Контроль качества в сетях цифрового ТВ

Непрерывный контроль основных параметров передачи ТВ- сигнала и медиапотоков позволяет своевременно обнаруживать и устранять сетевые проблемы, которые могут снизить качество предоставляемых ТВ-услуг. Наряду с традиционно измеряемыми РЧ- параметрами вещательного канала и метриками передачи транспортных потоков, сегодняшние новые системы мониторинга качества ТВ определяют показатели восприятия качества услуг (Quality of Experience, QoE).

Системные уровни

Систему цифрового ТВ логически можно разделить на три уровня: форматирования, сжатия и распределения. На уровне форматирования производители ТВ-контента дискретизируют и преобразуют в нужный формат аудио- и видеоинформацию, которую вещатели будут передавать потребителям. На уровне сжатия производители контента и вещатели сжимают и агрегируют контент для его сохранения и/или распространения. В частности, на этом уровне выполняется мультиплексирование программ и системной информации в единый поток данных. На уровне распространения вещатели обрабатывают контент для передачи его потребителям. На этом уровне осуществляются помехоустойчивое кодирование информации и модуляция РЧ- несущих цифровыми ТВ- сигналами. На приемной стороне на уровнях распространения и сжатия выполняются демодуляция принятых сигналов, а также ремультиплексирование и декодирование программ.

Различного вида ошибки могут возникать на каждом из этих системных уровней. Так, на уровне форматирование качество ТВ-сигнала может пострадать из-за проблем в преобразовании форматов видеоинформации. На уровне сжатия возможны ошибки в передаче синхросигналов, что помешает декодированию принимаемых программ и приведет к заметному ухудшению картинки. На уровне распространения могут быть проблемы в работе модулятора. Целый букет проблем характерен для IP- сетей, которые все более широко используются для перегонки контента между узлами сети и доставки его потребителям (IPTV). Этим сетям свойственны потери пакетов, нарушение порядка их следования, джиттер и других факторы, негативно влияющие на качество картинки и звука. Надо отметить, что ошибки, возникшие на одном уровне, могут вызвать ошибки на другом, причем в ряде случаев это значительно затрудняет поиск первопричины проблемы. Например, распад изображения на квадраты может быть вследствие проблем с компрессией (уровень сжатия) или не скорректированных битовых ошибок в приемнике (уровень распространения).

см. также

Пробники

Для получения полного представления о работе системы цифрового ТВ и проактивного решения возникающих в ней проблем следует осуществлять мониторинг на всех вышеназванных уровнях с помощью специальных контрольно- измерительных приборов или пробников, способных передавать аварийные оповещения. На рынке немало такого рода продуктов с разными наборами функциональных возможностей.

На уровне форматирования в головных станциях ТВ-сетей используются устройства контроля и отображения формы сигнала. С помощью этих устройств осуществляется мониторинг сигнала SD/HD до подачи его на MPEG-кодер.

На уровне сжатия применяются пробники с функциями мониторинга транспортных потоков MPEG, определяющие метрики этих потоков в соответствии с рекомендацией ETSI TR 101 290. Нередко эти пробники имеют еще и радиоинтерфейс, позволяющий на уровне распространения осуществлять мониторинг радиотрансляции, например, по стандарту DVB-S2. В качестве примера такого пробника можно привести шасси VB200 (из семейства продуктов VideoBridge компании Sencore), оснащенное модулем IPTV- анализатора и модулями демодуляторов DVB-T2 и/или DVB-S/S2.

Шасси с IPTV-анализатором модели VB120 и двумя входными модулями DVB-S/S2 модели VB270
компании Sencore

Как правило, используемые для мониторинга РЧ-пробники определяют BER и отношение сигнал/шум, а наиболее многофункциональные модели (например, DTU-236 компании Sencore) выдают также отношение ошибок модуляции (MER) и/или величину вектора ошибки (EVM). При ухудшении работы сети эти параметры заметно изменяются, что служит предупреждением о возможном возникновении проблем с качеством вещания.

От анализаторов IPTV требуется осуществлять мониторинг транспортных потоков, передаваемых по IP в соответствии с ETSI 102 034, измерять джиттер и интервалы между периодами потерь пакетов (RFC 3357) и выполнять ряд других контрольных функций. Все эти возможности есть в IPTV-анализаторах семейства VideoBridge.

К показателем QoE, характеризующим качество видеосервисов, относятся оценки MOS-V (качество видео), MOS-А (качество звука) и MOS-AV (комбинированная оценка качества, учитывающая синхронизацию аудио- и видеопотоков). Существуют разные методы определения оценок MOS для видео и звука, но для осуществления мониторинга лучше всего подходят те методы, в которых не требуется сравнение переданного изображения или звука с его оригиналом.

С точки зрения конструктивного исполнения пробники могут быть стационарными или переносными. Первые предназначены для постоянной работы на головных станциях ТВ- сетей или на промежуточных узлах связи, а вторые используют для диагностики сетевых проблем. В семействе продуктов VideoBridge есть как стационарные решения на базе шасси VB200, так и портативные пробники IPTV, подключаемые к абонентским линиям.

Также существуют решения в виде ноутбука с установленным на нем ПО анализатора IPTV. К такого рода программным средствам относится экспертный IPTV-анализатор feStrеam Analyzer компании Frederick Engineering. Пожалуй, это самый дешевый анализатор, содержащий в себе новейшую версию программного обеспечения компании Telchemy, которое определяет точные оценки MOS-V, MOS-А и MOS-AV. Также ПО feStrеam Analyzer выводит полную статистическую информацию по транспортным потокам (IP, RTP и MPEG2-TS) и проводит анализ передаваемого видеоконтента с определением широкого набора показателей (доли изображений с высокой и низкой детализацией и др.). Все это создает возможность углубленного анализа системы IPTV для определения первопричин проблем с передачей видео.

Начав принимать видеопоток, приложение feStream Analyzer выводит его контрольное изображение и окно с краткой сводной информацией (Summary) о качестве этого видеопотока.

Окно Summary в приложении feStream Analyzer

Компания Frederick Engineering выпустила оснащенный этим ПО компактный аппаратный пробник feStream XMP, который для диагностики эпизодически возникающих проблем с сервисом IPTV можно установить в помещении абонента, подключив к соединению между IPTV-приставкой и модемом хDSL или GPON. Имея большой буфер захвата, данный пробник может анализировать пакеты IPTV в. течение недели или более.