MPEG-2码流分析仪的整体设计与软件实现

1 引言

随着数字电视技术的日渐成熟，我国电视网络的数字化也正在进行中。为了保证数字电视网络的正常运转和传输质量，必须采取相应的监测设备作为辅助。码流分析仪就是适应数字电视网络的应用需求而开发的一种码流监测和分析设备。

目前市场上的码流分析设备主要有嵌入式和"PCI板卡+PC机"两种实现模式。嵌入式码流分析仪成本较低，但是功能相对简单，无法满足复杂的应用需求，并且由于资源的限制，不适合或者无法完成大容量的码流存储备份等功能。"PCI板卡+PC机"的实现模式克服了这些缺点，却存在价格较高的问题。比如美国泰克公司和后来一些厂家出产的码流分析仪，价格都比较昂贵。我们分析对比了市场上的码流分析仪产品后，自主研发出了性能良好的PCI板卡，并在此基础上，选用国产工业控制机作为平台，构建了性能优良、成本较低的码流分析仪系统。

笔者在整个系统的研制过程中，主要从事码流分析仪软件部分的开发。因此，本文将在对MPEG-2背景知识和码流分析仪整体结构进行分析的基础上，讨论软件部分的实现。

2 MPEG-2标准概述

2．1 MPEG-2与TS流

MPEG-2是如今数字电视领域系统层的普遍标准。该标准主要规定了传送流(TS)和程序流(节目流)(PS)2种结构。其中TS流适合于信道状况相对恶劣，具有较高误码率的场合，因此已成为我国数字电视领域普遍使用的一种码流格式。

TS流的组成过程是将原始的视频和音频信息按照适当的尺寸划分为ES流，之后对ES包附加信息形成PES包，再按照一定的规则，将SI和PSI信息或者PES包附加上系统层控制信息而成为TS包，从而组成完整的TS流。TS包有2种尺寸188 B或者204 B，后者加入了循环校验信息。

2．2 TS流的整体结构

2．2．1 TS流系统层结构

TS流系统层由有效负载和系统层信息构成。

TS流系统层信息就是在PES包组成TS流的过程中，为了使码流适合于信道传输和接收端恢复数据而添加的TS包头和其他相关控制信息。系统层信息可以分为3类，即TS包头信息、SI信息、PSI信息。

TS包头是TS包的标识部分，以0X47标志一个TS包的开始，共4 B，包含了与当前TS包相关的其他信息。其中比较重要的有PID，adaption_field_CONTROL，continuity_counter等信息，PID标识了当前TS包携带的数据内容(有效数据、SI或PSI信息)，adaption_field _CONTROL表示当前包携带