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）

责任编辑:孙 卓

0 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1 km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Unix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Fedora 9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。

图1 从功能角度划分软件架构

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。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:

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所示的存储模式。

图2 IPTV测试控制流程

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指标在有错误时发生变化，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1 km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4 IPTV测试节点

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5 MDI: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。

[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.

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

[4]ETSITR101290，Measurementguide-lines for DVB systems[S].2001.

[5]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.

[6]YD/T 1696-2007，机顶盒IPTV业务平台接口技术要求[S].2007.