一種基于探針測量mdi的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)及方法，包括流媒體服務(wù)器、調(diào)度控制模塊、協(xié)議識別模塊、視頻指標(biāo)測量模塊、MDI測量結(jié)果顯示模塊、模擬播放器模塊，通過輸入流媒體地址、對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析處理等，實(shí)現(xiàn)了MDI的精準(zhǔn)測量。
【專利說明】—種基于探針測量MDI的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)及方法，屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]MDI,即媒體傳輸指標(biāo)。在測量方面，國內(nèi)外各儀器廠商主要集中在對媒體傳輸質(zhì)量儀器的開發(fā)。如安捷倫公司、IneoQuest公司等紛紛針對媒體傳輸指標(biāo)測量方面做出大量研發(fā)工作，開發(fā)了大量視頻測量儀器。其中安捷倫公司主要從物理層、IP承載層和IPTV業(yè)務(wù)層三方面進(jìn)行測量。物理層測試包括DSL線路測試功能和雙絞線線纜測試功能；IP承載測試功能包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、端到端網(wǎng)絡(luò)性能測試、協(xié)議流量統(tǒng)計(jì)等功能；IPTV業(yè)務(wù)測試功能包括PCR抖動測量、TR101-290指標(biāo)測量，MDI測量、RTP參數(shù)測量等功能。IneoQuest公司主要從視頻流識別、視頻負(fù)荷監(jiān)測、每路視頻流統(tǒng)計(jì)分析三個方面，對視頻質(zhì)量進(jìn)行測量。視頻流識別，主要包括識別視頻流的IP地址、端口號、格式等信息。
在測量MDI上，主要根據(jù)由CISCO和IneoQuest公司共同提出RFC445進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括兩個參數(shù)DF (延遲因素)和MLR (媒體丟包率)。
其中DF:該數(shù)值表明被測試視頻流的延遲和抖動，單位毫秒(ms)。DF將視頻流抖動的變化換算為對視頻傳輸和解碼設(shè)備緩沖的需求。被測試視頻流抖動越大，DF值越大。DF指標(biāo)是專門針對媒體流的，它的計(jì)算因子是媒體流速率，而不是一般的物理傳輸速率。因此它可以很好地被用來評估視頻的傳輸和播放質(zhì)量。根據(jù)RFC4445，在計(jì)算DF時，我們考慮一個虛擬緩沖區(qū)VB用來接收媒體流，在一個計(jì)算間隔(通常為I秒)內(nèi)，當(dāng)一個包P(i)到來時，我們計(jì)算VB的值，VB (i, pre), VB(i, post),計(jì)算公式如下:
VB (i, pre) = sum(S·j) _MR*Ti ； j = I...1-1 ；
VB (i, post) = VB (i, pre) +Si ；
其中Sj是j個數(shù)據(jù)包的媒體數(shù)據(jù)負(fù)載的大小，Ti是在當(dāng)前測量間隔內(nèi)第i個數(shù)據(jù)報到達(dá)時的相對時間，MR是媒體速率。我們設(shè)VB的初始值VB (O) = 0，所以在一個測量間隔內(nèi)，如果有K個數(shù)據(jù)包到達(dá)，我們能夠得到2*K+1個VB值，以此得到DF:
DF = [VB(max)-VB(min)]/MR
MLR:MLR的單位是每秒的媒體數(shù)據(jù)包丟失數(shù)量。該數(shù)值表明被測試視頻的丟包速率。該數(shù)值表明被測試視頻的丟包速率。由于視頻信息的數(shù)據(jù)報丟失將直接影響視頻播放質(zhì)量，理想情況下的IP視頻流傳輸要求MLR的數(shù)值為零。因?yàn)榫唧w的視頻播放設(shè)備對丟包可以通過視頻解碼中進(jìn)行補(bǔ)償或丟包重傳，在實(shí)際測試中MLR的閥值可以相應(yīng)的調(diào)整。
MLR =媒體封包丟失總數(shù)/計(jì)算周期(s)
=(期望接收包的書目-實(shí)際接收包的書目)/計(jì)算周期(S)
默認(rèn)計(jì)算周期是I秒。有效的媒體包，正確、非亂序，空包不算。
但是目前使用的測量儀器雖然精確度高，但是評估標(biāo)準(zhǔn)差異化，覆蓋面不全，而且測量儀器不僅價格昂貴，而且操作復(fù)雜，一般技術(shù)人員需要進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)才能進(jìn)行操作，成本耗費(fèi)巨大。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)及方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)MDI的精準(zhǔn)測量，而且操作簡單，能夠全天候的運(yùn)行，為大規(guī)模的部署測量MDI提供了可能。
[0004]本發(fā)明提供一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)，主要包括以下部分:
流媒體服務(wù)器live555，用來提供流媒體源；
調(diào)度控制模塊，從用戶界面輸入調(diào)度命令測量；
協(xié)議識別模塊，識別出具體的協(xié)議，是rtp (實(shí)時傳輸協(xié)議)還是rtsp (實(shí)時流協(xié)議)； 視頻指標(biāo)測量模塊，通過IP數(shù)據(jù)包測量MDI ；
MDI測量結(jié)果顯示模塊，定時刷新MDI信息；
模擬播放器模塊，用來打開流媒體地址。
其中流媒體服務(wù)器可以提供點(diǎn)播服務(wù)器的功能，通過該服務(wù)器，為視頻質(zhì)量測試中提供視頻流。
Live555是一個為流媒體提供解決方案的跨平臺的C++開源項(xiàng)目，它實(shí)現(xiàn)了對標(biāo)準(zhǔn)流媒體傳輸協(xié)議如RTP/RTCP、RTSP等的支持。
其中視頻指標(biāo)測量模塊基于開源的Ffmpeg庫實(shí)現(xiàn)。
Ffmpeg對視頻流解析處理包括IP解析、Μ)Ρ解析、RTP/RTSP解析、TS解析、解碼播放； 在IP解析部分，可計(jì)算抖動、丟包；
在UDP解析部分，可計(jì)算延遲因子負(fù)媒體丟失率指標(biāo)。
其中流媒體播放器，可以直觀的顯示視頻文件的時間長度、碼率等信息。
本發(fā)明還提供一種基于探針測量MDI的方法，主要步驟如下:
步驟1:流媒體服務(wù)器先啟動，產(chǎn)生流媒體源；
步驟2:用戶通過調(diào)度控制模塊，輸入調(diào)度命令；
步驟3:打開vlc，輸入串流的地址，然后開始播放；
步驟4:協(xié)議識別模塊，識別是rtp還是rtsp協(xié)議；
步驟5:視頻指標(biāo)測量模塊根據(jù)連續(xù)的IP數(shù)據(jù)報文時長計(jì)算出DF和MLR ；
步驟6:將計(jì)算的結(jié)果匯總到顯示模塊。
其中通過vlc可以獲得流媒體的標(biāo)題和詳細(xì)信息，包括流媒體文件時長和比特率等信
肩、O
其中顯示模塊在Vlc開始播放后就會顯示出結(jié)果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在附圖中:
[0006]圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)探針測量MDI功能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0007]圖2是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)探針測量MDI功能測量模塊的流程圖；
[0008]圖3是本發(fā)明涉及的點(diǎn)播數(shù)據(jù)包的特征示意圖；
[0009]圖4是本發(fā)明中視頻質(zhì)量測試模塊的視頻流解析流程圖；
[0010]圖5是本發(fā)明點(diǎn)播視頻流的流程圖；
[0011]圖6是本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)中的部署方案的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合上述附圖進(jìn)行優(yōu)選例子進(jìn)行具體說明。
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)探針測量MDI功能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
媒體流文件11，為媒體流源文件；
流媒體服務(wù)器live555 12，實(shí)現(xiàn)了本地文件的流媒體化，使其被封裝成IP報文能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸；
協(xié)議識別模塊13，分析出流媒體協(xié)議是rtp (實(shí)時傳輸協(xié)議)還是rtsp (實(shí)時流協(xié)議)；
調(diào)度控制模塊14，負(fù)責(zé)處理用戶輸入的直播流的地址，來完成相應(yīng)的測試；
視頻質(zhì)量測試模塊15，核心模塊，負(fù)責(zé)完成MDI的計(jì)算，通過實(shí)時采樣流過的IP數(shù)據(jù)包，通過分析處理完成測試；
模擬播放器模塊16，通過播放用戶輸入的視頻流地址，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)包供視頻質(zhì)量測試模塊15分析計(jì)算；
測試結(jié)果顯示模塊17，通過顯示界面，直觀的將顯示結(jié)果反饋給用戶，通過動態(tài)的刷新測試界面，實(shí)時顯示測試結(jié)果。
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)探針測量MDI功能測量模塊的流程圖，具體步驟如下:
步驟21:獲取檢測一個流媒體的地址，記錄包的數(shù)量counter ；
步驟22:在第一個一秒內(nèi)，計(jì)算出MR，MR為TS流的位速率；
步驟23:在第二個一秒內(nèi)收到第一包時,開始計(jì)算VB_pre和VB_post,計(jì)算出第一組VB_pre和VB_post，然后每收到一個包都計(jì)算一次，那么一秒結(jié)束時，假定收到150個包，那么這50個包就包括了 300個VB_pre和VB_post，那么算上初始化VB (O) = O值就有301個數(shù)據(jù)。我們各從數(shù)據(jù)中取最大的max(VB_pre, VB_post)和min(VB_pre, VB_post)。
步驟 24:根據(jù)步驟 23 的得到 max (VB_pre, VB_post)和 min (VB_pre, VB_post),然后計(jì)算出延遲因素 DF = max (VB_pre, VB_post) -min (VB_pre, VB_post))/MR。媒體丟包率 MLR的計(jì)算方法是，在一個周期內(nèi)，記錄下實(shí)際收到的報文數(shù)量n，根據(jù)MR計(jì)算出期望收到包的數(shù)量m，用(m-n)/時間間隔(s)；
步驟25:將步驟24測量獲得的結(jié)果輸出到結(jié)果顯示模塊，向用戶展示。
[0015]圖3為本發(fā)明的點(diǎn)播數(shù)據(jù)包的特征示意圖，具體如下:
IP頭部分31，其固定為20個字節(jié)；
UDP頭部分32，其固定為8個字節(jié)；
RTP頭部分，其固定為8字節(jié)；
RTP數(shù)據(jù)部分34，不定長。
[0016]圖4是本發(fā)明中視頻質(zhì)量測試模塊的視頻流解析流程圖，具體如下:
IP報文解析部分41，負(fù)責(zé)IP數(shù)據(jù)報文的解析，可以計(jì)算出時延、丟包、抖動等信息； UDP報文解析部分42，計(jì)算出MDI MDI_DF和MDI_MLR ；
RTP/RTSP解析部分43，計(jì)算出RTP丟包距離和丟包間隔；
TS流解析部分44，計(jì)算出PCR抖動等信息；
解碼播放部分45，可以計(jì)算出頻道切換所化的時間。[0017]圖5是本發(fā)明點(diǎn)播視頻流的流程圖，具體步驟如下:
步驟51，點(diǎn)播請求，從調(diào)度控制模塊獲取到遠(yuǎn)端流媒體服務(wù)器地址，進(jìn)行點(diǎn)播請求命
令；
步驟52，點(diǎn)播請求成功應(yīng)答，服務(wù)器回復(fù)應(yīng)答給客戶端，告知建立點(diǎn)播連接，即將開始傳輸流媒體數(shù)據(jù)包；
步驟53，視頻內(nèi)容傳輸，服務(wù)器開始進(jìn)行流媒體內(nèi)容的發(fā)送，同時客戶端開始播放網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包包含的視頻內(nèi)容；
步驟54，停止點(diǎn)播，由客戶端發(fā)出停止命令，當(dāng)流媒體服務(wù)器接收到客戶端停止命令，就會停止傳送流媒體報文；
步驟55，停止點(diǎn)播成功，服務(wù)器完成停止流傳送，并給客戶端一個響應(yīng)，告知客戶端停止成功。
[0018]圖6是本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)中的部署方案的示意圖，具體如下:
部署在編碼器和路由器之間61 ；
部署在視頻流服務(wù)器和路由器之間62 ；
部署在路由器和internet之間63，64，65，66 ；
部署在用戶終端和路由器之間67，68。
[0019]綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了 MDI的精準(zhǔn)測量。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本專利說明書及附圖內(nèi)容等效結(jié)構(gòu)或流程變換，直接或者間接應(yīng)用于其他的【技術(shù)領(lǐng)域】，均屬于本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明涉及一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)，其特征在于，主要包括以下部分: 流媒體服務(wù)器live555，用來提供流媒體源； 調(diào)度控制模塊，從用戶界面輸入調(diào)度命令測量； 協(xié)議識別模塊，識別出具體的協(xié)議，是rtp (實(shí)時傳輸協(xié)議)還是rtsp (實(shí)時流協(xié)議)； 視頻指標(biāo)測量模塊，通過IP數(shù)據(jù)包測量MDI ； MDI測量結(jié)果顯示模塊，定時刷新MDI信息； 模擬播放器模塊，用來打開流媒體地址。
2.如權(quán)利要求1所述，一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)，其特征在于，流媒體服務(wù)器可以提供點(diǎn)播服務(wù)器的功能，通過該服務(wù)器，為視頻質(zhì)量測試提供視頻流。
3.如權(quán)利要求1所述，一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)，其特征在于，視頻指標(biāo)測量模塊基于開源的Frmpeg實(shí)現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1或3所述，一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)，其特征在于，F(xiàn)fmpeg對視頻流解析處理包括IP解析、UDP解析、RTP/RTSP解析、TS解析、解碼播放。
5.如權(quán)利要求1或4所述，一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)，其特征在于，在IP解析部分，可計(jì)算抖動、丟包。
6.如權(quán)利要求1或4所述，一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)，其特征在于，在UDP解析部分，可計(jì)算延遲因子負(fù)媒體丟失率指標(biāo)。
7.如權(quán)利要求1所述，一種基于探針測量MDI的系統(tǒng)，其特征在于，流媒體播放器，可直觀的顯示視頻文件的時間長度、碼率等信息。
8.本發(fā)明涉及一種基于探針測量MDI的方法，其特征在于，主要步驟如下: 步驟1:流媒體服務(wù)器先啟動，產(chǎn)生流媒體源； 步驟2:用戶通過調(diào)度控制模塊，輸入調(diào)度命令； 步驟3:打開視頻播放模塊vlc，輸入串流的地址，開始播放； 步驟4:協(xié)議識別模塊,識別出事rtp還是rtsp協(xié)議； 步驟5:視頻指標(biāo)測量模塊根據(jù)連續(xù)的IP數(shù)據(jù)報文時長計(jì)算出DF和MLR ； 步驟6:將計(jì)算的結(jié)果匯總到顯示模塊。
9.如權(quán)利要求8所述，一種基于探針測量MDI的方法，其特征在于，通過vlc可獲得流媒體的標(biāo)題和詳細(xì)信息，包括流媒體文件時長和比特率等信息。
【文檔編號】H04L12/26GK103595593SQ201310633687
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】朱大茂, 郭鐵, 朱戈 申請人:南京安訊科技有限責(zé)任公司