机顶盒测试

机顶盒测试 www.51testing.com 机顶盒测试认 识.............................................................................................................................. 1 一.机顶盒功 能......................................................................................................................... 1 1.1 视频转换处理............................................................................................................. 1 1.2 视频编码转换............................................................................................................. 2 1.3 数字内容管理............................................................................................................. 2 1.4 条件式接取(CA)................................................................................................... 2 1.5 数字内容管理技术,DRM........................................................................................ 2 1.6 安全视频处理器(SVP)......................................................................................... 3 二.机顶盒的系统架 构............................................................................................................. 3 三.数字电视机顶盒的工作过 程.............................................................................................. 4 四.测试项目和测试方法的选 定.............................................................................................. 5 五.测试工 具............................................................................................................................. 7 六.测试组网和测试平 台.......................................................................................................... 8 七.测试项目关键点分 析.......................................................................................................... 9 7.1 接口完备性................................................................................................................. 9 7.2 网络适应性和抗时延抖动能力................................................................................. 9 7.3 编解码能力和图像功能............................................................................................. 9 7.4 协议一致性............................................................................................................... 10 7.5 互通性...................................................................................................................... 10 7.6 家用电器........................................................................................................... 11 八.参考文 献........................................................................................................................... 11 . 数字电视机顶盒首先从传输层提取信道编码信号，完成信道解调，接着还原 压缩的信源编码信号，恢复原始视音频流，同时完成数据业务和多种应用的接收、 解析。 1.1 视频转换处理无疑是S T B 最主要的功能，因此编码/ 解码器(CODE C)犹如S T B 的心脏。目前电视广播业以MP E G- 2 为基本视频压缩规格，但已积极转向MP E G- 4 、 H. 2 6 4 / A V C(即MP E G- 4 P a r t 1 0 )及V C- 1 等新一代编解码规格。 www.51testing.com 1.2 身为数字家庭网络核心位置的 S T B ，除了提供电视节目的视频转换播放之 外，目前也成为家庭中如 DV D、P MP 、数码相机等各种不同设备的互连中心。为 了让视频内容能在不同设备间进行播放及存取，S T B 还得具有视频编码转换的能 力，也就是调整位元速率以符合特殊的通道速率或储存格式;或是用来改变分辨 率，如将高分辨率(HD)视频串流传送给标准分辨率(S D)电视，或是在 CI F 移动终端上显示S D 视频等。 1.3 进入数字内容的时代，复制盗版的难度大减，这也成了电视服务业者迈向数 字电视或 I P T V 时最关心的问题之一，负责接收转换数字内容的 S T B ，自然就被 赋与了版权管控的任务。目前对于数字电视内容管理的技术作法不少，其中以条 件式接取(CA )和数字版权管理(DR M)被视为基本的保护机制，新兴的标准中 比较受重视的是安全视频处理器联盟(S e c u r e V i d e o P r o c e s s o r A l l i a n c e ;S V P A ) 推出的S V P 标准。 1.4 CA CA 是为广播式网络提供定址化管理(A d d r e s s a b i l i t y )，其关注的重点是 电视频道与收视户的权限。收视户需通过专属S T B 或智能卡来取得授权，才能解 开扰码(S c r a mb l i n g )。除了加解扰外，CA 也能接收控制用户的管理信息，包 括用户名称、位址、智能卡号、账单等等，并搭配后端客户管理及账目系统来提 供更个人化的加值服务。 1.5 DRM CA 的定址化功能虽能对频道及用户做收视控管，但对于个别节目的内容保 护与授权就力有未逮，DR M 采取的是许可证管理(L i c e n s e Ma n a g e me n t )策略， 也就是由数字内容发行商对原始档进行加密(一般采用1 2 8 位元或1 5 6 位元对称 www.51testing.com 演算法)，同时在添加的标头中加入作者、版本号、发行日期等版权信息。当用 户想通过网络或直接从光盘中取得内容时，系统会自动检查有没有相应的许可证 (L i c e n s e )，认证的方式包括插入I C 卡、I KE Y(一种US B 接口的身份认证权限)， 或经由网络认证服务起来认证其账号、密码。 1.6 SVP 基本上，S V P 技术是一种以硬件为基础的安全，提供加密、传输和接收 内容及关于如何通过安全通道使用内容的规则。其硬件核心I C 只需不到2 0 万电 路闸，并在其上运作一个安全软件堆叠。 . 在硬件方面的主要单元可分为: 接收广播信号，并将其转换为数字传输串流的前端(f r o n t - e n d ;F E )芯片， 即调谐器(t u n e r )和调变/ 解调变器(mo d u l a t o r / d e mo d u l a t o r ); 后端芯片包括电视解码器/ 编码器(NT S C/ P A L d e c o d e r / e n c o d e r )、MP E G- 2 T r a n s p o r t 、MP E G- 2 MP @ML 或 HL 解码器、微处理器、绘图芯片、音频处理器、 音频DA C、视频DA C; DR A M/ S DR A M、F l a s h 等存储、电源元件及其他标准离散元件。 更高端产品还会整合安全芯片、调制解调器(mo d e m)或家庭网络芯片，以 及可录像的硬盘(HDD)。下图为支持加入硬盘的数字录像机(DV R )功能的 S T B 解码芯片方块图。 www.51testing.com 在软件部分则包括操作系统和即时操作系统(R T OS )、提供互动功能的 MHP 等中介软件(Mi d d l e wa r e )及应用软件接口(A P I )，以及电子节目表(E P G)等 应用软件或条件式接取(Co n d i t i o n a l A c c e s s ;CA )安全功能。接口上则需要支 持安全性模组(P OD mo d u l e )、共同接口(CI )、智能卡(s ma r t c a r d / r e a d e r )、 高速接口(US B 、I E E E 1 3 9 4 及序列A T A )等。 . 数字电视机顶盒通过网络接口模块选择频道，并进行解调和和信道解码处 理，输出MP E G- 2 多节目传输流数据，送给解复用器，解复用器从MP E G- 2 传输流 数据中抽出一个节目的已打包的视音频基本流(P E S )数据，包括视频 P E S ，音 频P E S 和辅助数据P E S ，解复用器中包含一个解扰引擎，可在传输流层和P E S 层 对加扰的数据进行解扰，解复用器输出的是已解扰的视音频P E S 。视频P E S 送入 视频解码器，取出MP E G- 2 视频数据并对其解码后，输出到模拟编码器，编码成 模拟视频信号，再经视频输出电路输出。音频P E S 送入音频解码器，取出MP E G- 2 www.51testing.com 音频数据并对其解码，输出P CM 音频数据到音频D/ A 变换器，音频D/ A 变换器输 出模拟立体声音频信号，经音频输出电路输出。 . 从前面的对机顶盒系统组成和工作原理的介绍，让我们初步认识了机顶盒的 构成，对各个功能模块的认识，软硬件的组成，使我们能更好地选择测试项目。 按照嵌入式测试的一般过程，我们把测试分为2 个阶段，实验室测试和场地测试， 即模拟仿真测试和成品测试。重点在实验室测试，而这个的重点又在产品的软件 功能和硬件的性能参数指标。具体如下: 测试内容 测试项目 各模式模块检查 调谐参数变化检测 导航器 文字电视广播字幕 基本软件功能 软件的管理功能 射频输入连接器 射频输出连接器 功能测试 基本硬件功能 智能卡测试 视频物理接口电气特性 测试 音频物理几口电气标准 测试 网口测试 接口测试 A d s l 连接测试 频率范围 频率偏移 高斯信道 0 d B 回声信道和脉冲干扰 信号最小输入幅度 性能测试 基本强度 信号最大输入强度 www.51testing.com 信号强度 信道中，机顶盒的接受载 噪比性能 高斯通道中误码率与载 噪比的控制 模拟信号同频干扰 数字信号同频干扰 模拟邻频干扰，数字邻频 干扰 时变信道中的性能 信号质量 单频网中的C/ N 和抗干扰 性能 网络测试 旨在确定网络情况 带宽，丢包等 大小规格 外观测试 点亮电源 成品测试 性能测试关键点的再次 测试 在选择测试方法时，根据嵌入式测试的V 模型，在代码测试阶段，一般在开 发人员的协助下，采用白盒测试的方法，常用的工具有c o d e t e s t , PolyS pace， 这两者均是只需告诉代码段，让程序自动完成的。前者使用插桩的方法，后者更 注重测试用例的输入项目的代表性和典型性。但无一例外，价格都是十分昂贵。 测试标准的确立。在实际测试中，对这些参数的测量或观察需要建立在“准 无差错接收”( Qu a s i E r r o r F r e e ( QE F ) r e c e p t i o n ) 的基础之上。通过研究国内外 的测试，得到了判断“准无差错接收”的主客观衡量方法: 1 ) 主观衡量方法:每次测试周期为1 5 s ，在此周期内观测者对监视器进行观测， 如解码视频流是无错误的( e r r o r f r e e ) ，则认为达到“准无差错接收”的要求; 如果1 5 S 内观测到解码错误，则可对配置参数进行调整( 如增加输入信号幅度， 减小噪声等) ，使得解码视频流在连续1 5 S 内不发生错误;这里所指的“解码错 误”主要是“卡帧”，“跳帧”以及“马赛克”( b l o c k ) 效应。 www.51testing.com 2 )客观衡量方法:通过测量机顶盒内V i t e r b i 译码后的误码率，当B E R ?2 x 1 0 ， 则认为达到“准无差错接收”的要求。否则，通过调整配置参数来降低误码率， 使其达到“准无差错接收”;在此，尽管也用到了误码率作为判断依据，但是由 于2 x 1 0 较之1 0 相对较大，所以测试时间可大幅缩短，测试精度可进一步提高。 但是，这种衡量方法只能用于高斯信道下的参数测试，对于脉冲干扰不适用。 . 在选择了测试项目之后，在需要其他测试工具的测试中，根据测试项目选择 能实现相应测试内容的工具也十分重要。 Ne t S i m NS 2 0 0 网络损伤模拟仪产品介绍. p d f MD1 6 2 0 C具有为P HS 的CS / P S 全方位操作测试和功能测试，MD1 6 2 0 拥有空气- 介面并可作为R CR S T D- 2 8 的P S / CS 基地电台模拟器 MD1 6 2 0 C 能作顺序测试, 像 是备用，位置注册，开始寻呼/ 寻呼表，波道移交，结束移动电台及网络 P A CKE T S T OR M Ne t S i m NS 2 0 0 网络损伤模拟仪 网络延时模拟;网络丢包模拟;错误报文模拟;重复报文模拟;多引擎转发 自动搜寻网络关键设备信息，如路由器、DNS 、集线器/ 交换机/ 网卡类型、默认 网速和实际链路速度等;同时测试七个I P 地址或任意UR L 地址，测试网络连通性; 支持手动设置或 DHCP 模式自动获取I P 地址;检测测试仪与其所连接网络设备间 的频率偏移;查明任意端口电压并显示其服务类型:如I S DN、P OT S 、虚功率、以 太网等;闪烁集线器,交换机端口指示灯，便于设备定位;可显示CI S CO网络设 备详细产品信息 。 软件是:P l a n - Um布线规划软件 P C www.51testing.com . 性能测试模拟环境 码流测试平台 www.51testing.com . 7.1 机顶盒终端是一种类似家庭媒体平台的设备，需要多种类型接口。网络接入 侧可以有1 0 / 1 0 0 B A E S - T 、A DS L 、WL A N 等接口，外接设备侧有音视频接口、红外 遥控接口，以及下行以太网接口、V GA 接口、US B 接口等等。I P T V 机顶盒所用的 接口，基本都是公开标准接口。在测试过程中，主要关注机顶盒所具有的接口是 否可以满足I P T V 基本业务的需求以及机顶盒附加功能所提供的接口是否完备。 7.2 盒性能测试重点要考察机顶盒的网络适应性和抗时延抖动的能力。一个机顶 盒的优劣表现在它对于网络环境的适应能力。I P T V 业务传输是基于现存I P 网络 的，由于I P 技术的固有机制不能提供端到端的包延时、包丢失率以及带宽控制 能力，难以保证实时业务的服务质量，因此在 I P T V 直播业务这种要求实时性强 的业务应用中，就会造成服务质量下降。在同样的网络环境下，如果机顶盒的设 计合理可以弥补一些网络缺陷，如适当配置缓存，使直播业务的内容在机顶盒中 经过短暂缓存再播放出去，从用户感官上提高图像的效果。在测试过程中，在媒 体服务器与机顶盒之间适当加入网络损伤，当媒体数据通过网络传输到机顶盒再 播放时，观察图像变化。不同机顶盒的播放效果会有差别，以此可以较为直观地 评价机顶盒的网络适应性能。 7.3 机顶盒编解码能力和图像功能也是测试重点。机顶盒的输出接口包括模拟复 合视频接口和S 视频接口，采用R GB 格式。有些机顶盒还配备有模拟分量接口(采 用 Y P b P r 格式)、V GA 接口。如果是支持标清和高清的机顶盒，那么典型的测试 信号格式还应当包括4 8 0 i 、4 8 0 p 、5 7 6 i 、5 7 6 p 、7 2 0 p 、1 0 8 0 i 或某些V GA 格式。 在测试过程中采用定制码流，有些测试还需要将其它测试码流与定制码流进行复 合，来进行图像质量测试、功能测试。模拟复合视频和模拟分量视频的测试信号 www.51testing.com 质量参数有所不同。在通常情况下，模拟复合视频有四类测量参数，它们是幅度 和定时测量、线性失真、非线性失真和噪声失真。对于模拟分量视频测试更关心 的是每个R GB / Y P b P r 通道的频率响应、K2 T 、非线性、噪声和通道延迟。除此之 外，在图像质量测试中需要关注的参数还有色度/ 亮度增益和延迟、频率响应、 群延迟、K 因子、差分增益和差分相位、亮度非线性和噪声等。 7.4 机顶盒测试的另一个重点是协议一致性。在 I P T V 机顶盒技术要求中，规定 了各接口的通信协议栈。对机顶盒实现 I P T V 业务的各个过程的通信协议都有具 体要求，特别是在媒体传输与控制相关协议栈中，规定机顶盒可以采用实时流传 输协议R T P / R T CP 和GB / T 1 3 8 1 8 - 1 2 0 0 0 的规定MP E G- 2 T S 两种方式进行媒体封装和 传输。采用这两种传输协议都可以有效避免网络传输过程中的包乱序，利用 R T P / R T CP 的有效载荷区域，可以识别承载类型。利用MP E G- 2 T S 传输，其封装包 内有一个内置的 4 位连续计数器，根据计数器顺序，可以利用带有 I P 和 MP E G 解码双重能力的在线测试设备就能够方便地检测到是否有包乱序。 7.5 互通性是机顶盒与 I P T V 业务系统之间信息交互、媒体传输、管理控制等一 系列通信过程的保证。在通常情况下，只要符合标准规定的协议栈的机顶盒， 利用仪表进行单机测试都可以满足协议一致性。然而在互通时由于采标的差异， 或延时的不同，都会给互通带来困难。所以机顶盒与系统的互通性是测试的重点， 也是测试的难点。如何解决互通问题，目前很多解决方案采用中间件方式。机顶 盒与系统之间采用公开的A P I 接口，机顶盒提供必要的硬件平台和相应的中间件 适配层。机顶盒的某些功能通过下载插件获得，互通过程完全由系统完成。同时， 机顶盒的很多扩展业务能力也可以利用中间件下载，使机顶盒更有利于适应不断 发展的业务需求。中间件方案将计算机软件设计理念引入到电信设备中，是一个 融合的思路，也是一种进步，会具有很好的发展前途。未来的机顶盒测试也可能 增加中间件测试项。 www.51testing.com 7.6 机顶盒作为用户终端设备，也可以算是一种家用电器。在电器特性的测试上， 既要进行电信终端的电磁兼容性等入网测试，还要通过家用电器的3 C 认证。只 有通过严格检验的机顶盒设备，才能为用户提供性能良好的安全的终端，使其能 够显现出完美的I P T V 业务内容。 . 1 .《I P T V 终端设备测试方法(征求稿)》 中华人民共和国通信行业标准 2 0 0 6 年1 1 月 2 . 《mp e g ,2 机顶盒的快速完整测试》 陈汝全 清华全文期刊库 www. c n k i . n e t 3 . 《嵌入式系统软件动态运行错误的检测》 刘艳会 b b s . 5 1 t e s t i n g . c o m 2 0 0 6 年1 0 月 4 . 《基于DV B - T / DMB - T 机顶盒测试方法研究》 张承业，陆云昆，阎小华， 赵力， 邹采荣 s t a n d a r d s t e s t i n g & e q u i p me n t 2 0 0 5 年1 1 月 5 . 《I P T V 终端测试关键点分析》h t t p : / / www. s t b - c h i n a . c o m/ t e c h / d e f a u l t . a s p 机顶盒资源网 6 . 《DV B 机顶盒测试》h t t p : / / www. s t b - c h i n a . c o m/ t e c h / d e f a u l t . a s p 机顶盒资 源网 7 . 《电视机顶盒的原理与结构》 h t t p : / / www. s t b - c h i n a . c o m/ t e c h / s h o wn e ws . a s p ? n e ws i d =6 4 &t y p e n a me = 设计方 案 机顶盒资源网 8 . 《A T S - 2 _ Us e r s _ Ma n u a l _ 1 2 0 》 U. S . A Au d i o P r e c i s i o n c o mp a n y