技术的基础上， 论文提出一种以f p g a 为数据调度和处理中心的手持式测试设备解决方案，重点 分析了f p g a 功能实现方案及其详细设计。论文的主要工作和创新点包括以下几 个方面： 论文提出一种基于f p g a 的数据调度系统，包括多个以太网m a c 控制器、 接口f i f o 和一个数据调度器。论文定义一种数据结构来统领调度系统各模块协 调工作，设计一种高效通用的f i f o 来缓存数据并简化模块间的接口。结合实际 应用需求，论文依据i e e e 8 0 2 3 设计实现一种实用价值较高的m a c 控制器。论 文设计实现一种基于r o u n d - r o b i n 算法的数据调度器，简单高效并符合性能要求。 仿真结果表明，该数据调度系统完全符合要求。 在详细分析m d i 和p c r 测试规范的基础上，论文针对m d i ：d f 测试算法 提出一种采用微分法等分采样间隔的优化实现算法，针对p c r 测试算法提出一种 分段相乘、移位累加的优化实现方法，并给出优化算法实现方案。优化算法以更 低的f p g a 资源占用率实现指标计算，实际测试结果符合测试规范要求。 论文基于m o d e l s i m 对数据调度方法和优化测试算法进行逻辑设计功能仿 真，结果表明所述设计功能正确。基于s i g n a l t a p l i 的在系统试对数据调度系统进 行验证，结果表明设计运行可靠。 论文所设计的数据调度和指标测试实现方案已成功应用于c y d d 6 0 0p t v 重庆邮电大学硕士论文 测试仪，该仪表已经在国内成功商用。仪表应用于各地口t v 现网的测试结果表 明，论文所述方案效果良好。 关键词： 口1 v ，m d i ，p c r ，数据调度，f p g a a b s t r a c t a b s t r a c t 口w h i c h h a s i n t e g r a t e d t h e t e c h n o l o g i e s o f t e l e c o m m u n i c a t i o n s ， r a d i o & t e l e v i s i o na n di n t e r a c t ，c o u l db eab r e a k t h r o u g hp o i n tf o rt h ef u t u r et r i p l ep l a y , a n dh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l ya t t r a c t i v ea th o m ea n da b r o a d a tp r e s e n t ，d o z e n so fi p t v s t a n d a r dh a v eb e e np u b l i s h e d ，b u tt h em a j o r i t yo ft h e ma r es t a y i n ga tt h el e v e lo f s y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dr e q u i r e m e n t s ，a n dm e yc a nn o tb eu s e dt og u i d ed e v e l o p m e n t a n dd e p l o y m e n t t h e r ew i l lb en op r o v e nt e c h n o l o g i e sf o ro p r a t o r s s e l e c t i o n f o rt h e d e v e l o p m e n to fe x t e n s i v e 口t vs e r v i c e si nt h ee x i s t i n gn e t w o r ka r c h i t e c t u r e ，i ti st h e b e s tc h o i c ef o ro p r a t o r st oo p t i m i z et h ek e yf a t o r st h a ta f f e c tq u a l i t yo fi p t vs e r v i c e a n da n a l y z et h ee f f e c t so fo p t i m i z a t i o nb ym o n i t o r i n ga n da n a l y z i n gt h ep e r f o r m a n c e s t a t u so fo p e r a t i o n a li p t vn e t w o r k t h eq u a l i t yo fe n d - t o e n d 口t vs e r v i c e si sa f f e c t e db yn u m e r o u sf a c t o r s ，a n dt h e e n d - t o e n dm o n i t o r i n gs y s t e mi sn e c e s s a r yt op r o v i d ea l l r a n g em o n i t o r i n g e x p l o r i n g t h er e s e a r c he v o l u t i o na th o m ea n da b r o a d ，s e v e r a lf r a m e w o r kp r o p o s a l sh a v eb e e np u t f o r w a r d ，b u tf e a s i b l es t a n d a r d sf o rm o n i t o r i n gt h eq u a l i t yo f 口t vs e r v i c e sa r es t i l l a b s c e n t m a n ym o n i t o r i n ge q u i p m e n ts u p p l i e r sh a v ep r o p o s e dm e i ro w n s o l u t i o n s m o n i t o r i n go ft h ee n d u s e rd o m a i n ( t h el a s tm i l e ) i sas i g n i f i c a n tp a r to ft h es y s t e m t h a ti ss u g g e s t e db yi t u tf o rm o n i t o r i n gt h eq u a l i t yo fe n d t o e n d 口t vs e r v i c e s ，b u t m o s te x i s t i n gm o n i t o r i n gs y s t e m sh a v n tb r i n gi ti n t oa p p l i c a t i o nf o rt h er e a s o no f c o s t s h a n d h e l di n s t r u m e n t sh a v ec a u g h to p e r a t o r s a t t e n t i o n sf o ri t sl o wc o s t sa n d l l i g hf l e x i b i l i t y , a n di th a sb e c o m eac r u c i a lt o o lf o rs o l v i n gp r o b l e m so ft h eq u a l i t yo f i p t vs e r v i c e si nt h ee n d u s e rd o m a i n a l t h o u g hs o m eo ft h e mh a v eb e e ni nc o m m e r c e , b ya n dl a r g et 1 1 e yc a l ln o tf i n e l ym e e tt h en e e d so fo p e r a t o r s i nc o n n e c t i o nw i t ht h e d e f i c i e n c i e so fe x i s t i n gp r o d u c t sa n db a s i n go na ni n t e n s i v es t u d yo nt h ek e y t e c h n o l o 西e so fm o n i t o r i n gt h eq u a l i t yo fi p t vs e r v i c e sa tt h el a s tm i l e ，am o n i t o r i n g s o l u t i o nt h a tb a s e df p g aa st h ee x e c u t i v ec e n t e rf o rd a t as c h e d u l i n ga n dp r o c e s s i n gi s p r o p o s e di nt h i st h e s i s a n dt h es o l u t i o no ff u n c t i o n a li m p l e m e n t a t i o no ff p g aa n di t s d e t a i ld e s i g ni st h ef o c u s w h a tt h i st h e s i sh a sd o n ea n di n n o v a t e di sl i s t e da sf o l l o w s ： f i r s t l y , af p g a - b a s e d d a t as c h e d u l i n gs y s t e m , w h i c hi n c l u d e sm a n ym a c c o n t r o l l e r sa n di n t e r f a c ef i f o sa n dad a t as c h e d u l e r , i sp r o p o s e di nt h et h e s i s at y p e o fd a t as t r u c t u r ei sd e f i n e df o rc o o r d i n a t i n gs u b m o d u l e so ft h es c h e d u l i n gs y s t e mi n t h et h e s i s ，a n da ne f f i c i e n ta n du n i v e r s a lf i f 0i sd e s i g n e dt os t o r et h ed a t aa n d m 重庆邮电大学硕士论文 s i m p l i f yi n t e r f a c eb e t w e e ns u b m o d u l e s c o m b i n i n g 丽ma p p l i c a t i o nd e m a n d sa n d b a s i n go ni e e e8 0 2 3 ，t h et h e s i sh a sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e dam a cc o n t r o l l e r w h i c hh a sp r a c t i c a lv a l u e a n db a s e do nr o u n d - r o b i na l g o r i t h m ，ak i n do fd a t a s c h e d u l e rw h i c hi ss i m p l ea n de f f i c i e n ta n dm e e t st h ep e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t si s d e s i g n e di nt h et h e s i s s i m u l a t i n gr e s u l t ss h o w 曲a 毒t h i sd a t as c h e d u l i n gs y s t e mc o u l d c o m p l e t e l ys a t i s f yt h ed e m a n d s s e c o n d l y , b a s i n go nt h ea n a l y s i so ft h et e s t i n gs p e c i f i c a t i o n so f ia n dp c r , i n c o n n e c t i o n 谢mt h et e s i n ga l g o r i t h mo fm d i ：d f , a l lo p t i m i z e da l g o r i t h m , w h i c hu s e s d i f f e r e n t i a lm e t h o dt od i v i d es a m p l i n gp e r i o di n t oe q u a lp a r t s ，i sp r o p o s e di nt h i st h e s i s a n di nc o n n e c t i o nw i 吐lt h et e s i n ga l g o r i t h mo fp c r , a no p t i m i z e dm e t h o dt h a tb a s e d o nt h ec o n c e p to fs e c t i o n a lm u l t i p l i c a t i o na n ds b j m n ga c c u m u l a t i o ni sp r o p o s e di nt h i s t h e s i s a n dt h et h e s i sh a sa l s op r o v i d e dt h ei m p l e m e n t a t i o n so ft h e s eo h m i z e d a l g o r i t h m s t h e s eo p t i m i z e da l g o r i t h m sw o u l da c h i e v et h ei n d e xc o m p u t a t i o n 丽ml o w o c c u p a n c yr a t eo ff p g ar e s o u r c e s t e s t i n gr e s u l t ss h o wt h a tt h i sm e n t i o n e dd e s i g n c o u l dc o m p l e t e l ym e e tt h er e q u i r e m e n t so f t e s t i n gs p e c i f i c a t i o n s t h i r d l y , t h ed a t as c h e d u l i n gm e t h o da n do p t i m a lm e a s u r i n ga l g o r i t h m sh a v e b e e n f u n c t i o n a l l ys i m u l a t e db ym o d e l s i mi nt h i st h e s i s ，a n dt h es i m u l a t i o nr e s u l t si n d i c a t e t h e d e s i g nf u n c t i o nc o r r e c t l y n ed a t as c h e d u l i n gs y s t e mh a sb e e nv e r i f i e db y i n s y s t e md e b u g g i n gb a s i n go ns i g n a l t a p l ia n dt h er e l i a b i l i t yo ft h ed e s i g ni s c o n f i r m e d - n l es o l u t i o n sf o rt h ed a t as c h e d u l i n gs y s t e ma n dt h eo p t i m a la l g o r i t h m sd e s i g n e d i nt h i st h e s i sh a v eb e e ns u c c e s s f u l l yi m p l e m e n t e di nc y d d 6 0 0m t vt e s t e r a n dt h e t e s t e rh a sb e e na c h i e v i n ga p p l i c a t i o nc o m m e r c i a l l yi nt h ed o m e s t i c m a r k e t b y a p p l y i n gt h et e s t e rt ot h e 口t vn e t w o r ki nr e a l i t y , t h et e s t i n gr e s u l t si n d i c a t et h a tt h e m e n t i o n e ds o l u t i o n si nt h i st h e s i sa l ee f f e c t i v e k e yw o r d s ：i p t v , m d i ，p c r , d a t as c h e d u l i n g , f p g a i v 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 i p t v t l 】是在设法支持服务质量( q o s ) 体验质量( q o e ) 水平、安全性、交 互性和可靠性等要求的口网络上传送的多媒体业务，如电视视频音频文字图形 数据等。相较于传统数字电视，口t v 更具优势【2 ，3 】： 业务种类【4 ，5 】丰富，基本业务如电视直播、视频点播、时移电视等，应用 型业务如视频通信、电视短信、互动广告、在线游戏、在线购物、远程教育等； 服务个性化，用户可以根据需要定制业务，也可以按自身喜好来选择节目 及其播放进度； 互动性，基于口网络的开放性和双向性，用户可以通过终端与服务器实 现互动来获得个性化业务； 受众分布范围广，只要通过一定的方式【6 】接入互联网，用户都可能获得服 务。口t v 有效地结合了电信、电视和互联网的优势，可以作为三网融合的切入点， 受到全球电信运营商的普遍关注。 自2 0 0 5 年以来，m t v 在全球得到较大发展。据i s u p p l i 公司的统计和预测数 据【7 】，目前全球口t v 用户为3 3 0 0 万左右，到2 0 1 4 年将达到1 2 3 亿。中国口t v 市场的真正启动始于2 0 0 5 年上海文广获得首张口t v 牌照，之后电信和联通纷纷 与之合作进入m t v 市场，如今已初具规模。据来自流媒体网的数据【8 】，2 0 0 9 年 底中国p 1 v 用户数达4 7 0 万，并预测2 0 1 0 年将达到9 0 0 万。但是与中国巨大的 潜在用户市场相比则显不足，据工信部公布的数据【9 】，2 0 0 9 年1 0 月中国宽带用 户已突破1 亿，手机用户数达7 3 亿，可见中国m l v 市场有巨大的发展潜力。随 着中国政府关于三网融合相关政策的实施和融合路线图与时间表的确定【l o 】，未来 i p t v 的发展值得期待。 m t v 潜在的广阔市场前景也隐藏着巨大的市场竞争压力。作为中国i p t v 市 场最主要的推动者，各电信运营商在疋1 v 运营中面临的压力主要来自：广电运 营的数字电视对市场的争夺，逐渐兴起的互联网视频业务对用户市场的蚕食，电 信运营商之间的相互竞争，用户对业务质量的需求与电信运营商的业务保障能力 之间的博弈等。电信运营商要想在竞争中取胜，最重要的是获得用户的认可。 体验质量( q o e ) 反映最终用户对应用或业务的总体主观可接受程度。口t v 是一种强调用户体验的业务，提供具有更高q o e 的p t v 业务才是电信运营商取 得市场成功的关键。影响口t vq o e 的因素很多，总体上可以分为技术因素和非 重庆邮电大学硕士论文 技术因素。技术层面上，因口t v 承载在多业务融合的口网络上，i p 网络的q o s 性能指标( 丢包、时延和时延抖动等) 以及i p t v 业务层的客观性能参数( 编码 速率、包丢失率、可获得性等) 都会对总的q o e 产生影响 1 1 - 1 3 】。提升p t v 业务 质量和保障用户体验质量是电信运营商关注的焦点和面临的一大挑战。 本章从介绍国内外对口t v 的研究进展出发，分析了电信运营商在i p t v 业务 运营中面临的挑战，指出在当前技术条件下监测i p t v 业务质量的必要性，接着 对t v 业务质量监测技术研究进展和产业化发展现状进行介绍，在此基础上提 出本论文的主要研究内容。 1 2i p t v 国内外研究进展 对母t v 的研究主要体现在标准的制定上。口t v 标准的制定不仅对整个产业 的发展至关重要，更因涉及众多知识产权题而备受全球各主要国家的标准化组织 和各大企业的高度关注【l 6 】。欧洲( e t s i ) 、美国( a t i s ) 、日本( t t c ) 、韩国 ( 兀a ) 和中国( c c s a ) 等国家和地区标准组织纷纷将口1 v 作为工作重点，一 些主要运营商和设备制造商还成立了旨在促进互操作的产业推进组织，如开放 口t v 论坛( o p e ni p t vf o r u m ) 、日本口t v 论坛( i p t vf o r u mj a p a n ) 等， 其它组织如i s m a ( i n t e r n e t 流媒体论坛) 、d s l 论坛、i e t f 等标准组织纷纷在自 己的领域研究口t v 标准。r r u t 于2 0 0 6 年启动口t v 标准研究工作，除进行自 身的标准制定外，还在协调全球标准化活动方面发挥着重要作用。 1 2 1i t u t u - t 的口t v 标准化活动旨在协调全球各标准组织标准制定的差异，以推 出统一的国际标准，其活动得到全球主要国家和各大公司的积极支持。各标准组 织将成果以提案的形式提交，i ，r u t 对各种提案加以研究，制定并发布国际标准。 自2 0 0 8 年以来，丌u t 共制定发布了1 9 项标准，内容涉及需求和架构、性能监 测、家庭网络、应用平台与端系统以及有线网上的口1 v 等5 大领域，是全球范 围内口t v 产业界达成的共识，具有广泛的产业基础，详见表1 1 。 表1 1r r u - t 已经发布的p t v 国际建议 震 7 7 1 黑：詈誓哥暑紫瓣掣群警鬻尹碍呵耳埽= 曙帮j 霹阿弹节哪弼聊蝌? 产雾唧? 臀甲娟四，翠舅骨7 早孽 翼圈 g 童小嗡二# 毂3 蕴聪躺t 池如翻瓤盘矗蓝缸螽坐盘幽矗赫濑基。曲矗如西盈盛妇。出括 盅i 地上= 涵奎建巍。k 出强醯出五矗越商蕾- 蜮童盟。 y 1 9 0 l r e q u i r e m e n t sf o rt h es u p p o r to fl p t vs e r v i c e s i p t v y 1 9 1 0口t vf u n c t i o n a la r c h i t e c t u r e 需求 2 第一章绪论 x 1 1 9 lf u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sa n da r c h i t e c t u r ef o r 球t vs e c u r i t ya s p e c t s 与总 体架 y 1 9 9 1 t e r m sa n dd e f i n i t i o n sf o ri p t v 构 g 1 0 8 0 q u a l i t yo fe x p e r i e n c er e q u i r e m e n t sf o rp t v s e r v i c e s 口t v g 1 0 8 1p e r f o r m a n c em o n i t o r i n gp o i n t sf o ri p t v 性能 m e a s u r e m e n t - b a s e dm e t h o d sf o ri m p r o v i n gt h er o b u s t n e s so fi p t v g 1 0 8 2 监测 p e r f o r m a n c e 婵t v a r c h i t e c t u r ea n df u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sf o rh o m en e t w o r k ss u p p o r t i n g h 6 2 2 1 家庭 p t vs e r v i c e s 网络 h 7 0 1c o n t e n td e l i v e r ye r r o rr e c o v e r yf o ri p t vs e r v i c e s 职t v h 7 2 0 o v e r v i e wo fi p t vt e r m i n a ld e v i c e sa n de n ds y s t e m s 应 h 7 2 1i p t vt e r m i n a ld e v i c e ：b a s i cm o d e l h 7 5 0 h i g h - l e v e ls p e c i f i c a t i o no fm e t a d a t af o r t vs e r v i c e s 用、 h 7 6 0o v e r v i e wo f m u l t i m e d i aa p p l i c a t i o nf r a m e w o r k sf o r 口t v内容 h 7 6 1n e s t e dc o n t e x tl a n g u a g e ( n c l ) a n dg i n g a - n c lf o r 口1 vs e r v i c e s 平台 h 7 6 2 l i g h t w e i g h ti n t e r a c t i v em u l t i m e d i ae n v i r o n m e n t ( l i m e ) f o r i p t vs e r v l c e s 和端 h 7 7 0m e c h a n i s m sf o rs e r v i c ed i s c o v e r ya n ds e l e c t i o nf o rm t vs e r v i c e s 系统 j 7 0 0p t vs e r v i c er e q u i r e m e n t sa n df r a m e w o r kf o rs e c o n d a r yd i s t r i b u t i o n 有线 j 7 0 1b r o a d c a s t - c e n t r i ci p t vt e r m i n a lm i d d l e w a r e 网络 上的 j 7 0 2 e n a b l e m e n to fc u r r e n tt e r m i n a ld e v i c e sf o r t h es u p p o r to fi p t vs e r v i c e s m t v i t u t 在其y 系列标准中确立了i p t v 的业务需求和支持m t v 业务的体系 架构，提供三种口t v 功能架构的建议【r 7 】以供选择，即n o n - n g np t v 、n g n n o n - i m sm t v 和n g n i m si p t v ，为其他标准组织和i t u - t 内部的协议开发指明 了方向。根据文献【1 4 的研究，r r u t 需继续完善的内容包括网络控制和业务 控制相关建议，以及d r m 互操作等方面的项目。r r u t 正在制定中的标准涉及 两个方面： 口t v 多媒体应用平台( i p t v m a f r ) 和端系统( 疋t vt d e s ) 主要内容包括：m t v 多媒体应用平台的一般问题、p t v 终端设备、i p t v 中 间件、m t v 应用事件处理和口t v 多媒体应用框架等； 多媒体架构 主要内容有m t v 家庭网络的远程管理、支持基于n g n 的i p t v 家庭网络和 虚拟家庭1 、，业务等。 r r u t 的下一步研究方向包括：d t v 应用平台的一致性与互联互通测试 3 重庆邮电大学硕士论文 ( h s t p 口t v s a c i i ) 、i p t v 轻量级w e b 插件( h s t p i p t v w i d g e t ) 、i p t 、厂 富媒体交互应用( h s t p 口t v r i a ) 和i p t v 业务发现与选择等方面。 1 2 2 国外标准组织 欧洲标准研究起步较早【1 4 】，具有较强的技术实力和产业基础。d v b 定义的 m p e gt so v e ri p 标准被全球口t v 系统广泛采用，其中间件标准m h p 对r r u t 的标准制定具有重要影响。e t s i t i s p a n 小组则专注开发基于n g n 的p t v 标准， 在n g nn o n - i m si p t v 和n g n i m si p t v 两个方案上并行展开。目前t i s p a n 已 经基本完成对两种架构的定义，包括体系框架、功能实体、参考点和部分基本业 务流程。 美国a t i si i f 的标准研究 1 4 , 1 6 主要关注t v 用户体验( q o e ) 、头端服务质量、 接入网络服务质量、网络服务质量、视频质量以及用于p t v 的视频模型、家庭 网络服务质量、d r m 需求、对包丢失的体系架构规范、测试和互操作等。其成 果涉及体系架构、d r m 互操作等多方面内容，已完成面向直播业务的第一阶段 标准，开始制定面向v o d 的第二阶段标准。a t i si i f 在2 0 0 7 发布t v 丢包报告， 自0 9 年以来又陆续发布口t v 服务质量模型评价的测试计划( a t i s 0 8 0 0 0 2 5 ) 、 口t v 服务消费域中设备远程管理( a t i s 0 8 0 0 0 9 v 0 0 2 ) 和多播网络服务规范 ( a t i s 0 8 0 0 0 1 9 ) ，涵盖了口t v 生态系统多个领域。 日本由a r i b 、t r c 等标准组织展开国内标准研究，还积极参与r r u t 口t v 应用平台、终端和家庭网络这几个热点领域的研究。韩国t t a 的标准研究工作涉 及口t v 业务平台、d r m c a 互操作、q o s q o e 以及机顶盒互联互通等方面，已 经形成基于口专网的系列口t v 标准，第二阶段工作主要关注n g nm t v 的标准 化。e t r i 、i c u 等组织的专家关注的议题包括网络控制、业务控制、d r m 互操 作、中间件、元数据等【1 4 】。 i s m a 研究的核心是在 n t e m e t 上以流媒体形式传递视频信息，内容涉及系统 体系架构、内容保护方案、字幕表示和用u r l 方式进行视频流传送等，针对口t v 业务主要研究基础技术标准，已发布流媒体体系架构规范i s m a l 0 2 0 和相关数 字版权管理规范【1 6 】。d s l 论坛的标准研究重点是d s l 对i p t v 的支撑和用户在使 用三重播放业务时的体验需求，目前已发布了t r - 1 2 6 、t r 1 3 5 和t r - 1 7 6 等一系 列规范来强化对口t v 业务的支持【l 引。i e t f 的工作重点之一是研究在i p 网络上 传输音视频信息，已发布的标准有r f c 2 2 5 0 、r f c 3 0 1 6 、r f c 3 6 4 0 和r f c 2 4 3 1 等。针对d t v 已发布d r a f t i e t f - f e c f r a m e d v b a 1 f e c - 0 4 、d r a f t s i v a - i p t v m e d i a - 0 1 和 d r a f l - s o f l g e a r - p 2 p s i p i p t v - 0 2 等三项标准草案【1 9 1 。 4 第一章绪论 1 2 3 中国c c s a 中国通信标准化协会( c c s a ) 口与多媒体工作委员会于2 0 0 5 年成立m t v 特别工作组启动标准的研究和制定工作。中国i p t v 标准采用n o n - n g n 口t v 架 构，终端中间件采用w e b 技术体系。基于n g n 的i p t v 标准化研究正处在起步 阶段，目前已完成对体系架构研究的技术报告，对国际标准组织基于n g n 的t v 架构上的差异及导致这些差异的原因进行分析研究，制定了下一步研究计划【1 5 1 。 c c s a 制定的口t v 行业标准呈树状结构【2 0 】，内容涉及总体业务需求和体系 架构、子系统规范和结构等总体规范，以及终端互操作、d r m 、内容交付系统、 承载网体系结构与需求等前期热点。总体来看已经覆盖了主要的技术环节，缓解 了口t v 发展初期标准缺失的矛盾。目前c c s a 已正式发布1 4 项i p t v 标准，详 见表1 2 。 表1 2c c s a 已经发布的口1 v 标准 豳豆篓鍪罴蕊 譬舜、一呷? ? 啊帮罗譬0 翟矽? 麓嚼哆9 墨节鬻孵霉蹿? i 誓? 雾? 謦 多4 ；矗熬_ 赢鑫i 自d 童。五出乞 2 a ：其中a 表示最远两个站点间的传输时延。 d x 坚持原则：侦听到信道空闲时根据选定的坚持原则进入发送状态。三种 坚持原则如表4 2 所示。 表4 2 x l 坚持原则 j 5 ，：， 、j i ，9 ：鬻鬻辫爹。攀i 置：i ，、? j 。，：， j ? 蟹羲雾骧莉爹 特撩譬 性能。 。 ? 线路忙，等待一段时间，再侦听；不忙 非坚持减少冲突，信道利用率降低 时，立即发送 1 坚持线路忙，继续侦听；不忙时，立即发送提高信道利用率，增大冲突 线路忙，继续侦听；不忙时，根据按p p 坚持概率进行发送，另外的1 - p 概率继续侦 有效平衡，但复杂 听( p 可统计得到) ； 图4 6 为c s m a c d 算的执行流程。 n 图4 6c s m a c d 算法流程图 对于运行在1 0 0 m b s 以上的半双工以太网络，引入载波扩展的技术来增加帧 发送的有效长度。但是载波扩展在发送短帧时性能不佳，所以又引入帧突发概念， 4 7 重庆邮电大学硕士论文 使单站在一个仲裁期间可以发送多个帧。1 0 0 m b s 以上目前只有千兆以太网，只 运行于全双模式，载波扩展和帧突发主要是学术研究内容，对大多数网络和用户 无影响。 半双工模式下，m a c 必须满足几个重要的运行参数，表4 3 对其做了详细说 明。 表4 3 半双工m a c 运行参数 r 铲f 、赫翻吝 i 私? “? i 曩e ! z 1 ： 、二，j ”；， ，。 强j ? 。z ：? ? 。；。誓7 1 i r ? 零” 7 j p5 ”甥 i 惑 10 m b s ( 1 ，2 )10 0 m b s ( 1 )10 0 0 m b s ( 1 3 ) 备注。 p a r a 期e t e r 霭 1 ：o 拓也：矗乎o + g ：、e k 旌 巍h d 蠡o f 。乏t 二，鼢蠹；。矗藏。 _：。t ，；一，：，r ? 。? ；，：菹 保证在往返传播延时后帧能 m i n f m m e s i z e5 1 2 b i t s5 1 2 b i t s5 1 2 b i t s 持续发送过，以便冲突检测过 程正常工作。 m a x f r a m e s i z e1 51 8 0 c t e t s1 5 1 8 0 c t e t s1 5 1 8o c t e t s 最大帧长 此参数同时定义了：有效帧载 5 1 2 b i t5 1 2 b i t 波信号最小持续：冲突窗口； s l o t t i m e4 0 9 6b i tt i m e s 最大往返传播延时( 网络规 t i m e st i m e s 模) ：用于后退计算的重传时间 片。 连续发送两个帧时间间隔，接 m t e r f r a m e g a p 9 6 u s 0 9 6 u s0 0 9 6 u s 收站点和信道在此时间内恢 复。 a t t e m p t l h n i t 1 61 61 6 尝试发送一个帧的最大次数。 随机后退间隔范围上界最大 b a e k o f f l i m i t1 01 0l o 指数。 j a m s i z e 3 2 b i 协3 2 b i t s3 2 b i t s 拥塞码长度。 s l o t t i m e c x t c n d s i z e o0 载波扩展长度。 m i n f r a m e s i z e n 0 t n 0 t b u r s t l i m i t 6 5 5 3 6 b i t 最大突发帧长。 a p p l i c a b l ea p p l i c a b l e 1 与上表中指定的值有任何偏离都可能影响网络的正常操作。 2 两个成功发送的无冲突的连续的包之问的间隔时间( 从发送前一个包的i d l e 状态开始到下一个包的前 导码) 最小值可以为4 7b i t st i m e s 3 两个成功发送的无冲突的连续的包之间的间隔时间( 从前一个包的f c s 域的最后一个b i t 到下一个包的 前导码的第一个b i t ) 可以为最小值6 4b i t st i m e s 2 ) 全双工模式 站点之间采用相互独立的信道进行数据接收和发送，不存在介质争用问题， 一旦有数据要发送可立即执行。因此不需要执行c s m a c d 算法，不需要对线路 第四章p t v 测试仪数据调度与视频质量测试f p g a 实现 进行载波侦听和冲突检测，也不需要进行载波扩展和真突发等复杂操作。链路长 度只与信号强度相关，信道容量得到增加。全双工模式需要满足以下几种条件： a 物理媒介可以在无干扰的情况下同时完成数据收发： b 两站点之间有点到点的全双工链路相连，没有共享媒介的竞争，没有必 要使用c s m a c d 算法； c 每个站点都支持并被配置为全双工模式工作； d 线路具有足够的缓存能力。 在以太网应用中通常要持续传输大量的数据，全双工m a c 必须提供显示的 流量控制功能来保障可靠传输。在半双工模式下，每个站点只有在获得介质使用 权限的情况下才能发送数据，这让接收站点有足够的资源和能力来处理接收到的 数据。全双工模式下，由于站点之间存在独立的收发信道，使得任何站点只要有 数据发送就可立即获得介质使用权。在没有任何流量控制机制的情况下，接收站 点可能因为资源和处理能力的限制，不能完全及时处理接收到的数据而导致丢帧， 因此需要一种机制来进行显式的流量控制。 i e e e 8 0 2 3 定义了一个m a c 控制子层，它作为m a c 子层的可选功能存在， 图4 7 所示即为m a c 控制子层的位置。m a c 控制子层的第一个功能即是显式流 量控制，对m a c 控制敏感的客户( 如处理能力有限的m a c 客户) 利用此层来 控制m a c 操作。对于不需要m a c 控制功能的用户，不发m a c 控制请求，也