索尼IP测量探索（三）——关于IP测量思路，你不知道也没关系的3个总结

　　冬奥正酣，幕后的技术盛宴也是精彩纷呈，看点多多，这里继续奉上 "IP测量" 这道小菜。

　　前两期简要介绍了IP和SDI系统测量的区别，以及测量工具，这一期接着尝试聊一聊IP系统测量的思路是什么，便于下一步的实战操作。下一期会开始具体试述具体指标的测量。

　　测量面对的对象比较繁复，内在联系需要梳理。面对实战，脑中和手上的挑战不少，先要尝试确定逻辑思路。关键是测什么，如何测试等：

　　IP系统指标有哪些？是否有明确的标准值？

　　测量顺序是什么，如何进行？

　　新的IP指标和现有SDI指标是什么关系？还需要看波形和矢量吗？

　　先对测量对象进行多维度分析。

　　一

　　//测量思路---四个维度

　　测量逻辑思路从四个不同维度，不同角度进行推演。首先是根据信号要求，也就是根据信号标准规定的信号指标进行测量;其次是依据IP网络中的网络模型，按顺序进行测量;第三是根据系统使用的环境，结合SDI的指标，补足IP实际运行系统的完整性;最后是指标聚焦。IP测量指标众多，本文聚焦日常工作中的常规指标和媒体IP流特点相关的指标。

　　图22 测量思路的四个维度

　　1.  信号要求：基于信号标准/协议的信号指标

　　各类标准/协议对系统中运行的信号进行定义和要求，那么有哪些信号指标需要测量或注意，就可以参考标准/协议文件，对各个标准和指标进行归纳和整理。试着用以下2种角度总结如下：

　　基于标准/协议的测量指标：

　　基于ST2110的IP系统，现阶段主要适用标准/建议众多。

　　图23 现阶段主要适用标准/建议

　　每个标准能定义出相应的技术指标，2110，NMOS，2059，2022-7是关键标准。归纳相关和ST2110紧密指标如下：比如在2110-10(系统定时和定义)中，规范主要规定了ST 2110系统中视频、音频和辅助数据之间如何保持同步，在IP域内如何封装打包以及如何描述。

　　所以该标准相应的检测内容也都是和系统同步以及时间相关的，例如PTP主要参考2059-2标准，所以检测内容也为PTP的相应指标：domain，priority，step removed，time delay和offset等。

　　表3 基于标准/协议的测量指标

　　其它建议，比如EBU 3371和相关的checklist, 我们会综合参考，但并不作为必须的检测项目。

　　基于特性的测量指标：从ST2110信号特性角度总结如下。

　　图24 基于特性的测量指标

　　以上指标众多，但对于网络来说，尚有一些常用指标未被选录，比如通用网络测试中常用例如联通性，端口带宽的占用率，丢包率和延时情况，这些指标和2110关系不大，可以直接在交换机上进行检查，也可以通过系统的SDN监控软件检查，还可以通过一些网络测试软件进行测试，例如Iperf, IXIA-Ixnetwork 这些网络测试软件。

　　以上指标众多，希望在实践中找到日常工作的关键指标。

　　如果细究，还可以从大网络会用到的QoS(Quality ofService)和QoE (quality of experience)的角度进行指标分类，那么信息量就更大了。QoE(quality of experience)可以理解为用户体验或者用户感知，即终端用户对移动网络提供的业务性能的主观感受。QoE从业务的可用性、随地可接入性、随时可接入性和完整性四个方面进行考量，以一种量化的方式来反映最终用户对业务性能的满意程度。对于QoE而言，QoS是为了保证或增加QoE而应用在网络上的技术体制，面向网络、面向技术运营者。由于认识阶段不同，以后可以将IP指标更细致的分类，QoS和QoE分类暂且不表。

　　2.  测量顺序：利用分层网络模型提供测量顺序

　　IP系统中，将传统七层网络模型，简化为五层模型，以便清晰对应IP系统应用。每层网络对应有需要监测的参数。

　　图25 网络概念模型

　　图26 五层模型

　　根据五层模型所示，IP测量包括：

　　1)物理层检查。主要是物理连接检查，比如光纤，光模块检查;

　　2)数据链路层检查。主要是MAC地址相关参数，FEC设定等;

　　3)网络层检查IP地址，组播地址等;

　　4)传输层检查SDP文件，PTP状态等;

　　5)应用层检查IP设定是否符合标准，NMOS控制参数等。

　　3.  IP/SDI组合：参考当前系统使用环境，完善IP/SDI 混合系统下的完整测量指标

　　1)目前还处在基带系统与IP系统混合过渡的时期，IP系统实践会涉及IP和SDI接口。SDI接口目前还是最通用的物理接口。SDI的指标是大家熟悉的指标，在确认系统质量优劣时，SDI指标仍然是主要的通用语言，是主要依据。如果只谈IP指标，那么就是喜新厌旧，将问题简单化了。要完整体现系统状况，需要IP和SDI指标都测试。

　　从实际看，目前系统中，往往最终信号的输出还主要以基带接口的形式出现，而末级信号往往同时经过了IP路由和基带路由，当末级信号出现问题时，我们不仅要检查基带路由中信号是否正常，还要检查确认信号是否在IP路由中就已经出现了问题，或者是在IP和SDI转换的时候出现的，最终IP指标和SDI指标相互结合，定位问题产生的节点和原因。例如在之前检查车尾的信号时，发现其payload ID和实际信号不符，使用基带示波器逐级检查发现基带信号中均有这个问题，那么这个问题很可能不是发生在基带系统中，而是在IP系统中产生的，层层排查发现在最初的SDI转IP的设备上由于设置不正确导致payload ID信息和实际信号格式不符。

　　2)另外，传统的波形和矢量范围显示依旧为视频工程师、技术总监服务。调光人员和技术总监等岗位依然需要查看画面来进行质量把控，因为所有的问题都会直接地反映在画面上，画面撕裂，卡顿，马赛克等情况都是信号问题最直接的判断依据。对于彩色信号，我们还是需要依靠传统的波形和矢量范围显示等工具与高标准监视器来进行画面情况，尤其是图像细节和质量的把控。

　　4. 指标聚焦：众多指标中聚焦常规应用指标

　　网络世界，千变万化，各种工具，琳琅满目，在目前这个阶段既需要深入挖掘知识图谱，又需要基于日常工作，梳理出基本的工作思路。

　　1)IP系统指标本身特性要求多个指标组合来测量IP系统。在IP系统中，即使将光纤插入到示波器中，设备收到了正确的数据包，也会出现各种图像问题，因为数据包间隔过大也会导致图像显示不正确，同时还要关注流量过载，网络延时，前向纠错等情况，甚至需要综合IP信号的各项指标以及结合FCS和CRC错误来进行判断。

　　传统的SDI示波器会测量眼图，抖动，payload等指标，因为这些指标是基带信号本身的特性，即测量的是物理层。IP系统传输的本质是RTP包的传输，RTP本身是没有基带信号这些特性的，RTP数据需要复合OSI的7层模型，每层的传输都会添加不同的数据包头，我们通过解析数据包来间接测量IP信号的参数。基带系统中的指标如电平、波形、眼图不再适用于IP系统，而数据包本身看不出来图像质量的情况，只有将数据包解析出来，才能对图像进行分析。我们往往通过多个指标，例如带宽，payload type，SDP文件，Cmax和VRX full等信息来判断具体的数据流情况。

　　图27 SDI信号与IP信号组成的对比

　　2)本文所探讨的IP系统测量内容主要考虑日常工作中的常规内容，主要使用常规示波器和少数工具软件作为测量工具。针对更广阔的探究，还需不断学习，本文也会结合自我实践，结合一些其它测试工具进行简要说明，引发大家的关注，为更深入的IP系统测量和问题解决提供一个基础信息。

　　目前IP系统测量聚焦于和媒体IP流特点相关的指标，一些通用网络指标，不在重点关注之列。在媒体流大数据带宽的前提下，测量的一个隐性前提是网络基本特性是良好的，否则大数据无法实现正常通信。非2110标准所载之指标，比如IT网络常用的网络性能测试指标，包括速率、带宽、带宽利用率、吞吐量、时延、丢包率等，主要是表现基本网络性能。这些指标和其它已有标准的IP指标有关联性，在检测完相关2110标准的指标后，对于这些非2110标准的指标如何检测，指标对系统的好处和重要性还需要再深入认识。

　　综上所述，通过以上四个维度的分析，逐渐有了一个IP测量的基本思路，就是测量顺序基于五层网络模型，测试内容是基于信号标准的各种指标，测试内容还要包括SDI指标以及传统的波形和矢量等参数。如果系统出现具体问题，在已有思路的基础上，不必拘泥于现有顺序，完全可以针对具体情况，具体分析，具体实践。

　　二

　　//  IP系统中传统示波器的新形态是什么？

　　示波器作为主要IP系统测量工具，是测量思路在产品上的集中体现，在新的发展阶段，已经有了新形态，还在不断演进，主要是IP/SDI混合和网络化应用，简述如下，尚需厂家明示。

　　首先目前还是处在SDI系统和IP系统的过渡时期，系统有IP/SDI混合架构，而且系统中还有不少SDI接口。其次SDI的指标是大家熟悉的指标，在确认系统质量优劣时，SDI指标仍然是主要的通用语言，是主要依据，所以需要既兼顾SDI系统中眼图，抖动的测量，还要兼顾IP系统中新的IP指标的测量。这个时候往往需要一个融合IP和SDI测量于一体的产品(Hybrid WFM)，并且能够实现IP和SDI同时混合测量的产品。例如Leader 的LV5600示波器不仅能够满足SDI系统向IP系统的转移过程中的各种指标测量，而且即使未来系统全部IP化，也不会结束产品的使用寿命，从而达到降低了成本开支，减少使用人员的学习成本的目的。

　　图28 Leader示波器波形截图

　　同时，示波器软件化和网络化也是一个发展方向。一方面用软件实现IP参数的收集，操作和查看具有一定方便性;另外一方面支持在IP网络中联网拓展使用，支持多个终端同时检测。例如Telestream的inspect或者Lawo的smartDash这些软件，他们不仅将之前的示波器功能整合，还将IT领域的系统监控，日志收集等功能也加入进来，将系统的检测和排障能力提升到新的层面。

　　图29 IP测量软件产品截图

　　三

　　//  几点经验

　　在项目实践的测试中，总结了几点经验和大家分享，关键词是思路变化、点面结合、多头演进、结合传统：

　　1

　　首先IP测量的基本思路和SDI测量不一样。 如上所述，整体思路还在逐渐梳理，至少可以说IP测量是间接测量，多维度处理。模拟到SDI，经历了测量思路的变化，SDI到IP也相应的需要演进。

　　2

　　在实践中要考虑点面结合。 在实践中，多维度处理思路的一个重要特点是点面结合，一方面通过示波器或工具软件得到一个指标，另外一方面我们可以借助系统中SDN软件和监测设备的日志，综合各项指标，点面结合来辅助我们进行信号质量的检查和系统问题的排查。

　　例如接收设备显示的图像卡死，无法显示正在切换的视频流，这时不仅要使用示波器来检查发端设备的发流状态，并比较该流和其他流的相关信息，以确保流的正常。同时可使用wireshark软件对网络抓包，检查数据流在交换机中广播情况。

　　另外还可以通过系统监控软件的反馈，例如系统软件LSM，通过设备的报错信息以及日志信息来判断问题发生的原因和时间节点，点面结合，综合对故障进行排查。在IP系统中，每种检测设备或软件可能只能覆盖到系统中的某一部分，无法全面照顾到方方面面，我们需要结合多种手段和方式来排查问题，综合判断问题出现的原因。

　　3

　　标准和设备都在演进之中。 目前阶段IP标准还在演进，专业设备需要相应升级。IP产品一个特性就是类似IT产品，需要不断升级解决Bug。即使是检测其它设备的IP示波器，也是一个IP产品，既需要功能升级，也会出现Bug并进行升级。当发现示波器有一些IP信号报警的时候，少数情况下，我们也需要对它持怀疑态度，需要采用其它手段相互印证。

　　4

　　系统的评判，需要结合传统方法。 传统方法包括SDI跳线，SDI指标，矢量波形等方式。在确保检测网络数据和状态正常的情况下，还要关注到图像本身，最终的系统评判和故障排除，需要结合传统方法。

　　这是一些实践的总结，也是管窥之见。这一条和刚才的两条一样：你不知道也没关系。实践会出真知。