IPTV端到端業(yè)務(wù)質(zhì)量監測技術(shù)研究
羅斯青 段保通 2008/06/24
摘要 在IPTV業(yè)務(wù)的實(shí)際運營(yíng)中，如何保證和監測端到端的業(yè)務(wù)質(zhì)量是運營(yíng)商關(guān)注的主要問(wèn)題。本文首先介紹了IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量的定義和業(yè)務(wù)質(zhì)量模型，并從運營(yíng)商角度提出了業(yè)務(wù)質(zhì)量監測的需求。之后介紹了目前IPTV質(zhì)量監測領(lǐng)域的技術(shù)、標準和產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況，最后提出了在IPTV業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )中部署端到端監測系統的技術(shù)方案。
圖1 目前ITU IPTV GSI規定的QoE定義范圍
作者比較贊同ITU IPTV GSI目前對IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量的定義，在本文中也采用IPTV QoE來(lái)表示IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量。當然，從運營(yíng)商的角度來(lái)說(shuō)不僅僅關(guān)心IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量定義，更具實(shí)際意義的是如何量化IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量，如何建立IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量的指標體系以指導現網(wǎng)的質(zhì)量運維。因此，需要根據IPTV所涉及的技術(shù)環(huán)節，建立IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量的評估模型。
圖2參考OSI的7層模型，給出了一種可供參考的IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量的參數模型，并展示了與IPTV協(xié)議棧之間的對應關(guān)系。
圖2 IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量模型與OSI 7層模型和IPTV協(xié)議棧的關(guān)系
如圖2所示，IPTV QoE的參數模型覆蓋了OSI 7層模型的所有層次。其中，客觀(guān)QoE相關(guān)的分層質(zhì)量對應于IPTV的協(xié)議棧中各個(gè)協(xié)議，各層次的質(zhì)量參數可以通過(guò)采集對應的協(xié)議及其字段獲得。
具體的，客觀(guān)QoE包含以下幾方面的內容。
內容質(zhì)量和業(yè)務(wù)控制質(zhì)量：主要指直播頻道、時(shí)移節目、VOD節目、圖片、文字等內容的品質(zhì)和業(yè)務(wù)控制的性能指標。例如對于直播頻道質(zhì)量，需要采集和分析媒體編碼參數、分辨率參數等；對于業(yè)務(wù)控制質(zhì)量，需要采集HTTP和RTSP請求的響應速度、頁(yè)面數據呈現完整度、組播加入/退出的時(shí)延等。
流媒體質(zhì)量：主要指流媒體傳輸層的性能指標，以采用MPEG2 TS協(xié)議傳輸IPTV節目為例，DVB系統測試標準TR
101-290根據各參數對質(zhì)量影響的程度不同，定義了3個(gè)級別，每個(gè)級別分別對應一組質(zhì)量參數，這些參數同樣可供采用MPEG2
TS協(xié)議的IPTV系統參考，例如需要采集第一級別中的同步錯誤字段（sync loss）、包識別丟失（PID missing），第二級別中的數據傳輸錯誤（transport
error）、節目參考時(shí)鐘抖動(dòng)錯誤（PCR，jitter error）等參數。如果采用RTSP作為VOD節目的流控制協(xié)議，則要采集RTSP信令參數。
網(wǎng)絡(luò )傳輸層質(zhì)量：主要指網(wǎng)絡(luò )傳輸層相關(guān)協(xié)議的性能指標，包括TCP/UDP的重傳次數，在采用了RTP的情況下，需要監測RTP丟包率、RTP抖動(dòng)等。
網(wǎng)絡(luò )層質(zhì)量：主要指傳統IP網(wǎng)絡(luò )層的性能指標，根據ITU-T Y.1540[3]建議，主要為IP丟包率、IP包時(shí)延、IP包抖動(dòng)及其相關(guān)參數。
鏈路層質(zhì)量：根據不同的鏈路層類(lèi)型，需要采集不同的性能指標。由于這個(gè)層次的質(zhì)量保障是面向全業(yè)務(wù)而不僅僅是IPTV業(yè)務(wù)，本文不做詳述。
主觀(guān)QoE主要是用戶(hù)對IPTV業(yè)務(wù)使用中的主觀(guān)感受，這些感受是對服務(wù)接入速度、內容質(zhì)量、使用操作便利性等多方面的綜合，至少可以包含以下參數：
圖3 目前ITU IPTV GSI定義的業(yè)務(wù)質(zhì)量系統架構
如圖3所示，整個(gè)系統主要包括監測管理平臺、監測代理。
監測管理平臺：負責管理監測代理和采集所有代理上傳的監測數據，并執行統計和分析，是整個(gè)系統的核心組件。
監測代理：主要完成業(yè)務(wù)質(zhì)量參數的采集和上傳，根據部署的監測點(diǎn)不同，又可以分為3種工作模式。
仿真模式：即主動(dòng)模式，仿真用戶(hù)的IPTV業(yè)務(wù)登錄、認證及基本業(yè)務(wù)流程，能夠通過(guò)預定義的腳本文件，自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的測試，記錄并形成業(yè)務(wù)質(zhì)量參數記錄文件，上傳給監測管理平臺所有的性能參數。在圖3中，該模式可以部署在PT4和PT5的位置。
監測模式：即被動(dòng)模式，通過(guò)數據鏡像或備份的方式獲得用戶(hù)業(yè)務(wù)數據，分析質(zhì)量參數，并記錄和上傳給監測管理平臺所有參數。在圖3中，該模式可以部署在PT1、PT2和PT3的位置。
機頂盒內嵌模式（STB embedded test agent，STB-TA）：在機頂盒內部嵌入測試客戶(hù)端軟件，能夠將機頂盒運行中的業(yè)務(wù)質(zhì)量參數記錄并上傳到監測管理平臺。在圖3中，該模式可以部署在PT1、PT2和PT3的位置。
當然，從系統角度來(lái)看，IPTV監測系統在不同的節點(diǎn)所關(guān)注的質(zhì)量是不同的，因此當監測代理工作在不同的模式下或部署在不同的節點(diǎn)時(shí)，所采集的質(zhì)量參數也不盡相同，這里就不詳述了。
從整個(gè)系統的架構可以看出，上述系統基本覆蓋了IPTV端到端各個(gè)環(huán)節，所采集的參數能夠幫助完成圖2中質(zhì)量模型客觀(guān)QoE各個(gè)層面的分析，能夠協(xié)助IPTV平臺及網(wǎng)絡(luò )運維部門(mén)監控網(wǎng)絡(luò )運行中的質(zhì)量狀態(tài)，從而幫助定位故障和解決問(wèn)題。
6、結束語(yǔ)
IPTV是一個(gè)跨廣電網(wǎng)、IP網(wǎng)、電信網(wǎng)的復雜應用，其業(yè)務(wù)質(zhì)量監測需要綜合考慮視音頻內容質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量、用戶(hù)最終感受等多重因素。本文對IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量監測相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，并提出了IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量模型及性能監測的系統框架。
但是對于IPTV運維部門(mén)來(lái)說(shuō)，需要一整套IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量指標體系，希望能夠通過(guò)類(lèi)似主觀(guān)評測分的等級劃分來(lái)衡量整個(gè)IPTV系統質(zhì)量，并提供可操作的監測手段。因此，后續還需要研究IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量指標體系，量化和評估每個(gè)指標對最終用戶(hù)感受的影響，并研究各業(yè)務(wù)質(zhì)量指標的采集方法，從而構建完整的IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量監測體系，保證IPTV業(yè)務(wù)的順利運營(yíng)。
參考文獻
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4DSL Forum.www.dslforum.org
電信科學(xué)
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