基于嵌入式Linux的IPTV测试仪软件平台设计-

1、标准、检测与仪器Standard,testing&equipment文章编号:1002-8692(201121-0148-03基于嵌入式Linux的IPTV测试仪软件平台设计黄建,雒江涛,李勇(重庆邮电大学通信网与测试技术重点试验室,重庆400065【摘要】根据IPTV测试仪的功能需求,提出并设计了一种基于嵌入式Linux的IPTV测试仪软件平台设计方案。在此基础上重点阐述了软件主要控制和测试数据管理等模块的设计和实现方法。经实际商用测试表明,该设计不仅能够满足IPTV所有性能指标的测试,而且操作方便,具有良好的图形用户界面。【关键词】IPTV测试仪;软件平台;嵌入式Linux;图形用

2、户界面【中图分类号】TN919【文献标识码】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引言交互式网络电视(IPTV是一种利用宽带网,集互联网、多媒体、通信等技术于一体,向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的技术1。伴随着国家三网融合的推进,经过5年多的探索和发展,国内IPTV产业已经日渐成熟,拥有了初具规模的用户群,成为电信运营商不可忽

5、视的经济增长点2。随着IPTV产业的爆发式增长,IPTV服务质量成为运营商面临的突出问题,为了提高用户对IPTV的认同率,运营商必须做到及时发现并快速准确解决问题,要做到这一点必须依赖于可靠而有效的监测系统和方法。本文的研究目的在于设计一种基于嵌入式Linux的IPTV测试仪软件平台的实现方案。软件应能准确测量IPTV的所有性能指标,提供良好的图形用户界面,同时具有很强的兼容性和可扩展性,并兼备相应的网络维护和数据管理功能。该方案应用于IPTV网络最后1km的维护,经实际测试表明软件具有很好的可靠性和实用性。1开发平台简介与软件总体结构1.1开发平台简介Linux是一种自由和开放源码的类Uni

6、x操作系统,作为一个现代网络型操作系统,其中所涉及的技术涵盖了操作系统技术的最新成果。Linux是一个领先的操作系统,世界上运算最快的超级计算机都是运行Linux操作系统2。Qt是诺基亚开发的一个跨平台的C+图形用户界面应用程序框架,其宗旨是“一次编码到处编译”。Qt具有完全面向对象,拥有丰富的API,支持2D/3D图形渲染,支持OpenGL,容易扩展,并且允许真正地组件编程等优势3。Qt开发员仅需要学会一种API来写入应用程序,该程序可在任何地方运行。本文采用Fedora9嵌入式操作系统,以Qt4.6为主要编程工具,实现图形界面和应用程序的功能。1.2软件总体结构根据功能需求,IPTV测试仪

7、应具有IPTV测试、在线视频播放、线缆测试、xDSL测试、数据管理、网络应用等功能。因此,从IPTV测试仪的功能角度出发,本文将测试仪的软件平台划分为应用层、控制层和功能层3层,如图1所示。1应用层。用于封装与具体测试项无关的呈现和管理模块,如绘图控制模块负责将测试数据以曲线图形式直观呈现,数据管理模块用于测试结果的保存、删除和基金项目:重庆市科委重点攻关项目(CSTC,2010AC2147;信产部电子发展基金项目(2006717 148年第35卷第21期(总第371期2011年第35卷第21期(总第371期Standard,testing &equipment标准、检测与仪器xDSL

8、 测试应用层数据管理绘图控制网络应用控制层界面管理、系统调度、模块控制功能层IPTV 测试(RFC4445MDI ,TRI01290在线视频图1从功能角度划分软件架构导出到外设等管理,网络应用包括Ping ,Traceroute 等IP 数据测试和PPPoE 拨号等IP 连接特性测试。应用层的各个模块均由控制层进行调度和管理,各个模块之间相对独立。2控制层。管理各功能子界面之间的切换、隐藏、销毁等操作,同时组织、控制和管理其他功能模块,并与其他模块协商接口细节。以xDSL 测试为例,xDSL 测试包括ADSL ,VDSL ,ADSL 2,ADSL 2+等测试,在进行ADSL 测试的同时不能进行

9、VDSL 测试,此时控制层就必须进行管理,防止系统崩溃。3功能层。封装了与特定功能实现相关的后台操作、库文件调用和驱动程序交互接口。从用户的角度出发,其作用体现为用户从选择某项功能测试、配置相关测试参数、执行测试到结束测试的整个过程。2主要模块设计如图1中软件总体架构所示,系统的软件部分主要分为主控模块和测试数据管理模块。其中主控模块包括软硬件交互和测试功能实现、异常处理、测试数据的实时显示以及曲线图绘制。测试数据管理模块用于对测试结果的处理,包括存储、查看、删除、导出到外设等。2.1主控模块主控模块是整个软件架构的核心。用于控制其他功能模块的运行和交互,实现软硬件的交互和测试结果的实时处理等

10、。如图2所示,以IPTV 测试为例,用户首先对测试参数进行配置(频道选择、测试模式选择等,在对配置项进行合法性检验后主控模块会创建一个新的测试线程,主要实现测试指标的实时处理和曲线图绘制。而主线程则管理各界面的切换控制、测试结果的实时显示以及测试线程的终止等操作。Qt 有很多自带的类,其中QThread 类就用于实现线程的相关操作4。本例中启动测试线程代码为:class IPTVTestThread :public QThread public:IPTVTestThread(IPTVTestInfoDialog*pIPTVTestInfo;IPTVTestThread(;if (NULL =p

11、IPTVTestThreadpIPTVTestThread =new IPTVTestThread(this;pIPTVTestThread->start(;/启动测试线程首先重载QThread 类,然后创建线程类对象,之后调用类的成员函数即可启动线程。测试结束后主控模块负责终止线程,并根据用户的选择保存测试结果。2.2测试数据管理模块在一次IPTV 测试过程中,一部分参数是不会发生变化的,如IP 地址、端口号等,一部分参数是在有错误发生时才发生变化的,比如TR101290的测试指标,而MDI 等指标却是实时变化的1,4-5。为了节约资源,同时提高程序的执行效率,设计了如图3所示的存储模

12、式。以频道为单位对测试结果进行存储,其中在测试过程中不发生变化的参数只存储一次,由于TR101290指开始启动xDSL模块是否已经拨号?重新配置获得用户配置参数(测试模块,频道选择,阈值等配置参数是否合法?创建测试线程数据接收界面管理(测试数据实时显示,曲线图刷新,界面切换等测试是否结束?终止线程保存测试结果是否保存结果?停止获取网络数据调用FPGA 驱动程序调用后台测试程序PCR 指标提取复制IP 数据包并送至ARMTR101290指标提取绘图控制异常处理调用STB 模块实现在线视频测试是否结束?RFC4445MDI 指标提取NNYNY NN Y YY 图2IPTV 测试控制流程测试线程主线

13、程149年第35卷第21期(总第371期标准、检测与仪器Standard,testing &equipment频道1测试数据频道2测试数据频道n 测试数据基本网络参数TR101290测试指标RFC4445MDI 指标IP 地址MAC 地址端口号码流同步丢失k同步字节错误kPID 错误kCAT 错误kDFJMLRJIP 时延抖动J码流同步丢失1码流同步丢失2码流同步丢失kPID 错误1PID 错误2PID 错误k PCR 精度PCR 总抖动PCR 间隔PCRJFlash 中的文件测试记录测试时间测试结束后将内存中数据写入Flash测试记录测试时间图3测试数据存储堆栈RAM 内存标在有错误

14、时发生变化,因此只在错误发生时刻记录该值,而MDI 等指标则每秒钟记录一次。在测试过程中这些结果都保存在RAM 内存中,测试过程结束后根据用户的选择将RAM 内存中的数据写入Flash 中永久保存。对于保存在Flash 中的文件,用户可以对其进行查看、删除以及导出到外设等操作,这符合测试仪表的规范。3软件测试IPTV 测试仪表应用于IPTV 网络最后1km 的维护,如图4所示,主要测试节点都在客户家庭,如Modem 前后端、STB 前后端、TV 前端等,可在这些节点进行测试6。统计显示,IPTV 的主要故障点均为上述节点。通过本测试方案可以方便地测试接入线路质量、网络状况以及故障定位。图4IP

15、TV 测试节点TV/PC直播节目和CDN 网络长途传输测试点高级测试点直播报务器点播服务器IP 城域网接入网ATM 交换机ATM/IP 网关DSLAM用户xDSL路由器Modem政府/宾馆以太网交换机STB用户家庭1测试环境包括1台IPTV 测试仪;1个电信IPTV 账号;1个Modem 。2测试结果。图5为MDI :DF 参数实测结果,本文的软件平台能同时以数字形式实时呈现测试指标值,以及以曲线图形式直观反应测试指标的变化趋势。图6为数据管理界面,通过本模块可以实现测试文件的查看、删除和导出到外设等操作。图5MDI :DF 实测结果(截图图6测试数据管理界面(截图4小结本文针对IPTV 测试仪的功能需求,研究并设计了一种基于嵌入式Linux 系统的IPTV 测试仪表软件平台的实现方案。通过实际IPTV 业务环境下的测试结果表明,该软件平台不仅能准确提取IPTV 的各项测试指标,而且具有良好的图像用户界面,同时具备一定的数据管理和网络应用功能。目前此方案已成功商用于某市的电信IP TV 服务提供商,市场反应良好。参考文献:1赵湘阳,张治中,席兵.IPTV 测试仪系统设计与实现J.电视技术,2009,33(9:115-117.2方磊.IPTV 视频传输质量监测系统的研究与实现D.重庆:重庆邮电大学,2007.3BLANCHETTE J