基于嵌入式Linux的IPTV測試儀軟件平臺設(shè)計-

1、標準、檢測與儀器Standard,testing&equipment文章編號:1002-8692(201121-0148-03基于嵌入式Linux的IPTV測試儀軟件平臺設(shè)計黃建,雒江濤,李勇(重慶郵電大學(xué)通信網(wǎng)與測試技術(shù)重點試驗室,重慶400065【摘要】根據(jù)IPTV測試儀的功能需求,提出并設(shè)計了一種基于嵌入式Linux的IPTV測試儀軟件平臺設(shè)計方案。在此基礎(chǔ)上重點闡述了軟件主要控制和測試數(shù)據(jù)管理等模塊的設(shè)計和實現(xiàn)方法。經(jīng)實際商用測試表明,該設(shè)計不僅能夠滿足IPTV所有性能指標的測試,而且操作方便,具有良好的圖形用戶界面。【關(guān)鍵詞】IPTV測試儀;軟件平臺;嵌入式Linux;圖形用

2、戶界面【中圖分類號】TN919【文獻標識碼】ASoftware Platform Design of IPTV Analyzer Based on Embedded LinuxHUANG Jian,LUO Jiangtao,LI Yong(Key Lab on Communicate Networks and Testing Tech.,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing400065,China【Abstract】Based on the functional requirements of IPTV a

3、nalyzer,a software platform design program of IPTV analyzer based on embedded Linux is proposed and designed in this paper.Further,the design and implementation of major modules as the main control and processing of test results are discussed.The practical test shows that the design business can not

4、 only meet all performance testing index of IPTV,and easy to operate and has good graphical user interface.【Key words】IPTV analyzer;software platform;embedded Linux;GUI0引言交互式網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV是一種利用寬帶網(wǎng),集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等技術(shù)于一體,向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的技術(shù)1。伴隨著國家三網(wǎng)融合的推進,經(jīng)過5年多的探索和發(fā)展,國內(nèi)IPTV產(chǎn)業(yè)已經(jīng)日漸成熟,擁有了初具規(guī)模的用戶群,成為電信運營商不可忽

5、視的經(jīng)濟增長點2。隨著IPTV產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長,IPTV服務(wù)質(zhì)量成為運營商面臨的突出問題,為了提高用戶對IPTV的認同率,運營商必須做到及時發(fā)現(xiàn)并快速準確解決問題,要做到這一點必須依賴于可靠而有效的監(jiān)測系統(tǒng)和方法。本文的研究目的在于設(shè)計一種基于嵌入式Linux的IPTV測試儀軟件平臺的實現(xiàn)方案。軟件應(yīng)能準確測量IPTV的所有性能指標,提供良好的圖形用戶界面,同時具有很強的兼容性和可擴展性,并兼?zhèn)湎鄳?yīng)的網(wǎng)絡(luò)維護和數(shù)據(jù)管理功能。該方案應(yīng)用于IPTV網(wǎng)絡(luò)最后1km的維護,經(jīng)實際測試表明軟件具有很好的可靠性和實用性。1開發(fā)平臺簡介與軟件總體結(jié)構(gòu)1.1開發(fā)平臺簡介Linux是一種自由和開放源碼的類Uni

6、x操作系統(tǒng),作為一個現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)型操作系統(tǒng),其中所涉及的技術(shù)涵蓋了操作系統(tǒng)技術(shù)的最新成果。Linux是一個領(lǐng)先的操作系統(tǒng),世界上運算最快的超級計算機都是運行Linux操作系統(tǒng)2。Qt是諾基亞開發(fā)的一個跨平臺的C+圖形用戶界面應(yīng)用程序框架,其宗旨是“一次編碼到處編譯”。Qt具有完全面向?qū)ο?擁有豐富的API,支持2D/3D圖形渲染,支持OpenGL,容易擴展,并且允許真正地組件編程等優(yōu)勢3。Qt開發(fā)員僅需要學(xué)會一種API來寫入應(yīng)用程序,該程序可在任何地方運行。本文采用Fedora9嵌入式操作系統(tǒng),以Qt4.6為主要編程工具,實現(xiàn)圖形界面和應(yīng)用程序的功能。1.2軟件總體結(jié)構(gòu)根據(jù)功能需求,IPTV測試儀

7、應(yīng)具有IPTV測試、在線視頻播放、線纜測試、xDSL測試、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等功能。因此,從IPTV測試儀的功能角度出發(fā),本文將測試儀的軟件平臺劃分為應(yīng)用層、控制層和功能層3層,如圖1所示。1應(yīng)用層。用于封裝與具體測試項無關(guān)的呈現(xiàn)和管理模塊,如繪圖控制模塊負責(zé)將測試數(shù)據(jù)以曲線圖形式直觀呈現(xiàn),數(shù)據(jù)管理模塊用于測試結(jié)果的保存、刪除和基金項目:重慶市科委重點攻關(guān)項目(CSTC,2010AC2147;信產(chǎn)部電子發(fā)展基金項目(2006717 148年第35卷第21期(總第371期2011年第35卷第21期(總第371期Standard,testing &equipment標準、檢測與儀器xDSL

8、 測試應(yīng)用層數(shù)據(jù)管理繪圖控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用控制層界面管理、系統(tǒng)調(diào)度、模塊控制功能層IPTV 測試(RFC4445MDI ,TRI01290在線視頻圖1從功能角度劃分軟件架構(gòu)導(dǎo)出到外設(shè)等管理,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用包括Ping ,Traceroute 等IP 數(shù)據(jù)測試和PPPoE 撥號等IP 連接特性測試。應(yīng)用層的各個模塊均由控制層進行調(diào)度和管理,各個模塊之間相對獨立。2控制層。管理各功能子界面之間的切換、隱藏、銷毀等操作,同時組織、控制和管理其他功能模塊,并與其他模塊協(xié)商接口細節(jié)。以xDSL 測試為例,xDSL 測試包括ADSL ,VDSL ,ADSL 2,ADSL 2+等測試,在進行ADSL 測試的同時不能進行

9、VDSL 測試,此時控制層就必須進行管理,防止系統(tǒng)崩潰。3功能層。封裝了與特定功能實現(xiàn)相關(guān)的后臺操作、庫文件調(diào)用和驅(qū)動程序交互接口。從用戶的角度出發(fā),其作用體現(xiàn)為用戶從選擇某項功能測試、配置相關(guān)測試參數(shù)、執(zhí)行測試到結(jié)束測試的整個過程。2主要模塊設(shè)計如圖1中軟件總體架構(gòu)所示,系統(tǒng)的軟件部分主要分為主控模塊和測試數(shù)據(jù)管理模塊。其中主控模塊包括軟硬件交互和測試功能實現(xiàn)、異常處理、測試數(shù)據(jù)的實時顯示以及曲線圖繪制。測試數(shù)據(jù)管理模塊用于對測試結(jié)果的處理,包括存儲、查看、刪除、導(dǎo)出到外設(shè)等。2.1主控模塊主控模塊是整個軟件架構(gòu)的核心。用于控制其他功能模塊的運行和交互,實現(xiàn)軟硬件的交互和測試結(jié)果的實時處理等

10、。如圖2所示,以IPTV 測試為例,用戶首先對測試參數(shù)進行配置(頻道選擇、測試模式選擇等,在對配置項進行合法性檢驗后主控模塊會創(chuàng)建一個新的測試線程,主要實現(xiàn)測試指標的實時處理和曲線圖繪制。而主線程則管理各界面的切換控制、測試結(jié)果的實時顯示以及測試線程的終止等操作。Qt 有很多自帶的類,其中QThread 類就用于實現(xiàn)線程的相關(guān)操作4。本例中啟動測試線程代碼為:class IPTVTestThread :public QThread public:IPTVTestThread(IPTVTestInfoDialog*pIPTVTestInfo;IPTVTestThread(;if (NULL =p

11、IPTVTestThreadpIPTVTestThread =new IPTVTestThread(this;pIPTVTestThread->start(;/啟動測試線程首先重載QThread 類,然后創(chuàng)建線程類對象,之后調(diào)用類的成員函數(shù)即可啟動線程。測試結(jié)束后主控模塊負責(zé)終止線程,并根據(jù)用戶的選擇保存測試結(jié)果。2.2測試數(shù)據(jù)管理模塊在一次IPTV 測試過程中,一部分參數(shù)是不會發(fā)生變化的,如IP 地址、端口號等,一部分參數(shù)是在有錯誤發(fā)生時才發(fā)生變化的,比如TR101290的測試指標,而MDI 等指標卻是實時變化的1,4-5。為了節(jié)約資源,同時提高程序的執(zhí)行效率,設(shè)計了如圖3所示的存儲模

12、式。以頻道為單位對測試結(jié)果進行存儲,其中在測試過程中不發(fā)生變化的參數(shù)只存儲一次,由于TR101290指開始啟動xDSL模塊是否已經(jīng)撥號?重新配置獲得用戶配置參數(shù)(測試模塊,頻道選擇,閾值等配置參數(shù)是否合法?創(chuàng)建測試線程數(shù)據(jù)接收界面管理(測試數(shù)據(jù)實時顯示,曲線圖刷新,界面切換等測試是否結(jié)束?終止線程保存測試結(jié)果是否保存結(jié)果?停止獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)調(diào)用FPGA 驅(qū)動程序調(diào)用后臺測試程序PCR 指標提取復(fù)制IP 數(shù)據(jù)包并送至ARMTR101290指標提取繪圖控制異常處理調(diào)用STB 模塊實現(xiàn)在線視頻測試是否結(jié)束?RFC4445MDI 指標提取NNYNY NN Y YY 圖2IPTV 測試控制流程測試線程主線

13、程149年第35卷第21期(總第371期標準、檢測與儀器Standard,testing &equipment頻道1測試數(shù)據(jù)頻道2測試數(shù)據(jù)頻道n 測試數(shù)據(jù)基本網(wǎng)絡(luò)參數(shù)TR101290測試指標RFC4445MDI 指標IP 地址MAC 地址端口號碼流同步丟失k同步字節(jié)錯誤kPID 錯誤kCAT 錯誤kDFJMLRJIP 時延抖動J碼流同步丟失1碼流同步丟失2碼流同步丟失kPID 錯誤1PID 錯誤2PID 錯誤k PCR 精度PCR 總抖動PCR 間隔PCRJFlash 中的文件測試記錄測試時間測試結(jié)束后將內(nèi)存中數(shù)據(jù)寫入Flash測試記錄測試時間圖3測試數(shù)據(jù)存儲堆棧RAM 內(nèi)存標在有錯誤

14、時發(fā)生變化,因此只在錯誤發(fā)生時刻記錄該值,而MDI 等指標則每秒鐘記錄一次。在測試過程中這些結(jié)果都保存在RAM 內(nèi)存中,測試過程結(jié)束后根據(jù)用戶的選擇將RAM 內(nèi)存中的數(shù)據(jù)寫入Flash 中永久保存。對于保存在Flash 中的文件,用戶可以對其進行查看、刪除以及導(dǎo)出到外設(shè)等操作,這符合測試儀表的規(guī)范。3軟件測試IPTV 測試儀表應(yīng)用于IPTV 網(wǎng)絡(luò)最后1km 的維護,如圖4所示,主要測試節(jié)點都在客戶家庭,如Modem 前后端、STB 前后端、TV 前端等,可在這些節(jié)點進行測試6。統(tǒng)計顯示,IPTV 的主要故障點均為上述節(jié)點。通過本測試方案可以方便地測試接入線路質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)狀況以及故障定位。圖4IP

15、TV 測試節(jié)點TV/PC直播節(jié)目和CDN 網(wǎng)絡(luò)長途傳輸測試點高級測試點直播報務(wù)器點播服務(wù)器IP 城域網(wǎng)接入網(wǎng)ATM 交換機ATM/IP 網(wǎng)關(guān)DSLAM用戶xDSL路由器Modem政府/賓館以太網(wǎng)交換機STB用戶家庭1測試環(huán)境包括1臺IPTV 測試儀;1個電信IPTV 賬號;1個Modem 。2測試結(jié)果。圖5為MDI :DF 參數(shù)實測結(jié)果,本文的軟件平臺能同時以數(shù)字形式實時呈現(xiàn)測試指標值,以及以曲線圖形式直觀反應(yīng)測試指標的變化趨勢。圖6為數(shù)據(jù)管理界面,通過本模塊可以實現(xiàn)測試文件的查看、刪除和導(dǎo)出到外設(shè)等操作。圖5MDI :DF 實測結(jié)果(截圖圖6測試數(shù)據(jù)管理界面(截圖4小結(jié)本文針對IPTV 測試儀的功能需求,研究并設(shè)計了一種基于嵌入式Linux 系統(tǒng)的IPTV 測試儀表軟件平臺的實現(xiàn)方案。通過實際IPTV 業(yè)務(wù)環(huán)境下的測試結(jié)果表明,該軟件平臺不僅能準確提取IPTV 的各項測試指標,而且具有良好的圖像用戶界面,同時具備一定的數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能。目前此方案已成功商用于某市的電信IP TV 服務(wù)提供商,市場反應(yīng)良好。參考文獻:1趙湘陽,張治中,席兵.IPTV 測試儀系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)J.電視技術(shù),2009,33(9:115-117.2方磊.IPTV 視頻傳輸質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)D.重慶:重慶郵電大學(xué),2007.3BLANCHETTE J