TS流

TS流（Transport Stream，传输流）是一种标准数字封装格式，用于传输和储存视音频信号以及频道和节目信息。常用于数字电视广播系统，通过地面、卫星等可靠性较低的传输媒介进行传播，与面向较为可靠介质如DVD的MPEG2-PS（Program Stream）有所不同。

TS流的主要特点：

1、支持在不稳定的传输环境中进行可靠传输；

2、每个TS流片段都可以独立解码，提高传输的容错性；

3、采用固定长度的数据包结构，便于处理和错误检测；

4、支持多节目复用，可在一个TS流中同时传输多个节目。

TS流的封装结构

TS流的封装分为三层结构，分别是ES层、PES层和TS层

1、ES层（Elementary Stream，基本流）

ES层是音视频数据的原始形式，通常为经过压缩编码后的音视频数据流，如H.264视频流或AAC音频流。ES层只包含编码后的数据，没有附加任何传输或时序信息。

2、PES层（Packetized Elementary Stream，打包基本流）

PES层是在ES层数据基础上加上时间戳等对数据帧的说明信息形成的。PES层的机构包括包头和数据域两部分：

包头包含了PTS（Presentation Time Stamp，显示时间戳）、DTS（Decoding Time Stamp，解码时间戳）等时序信息

数据域则包含了编码后的音视频数据，PES包的长度可变，通常为几千字节。

3、TS层（Transport Steam，传输流）

TS层是在PES层上加入了数据流识别和传输的必要信息，将多个PES流复用成一个统一的传输流。TS包是TS流的基本传输单位，每个TS包固定为188字节，由包头和包数据两部分组成，包头还可以包括扩展的自适应区。

TS包的详细结构

TS包是TS流的基本传输单元，其结构设计非常严谨，固定为188字节（或204字节，包括循环冗余校验），主要由三个部分组成

1、包头（Header）：固定为4个字节，包含以下关键信息：

同步字节（Sync Byte）：固定值为0x47（二进制01000111），用于标识TS包的开始；

传输错误指示（Transport Error Indicator）：1位标志，指示该包是否存在不可纠正的错误；

有效载荷单元起始指示（Payload Unit Start Indicator）：1位标志，指示该包是否为PES包的开始；

传输优先级（Transport Priority）：1位标志，指示该包的优先级；

PID（Packet Identifier）：13位字段，唯一标识该TS包所携带的数据类型；

传输加扰控制（Transport Scrambling Control）：2位字段，指示数据是否被加扰；

适配字段控制（Adaptation Field Control）：2位字段，指示是否存在适配字段及其类型；

连续计数器（Continuity Counter）：4位字段，用于检测包的连续性和丢失。

2、适配字段（Adaptation Field，可选）

当适配字段控制字段位“10”或“11”时存在，包含以下信息：适配字段长度、不连续指示、随机访问指示、节目时钟参考（PCR，Program Clock Reference）、节目数据块开始指示、分段率、填充字节等。、

3、有效载荷（Payload）

有效载荷部分包含实际的数据，如PES包数据、PSI表或其他系统信息。有效载荷的长度为188字节减去包头和适配字段的长度。

TS over IP

TS over IP（Transport Stream over Internet Protocol）是将TS流数据包封装到IP数据包中，使其能够在IP网络中传输的技术方案。

TS over IP的主要特点：

1、将传统的广播电视传输技术与现代IP网络技术相结合；

2、支持在标准IP网络基础设施上传输TS流；

3、能够利用IP网络的组播、单播等特性实现灵活的内容分发；

4、支持在广域网和局域网中进行长距离的传输。

TS over IP的封装格式

TS over IP的封装过程涉及多个网络协议层，形成了一个完整的协议栈。其封装格式一般是将TS包封装在UDP数据包中，然后将UDP数据包封装在IP数据包中进行传输，具体如下：

TS层：保持不变，仍然是标准的MPEG-2 TS流格式，包含188字节的TS包，由TS header、adaptation field和payload三个部分组成。TS header包含同步字节、传输错误指示符等信息；adaptation field主要用于不足188字节时的数据填充，长短不一；payload是PES数据。

RTP层（可选）：在需要实时传输和控制的场景中，TS包可以被封装到RTP（实时传输协议）数据包中。RTP提供了时间戳、序列号等信息，有助于接收端进行同步和抖动缓冲处理。

UDP层：TS包或RTP封装后的TS包被放置在UDP（用户数据报协议）的数据部分，TS包和UDP包头一起构成UDP数据包，UDP包头为8个字节，包含源端口号、目的端口号、长度和校验和等字段。UDP提供了无连接、不可靠的传输的服务，适用实时性要求高的流媒体传输。

IP层：IP数据包格式主要由首部和数据负载两部分组成，UDP数据包被封装在IP包的数据负载部分，IP包的首部长度一般为20-60字节，包含版本号、首部长度、优先级与服务类型、总长度、标识符等字段。IP层负责在网络中路由和传输数据。

以太网层（可选）：在以太网环境中，IP数据包被进一步封装到以太网帧中，以便在物理网络介质上传输。

注：由于以太网中数据帧的最长长度为1500字节，去掉UDP/IP头开销后，可用的最大数据传输量为1472字节，而TS包长度为188字节，因此一个最大传输单元最多只能封装7个TS包。

TS流与TS over IP的区别

一、封装结构与数据包格式

TS流和TS over IP在封装结构和数据包格式上区别主要体现在以下四个方面：

1、基本单位和长度：TS流的基本传输单元是TS包，固定长度为188字节；TS over IP的基本传输单元是IP数据包，通常包含7个TS包，总长度约为1500字节（包括IP和UDP头）。

2、层次结构：TS流采用三层封装结构（ES层、PES层、TS层），直接在物理层或数据链路层传输；TS over IP在TS层之上增加了RTP/UDP/IP等多层协议封装，形成更复杂的层次结构。

3、包头信息：TS流的包头仅包含与TS流相关的信息，如PID、连续计数器等；TS over IP的包头，除了含TS包头外，还包含UDP头、IP头，可能还有RTP头等多层包头信息。

4、同步机制：TS流主要依靠TS包中的同步字节（0x47）和PCR进行同步；TS over IP除了TS流本身的同步机制外，还依赖RTP时间戳、序列号以及IP网络的同步协议。

二、传输协议与网络层

TS流和TS over IP在传输协议与网络层的区别主要体现在以下四个方面：

1、传输协议栈：TS流通常直接在物理层或者数据链路层传输，如通过同轴电缆、卫星链路等；TS over IP基于完整的TCP/IP协议栈，包括网络层（IP）、传输层（UDP/TCP）和应用层（RTP/RTSP等）。

2、传输模式：TS流主要采用广播或单播模式，在有线电视网络中通常是点对多点的传播；TS over IP支持单播、组播和广播等多种传输模式，灵活性更高。

3、连续特性：TS流通常是无连接的传输，发送端持续发送TS流，不关心接收端状态；TS over IP可以是无连接（UDP）或面向连接（TCP），取决于具体应用场景。

4、网络适应性：TS流设计用于相对稳定的传输环境，对传输错误较为敏感；TS over IP能够适应IP网络的动态变化，通过各种网络协议（如FEC、ARQ等）提高传输可靠性。

三、同步与时钟机制

TS流和TS over IP在同步与时钟机制的区别主要体现在以下四个方面：

1、时钟参考：TS流主要依靠TS包中的PCR（节目时钟参考）字段实现同步，PCR是从发送端的系统时钟中提取的；TS over IP除了PCR外，还可以利用RTP时间戳、NTP（网络时间协议）和IEEE 1588精密时钟同步协议实现更精准的同步。

2、同步精度：TS流在同一广播域内可以实现高精度同步，但跨不同网络域时同步难度较大；TS over IP通过网络同步协议可以实现跨广域网的同步，但精度可能受网络延迟和抖动影响。

3、抖动处理：TS流通常在稳定的传输介质上传输，抖动较小，处理相对简单；TS over IP需要复杂的抖动缓冲机制来处理IP网络中的数据包延迟变化。

4、时钟恢复：TS流接收端通过解析PCR值恢复出发送端的系统时钟；TS over IP除了PCR外，还可以利用RTP时间戳和网络时间协议辅助时钟恢复。

四、错误处理与可靠性

TS流和TS over IP在错误处理与可靠性的区别主要体现在以下四个方面：

1、错误检测：TS流通过TS包头中的传输错误指示位和PCR的连续性检测错误；TS over IP除了TS流本身的错误检测外，还可以利用IP校验和、UDP校验和等多层错误检测机制。

2、错误纠正：TS流通常不具备纠错能力，依赖底层传输介质的可靠性；TS over IP可以采用多种纠错机制，如前向纠错（FEC）、自动重传请求（ARQ）等。

3、数据包丢失处理：TS流数据包丢失可能导致接收端无法正确解码，特别是关键的PSI表丢失；TS over IP可以通过FEC冗余数据恢复丢失的数据包，或通过ARQ请求重传丢失的数据包。

4、错误恢复：TS一旦发生不可恢复的错误，可能需要重新同步整个流；TS over IP可以在不中断整个流的情况下恢复局部错误，特别是使用RTP传输时。

五、应用场景与灵活性

TS流和TS over IP在应用场景与灵活性的区别主要体现在以下四个方面：

1、主要应用领域：TS流主要应用于传统数字电视广播，包括卫星电视、有线电视和地面广播电视；TS over IP主要应用于IPTV、网络视频监控、实时流媒体传输和基于IP的数字电视广播。

2、网络适应性：TS 流适合在相对稳定、带宽固定的传输介质上传输；TS over IP能够适应各种IP网络环境、包括广域网、局域网和无线网络。

3、传输距离：TS流传输距离受限于物理介质，通常适用于段距离和中距离传输；TS over IP可以通过IP网络进行长距离传输，甚至全球范围的传输。

4、业务灵活性：TS流通常用于固定的广播业务，灵活性较低；TS over IP支持多种业务类型，包括直播、点播、时移电视等，灵活性更高。

IP流（IP Stream）和TS over IP的区别

IP流是通过IP协议（UDP、TCP）封装的数据流，数据内容可多样（视频、音频、文件等），依赖TCP/IP网络架构（如互联网、局域网），主要应用场景如互联网视频直播、视频会议、网络点播（VOD）、监控摄像头的网络数据传输，需要依赖IP地址进行端到端的传输，支持灵活的网络路由，可适应丢包、延迟等网络波动。

IP流和TS over IP主要由以下区别：

1、概念范畴不同：IP流通过IP协议传输各种数据流，是一个较为宽泛的概念；而TS over IP是一种具体的技术方案，将TS流封装在IP数据包中，通过IP网络进行传输的方式。

2、数据封装方式不同：IP流的数据封装方式取决于具体的应用和协议，可能使用RTP、UDP、TCP等多种协议进行封装；TS over IP则是将固定长度为188字节的TS 数据包，按照一定的规则封装成IP 数据包，通常每7个TS数据包封装成一个IP包。

3、应用场景不同：IP流适用于各种基于IP网络的多媒体传输场景，如视频会议、网络直播、视频点播等，TS over IP主要应用于数字电视广播、IPTV等领域，它使得传统的TS流能够利用IP网络的优势进行传输和分发，实现广播、直播和点播等功能。