冬奧正酣，幕后的技術(shù)盛宴也是精彩紛呈，看點(diǎn)多多，這里繼續(xù)奉上 "IP測(cè)量" 這道小菜。

　　前兩期簡(jiǎn)要介紹了IP和SDI系統(tǒng)測(cè)量的區(qū)別，以及測(cè)量工具，這一期接著嘗試聊一聊IP系統(tǒng)測(cè)量的思路是什么，便于下一步的實(shí)戰(zhàn)操作。下一期會(huì)開始具體試述具體指標(biāo)的測(cè)量。

　　測(cè)量面對(duì)的對(duì)象比較繁復(fù)，內(nèi)在聯(lián)系需要梳理。面對(duì)實(shí)戰(zhàn)，腦中和手上的挑戰(zhàn)不少，先要嘗試確定邏輯思路。關(guān)鍵是測(cè)什么，如何測(cè)試等：

　　IP系統(tǒng)指標(biāo)有哪些？是否有明確的標(biāo)準(zhǔn)值？

　　測(cè)量順序是什么，如何進(jìn)行？

　　新的IP指標(biāo)和現(xiàn)有SDI指標(biāo)是什么關(guān)系？還需要看波形和矢量嗎？

　　先對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行多維度分析。

　　一

　　//測(cè)量思路---四個(gè)維度

　　測(cè)量邏輯思路從四個(gè)不同維度，不同角度進(jìn)行推演。首先是根據(jù)信號(hào)要求，也就是根據(jù)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的信號(hào)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量;其次是依據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)模型，按順序進(jìn)行測(cè)量;第三是根據(jù)系統(tǒng)使用的環(huán)境，結(jié)合SDI的指標(biāo)，補(bǔ)足IP實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)的完整性;最后是指標(biāo)聚焦。IP測(cè)量指標(biāo)眾多，本文聚焦日常工作中的常規(guī)指標(biāo)和媒體IP流特點(diǎn)相關(guān)的指標(biāo)。

　　圖22 測(cè)量思路的四個(gè)維度

　　1.  信號(hào)要求：基于信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議的信號(hào)指標(biāo)

　　各類標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議對(duì)系統(tǒng)中運(yùn)行的信號(hào)進(jìn)行定義和要求，那么有哪些信號(hào)指標(biāo)需要測(cè)量或注意，就可以參考標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議文件，對(duì)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)進(jìn)行歸納和整理。試著用以下2種角度總結(jié)如下：

　　基于標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議的測(cè)量指標(biāo)：

　　基于ST2110的IP系統(tǒng)，現(xiàn)階段主要適用標(biāo)準(zhǔn)/建議眾多。

　　圖23 現(xiàn)階段主要適用標(biāo)準(zhǔn)/建議

　　每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能定義出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，2110，NMOS，2059，2022-7是關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。歸納相關(guān)和ST2110緊密指標(biāo)如下：比如在2110-10(系統(tǒng)定時(shí)和定義)中，規(guī)范主要規(guī)定了ST 2110系統(tǒng)中視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)之間如何保持同步，在IP域內(nèi)如何封裝打包以及如何描述。

　　所以該標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的檢測(cè)內(nèi)容也都是和系統(tǒng)同步以及時(shí)間相關(guān)的，例如PTP主要參考2059-2標(biāo)準(zhǔn)，所以檢測(cè)內(nèi)容也為PTP的相應(yīng)指標(biāo)：domain，priority，step removed，time delay和offset等。

　　表3 基于標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議的測(cè)量指標(biāo)

　　其它建議，比如EBU 3371和相關(guān)的checklist, 我們會(huì)綜合參考，但并不作為必須的檢測(cè)項(xiàng)目。

　　基于特性的測(cè)量指標(biāo)：從ST2110信號(hào)特性角度總結(jié)如下。

　　圖24 基于特性的測(cè)量指標(biāo)

　　以上指標(biāo)眾多，但對(duì)于網(wǎng)絡(luò)來說，尚有一些常用指標(biāo)未被選錄，比如通用網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中常用例如聯(lián)通性，端口帶寬的占用率，丟包率和延時(shí)情況，這些指標(biāo)和2110關(guān)系不大，可以直接在交換機(jī)上進(jìn)行檢查，也可以通過系統(tǒng)的SDN監(jiān)控軟件檢查，還可以通過一些網(wǎng)絡(luò)測(cè)試軟件進(jìn)行測(cè)試，例如Iperf, IXIA-Ixnetwork 這些網(wǎng)絡(luò)測(cè)試軟件。

　　以上指標(biāo)眾多，希望在實(shí)踐中找到日常工作的關(guān)鍵指標(biāo)。

　　如果細(xì)究，還可以從大網(wǎng)絡(luò)會(huì)用到的QoS(Quality ofService)和QoE (quality of experience)的角度進(jìn)行指標(biāo)分類，那么信息量就更大了。QoE(quality of experience)可以理解為用戶體驗(yàn)或者用戶感知，即終端用戶對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)性能的主觀感受。QoE從業(yè)務(wù)的可用性、隨地可接入性、隨時(shí)可接入性和完整性四個(gè)方面進(jìn)行考量，以一種量化的方式來反映最終用戶對(duì)業(yè)務(wù)性能的滿意程度。對(duì)于QoE而言，QoS是為了保證或增加QoE而應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)上的技術(shù)體制，面向網(wǎng)絡(luò)、面向技術(shù)運(yùn)營(yíng)者。由于認(rèn)識(shí)階段不同，以后可以將IP指標(biāo)更細(xì)致的分類，QoS和QoE分類暫且不表。

　　2.  測(cè)量順序：利用分層網(wǎng)絡(luò)模型提供測(cè)量順序

　　IP系統(tǒng)中，將傳統(tǒng)七層網(wǎng)絡(luò)模型，簡(jiǎn)化為五層模型，以便清晰對(duì)應(yīng)IP系統(tǒng)應(yīng)用。每層網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)有需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)。

　　圖25 網(wǎng)絡(luò)概念模型

　　圖26 五層模型

　　根據(jù)五層模型所示，IP測(cè)量包括：

　　1)物理層檢查。主要是物理連接檢查，比如光纖，光模塊檢查;

　　2)數(shù)據(jù)鏈路層檢查。主要是MAC地址相關(guān)參數(shù)，F(xiàn)EC設(shè)定等;

　　3)網(wǎng)絡(luò)層檢查IP地址，組播地址等;

　　4)傳輸層檢查SDP文件，PTP狀態(tài)等;

　　5)應(yīng)用層檢查IP設(shè)定是否符合標(biāo)準(zhǔn)，NMOS控制參數(shù)等。

　　3.  IP/SDI組合：參考當(dāng)前系統(tǒng)使用環(huán)境，完善IP/SDI 混合系統(tǒng)下的完整測(cè)量指標(biāo)

　　1)目前還處在基帶系統(tǒng)與IP系統(tǒng)混合過渡的時(shí)期，IP系統(tǒng)實(shí)踐會(huì)涉及IP和SDI接口。SDI接口目前還是最通用的物理接口。SDI的指標(biāo)是大家熟悉的指標(biāo)，在確認(rèn)系統(tǒng)質(zhì)量?jī)?yōu)劣時(shí)，SDI指標(biāo)仍然是主要的通用語言，是主要依據(jù)。如果只談IP指標(biāo)，那么就是喜新厭舊，將問題簡(jiǎn)單化了。要完整體現(xiàn)系統(tǒng)狀況，需要IP和SDI指標(biāo)都測(cè)試。

　　從實(shí)際看，目前系統(tǒng)中，往往最終信號(hào)的輸出還主要以基帶接口的形式出現(xiàn)，而末級(jí)信號(hào)往往同時(shí)經(jīng)過了IP路由和基帶路由，當(dāng)末級(jí)信號(hào)出現(xiàn)問題時(shí)，我們不僅要檢查基帶路由中信號(hào)是否正常，還要檢查確認(rèn)信號(hào)是否在IP路由中就已經(jīng)出現(xiàn)了問題，或者是在IP和SDI轉(zhuǎn)換的時(shí)候出現(xiàn)的，最終IP指標(biāo)和SDI指標(biāo)相互結(jié)合，定位問題產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)和原因。例如在之前檢查車尾的信號(hào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其payload ID和實(shí)際信號(hào)不符，使用基帶示波器逐級(jí)檢查發(fā)現(xiàn)基帶信號(hào)中均有這個(gè)問題，那么這個(gè)問題很可能不是發(fā)生在基帶系統(tǒng)中，而是在IP系統(tǒng)中產(chǎn)生的，層層排查發(fā)現(xiàn)在最初的SDI轉(zhuǎn)IP的設(shè)備上由于設(shè)置不正確導(dǎo)致payload ID信息和實(shí)際信號(hào)格式不符。

　　2)另外，傳統(tǒng)的波形和矢量范圍顯示依舊為視頻工程師、技術(shù)總監(jiān)服務(wù)。調(diào)光人員和技術(shù)總監(jiān)等崗位依然需要查看畫面來進(jìn)行質(zhì)量把控，因?yàn)樗械膯栴}都會(huì)直接地反映在畫面上，畫面撕裂，卡頓，馬賽克等情況都是信號(hào)問題最直接的判斷依據(jù)。對(duì)于彩色信號(hào)，我們還是需要依靠傳統(tǒng)的波形和矢量范圍顯示等工具與高標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)視器來進(jìn)行畫面情況，尤其是圖像細(xì)節(jié)和質(zhì)量的把控。

　　4. 指標(biāo)聚焦：眾多指標(biāo)中聚焦常規(guī)應(yīng)用指標(biāo)

　　網(wǎng)絡(luò)世界，千變?nèi)f化，各種工具，琳瑯滿目，在目前這個(gè)階段既需要深入挖掘知識(shí)圖譜，又需要基于日常工作，梳理出基本的工作思路。

　　1)IP系統(tǒng)指標(biāo)本身特性要求多個(gè)指標(biāo)組合來測(cè)量IP系統(tǒng)。在IP系統(tǒng)中，即使將光纖插入到示波器中，設(shè)備收到了正確的數(shù)據(jù)包，也會(huì)出現(xiàn)各種圖像問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)包間隔過大也會(huì)導(dǎo)致圖像顯示不正確，同時(shí)還要關(guān)注流量過載，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，前向糾錯(cuò)等情況，甚至需要綜合IP信號(hào)的各項(xiàng)指標(biāo)以及結(jié)合FCS和CRC錯(cuò)誤來進(jìn)行判斷。

　　傳統(tǒng)的SDI示波器會(huì)測(cè)量眼圖，抖動(dòng)，payload等指標(biāo)，因?yàn)檫@些指標(biāo)是基帶信號(hào)本身的特性，即測(cè)量的是物理層。IP系統(tǒng)傳輸?shù)谋举|(zhì)是RTP包的傳輸，RTP本身是沒有基帶信號(hào)這些特性的，RTP數(shù)據(jù)需要復(fù)合OSI的7層模型，每層的傳輸都會(huì)添加不同的數(shù)據(jù)包頭，我們通過解析數(shù)據(jù)包來間接測(cè)量IP信號(hào)的參數(shù)?；鶐到y(tǒng)中的指標(biāo)如電平、波形、眼圖不再適用于IP系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)包本身看不出來圖像質(zhì)量的情況，只有將數(shù)據(jù)包解析出來，才能對(duì)圖像進(jìn)行分析。我們往往通過多個(gè)指標(biāo)，例如帶寬，payload type，SDP文件，Cmax和VRX full等信息來判斷具體的數(shù)據(jù)流情況。

　　圖27 SDI信號(hào)與IP信號(hào)組成的對(duì)比

　　2)本文所探討的IP系統(tǒng)測(cè)量?jī)?nèi)容主要考慮日常工作中的常規(guī)內(nèi)容，主要使用常規(guī)示波器和少數(shù)工具軟件作為測(cè)量工具。針對(duì)更廣闊的探究，還需不斷學(xué)習(xí)，本文也會(huì)結(jié)合自我實(shí)踐，結(jié)合一些其它測(cè)試工具進(jìn)行簡(jiǎn)要說明，引發(fā)大家的關(guān)注，為更深入的IP系統(tǒng)測(cè)量和問題解決提供一個(gè)基礎(chǔ)信息。

　　目前IP系統(tǒng)測(cè)量聚焦于和媒體IP流特點(diǎn)相關(guān)的指標(biāo)，一些通用網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)，不在重點(diǎn)關(guān)注之列。在媒體流大數(shù)據(jù)帶寬的前提下，測(cè)量的一個(gè)隱性前提是網(wǎng)絡(luò)基本特性是良好的，否則大數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)正常通信。非2110標(biāo)準(zhǔn)所載之指標(biāo)，比如IT網(wǎng)絡(luò)常用的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試指標(biāo)，包括速率、帶寬、帶寬利用率、吞吐量、時(shí)延、丟包率等，主要是表現(xiàn)基本網(wǎng)絡(luò)性能。這些指標(biāo)和其它已有標(biāo)準(zhǔn)的IP指標(biāo)有關(guān)聯(lián)性，在檢測(cè)完相關(guān)2110標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)后，對(duì)于這些非2110標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)如何檢測(cè)，指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的好處和重要性還需要再深入認(rèn)識(shí)。

　　綜上所述，通過以上四個(gè)維度的分析，逐漸有了一個(gè)IP測(cè)量的基本思路，就是測(cè)量順序基于五層網(wǎng)絡(luò)模型，測(cè)試內(nèi)容是基于信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的各種指標(biāo)，測(cè)試內(nèi)容還要包括SDI指標(biāo)以及傳統(tǒng)的波形和矢量等參數(shù)。如果系統(tǒng)出現(xiàn)具體問題，在已有思路的基礎(chǔ)上，不必拘泥于現(xiàn)有順序，完全可以針對(duì)具體情況，具體分析，具體實(shí)踐。

　　二

　　//  IP系統(tǒng)中傳統(tǒng)示波器的新形態(tài)是什么？

　　示波器作為主要IP系統(tǒng)測(cè)量工具，是測(cè)量思路在產(chǎn)品上的集中體現(xiàn)，在新的發(fā)展階段，已經(jīng)有了新形態(tài)，還在不斷演進(jìn)，主要是IP/SDI混合和網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用，簡(jiǎn)述如下，尚需廠家明示。

　　首先目前還是處在SDI系統(tǒng)和IP系統(tǒng)的過渡時(shí)期，系統(tǒng)有IP/SDI混合架構(gòu)，而且系統(tǒng)中還有不少SDI接口。其次SDI的指標(biāo)是大家熟悉的指標(biāo)，在確認(rèn)系統(tǒng)質(zhì)量?jī)?yōu)劣時(shí)，SDI指標(biāo)仍然是主要的通用語言，是主要依據(jù)，所以需要既兼顧SDI系統(tǒng)中眼圖，抖動(dòng)的測(cè)量，還要兼顧IP系統(tǒng)中新的IP指標(biāo)的測(cè)量。這個(gè)時(shí)候往往需要一個(gè)融合IP和SDI測(cè)量于一體的產(chǎn)品(Hybrid WFM)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)IP和SDI同時(shí)混合測(cè)量的產(chǎn)品。例如Leader 的LV5600示波器不僅能夠滿足SDI系統(tǒng)向IP系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移過程中的各種指標(biāo)測(cè)量，而且即使未來系統(tǒng)全部IP化，也不會(huì)結(jié)束產(chǎn)品的使用壽命，從而達(dá)到降低了成本開支，減少使用人員的學(xué)習(xí)成本的目的。

　　圖28 Leader示波器波形截圖

　　同時(shí)，示波器軟件化和網(wǎng)絡(luò)化也是一個(gè)發(fā)展方向。一方面用軟件實(shí)現(xiàn)IP參數(shù)的收集，操作和查看具有一定方便性;另外一方面支持在IP網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)網(wǎng)拓展使用，支持多個(gè)終端同時(shí)檢測(cè)。例如Telestream的inspect或者Lawo的smartDash這些軟件，他們不僅將之前的示波器功能整合，還將IT領(lǐng)域的系統(tǒng)監(jiān)控，日志收集等功能也加入進(jìn)來，將系統(tǒng)的檢測(cè)和排障能力提升到新的層面。

　　圖29 IP測(cè)量軟件產(chǎn)品截圖

　　三

　　//  幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)

　　在項(xiàng)目實(shí)踐的測(cè)試中，總結(jié)了幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和大家分享，關(guān)鍵詞是思路變化、點(diǎn)面結(jié)合、多頭演進(jìn)、結(jié)合傳統(tǒng)：

　　1

　　首先IP測(cè)量的基本思路和SDI測(cè)量不一樣。 如上所述，整體思路還在逐漸梳理，至少可以說IP測(cè)量是間接測(cè)量，多維度處理。模擬到SDI，經(jīng)歷了測(cè)量思路的變化，SDI到IP也相應(yīng)的需要演進(jìn)。

　　2

　　在實(shí)踐中要考慮點(diǎn)面結(jié)合。 在實(shí)踐中，多維度處理思路的一個(gè)重要特點(diǎn)是點(diǎn)面結(jié)合，一方面通過示波器或工具軟件得到一個(gè)指標(biāo)，另外一方面我們可以借助系統(tǒng)中SDN軟件和監(jiān)測(cè)設(shè)備的日志，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，點(diǎn)面結(jié)合來輔助我們進(jìn)行信號(hào)質(zhì)量的檢查和系統(tǒng)問題的排查。

　　例如接收設(shè)備顯示的圖像卡死，無法顯示正在切換的視頻流，這時(shí)不僅要使用示波器來檢查發(fā)端設(shè)備的發(fā)流狀態(tài)，并比較該流和其他流的相關(guān)信息，以確保流的正常。同時(shí)可使用wireshark軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)抓包，檢查數(shù)據(jù)流在交換機(jī)中廣播情況。

　　另外還可以通過系統(tǒng)監(jiān)控軟件的反饋，例如系統(tǒng)軟件LSM，通過設(shè)備的報(bào)錯(cuò)信息以及日志信息來判斷問題發(fā)生的原因和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)面結(jié)合，綜合對(duì)故障進(jìn)行排查。在IP系統(tǒng)中，每種檢測(cè)設(shè)備或軟件可能只能覆蓋到系統(tǒng)中的某一部分，無法全面照顧到方方面面，我們需要結(jié)合多種手段和方式來排查問題，綜合判斷問題出現(xiàn)的原因。

　　3

　　標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備都在演進(jìn)之中。 目前階段IP標(biāo)準(zhǔn)還在演進(jìn)，專業(yè)設(shè)備需要相應(yīng)升級(jí)。IP產(chǎn)品一個(gè)特性就是類似IT產(chǎn)品，需要不斷升級(jí)解決Bug。即使是檢測(cè)其它設(shè)備的IP示波器，也是一個(gè)IP產(chǎn)品，既需要功能升級(jí)，也會(huì)出現(xiàn)Bug并進(jìn)行升級(jí)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)示波器有一些IP信號(hào)報(bào)警的時(shí)候，少數(shù)情況下，我們也需要對(duì)它持懷疑態(tài)度，需要采用其它手段相互印證。

　　4

　　系統(tǒng)的評(píng)判，需要結(jié)合傳統(tǒng)方法。 傳統(tǒng)方法包括SDI跳線，SDI指標(biāo)，矢量波形等方式。在確保檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和狀態(tài)正常的情況下，還要關(guān)注到圖像本身，最終的系統(tǒng)評(píng)判和故障排除，需要結(jié)合傳統(tǒng)方法。

　　這是一些實(shí)踐的總結(jié)，也是管窺之見。這一條和剛才的兩條一樣：你不知道也沒關(guān)系。實(shí)踐會(huì)出真知。