ASI和IP流混用链路中码率异常分析和处理

【本文献信息】李一帆.ASI和IP流混用链路中码率异常分析和处理[J].广播与电视技术，2019,Vol.46(7).ASI和IP流混用链路中

码率异常分析和处理

李一帆

（广东省广播电视卫星地球站，广东 511442）

【摘 要】随着TSoIP技术的成熟发展，IP化代表着卫星地球站发展趋势之一。在完成全面IP化改造之前，同一节目传输链路难免同时存在ASI和IP格式信号传输环节。本文从信道传输码流稳定性角度，提供了一种利用码流处理器，解决ASI-IP和IP-ASI环节共存的PDH数字微波传输链路中码流波动过大问题的解决办法。【关键词】ASI，TSoIP，码流 TN938/ TN943.3 B 10.16171/j.cnki.rtbe.20190007021【中图分类号】【文献标识码】 【DOI 编码】Analysis and Treatment of Bitrate Abnormity

in ASI&IP Mixed Transmission Link

Li Yifan, Dai Qingrong

(Radio and TV Satellite Earth Station of Guangdong Province, Guangdong 511442, China)

Abstract With the development of TSoIP, IP represents one of the development trends of satellite earth station. It is unavoidable that ASI and IP signal transmission segments exist in a program signal transmission link at the same time before IP promotion totally accomplished. In consideration of the stability of steam transmission in channel, this paper proposes a stream processor to solve the problem of big rate jitter in PDH digital microwave transmission link which contains ASI-IP and IP-ASI conversion.Keywords ASI, TSoIP, Stream

1）在电视中心传输机房，节目信号经复用后输出至接口

1 故障现象

PDH微波数字传输系统是卫星地球站备用信号源传输系统之一。为可靠传输多套标清卫视、广播节目和高清卫视的备份信号源，并考虑到未来IP化与融合发展的需求，广东卫星地球站在原标清PDH微波传输链路基础上进行了扩容升级改造，传输容量由原来的34Mbps扩容到100Mbps，I/O接口由原来的E3接口升级为TSoIP接口。系统升级改造后，在调试期间，发现PDH视频信号的解码监测画面出现间歇性马赛克或黑屏现象。

转换器实现ASI-TSoIP格式转换。IP信号传送至NEC数字微波传输设备。

2）在地球站山顶传输机房，NEC数字微波传输系统接收来自电视中心传输机房的微波信号后，输出至接口转换器实现TSoIP-ASI格式转换，再由光发射机通过光缆传回山下地球站机房的光接收机。

3）地球站机房光接收机一路输出至上行播出系统，另一路输出至电视墙等监测系统。

在电视中心传输机房，检查确认接口转换器输入前的编

2 故障分析

1. 传输链路分析

PDH数字微波传输系统改造后的传输链路图如图1所示。

广播与电视技术 〔2019 年·第46卷·第7期〕

码器、复用器设置和输出码流正常，初步排除编码器、复用器故障。重启两端接口转换器后，异常仍存在。检查NEC数字微波传输系统。登录NEC数字微波传输系统网管，检查确IDU和ODU状态图正常，排除认TX、RX、BER数值正常；

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卫星传输 ︳ Satellite Transmission

图1󰀡󰀡改造后的备份信号源PDH微波传输链路图NEC微波传输系统故障。

2. 码流分析

将地球站机房ASI光收机输出的ASI信号连接至码流分析仪检查：

1）检查TR101290一、二层分析均正常；2）检查码流中PAT、PMT、PID等信息均正常；

3）检查PCR抖动分析，数值在143ns～260ns之间波动，较光纤主路信号源和SDH信号源链路PCR抖动指标高，但仍符合DVB规定PCR抖动不大于±500ns的标准。

4）检查Bandwidth饼图长时间发现：当视频画面出现马赛克或闪断现象时，Total总码流和Selected标准值波动较大，经常超出播出码流值（广东卫星地球站播出码率为24.577Mbps），而Used有效码流值波动较小且不超出播出码流值。如图2所示，列出了5个码率异常的截图。

3. 原理分析

传统TS流采用CBR恒定码率传输。CBR需要较大码流以确保高画质，虽牺牲了信道利用率，但有两点目的：一是降低传输码率波动，使链路上的解码器只需配置较小的缓存器即可应对波动，降低成本。当码率波动，解码器缓存区容量和输入输出码率不匹配会出现上溢、下溢等缓存区错误，使解码画面或声音异常。二是为减少对码流中的节目参考时钟PCR的影响，使解码器能精确同步出编码器27MHz时钟信息。PCR抖动和PCR间隔指标超标也容易导致解码出现马赛克或无声音等异常。

码率波动大的原因可从三个层面分析：首先是链路存在不同信号标准和格式转换环节。在ASI中，MPEG编码器将视频、音频打包成ES基本流，加入辅助数据信息进行节目级复用成TS流，再在复用器中进行系统级复用，形成更高码率的TS流。一个MPEG TS包长188字节，包含PAT表、PMT表等多种关键信息[1]。在IP中，以太网中数据帧的最大长度为1500字节，一个IP包最多封装7个TS包(1500/188≈7.98)。7个TS

包加上含有90kHz的PCR时间戳的数据头封装为一个RTP包(第一层封装)，在传输层封装成UDP包，最后在网络层封装成IP报文传输。其中PAT表与PMT表封装为的IP包以UDP协议进行传输[2]。UDP是一种不确保可靠传输和包顺序接收的传输协议。结合码流分析仪对码率的观察结果，码流经历多次不同的协议和标准间转换，按不同标准规则进行多次去空包和插空包过程，对码流稳定性影响较大。

其次，从传输通道层面分析，整条传输链路环节多，特别在PDH数字微波信道，因高标清码流在同一条微波通道传送，不同类级组合和码率等级的码流[3]先后同时进行了复接和解复接传输，增加了传输时延和码率波动的影响。因此，为解决MPEG TS传输码流异常，关键先保证信道传输码率恒定。码率可由调制器符号率算出，如调制器输出符号率为17.778 Symbol/Second，则根据DVB-S标准可算出码率：17.778（符号率）×188/204（RS码）×3/4（FEC纠错）×2bit/Symbol（QPSK调制）=24.57706Mbps。

图2󰀡󰀡码流分析仪Bandwidth界面和码率异常的截图3 故障处理

码流处理器具备不同标准、格式和码率转换功能。码率处理原理如图3所示，当输入码流波动时，码流处理器按照MPEG编码策略重构码流，其中通过删插空包来确保输出码流恒定。如果包丢失严重导致PCR抖动过大，还可以通过PCR

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卫星传输Satellite Transmission ︳

图3󰀡󰀡码率适配原理图图4󰀡󰀡优化后的链路图重插功能来校正。如图4所示，在卫星地球站机房，将PDH光接收机输出的ASI信号连接至码流处理器ASI输入接口，登录码流处理器网管合理设置Setup/Interfaces目录下的Input和Output参数，配合码流分析仪确保码流处理器输出恒定ASI码流。经码流适配器处理后，问题解决。

出安全。

参考文献：

[1]󰀡ISO/IEC󰀡13818.信息技术——活动图像及相关音频信息的通用编码[S].ISO/IEC󰀡JTC1/SC29/WG11,1994.

[2]󰀡Network󰀡Working󰀡Group.󰀡RTP󰀡Format󰀡for󰀡MPEG1/MPEG2󰀡Video[S].󰀡RFC2250,1998.

[3]󰀡刘志飞.MPEG-2高标清节目联合统计复用关键技术研究[J].广播与电视技术,󰀡2017,󰀡Vol.44(2).

4 总结

码流分析在分析数字视频传输流过程中起关键作用。随着广播电视业务和技术的发展，对码流监测的手段呈多样化、便捷化。除了使用专业的码流分析仪，现在许多新设备（如IRD、复用器、调制器）已内置了高性能码流检测（模块），对码流具备实时ETR290（TR101290）三层分析、PCR重标识、丢包恢复（FEC保护）、自定义缓存区等多种实用功能。随着电视信号传输格式从ASI向IP过度，地球站机房有必要配置专业IP码流分析仪（模块）以适应业务发展需求。在过渡阶段，须从业务需求、经济性、可靠性和可行性等多角度综合考虑设计ASI和IP流共存混用的传输链路，确保传输码率不影响播

广播与电视技术 〔2019 年·第46卷·第7期〕

作者简介：李一帆，男，1984年生，硕士，高级工程师。主要研究方向：广播电视技术中的TS Over IP技术、码流分析、监测系统IP化、机房散热和设备管理优化等。曾参与广东卫视高清频道上行系统方案设计、测试等工作。115