CN103595593A

CN103595593A - 一种基于探针测量mdi的系统及方法

Info

Publication number: CN103595593A
Application number: CN201310633687.8A
Authority: CN
Inventors: 朱大茂; 郭铁; 朱戈
Original assignee: NANJING AXON TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NANJING AXON TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-02-19

Abstract

本发明涉及一种基于探针测量MDI的系统及方法，包括流媒体服务器、调度控制模块、协议识别模块、视频指标测量模块、MDI测量结果显示模块、模拟播放器模块，通过输入流媒体地址、对数据包进行解析处理等，实现了MDI的精准测量。

Description

一种基于探针测量MDI的系统及方法

技术领域

本发明专利涉及一种基于探针测量MDI的系统及方法，属于通信技术领域。

背景技术

MDI，即媒体传输指标。在测量方面，国内外各仪器厂商主要集中在对媒体传输质量仪器的开发。如安捷伦公司、IneoQuest公司等纷纷针对媒体传输指标测量方面做出大量研发工作，开发了大量视频测量仪器。其中安捷伦公司主要从物理层、IP承载层和IPTV业务层三方面进行测量。物理层测试包括DSL线路测试功能和双绞线线缆测试功能；IP承载测试功能包括网络拓扑发现、端到端网络性能测试、协议流量统计等功能；IPTV业务测试功能包括PCR抖动测量、TR101-290指标测量，MDI测量、RTP参数测量等功能。IneoQuest公司主要从视频流识别、视频负荷监测、每路视频流统计分析三个方面，对视频质量进行测量。视频流识别，主要包括识别视频流的IP地址、端口号、格式等信息。

在测量MDI上，主要根据由CISCO和IneoQuest公司共同提出RFC445进行设计，主要包括两个参数DF(延迟因素)和MLR(媒体丢包率)。

其中DF：该数值表明被测试视频流的延迟和抖动，单位毫秒(ms)。DF将视频流抖动的变化换算为对视频传输和解码设备缓冲的需求。被测试视频流抖动越大，DF值越大。DF指标是专门针对媒体流的，它的计算因子是媒体流速率，而不是一般的物理传输速率。因此它可以很好地被用来评估视频的传输和播放质量。根据RFC4445，在计算DF时，我们考虑一个虚拟缓冲区VB用来接收媒体流，在一个计算间隔(通常为1秒)内，当一个包P(i)到来时，我们计算VB的值，VB(i，pre)，VB(i，post)，计算公式如下：

VB(i，pre)＝sum(Sj)-MR*Ti；j＝1…i-1；

VB(i，post)＝VB(i，pre)+Si；

其中Sj是j个数据包的媒体数据负载的大小，Ti是在当前测量间隔内第i个数据报到达时的相对时间，MR是媒体速率。我们设VB的初始值VB(0)＝0，所以在一个测量间隔内，如果有K个数据包到达，我们能够得到2*K+1个VB值，以此得到DF：

DF＝[VB(max)-VB(min)]/MR

MLR：MLR的单位是每秒的媒体数据包丢失数量。该数值表明被测试视频的丢包速率。该数值表明被测试视频的丢包速率。由于视频信息的数据报丢失将直接影响视频播放质量，理想情况下的IP视频流传输要求MLR的数值为零。因为具体的视频播放设备对丢包可以通过视频解码中进行补偿或丢包重传，在实际测试中MLR的阀值可以相应的调整。

MLR＝媒体封包丢失总数/计算周期(s)

＝(期望接收包的书目-实际接收包的书目)/计算周期(s)

默认计算周期是1秒。有效的媒体包，正确、非乱序，空包不算。

但是目前使用的测量仪器虽然精确度高，但是评估标准差异化，覆盖面不全，而且测量仪器不仅价格昂贵，而且操作复杂，一般技术人员需要进行专业的培训才能进行操作，成本耗费巨大。

发明内容

针对以上现状，本发明提供一种基于探针测量MDI的系统及方法，不仅能够实现MDI的精准测量，而且操作简单，能够全天候的运行，为大规模的部署测量MDI提供了可能。

本发明提供一种基于探针测量MDI的系统，主要包括以下部分：

流媒体服务器live555，用来提供流媒体源；

调度控制模块，从用户界面输入调度命令测量；

协议识别模块，识别出具体的协议，是rtp(实时传输协议)还是rtsp(实时流协议)；

视频指标测量模块，通过IP数据包测量MDI；

MDI测量结果显示模块，定时刷新MDI信息；

模拟播放器模块，用来打开流媒体地址。

其中流媒体服务器可以提供点播服务器的功能，通过该服务器，为视频质量测试中提供视频流。

Live555是一个为流媒体提供解决方案的跨平台的C++开源项目，它实现了对标准流媒体传输协议如RTP/RTCP、RTSP等的支持。

其中视频指标测量模块基于开源的Ffmpeg库实现。

Ffmpeg对视频流解析处理包括IP解析、UDP解析、RTP/RTSP解析、TS解析、解码播放；

在IP解析部分，可计算抖动、丢包；

在UDP解析部分，可计算延迟因子负媒体丢失率指标。

其中流媒体播放器，可以直观的显示视频文件的时间长度、码率等信息。

本发明还提供一种基于探针测量MDI的方法，主要步骤如下：

步骤1：流媒体服务器先启动，产生流媒体源；

步骤2：用户通过调度控制模块，输入调度命令；

步骤3：打开vlc，输入串流的地址，然后开始播放；

步骤4：协议识别模块，识别是rtp还是rtsp协议；

步骤5：视频指标测量模块根据连续的IP数据报文时长计算出DF和MLR；

步骤6：将计算的结果汇总到显示模块。

其中通过vlc可以获得流媒体的标题和详细信息，包括流媒体文件时长和比特率等信息。

其中显示模块在vlc开始播放后就会显示出结果。

附图说明

下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明，在附图中：

图1是本发明实现探针测量MDI功能的系统结构图；

图2是本发明实现探针测量MDI功能测量模块的流程图；

图3是本发明涉及的点播数据包的特征示意图；

图4是本发明中视频质量测试模块的视频流解析流程图；

图5是本发明点播视频流的流程图；

图6是本发明在网络中的部署方案的示意图。

具体实施方式

下面将结合上述附图进行优选例子进行具体说明。

图1为本发明实现探针测量MDI功能的系统结构图。

媒体流文件11，为媒体流源文件；

流媒体服务器live555 12，实现了本地文件的流媒体化，使其被封装成IP报文能够在网络上传输；

协议识别模块13，分析出流媒体协议是rtp(实时传输协议)还是rtsp(实时流协议)；

调度控制模块14，负责处理用户输入的直播流的地址，来完成相应的测试；

视频质量测试模块15，核心模块，负责完成MDI的计算，通过实时采样流过的IP数据包，通过分析处理完成测试；

模拟播放器模块16，通过播放用户输入的视频流地址，产生相应的数据包供视频质量测试模块15分析计算；

测试结果显示模块17，通过显示界面，直观的将显示结果反馈给用户，通过动态的刷新测试界面，实时显示测试结果。

图2是本发明实现探针测量MDI功能测量模块的流程图，具体步骤如下：

步骤21：获取检测一个流媒体的地址，记录包的数量counter；

步骤22：在第一个一秒内，计算出MR，MR为TS流的位速率；

步骤23：在第二个一秒内收到第一包时，开始计算VB_pre和VB_post，计算出第一组VB_pre和VB_post，然后每收到一个包都计算一次，那么一秒结束时，假定收到150个包，那么这50个包就包括了300个VB_pre和VB_post，那么算上初始化VB(0)＝0值就有301个数据。我们各从数据中取最大的max(VB_pre，VB_post)和min(VB_pre，VB_post)。

步骤24：根据步骤23的得到max(VB_pre，VB_post)和min(VB_pre，VB_post)，然后计算出延迟因素DF＝max(VB_pre，VB_post)-min(VB_pre，VB_post))/MR。媒体丢包率MLR的计算方法是，在一个周期内，记录下实际收到的报文数量n，根据MR计算出期望收到包的数量m，用(m-n)/时间间隔(s)；

步骤25：将步骤24测量获得的结果输出到结果显示模块，向用户展示。

图3为本发明的点播数据包的特征示意图，具体如下：

IP头部分31，其固定为20个字节；

UDP头部分32，其固定为8个字节；

RTP头部分，其固定为8字节；

RTP数据部分34，不定长。

图4是本发明中视频质量测试模块的视频流解析流程图，具体如下：

IP报文解析部分41，负责IP数据报文的解析，可以计算出时延、丢包、抖动等信息；

UDP报文解析部分42，计算出MDI MDI_DF和MDI_MLR；

RTP/RTSP解析部分43，计算出RTP丢包距离和丢包间隔；

TS流解析部分44，计算出PCR抖动等信息；

解码播放部分45，可以计算出频道切换所化的时间。

图5是本发明点播视频流的流程图，具体步骤如下：

步骤51，点播请求，从调度控制模块获取到远端流媒体服务器地址，进行点播请求命令；

步骤52，点播请求成功应答，服务器回复应答给客户端，告知建立点播连接，即将开始传输流媒体数据包；

步骤53，视频内容传输，服务器开始进行流媒体内容的发送，同时客户端开始播放网络数据包包含的视频内容；

步骤54，停止点播，由客户端发出停止命令，当流媒体服务器接收到客户端停止命令，就会停止传送流媒体报文；

步骤55，停止点播成功，服务器完成停止流传送，并给客户端一个响应，告知客户端停止成功。

图6是本发明在网络中的部署方案的示意图，具体如下：

部署在编码器和路由器之间61；

部署在视频流服务器和路由器之间62；

部署在路由器和internet之间63，64，65，66；

部署在用户终端和路由器之间67，68。

综上所述，本发明实现了MDI的精准测量。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本专利说明书及附图内容等效结构或流程变换，直接或者间接应用于其他的技术领域，均属于本发明的专利保护范围。

Claims

1.本发明涉及一种基于探针测量MDI的系统，其特征在于，主要包括以下部分：

流媒体服务器live555，用来提供流媒体源；

调度控制模块，从用户界面输入调度命令测量；

视频指标测量模块，通过IP数据包测量MDI；

MDI测量结果显示模块，定时刷新MDI信息；

模拟播放器模块，用来打开流媒体地址。

2.如权利要求1所述，一种基于探针测量MDI的系统，其特征在于，流媒体服务器可以提供点播服务器的功能，通过该服务器，为视频质量测试提供视频流。

3.如权利要求1所述，一种基于探针测量MDI的系统，其特征在于，视频指标测量模块基于开源的Frmpeg实现。

4.如权利要求1或3所述，一种基于探针测量MDI的系统，其特征在于，Ffmpeg对视频流解析处理包括IP解析、UDP解析、RTP/RTSP解析、TS解析、解码播放。

5.如权利要求1或4所述，一种基于探针测量MDI的系统，其特征在于，在IP解析部分，可计算抖动、丢包。

6.如权利要求1或4所述，一种基于探针测量MDI的系统，其特征在于，在UDP解析部分，可计算延迟因子负媒体丢失率指标。

7.如权利要求1所述，一种基于探针测量MDI的系统，其特征在于，流媒体播放器，可直观的显示视频文件的时间长度、码率等信息。

8.本发明涉及一种基于探针测量MDI的方法，其特征在于，主要步骤如下：

步骤1：流媒体服务器先启动，产生流媒体源；

步骤2：用户通过调度控制模块，输入调度命令；

步骤3：打开视频播放模块vlc，输入串流的地址，开始播放；

步骤4：协议识别模块，识别出事rtp还是rtsp协议；

步骤6：将计算的结果汇总到显示模块。

9.如权利要求8所述，一种基于探针测量MDI的方法，其特征在于，通过vlc可获得流媒体的标题和详细信息，包括流媒体文件时长和比特率等信息。