MPEG2 TS的测量和分析

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MEPG-2传送码流（TS），是用于基本系统输入和输出的信号格式。基本系统是指卫星、电缆、卫星共用天线系统（SMATV）、多频道微波分配系统 （MMDS）、多点视频分配业务（MVDS）和地面分配系统，其中包括各传输链路所接触到的接口（如：视频服务器、数字矩阵和接线排等的入、出口）。当从 发射端进入各个基本系统，又从已调制信号的出口端出现时，需通过合适的解调器及其提供的TS接口作为测量的输出端。这里所涉及的方法、步骤可作为并行或串 行接口的MPEG-2传送码流进行连续或定期的监测、测量参考。
    众所周知，在MPEG-2标准中，允许有两种码流输出到信道中，一种为节目码流（Program Stream；PS）；另一种为传输码流（Transport Stream，TS）。两者有不同的应用场合。这里将重点介绍TS（传送码流）的监测。
    在测量TS过程中，不可避免地要涉及到“打包基本码流（Paketized Elementary Stream，PES）”即：打过包的、且按一定长度将ES码流分段，并切割成一个个单元包的基本码流。（根据ISO/IEC 13818-2和ISO/IEC 13818-3标准，对视频和音频信号进行压缩和编码的码流，亦称基本数据流，即Elementary Stream，ES）。为了使接收端能够方便地从总的码流中分离出视、音频数据来，在编码时先不能将基本数据流（ES）直接送入复用器，而是先经“打包器 ”，然后再传送。如图1所示。

图1 简化的MPEG-2系统复用框图

    打包基本数据流（PES）是编码器和解码器的直接连接形式。由于PES是非定长的，音频包不超过64K字节，视频包是一帧一个包。为了实现解码的同步，每 段之前还需插入相应的时间标记及相关的标志符。如：显示时间标签（Presentation Time-Stamp，PTS）、解码时间标签（Decoding Time-Stamp，DTS）及段内信息类型等标志信息。PES包的结构如图2所示。

图2 PES包的结构图

    在TS流中，所有PES包的数据（含包头）都属TS包的“净荷”数据（参见图3）。而TS本身较注重传输需要，所以加入了同步字节、识别有无误码和有无加扰的标志符。TS包长共188字节，各个比特的分配如图3所示。

图3 TS包的结构图

    其中，PID（包的标识符），占13比特，它指明TS包中的PES流属于哪个节目：视频、音频还是数据。从结构图可见，由于复用，使各个包相互交叉，所以必需加入“连续性计数”和“不连续性指示符”以及节目参考时钟。
    由于TS包的长度固定、解码器容易定位、便于找出同步信息和失去同步后能够容易找回。所以，很适合条件比较恶劣的广播传输信道。
    根据监测目的的重要性，测试参数分成三个层次。第一组（也即第一优先级）其基本参数应确保同步的获得，是传送码流能否被解码所必要的数据。其中还包括：节 目专用信息（Program Specific Information，PSI）如：PAT（Program Association Table）节目关联表、PMT（Program Map Table）节目对照表和“包的标志符”（PID）等（参见图4）；第二组（即第二优先级）属附加参数，用于连续性或定期的监测。其中包括：TS头、 CRC（Cyclic Redundancy Check）循环冗余校验、PCR（Programe Clock Reference）节目时钟基准、PTS（Presentation Time-Stamp）播出时间标记和CAT（Conditional Access Table）条件接收表；第三组（即第三优先级）是一些可选的附加参数，属于对某些应用有益的监测。其中包括：NIT（Network Information Table）网络信息表、SI（Service Information）业务信息、Buffer（缓冲器）、Unreferenced-PID（非基准的“包标志符”）、SDT（Service Description Table）业务描述表（通过该表能表明观看者可以得到什么样的服务）、EIT（表明每个服务正在进行什么和将要进行什么，即当前传送码流中“目前和下一 个”的信息表。但只能在TS不加扰时才可得到）、RST（针对EIT携带的状态信息而言，它是一个具有快速更新结构的表）、TDT（携带当前的世界时钟时 间和日期信息的表，还可给出指定地区的时差信息）。
    用这些参数评价的任一测试设备都应通过预先定义的“编号”、“指示符”和“前提条件”来显示测试结果。如：
    “编号”为“1.1”的“指示符”为“TS-sync-loss(传送流-同步-失去)”其“前提条件”是“考虑滞后参数的同步失去”。这说明对于 MPEG-2 TS的数据评价来说，最重要的信息就是同步了。当出现5个连续正确的同步字节时应足以获得同步，而当出现2个以上错误时，应当显示“同步失去”。又如：
    “编号”为“1.3”的“指示符”为“PAT-error（节目关联表-出错）”其“前提条件”是“PAT只出现在PID 0×0000包中”它告诉解码器TS中有什么节目，并可表示出节目对照表（PMT），此表可依次指出组成节目的视频、音频和数据码流的各个部分（参见图 4）。若PAT（节目关联表）丢失，则解码器无法工作，不能对任何节目进行解码。又如：
    “编号”为“1.5”的“指示符”为“PMT-error（节目对照表-出错）”，说明虽然PAT正常，且已指出节目内容都有哪些了（视频、音频和数据码流），但因没有PMT（节目对照表）则相关节目无法解码。再如：
    “1.6”的“指示符”为“PID-error（包标识符-出错）”，说明在用户设定的周期内，包标识符（PID）没有出现。
    一般情况下，生产MPEG-2测量、分析仪器的公司都会按照上述规律设计仪器和按程序布置界面的。只要有了上述基础知识，通过实践测量技术是很容易掌握的。