基于嵌入式Linux的IPTV ADSL测试模块设计及实现

李 新，雒江涛，赵红柏，赵林闯

（1.重庆邮电大学 通信网与测试技术重点试验室，重庆 400065；2.华信邮电咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014；3.信息工程大学 电子技术学院，河南 郑州 450004）

0 引言

IPTV基于宽带IP传输网，利用宽带接入技术，是一种个性化、交互式服务的崭新媒体形态[1]。宽带接入作为IPTV业务最后1 km的技术，其性能优劣直接影响着IPTV业务的用户体验质量（QoE）。光纤到家庭（FTTH）虽然是用户接入网今后发展的必然方向，但由于目前光纤到户成本仍然过高。因此，采用现有铜线环路的非对称数字用户线（ADSL）技术依然是现阶段IPTV宽带接入技术的主要技术之一。本文的研究目的在于设计一种基于嵌入式Linux的IPTV ADSL测试模块的实现方案。该测试模块可以集成到IPTV测试仪中完成对ADSL相关指标的测试工作，同时具有丰富的配置功能，用户界面简单，易于操作。

1 测试模块概述

该测试模块主要包括两个部分:1）提供参数显示功能的显示界面，提取串口数据并呈现给上层界面；2）提供参数配置功能的部分，用于根据用户需求对ADSL相关测试参数进行配置，完成与ADSL模块的交互工作。

1.1 开发平台简介

ADSL测试模块属于IPTV测试仪的子模块，完成对IPTV接入方式中ADSL接入的相关指标测试工作。本文针对基于嵌入式Linux的ADSL测试模块特点及要求，采用基于Linux的Qt开发平台完成上层界面的开发工作。

Linux作为一款开源免费的操作系统具有很强的可扩展性，用户可根据自己的需要对内核进行裁剪，以满足嵌入式开发的特殊要求。目前，Linux已广泛应用于各种嵌入式系统开发中。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，并且该平台完全面向对象，可扩展性强，允许真正的组件编程[2]。同时，Qt还具有优良的跨平台特性、丰富的API、大量的开发文档等优点。

1.2 功能分析

ADSL故障一般分为局端故障、用户端故障、线路故障3种[3]。本测试模块主要用于完成用户端及线路故障的排查工作。ADSL模块的本质就是调制解调器，是IP⁃TV测试仪实现桥接或路由功能的必备组件。该测试模块通过在用户端接入测试的相关数据，分析得出ADSL的故障来源，为排除相关故障提供依据，其测试节点如图1所示。

1.3 测试指标分析

进行ADSL测试的最终目的就是为了降低接入部分对QoE的影响。接入部分的影响主要表现为图像斑点、马赛克、图片模糊、边缘失真、音频中断等。这些现象都有相应的测试指标与之相对应。主要包括当前状态、连接模式、噪声裕量、线路衰减、输出功率、当前速率等。当前状态主要是指ADSL线路的当前连接状态，一般而言Showtime表示已经连接，idle表示线路空闲；连接模式是指当ADSL线路连接成功之后，当前的调制模式一般包括ADSL2，ADSL2+，G.dmt，G.lite等模式；噪声裕量是用来衡量ADSL线路对环境的抗干扰能力，即线路对环境温度、湿度、噪声等敏感程度，一般而言噪声裕量越大，抗干扰能力越强；线路衰减是表征线路质量的一个重要参数，线路衰减越大，接收端收到的信号强度越低；输出功率是指分为上下行两个方向，上行是指用户端到局端输出功率，下行是指局端到用户端的输出功率；当前速率是交织和快速方式下下行能够激活的最大速率，由于开销和算法的不同，当前速率也存在着差异。

2 测试模块设计及实现

基于ADSL测试的实际需求，讨论ADSL测试模块的设计及实现方法。

2.1 设计思想

该测试模块不但要满足显示并保存测试参数的要求，而且更重要的是能根据实际需要对相关参数进行配置并完成ADSL的测试工作。基于以上要求，该模块可以分为软件部分和软硬件交互部分，通过这两个部分分别完成不同的功能，最终达到ADSL测试的要求。

2.2 测试模块实现

软件部分实现主要是通过Qt自带的API函数实现，并通过串口与ARM交互获得相关测试参数并最终显示到界面上。图 显示了软件部分的通信流程。

软硬件交互部分的实现主要通过串口与ARM交互来完成，通过与硬件的交互，根据需求完成相关参数的配置工作。图3显示了交互部分的通信流程。

以上两部分具体描述了ADSL测试模块的实现，其中主线程负责将所有串口接收到的数据进行处理并显示，同时也对读与写两个子线程进行调度和管理[4]。读线程负责从串口读取数据，写线程向串口发送配置信息。实际应用中对串口的写操作并不频繁，可以在检测到需要参数配置时再创建写线程，不必一开始就创建写线程，这样可以提高程序的执行效率。

此外，Qt自带的函数类也为实现线程操作提供了便利条件，其中QThread类就可以很方便地用于实现线程的相关操作[5]。该测试模块中，启动测试线程代码为:

2.3 测试操作流程

依据ADSL测试模块的设计思想，该模块的测试操作流程也可分为两个情况:

1）不进行参数配置直接进行ADSL参数测试；

2）配置参数完成ADSL测试。

不进行参数配置直接测试时，具体操作步骤为:

1）点击开始按钮，开始ADSL测试；

2）查看界面是否有参数显示；

3）有参数显示则观察参数是否有异常情况；

4）如果没有参数显示，检测ADSL物理连接是否完好，是否已经完成拨号连接；

5）停止ADSL测试，根据需要选择是否对测试参数进行保存。

需要进行参数配置时，具体操作步骤为:

1）点击参数配置按钮，进入参数配置界面；

2）根据需求进行参数配置；

3）配置完成后点击确定按钮，返回显示界面；

4）点击开始按钮进行ADSL参数测试。

下面步骤与不需要参数配置时类似，无须赘述。考虑到实际应用的方便性，界面实现过程中，分为显示界面与参数配置界面，通过不同按键的切换，呈现给用户不同的界面，最终完成ADSL的测试工作。

2.4 测试条件及结果

ADSL测试模块通过RJ-11接口与电话线网络连接，实现对线路的宽带特性、传输特性进行测试，同时也可以对线路质量进行检测，准确定位ADSL故障，提高IPTV业务的QoE指标。

测试环境包括一台集成ADSL测试模块的IPTV测试仪，一个电信IPTV账号，一个ADSL Modem。ADSL测试参数配置主要包括VPI/VCI参数以及Modem参数这两部分。图4和图5为ADSL测试参数显示界面，图4主要显示了ADSL测试的参数。图5为ADSL参数配置界面，显示了ADSL测试所有需要配置的参数。

3 小结

对于基于IP网承载的IPTV而言，更高的带宽、更高的传输连续性和稳定性才能更好地满足IPTV业务的需求。本文针对这一需求提出并设计了一种基于嵌入式Linux系统的IPTV ADSL测试模块的实现方案。经实际测试表明，该测试模块不仅能很好地满足ADSL测试的要求，同时也易于操作。目前该测试模块已经成功集成到IPTV测试仪中，并经过商用检验，完全满足现阶段的实际需求。

[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]BLANCHETTE J，SUMMERFIELD M.C++GUI programming with Qt 4[M].2nd ed.北京:电子工业出版社，2008.

[3]王崇民，毕厚杰，罗东文.高速铜线接入技术的回顾与展望[J].电信科学，1999（8）:57-59.

[4]易欣，张治中.基于WinCE的IPTV测试仪前台软件设计[J].电视技术，2009，33（12）:108-111.

[5]ETSI TR101290 ，Measurement guide-lines for DVB systems[S].2001.