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本期关注

Focus

诊断和消除IP视频网络中的故障

为管理好设施，IP和视频工程师必须紧密合作

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保罗·罗宾逊 如果缓冲器尺寸太大，那么网络单元将产生过量的延迟。
标绘出包到达时间间隔的时间标记与时间的关系，可测量抖
在制作及其它业务应用中部署I P视频网最常为人引用的好 动，如图2所示。
处是能够使用基于IT的商用现货设备，这可以利用与相对较小的
广电业相比大得多的IT行业的规模经济。更多的优点包括降低布
线成本和电缆重量以及提供更灵活的制作选择的更大的路由灵活
性。这些优点迷住了业界，广播机构已在努力尽早地部署IP视频
网络。不能比部署落后太远的是需要有效诊断和解决故障。
在之前“实现混合的IP/SDI制作架构”一文中，我谈到IP产
生技术和技能新挑战。这些挑战包括抖动、延迟以及丢包风险和
网络不对称（这导致不同的上下行路径延迟）。
部署IP用于视频制作实际上是视频工程和网络工程两个世界
的碰撞。视频工程师很舒服地使用SDI、同轴电缆、插线面板、用
于定时同步的黑场参考信号和三同步信号，尤其是监测信号质量。
视频工程师的挑战是了解IT技术以及IT基础设施对视频的影响。 图2 包到达时间间隔对时间图
另一方面，网络工程师熟悉和很舒服地使用IP流、协议、网 这对确定抖动随时间的变化是有用的，但能够以直方图形式
络流量、路由器配置以及用于定时的精确时间协议（PTP）和网 标绘出包到达时间间隔与出现频率的分布也是有用的。如果抖动
络时间协议（NTP）。不过，最大的差异是在大部分数据中心应 值很大，导致要接收的包超出去抖动缓冲器范围，那么这些超出
用中，数据丢失可重新发送，而对高码率视频事实并非如此。网 范围的包就被丢失。能够确定如图3中例子这样的异常值有助于确
络工程师的挑战是了解视频技术及其对IT基础设施的影响。 定网络抖动性能可能是或已经是丢包原因。

克服抖动
在数字系统中，抖动是与信号的规则周期性的偏差。在IP网
络中，抖动是接收端包到达间隔的偏差。如果网络路由器和交换
机都正确配置和运行，那么最常见的抖动原因是在路由器/交换
机接口的网络拥塞。
网络单元内的应用将可能要求数据以非猝发形式被接收，因
此，接收设备采用一种去抖动缓冲器，应用接收来自该缓冲器的
包而不是直接接收。如图1所示，包以常规速度从缓冲器流出，消
除包流进缓冲器的时间偏差。
图3 包到达时间间隔对出现频率图
包从去抖动缓冲器流出的速率被称为“流失率”。缓冲器接
受数据的速率被称为“填充率”。如果缓冲器尺寸太小，那么如 一连串长到达时间间隔的包将不可避免地导致一连串猝发
果流失率超过填充率，则它最终将下溢，导致包流动停滞。如果 的短到达时间间隔的包，正是这猝发的数据流可能导致缓冲区溢
下沉率超过流失率，那么缓冲器最终将溢出，导致丢包。不过， 出状况和丢包。如果超过剩余缓冲区大小的时间长度的一段时间
（微秒单位）下沉速率超过流失率，这种情况就会发生。

规定去抖动缓冲区容量
为规定必要的去抖动缓冲区容量，采用了另一种称为延迟因
数（DF）的抖动测量方式。延迟因数为一种时域测量，指示去抖
动数据流必需的时域缓冲区尺寸。
图1 包抖动是包到达时间间隔周期性的偏差 在I P视频网络中，媒体有效载荷通过R T P（实时协议）传
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20 APRIL 2017.04 B&P