CN103796079B - 地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法,包括:获取插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流;针对TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳;将输入时间戳与预设的延时时间的和值作为TS包的输出时间戳添加到TS包扩展字节中的第二字段位置,并将添加了输出时间戳的TS包存储至缓存中;针对缓存中当前存储的每一个TS包,判断该TS包中输出时间戳与当前本地时间是否相同;若相同,则清除TS包中的扩展字节,并将清除了扩展字节的TS包发送至激励器。本发明实施例有效解决在组建SFN时因TS包延时问题导致的投入成本高、组建周期长的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术,尤其涉及一种地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法。
背景技术
随着我国地面数字电视广播标准的逐步推广,单频网(Single FrequencyNetwork,SFN)以其频谱利用率高等优势成为构建地面数字电视传输分配网中最重要的组网方案。
SFN是由多个位于不同地点、处于同步状态的发射机组成的数字电视覆盖网络。SFN中所有的发射点都在同一时刻以相同的频率发射相同内容的射频调制信号,即所谓的比特同步、时间同步和频率同步。
节目信号传输主要有两种方式:射频信号集中产生以及射频信号分散产生。前者只有主站发射的射频信号质量能够得到充分保证,而其它站点发射的信号质量依赖于从前一级站点接收到的信号,且只适用较小规模分配网络,因此射频信号分散产生方式是目前的主流方式。基于射频信号分散产生的SFN中,传输码流(Transmit Stream,TS)信号通过单频网适配器,在TS流信号中插入秒帧初始化包(Second Frame Initialization Packet,SIP),通过传输网络适配器(Network Adapter,NA)完成TS码流与分配网络传输数据流格式之间相互转换,传输分配网络将TS流传送到各个发射台,经过同步处理后变换成射频信号通过激励器进行发射。
目前,用于传输节目信号的传输分配网络按照传输介质的不同分为光纤网络和数字微波网络;其中,光纤网络主要包括:独占光纤方式和共享光纤方式,如同步数字传输体制(Synchronous Digital Hierarchy,SDH);微波网络主要包括微波网桥数字微波和SDH数字微波;在实际组网过程中有些发射台地处偏僻还存在多级传输。无论哪种传输介质,在传输TS流过程中,都存在延时和抖动的问题。
延时:SFN适配包含SIP包的TS流经过以上传输介质到达接收地时,由于传输环境不同造成接收的TS流相对于原始TS流产生了延时,该延时对于SFN的同步要求而言要求比较苛刻。
抖动:由于传输介质的特异性,SFN适配包含SIP包的TS流经过以上传输介质到达接收地时,原始SIP包之间的TS包的包间距很可能已经发生变化,即产生了抖动。该抖动现象也可以视为TS流在传输过程中各TS包延时不均等造成的。
上述延时、抖动是衡量传输分配网络质量优劣的两个重要参数。在实际组建SFN时,由于这些因素引起的传输质量下降,常常导致SFN组网失败。而在实际组网过程中,如果建成的SFN存在网络传输障碍,需要从新选择合适的激励器,并进行相关调试,由此导致整个组网过程投入成本高、组建周期长。
发明内容
本发明提供一种地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法,用于解决现有技术中,在组建SFN时因TS包延时问题导致的投入成本高、组建周期长的技术问题。
本发明实施例提供一种地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法,包括:
获取插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流;
针对所述TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳,所述输入时间戳为接收所述TS包对应的本地时间;
将所述输入时间戳与预设的延时时间的和值作为所述TS包的输出时间戳添加到所述TS包的所述扩展字节中的第二字段位置,并将添加了所述输出时间戳的所述TS包存储至缓存中;
针对所述缓存中当前存储的每一个所述TS包,判断该TS包中所述输出时间戳与当前本地时间是否相同;
若相同,则清除所述TS包中的所述扩展字节,并将清除了所述扩展字节的所述TS包发送至激励器。
本发明提供的地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法,有效解决了在组建SFN时因TS包延时问题导致的投入成本高、组建周期长的技术问题。
附图说明
图1为本发明提供的地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法一个实施例的流程图;
图2为本发明提供的地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法另一个实施例的流程图。
具体实施方式
图1为本发明提供的地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法一个实施例的流程图。如图1所示,该方法具体包括:
S101,获取插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流;
现有技术通过TS流分配节目信号时,需要在TS码流中通过单频网适配器插入时间同步标识,即秒帧初始化包(SIP包)来实现时间同步。在国标地面数字电视单频网系统中一般采用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的1PPS作为时间基准来插入SIP,即每秒周期性插入1个SIP。当然,根据地面数字电视单频网适配器的实现方法不同,SIP的插入可选择在1PPS的上升沿时刻或者下降沿时刻。
在满负荷的情况下,地面数字电视各种工作模式每秒钟包含TS包数量为整数。因此,对于符合GB20600-2006的地面数字电视SFN系统,各种工作模式下的秒帧(SecondFrame,SF)均包含整数个TS包。地面数字电视SFN各发射台激励器通过传输分配网络接收单频网适配器发送的TS流,并从该TS流中提取时间同步标识,即SIP,根据该SIP调整本地发送延时,进而实现各激励器对TS流的同步发送。
本方案中获取的插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流即为上述单频网适配器执行插入SIP后生成的TS流。
S102,针对TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳,该输入时间戳为接收TS包对应的本地时间;
一个标准的TS包由188个字节构成。本方案中为实现输入时间戳的添加,将上述包含188个字节的TS包扩展为200个字节。在扩展的12个字节中加入输入时间戳Tinput,用来表示接收该TS包对应的本地时间Tlocal。
具体地,在计算接收的TS包对应的Tlocal时,可将接收TS包的包头0x47字段信息对应的时间确定为接收TS包对应的本地时间Tlocal。确定接收时间后,可将该Tlocal作为上述Tinput添加到该TS包拓展的字节中的第一字段位置,如第193、194、195、196字节位置,其他扩展字节可保留待用。
本实施例采用27MHz,长度为4字节的时钟(每个时钟周期占据四个字节)计数表示。
S103,将输入时间戳与预设的延时时间的和值作为TS包的输出时间戳添加到TS包扩展字节中的第二字段位置,并将添加了输出时间戳的TS包存储至缓存中;
为模拟每个TS包在现有传输分配网络中信道传输时的延时特性,可预先为每一个TS包设置一个延时时间Tdelay。该Tdelay可以为大于0的固定时间值,或者为大于0,且不大于第一延时阈值的随机时间值。当将所有的TS包的Tdelay都设置为固定时间值时,则表征当前模拟的传输分配网络的传输环境相对稳定,传输的所有TS包产生的延时相同。当将所有TS包的Tdelay设置为大于0,且不大于第一延时阈值的随机时间值时,则表征当前模拟的传输分配网络的传输环境不稳定,传输的所有TS包产生的延时不相同,存在抖动现象。其中,该第一延时阈值为当前模拟的传输分配网络可能出现的最大延时值;而为了使模拟的延时更接近现有的传输分配网络的具体环境,还可以同时设置一个最小延时值和一个平均延时值,将所有的TS包的Tdelay设置为围绕该平均延时值上下浮动,且延时值在最小延时值与最大延时值之间的随机时间值;或者,将上述最大延时值确定为平均延时值的整数倍如10倍值。
将输入时间戳Tinput与预设的上述延时时间的Tdelay和值作为对应的TS包的输出时间戳添Toutput加到该TS包上述扩展的12个字节中的第二字段位置,并将添加了输出时间戳的TS包存储至缓存中。其中,该Toutput的时间格式与上述Tinput的时间格式相同;该TS包的第二字段位置可以为上述12个字节中的第197、198、199和200字节位置。
S104,针对缓存中当前存储的每一个TS包,判断该TS包中输出时间戳与当前本地时间是否相同;
上述本地时间采用的27MHz时钟为时间周期,在每一个时钟周期到来时刻,对缓存中当前存储的各TS包进行判断,判断各TS包中对应的输出时间戳与当前本地时间是否相同。
S105,若TS包中输出时间戳与当前本地时间相同,则清除TS包中的扩展字节,并将清除了扩展字节的TS包发送至激励器;
若判断出当前时刻,缓存中存储的TS包中包含输出时间戳Toutput与当前本地时间相同的TS包,则将该TS包中的上述扩展字节直接清除(删除)掉。并将清除了扩展字节的TS包发送至激励器。
本实施例中,截至将TS包发送至激励器时,即已完成了对传输分配网络信道延时的模拟。采用上述地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法产生的TS流延时可提前检验接收该TS流的多个激励器是否可以成功组建SFN。当模拟的传输分配网络为不同传输介质时,可通过本实施例所述方法对同一插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流进行不同延时设置的信道损伤模拟,以使在组网发生障碍时,可及时更换与模拟的传输分配网络功能指标相适应的激励器。
本发明提供的地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法,获取插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流;针对TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳,该输入时间戳为接收TS包对应的本地时间;将输入时间戳与预设的延时时间的和值作为TS包的输出时间戳添加到TS包扩展字节中的第二字段位置,并将添加了输出时间戳的TS包存储至缓存中;针对缓存中当前存储的每一个TS包,判断该TS包中输出时间戳与当前本地时间是否相同;若相同,则清除TS包中的扩展字节,并将清除了扩展字节的TS包发送至激励器。该方案在组建SFN时有效减少了因TS包延时问题造成的投入成本、同时缩短了组建周期。
图2为本发明提供的地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法另一个实施例的流程图,该方法是如图1所示实施例的一种具体实现方式。如图2所示,该方法具体包括:
S201,获取插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流;该步骤具体执行过程可参见步骤101的相应内容。
由于本实施例模拟的操作对象是经单频网适配器处理后的TS流,因此,该TS可以从现有的已组建好的SFN网中直接获取。而为了更加方便、快捷地获取到该TS流,本方案还给出了一种通过预置的TS流生成器来获取上述TS流的方法。其中,该TS流生成器可用于生成插入有上述SIP的原始TS流,且SIP的插入方法和位置均与现有单频网中向TS流中插入SIP的原理相同,在此不作赘述。
为保证从预置的TS流生成器中获取的TS流格式准确,可对从TS流生成器中采集的原始TS流进行预处理操作,检测该原始TS流中的各TS包的格式是否符合标准TS包格式;将符合TS包标准格式的原始TS包保留以形成预处理后的TS流,并将该预处理后形成的TS流作为从上述预置的TS流生成器中获取的最终的插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流。
S202,针对TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳,该输入时间戳为接收TS包对应的本地时间;该步骤具体执行过程可参见步骤102的相应内容。
S203,针对TS流中每一个TS包,向TS包扩展字节中的第三字段位置添加位置序号,该位置序号为大于0的整数,用于标识TS包在TS流中的排序位置;
在步骤202中,针对TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳的同时,本实施例所示方法还向该扩展字节中的第三字段位置添加位置序号,该位置序号标识了当前接收到的TS包在整个TS流中的排序位置。其中,位置序号具体可采用两字节的计数值进行表示,该位置序号添加至的第三字段位置可以是上述TS包中扩展的12个字节中的第189、190、191和192字节位置。
S204,将输入时间戳与预设的延时时间的和值作为TS包的输出时间戳添加到TS包的扩展字节中的第二字段位置,并将添加了输出时间戳的TS包存储至缓存中;该步骤具体执行过程可参见步骤103的相应内容。
S205,针对缓存中当前存储的每一个TS包,判断该TS包中输出时间戳与当前本地时间是否相同;该步骤具体执行过程可参见步骤104的相应内容。
若TS包中输出时间戳与当前本地时间相同,则清除TS包中的扩展字节,并将清除了扩展字节的TS包发送至激励器;该步骤具体执行过程可参见步骤105的相应内容。
具体地,本实施例给出了若判断TS包中输出时间戳与当前本地时间相同,则清除TS包中的扩展字节,并将清除了扩展字节的TS包发送至激励器的一种具体实现方式,见步骤206:
S206,若判断TS包中输出时间戳与当前本地时间相同,则判断该TS包中包含的上述位置序号是否满足丢包条件,并清除不满足丢包条件的位置序号对应的TS包中的扩展字节后,将该TS包发送至激励器;即本方案在模拟TS包延时传输的同时,还对TS流的丢包率传输进行模拟。
当TS包中包含的上述位置序号满足丢包条件时,对相应的TS包进行丢弃。所谓丢包率为TS流在传输分配网络实际传输过程中发生的丢包现象的概率,该丢包现象会导致TS流的误码,尤其在网络环境较差的情况下,丢包会更加明显。
具体地,判断各TS包中位置序号是否满足的丢包条件包括:均匀丢包率条件和随机丢包率条件。
1.均匀丢包率条件,即被丢弃的TS包在整个TS流中均匀分布。丢包过程为:将各TS包的位置序号对预设的大于0的整数N进行取模运算,若计算结果为0,即这些TS包的位置序号为N的整数倍;则确定当前待发送的位置序号对应的TS包满足均匀丢包率为1/N的丢包条件。
例如,取上述N=5,当缓存中的TS包的位置序号对5取模,当位置序号为5的整数倍时,即位置序号为5、10、15…时,确定该位置序号对应的TS满足均匀丢包率为1/5的丢包条件。
2.随机丢包率条件,即被丢弃的TS包在整个TS流中随机分布。丢包过程为:将缓存中的所有TS包按TS包中包含的位置序号,每连续M个TS包分为一组构成多个TS组;该M为大于1的整数;采用线性同余算法随机确定每个TS组中a个TS包的位置K,其中,a和K分别为大于0且小于M的任一整数;将每个TS组中当前待发送的TS包中包含的位置序号对M进行取模运算,若计算结果与该TS组对应的一个K相同,则确定当前待发送的位置序号对应的TS包满足随机丢包率为a/M的丢包条件。
例如,当前缓存中的TS包为20个,位置序号为1~20;按各TS包中包含的位置序号每连续M个TS包分为一组构成多个TS组;当M取值为5时,上述20个TS包被顺序分为4组,各组中TS包的位置序号分别为:1-5、6-10、11-15、16-20。
采用线性同余算法随机确定每个TS组中a个TS包的位置K,以第一组(位置序号为1-5的TS组)为例,随机确定两个TS包的位置可以分别为1和3(此时,a=2,k=1,3)。当然每个TS组中随机确定的TS包的个数(a)相同,而位置K则可以不同。
确定了第一组的丢包位置k=1,3后,将该TS组中当前待发送的TS包中包含的位置序号1-5分别对5进行取模运算,若计算结果与1和3其中一个相同时,则确定当前待发送的位置序号对应的TS包满足随机丢包率为2/5的丢包条件。显然,在第一组中位置序号为1和3对应的TS包满足丢包条件。
确定了满足丢包条件的TS包后,即可在将该TS包发送至激励器前对其进行丢弃,以模拟传输分配网中信道丢包率指标。
本发明提供的地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法,获取插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流;针对TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳,该输入时间戳为接收TS包对应的本地时间;将输入时间戳与预设的延时时间的和值作为TS包的输出时间戳添加到TS包扩展字节中的第二字段位置,并将添加了输出时间戳的TS包存储至缓存中;针对缓存中当前存储的每一个TS包,判断该TS包中输出时间戳与当前本地时间是否相同;若相同,则清除TS包中的扩展字节,并将清除了扩展字节的TS包发送至激励器。同时,在向TS包中添加输入时间戳的过程中还添加了该TS包在整个TS流中对应的位置序号,通过位置序号判断该TS包是否满足丢包条件,以实现指定丢包率的丢包传输模拟。该方案在组建SFN时有效减少了因TS包延时以及丢包问题造成的投入成本、同时缩短了组建周期。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种地面数字电视传输分配网信道损伤模拟方法,其特征在于,包括:
获取插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流;
针对所述TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳,所述输入时间戳为接收所述TS包对应的本地时间;
将所述输入时间戳与预设的延时时间的和值作为所述TS包的输出时间戳添加到所述TS包的所述扩展字节中的第二字段位置,并将添加了所述输出时间戳的所述TS包存储至缓存中;
针对所述缓存中当前存储的每一个所述TS包,判断该TS包中所述输出时间戳与当前本地时间是否相同;
若相同,则清除所述TS包中的所述扩展字节,并将清除了所述扩展字节的所述TS包发送至激励器;
其中,所述针对所述TS流中每一个TS包,向其扩展字节中的第一字段位置添加输入时间戳的过程中,还包括:
向所述TS包的所述扩展字节中的第三字段位置添加位置序号,所述位置序号为大于0的整数,用于标识所述TS包在所述TS流中的排序位置;
所述清除所述TS包中的所述扩展字节,并将清除了所述扩展字节的所述TS包发送至激励器,包括:
判断当前待发送的所述TS包中包含的所述位置序号是否满足丢包条件,并清除不满足所述丢包条件的所述位置序号对应的TS包中的所述扩展字节后,将该TS包发送至所述激励器。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述延时时间为大于0的固定时间值,或者为大于0,且不大于第一延时阈值的随机时间值。
3.根据权利要求1或2所述方法,其特征在于,所述判断当前待发送的所述TS包中包含的所述位置序号是否满足丢包条件,包括:
将当前待发送的所述TS包中包含的所述位置序号对预设的大于0的整数N进行取模运算,若计算结果为0,则确定当前待发送的所述位置序号对应的所述TS包满足均匀丢包率为1/N的丢包条件;或者,
将所述缓存中的所有所述TS包按所述TS包中包含的所述位置序号,每连续M个所述TS包分为一组构成多个TS组;所述M为大于1的整数;
采用线性同余算法随机确定每个所述TS组中a个TS包的位置K,所述a和K分别为大于0且小于所述M的任一整数;
将每个所述TS组中当前待发送的所述TS包中包含的所述位置序号对所述M进行取模运算,若计算结果与该TS组对应的一个所述K相同,则确定当前待发送的所述位置序号对应的所述TS包满足随机丢包率为a/M的丢包条件。
4.根据权利要求1或2所述方法,其特征在于,所述获取插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流的方式,包括:
从地面数字电视广播单频网适配器发送的插入有所述秒帧初始化包SIP的传输码TS流中获取;或者从预置的TS流生成器中获取。
5.根据权利要求4所述方法,其特征在于,所述从预置的TS流生成器中获取所述插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流,包括:
采集所述TS流生成器生成的插入有所述SIP的原始TS流;
对所述原始TS流进行预处理,将符合TS包格式标准的原始TS包保留形成所述预处理后的TS流,并将所述预处理后的TS流确定为所述从预置的TS流生成器中获取所述插入有秒帧初始化包SIP的传输码TS流。
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Legal Events
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Address after: 100866 Beijing, Xicheng District, No. 2 Fuxing Street Applicant after: National news publishes broadcast research institute of General Bureau of Radio, Film and Television Address before: 100866 Beijing, Xicheng District, No. 2 Fuxing Street Applicant before: Academy of Broadcast Sciences, National Broadcast Movie Television Bureau |
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COR | Change of bibliographic data | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |