1 导言
到2007年6月，全球范围内现已有超越200个包含设备制造商、运营商在内的用户在运用IXIA所供给的业界抢先的IPTV测验处理计划（http://www.catr.cn/ctu/cshdt/200707/t20070706_597416.htm）。
不同的用户对IPTV测验重视的要点也有所不同，IXIA全体的IPTV测验处理计划包含IPTV网络布置前的设备测验以及布置后的检验测验和日常保护测验。本文介绍的IXIA IPTV测验处理计划首要是针对布置前的测验，包含两个方面：设备制造商研讨开发IPTV相关网络设备（VOD服务器，IPTV网关，DSLAM，IPTV组播交流机和路由器等）所需求进行的设备功能测验；运营商在实验室树立模仿环境，验证所规划的网络是否能够很好地承载IPTV事务的体系测验。图1是一个典型的IPTV网络，IXIA能够供给整个体系端到端的事务测验以及体系的各个组成部分的设备功能测验。首要包含VOD视频服务器测验；组播视频流质量测验；频道切换时刻测验；网络承载视频才干测验；边际网络测验；接入网络测验；网络视频流被迫监测与质量剖析测验以及网络架构中DNS，DHCP，LDAP，RADIUS等各种服务器的功能测验。本文首要对最常见的测验运用场景做一介绍。
图1典型的IPTV网络组成
2 常见IPTV测验运用
2.1 VOD事务测验
VOD事务一般选用点播办法进行传送，各种编码的视频流，如H.264，MPEG-4，MPEG-2和VC-1等一般封装成传输流（Transport Stream）经过RTP/UDP或许UDP协议直接承载并传送，并经过RTSP协议自在操控节意图进展，中止节意图播映。但每个点播用户都需求占用必定的网络带宽，因而并发用户数遭到网络带宽、服务器功能的约束。
和VOD事务相关首要有3个协议，RTSP（Real Time Streaming Protocol）是一种会话操控协议，用于在IPTV网络中传送（如VOD事务的实时交互内容），该协议依据TCP以确保牢靠的操控信令传送。RTP(Real Time Protocol)是一种无状况的媒体流传送协议，用于传送多媒体内容，该协议依据UDP或许TCP。MPEG TS（MPEG Transport Stream）包含多元的语音和视频流封装并承载在RTP/UDP或许直接在UDP上进行视频传送。而且经过PID进行语音和视频的同步。TS流分为单节意图TS流（SPTS，Single Program TS）和多节意图TS流（MPTS，Multiple Program TS）两种（见图2）。一般状况下，一个UDP或许RTP/UDP数据包中，能够包含1~7个TS帧，一个TS帧长为188个字节。每个IP包里边包含整个或许部分视频图画信息。
图2MPEG-2 TS流格局
VOD事务功能的测验方针首要有最大并发视频流数量、每个视频流的质量、带宽动摇、所运用的均匀带宽、丢包率和均匀呼应时刻等。需求阐明的是，下面界说的方针有的是被业界广泛认可和承受的方针，有的是和协议相关的术语。两者的有用结合，能够全面评价相关设备对VOD事务的承载才干。
最大并发视频流数量是指视频流体系在同一时刻内所能够支撑和处理的最大在线用户数目，且要求每个用户都能够在确保视频质量的状况下正常收看完好的视频节目。在用户数目逐渐添加到最大值之前，体系不会使现已在线的用户因为新添加了用户而呈现不能取得服务的状况。有的视频体系尽管能够供给数目巨大的并发流，可是失利的数量许多，因为用户大都选用TCP协议以确保牢靠的操控信令传送，因而重传今后并发流数目并没有下降，可是关于本来已失利的视频流而言，这些用户现已无法持续得到视频服务。因而，最大并发视频流数量应该是视频体系所能支撑的有用的、能够一起在线正常观看节目和确保视频质量的最大用户数目。这也就需求在网络的接入部分对VOD视频流供给相应的服务质量（QoS）确保。
视频流质量是指视频流在网络中传输因为网络的各种损害对视频流形成的影响，鉴定视频流的质量一般有两种办法和方针：一种从网络层进行鉴定的MDI以及选用各种客观方针对视频质量片面鉴定的MOS_V，另一种是视频的全参阅（Full Reference）质量鉴定。几种鉴定方面的简略比较如表1所示，相应方针的介绍能够参阅《电信网技能》2007年第12期的《IPTV QoE测验方针概述》。
表1各种视频质量鉴定方针比较
（1）带宽动摇：视频流一般有CBR和VBR两种。常见的MPEG-4和H.264就归于VBR类型。视频文件在播映进程中，因为画面的改动会形成媒体流的带宽改动。CBR节目码速率比较稳定，带宽动摇相对较小；关于VBR类节目而言，接连的画面前后改动较大，故节目码速率改动也相应较大，带宽动摇也随之较大。节目码速率动摇的巨细对视频服务器的吞吐量是个严峻的检测，假如过多的用户点播较高码速率的节目，则很有或许呈现服务器所能支撑的用户数削减的现象，或许视频服务器会下降节目流的输出带宽。
（2）所运用的均匀带宽：在用户观看节目进程中一切用户运用的带宽均匀值。该值越大阐明流媒体视频体系所能供给的带宽才干越强。
（3）丢包率：用户在接纳视频点播服务的时分需求从服务器获取视频文件，在视频文件传输进程中是否产生丢包的状况。丢包率的数值一般比较小，可是对用户的影响非常大，是影响视频质量的杀手，特别是现在运用的紧缩比率都比较高，即便丢掉很少的视频包也会影响到用户的欣赏乃至呈现视频不清楚、马赛克或许断掉衔接的现象。在没有机顶盒对视频流做数据包补偿的状况下，视频点播端到端的丢包率上限不该该超越0.001%。
（4）均匀呼应时刻：用户从宣布点播恳求到得到视频服务的时刻整体散布状况。当然，均匀呼应时刻是越短越好。一般来说，视频点播端到端均匀时延不该超越2s。
从测验方针上来说，设备制造商首要用VOD事务评价视频服务器的功能，别的还用来验证接入和会聚网络设备对VOD视频流的QoS确保才干。关于运营商来说，首要验证IPTV网络对VOD事务的承载才干。本文首要介绍视频服务器的测验。
测验视频服务器，除了关怀上面介绍的方针之外，还有下面方针：衔接（Connection）一个选用3次TCP握手树立起来的TCP衔接。并发衔接数（Concurrent Connections），客户端和服务器端树立起来的多个TCP衔接。吞吐量（Throughput），被测设备发送或许接纳数据的速率，单位为bit/s。视频码流速率（Video Bitrate）评价视频流信息内容的速率，单位为bit/s或许Mbit/s，一般高码流速率有更好的视频质量。有用带宽（Effective Bandwidth）包含协议信息开支的数据速率，有用带宽总是大于视频码流速率，而且和数据链路层技能以及传输层所选用的协议有关。
IXIA视频测验计划能够很好地对VOD视频服务器进行支撑，因为现在各个厂家对VOD事务所选用的RTSP操控协议进行了不同程度和不同办法的修正和定制，要和VOD服务器进行互通有必定的难度，IXIA依据这一特定的测验要求，能够对RTSP的流程进行灵敏定制和调整，支撑RTSP各个指令信息交互的定制，支撑的指令包含Describe，Setup，Play，Pause，Get Parameter，Set Parameter，Teardown等，这些灵敏的特功能够确保IXIA能够和业界简直一切的VOD服务器进行互通并进行功能测验。这是IXIA在视频服务器测验方面非常重要的特性。现在，IXIA是Seachange公司视频服务器认证的测验东西（http://www.catr.cn/ctu/cshdt/200710/t20071031_646571.htm）。能够和Thompson，Bitband，Harmonic，Darwin以及Windows Media Server等业界常见的视频服务器互通并供给功能测验。图3是VOD服务器交流进程与IXIA进行功能测验暗示。
图3VOD视频服务器测验进程暗示图
2.2 视频组播测验
TV节目一般选用组播办法进行传送。组播是一种答应一个或多个发送者（组播源）一次一起发送单一的数据包到多个接纳者的网络技能。组播源把数据包发送到特定组播组，而只要归于该组播组的地址才干接纳到数据包。在IPTV里，组播源往往仅有一个，即运用户数量成倍增长，骨干带宽也不需随之添加，因为不管有多少个方针地址，在整个网络的任何一条骨干链路上只传送单一视频流，即所谓“一次发送，组内播送”。组播提高了数据传送功率，削减了骨干网呈现拥塞的或许性。关于TV体系而言，其所能够支撑的用户数目只是遭到接入网络才干的约束，与前端推送体系的推送才干无关。因而，TV事务功能的首要测验方针包含所推送的最大频道数目、频道均匀带宽、均匀频道切换时刻、I帧参加延时、均匀频道脱离延时、均匀频道参加延时、频道堆叠时刻和频道距离时刻。
（1）所推送的最大频道数目：流媒体体系所能够供给的最多频道数量，用户能够在很短的时刻内遍历一切的频道。
（2）频道均匀带宽：每个频道节目所占用的带宽。标清节目（SDTV）和高清节目（HDTV）所占用的带宽不一样，HDTV节目所占用的带宽远远高于SDTV节意图带宽。表2列出了MPEG-2和MPEG-4典型的标清与高清码流速率与运用。
表2典型MPEG-2和MPEG-4码 流速率与运用
（3）均匀频道切换时刻：从宣布IGMP Leave音讯直到接纳到所恳求频道的第一个组播包之间的时刻。因为在IP网络上TV节意图频道切换只能经过IGMP来完成，相比之下，传统电视机的频道切换则要快许多。因而，依据个人片面感觉，一般IPTV频道切换时刻不该超越2s，不然用户难以忍受频道切换的等待时刻。现在，IPTV频道切换时刻过慢也是急待处理的要点问题。因为处理IGMP首要由接入设备来进行，所以测验接入端的组播交流机、组播路由器和DSLAM等设备的组播仿制与处理才干是视频组播测验的要点，本文也会要点评论。
（4）I帧参加延时：客户端宣布观看节意图恳求成功，并不意味着视频流现已送到达用户的接纳终端上，视频帧有3种，承载整个图片信息的I帧、经过前面的I帧或P帧作为参阅核算得到的P帧以及以I帧或P帧作为参阅核算得到的B帧。只要在接纳端收到I帧时，才表明用户看到了视频节目，才是实在的频道切换成功。因而，得到I帧参加延时关于频道切换时刻的测验才更有意义。
（5）均匀频道脱离延时：从宣布IGMP leave音讯直到接纳到该频道的最终一个组播包之间的时刻。一般频道脱离延时越短越好。
（6）频道堆叠时刻：假如体系频道切换采纳接纳到所恳求频道的组播包之后才中止原频道的组播包的办法，则频道堆叠时刻即指接纳到所恳求频道的第一个组播包与接纳到原频道的最终一个组播包之间的时刻距离。
（7）频道距离时刻：假如体系频道切换采纳先中止原频道的组播包再接纳所恳求频道的组播包的办法，则频道距离时刻即指接纳到原频道的最终一个组播包与接纳到所恳求频道的第一个组播包之间的时刻距离。
上述和频道切换相关的界说，能够参阅图4。
图4频道切换时刻相关界说
频道切换时刻的快慢直接影响用户对IPTV事务的体会质量（QoE）。所以对IPTV网络中处理IGMP恳求报文的设备，比方边际组播交流机、IP DSLAM或许组播路由器的组播仿制与处理才干测验就显的特别重要。IXIA在测验频道切换时刻方面具有显著特色：
●一个测验能够得到和频道切换时刻相关的一切方针，而且能够得到最为要害的I帧参加延时参数。
●能够依据每个视频流鉴定频道切换时刻，也能够对整个体系的频道切换时刻进行测验。
●能够仿真多个用户观看恣意数量的频道，每个频道观看恣意长的时刻然后进行切换。
●支撑“黄金时刻”（Prime Time）的实在环境频道切换仿真。
●在测验频道切换时刻时，选用的是实在的视频文件，能够一起得到每条组播视频流的视频质量，而且能够对相应的I，B，P帧进行计算。
上述特色决议了IXIA的IPTV频道切换时刻为业界最优的、最实在的测验计划，并在设备制造商和运营商的测验中得到遍及运用。
2.3 宽带接入和会聚设备的IPTV测验
因为宽带接入和会聚设备越来越多地承载语音和IPTV的事务流量，因而对其承载才干也提出了更高的要求。传统的宽带接入和会聚设备的测验办法现已不能满意其对新式事务承载才干的要求。在这种状况下，对相应的测验办法也提出了更高的要求。这就需求测验外表能够仿真IPTV事务而且承载在PPPoE，DHCP，VLAN，Q-in-Q和IPSec等多种接入办法上。从图5测验DSLAM的暗示能够看出，在用户侧装备PPPoE接口，一起运用不同VLAN区别数据、语音和视频的流量，并对不同类型的事务流量装备不同的ToS/DSCP等QoS优先级，选用该办法，能够全面评价DSLAM对三重播映事务的承载才干，一起得到用户体会（QoE）的各项方针。
图5宽带接入和会聚设备的IPTV测验
IXIA在实践的宽带接入和会聚设备测验中，特色和优势非常显着，能够仿实在在用户的行为，比方PPPoE接入办法上运转HTTP和VoIP的流量，一起在Q-in-Q接口上运转IPTV事务，这种测验办法彻底以家庭用户为单位，非常实在地评价宽带接入设备的功能。
2.4 IPTV体系视频流质量被迫监测
别的一种常见的运用场景是对网络中存在的IPTV组播流和单播流能够进行被迫实时监测并能够评价相应视频流的视频质量。IXIA共同的视频流提取模块AFM支撑该特性的测验（见图6）。
图6网络中视频流被迫监测
IXIA的以太网流提取模块AFM1000SP是一种以千兆线速进行数据和媒体流剖析的抱负处理计划。该模块从以太网中提取IP数据包，并可在监视器中显现所提取的数据包以进行深化的数据包剖析。
流提取模块以串联的办法与以太网链路相连，而IP数据包则经过该以太网链路提取。两个双介质（铜缆和光纤）兼容以太网测验端口用于相互衔接。串联的测验端口承载网络数据传输，而不改动以太网链路的网络特性。提取的数据包流都将经过镜像处理，然后被转发到第3个千兆以太网标准兼容的监视器端口，该端口可衔接到外部设备以便进行数据包流剖析。这种测验办法，实在完成了视频质量片面和客观鉴定的有用结合，在得到视频流各个用户体会质量客观方针的一起，还能够实时片面地观看视频节目质量。这是现在最为全面、最为有用的视频质量鉴定办法（见图7）。
图7运用AFM模块实时监测视频流
2.5 MS IPTV体系测验
微软IPTV的完成特色结合了业界的一些技能特色而且添加了微软公司特有的一些协议。运转在微软公司渠道上的一些高功能服务器在运营商的网络上，为用户供给内容存储和高效的视频分发服务。在MSTV体系中，首要有获取服务器和分发服务器两种类型（见图8）。
图8MSTV体系组成暗示
获取服务器（A-Server，Acquisition Servers）是从本地或许远端的视频源实时获取内容并供给视频组播服务。分发服务器（Distribution Servers）是用于从运营商网络中的多个收集点分发视频内容以确保视频的快速传送以及最快的频道切换时刻。在用户侧的IP机顶盒则运转微软公司独有的软件和协议以确保最优的功能。
MS IPTV自身的私有性和复杂性给测验带来了应战，为此，IXIA专门开发了针对MS IPTV的测验计划，首要特色包含：
（1）微软机顶盒客户端仿真，支撑快速频道切换行为和MS IPTV流量形式仿真。
（2）获取服务器仿真，能够从网络中获取组播视频流。
（3）分发服务器仿真，支撑视频内容的本地仿制以及处理相应的频道切换。
经过IXIA MS IPTV测验计划，能够评价MS IPTV布置网络环境中的频道切换时刻，包含单播参加和单播到组播的推迟；能够评价网络承载微软协议下的视频流、语音和数据流的才干；能够评价业界认可的客观视频流质量鉴定方针MOS_V和RFC4445标准的MDI方针。
3 结束语
IXIA一致的IP测验渠道为IPTV的全方位评价供给了确保，IXIA IPTV测验计划的首要特色包含：
（1）支撑实在视频流存在的频道切换时刻的测验，支撑I帧参加推迟测验。
（2）支撑依据每条流的视频质量测验并得到MDI和MOS_V客观视频质量方针。
（3）视频质量的片面与客观结合的鉴定办法。
（4）视频质量的Full-Reference 剖析——PEVQ。
（5）视频流的监测和质量剖析（Passive Video Monitoring）。
（6）支撑MPEG I.B.P Frames的计算。
（7）支撑H.264，MPEG-4，MPEG-2，VC-1经过MPEG-2传输流封装并承载在RTP/UDP上，或许直接承载在UDP之上的测验。
（8）支撑MPEG-2，MPEG-4，H.264或AVC-1码流支撑承载在RTP/UDP或许UDP之上的测验。
（9）支撑Microsoft IPTV（MSTV）体系测验。
运用IXIA全面抢先的测验处理计划，能够非常方便地完成Triple Play网络端到端的功能测验、VOD视频服务器的功能测验、IP DSLAM和IGMP Switch的功能测验以及IP机顶盒(STB)的测验。为网络设备制造商IPTV网络设备研制以及运营商IPTV网络事务承载才干评价供给有力地协助。
