IPTV端到端業(yè)務質量監(jiān)測技術研究

羅斯青 段保通 2008/06/24

圖1 目前ITU IPTV GSI規(guī)定的QoE定義范圍

　　作者比較贊同ITU IPTV GSI目前對IPTV業(yè)務質量的定義，在本文中也采用IPTV QoE來表示IPTV業(yè)務質量。當然，從運營商的角度來說不僅僅關心IPTV業(yè)務質量定義，更具實際意義的是如何量化IPTV業(yè)務質量，如何建立IPTV業(yè)務質量的指標體系以指導現(xiàn)網的質量運維。因此，需要根據(jù)IPTV所涉及的技術環(huán)節(jié)，建立IPTV業(yè)務質量的評估模型。

　　圖2參考OSI的7層模型，給出了一種可供參考的IPTV業(yè)務質量的參數(shù)模型，并展示了與IPTV協(xié)議棧之間的對應關系。

圖2 IPTV業(yè)務質量模型與OSI 7層模型和IPTV協(xié)議棧的關系

　　如圖2所示，IPTV QoE的參數(shù)模型覆蓋了OSI 7層模型的所有層次。其中，客觀QoE相關的分層質量對應于IPTV的協(xié)議棧中各個協(xié)議，各層次的質量參數(shù)可以通過采集對應的協(xié)議及其字段獲得。

　　具體的，客觀QoE包含以下幾方面的內容。

　　內容質量和業(yè)務控制質量：主要指直播頻道、時移節(jié)目、VOD節(jié)目、圖片、文字等內容的品質和業(yè)務控制的性能指標。例如對于直播頻道質量，需要采集和分析媒體編碼參數(shù)、分辨率參數(shù)等；對于業(yè)務控制質量，需要采集HTTP和RTSP請求的響應速度、頁面數(shù)據(jù)呈現(xiàn)完整度、組播加入/退出的時延等。

　　流媒體質量：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(jié)目為例，DVB系統(tǒng)測試標準TR 101-290根據(jù)各參數(shù)對質量影響的程度不同，定義了3個級別，每個級別分別對應一組質量參數(shù)，這些參數(shù)同樣可供采用MPEG2 TS協(xié)議的IPTV系統(tǒng)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(shù)據(jù)傳輸錯誤（transport error）、節(jié)目參考時鐘抖動錯誤（PCR，jitter error）等參數(shù)。如果采用RTSP作為VOD節(jié)目的流控制協(xié)議，則要采集RTSP信令參數(shù)。

　　網絡傳輸層質量：主要指網絡傳輸層相關協(xié)議的性能指標，包括TCP/UDP的重傳次數(shù)，在采用了RTP的情況下，需要監(jiān)測RTP丟包率、RTP抖動等。

　　網絡層質量：主要指傳統(tǒng)IP網絡層的性能指標，根據(jù)ITU-T Y.1540[3]建議，主要為IP丟包率、IP包時延、IP包抖動及其相關參數(shù)。

　　鏈路層質量：根據(jù)不同的鏈路層類型，需要采集不同的性能指標。由于這個層次的質量保障是面向全業(yè)務而不僅僅是IPTV業(yè)務，本文不做詳述。

　　主觀QoE主要是用戶對IPTV業(yè)務使用中的主觀感受，這些感受是對服務接入速度、內容質量、使用操作便利性等多方面的綜合，至少可以包含以下參數(shù)：

• 開機進入IPTV主界面的速度；


• 用戶鑒權頻道瀏覽（加入/離開時延）；


• 視頻內容的清晰度和流暢程度；


• 直播頻道的切換速度；


• VOD節(jié)目進行快進、快退和暫停操作的響應速度；


• 業(yè)務請求的響應速度、業(yè)務內容的完整性等。

• 滿足IPTV業(yè)務的7×24 h不間斷監(jiān)測，同時不對正在運營的IPTV系統(tǒng)產生影響。



• 監(jiān)測范圍能夠覆蓋整個IPTV網絡的各個環(huán)節(jié)，并能根據(jù)各環(huán)節(jié)采集的參數(shù)進行對比分析。這些環(huán)節(jié)至少包括：內容頭端系統(tǒng)、系統(tǒng)核心平臺出口、邊緣節(jié)點出口、關鍵網絡節(jié)點等。



• 當IPTV質量發(fā)生劣化時，系統(tǒng)能夠自動采集質量劣化的技術參數(shù)，并作詳細記錄；能夠通過對比分析各節(jié)點參數(shù)，進行故障點分析和快速定位。



• 能夠根據(jù)采集參數(shù)進行平臺及服務器的性能分析等。



• 能夠完成圖2中質量模型各層次的分析。

圖3 目前ITU IPTV GSI定義的業(yè)務質量系統(tǒng)架構

　　如圖3所示，整個系統(tǒng)主要包括監(jiān)測管理平臺、監(jiān)測代理。

　　監(jiān)測管理平臺：負責管理監(jiān)測代理和采集所有代理上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并執(zhí)行統(tǒng)計和分析，是整個系統(tǒng)的核心組件。

　　監(jiān)測代理：主要完成業(yè)務質量參數(shù)的采集和上傳，根據(jù)部署的監(jiān)測點不同，又可以分為3種工作模式。

　　仿真模式：即主動模式，仿真用戶的IPTV業(yè)務登錄、認證及基本業(yè)務流程，能夠通過預定義的腳本文件，自動進行相關的測試，記錄并形成業(yè)務質量參數(shù)記錄文件，上傳給監(jiān)測管理平臺所有的性能參數(shù)。在圖3中，該模式可以部署在PT4和PT5的位置。

　　監(jiān)測模式：即被動模式，通過數(shù)據(jù)鏡像或備份的方式獲得用戶業(yè)務數(shù)據(jù)，分析質量參數(shù)，并記錄和上傳給監(jiān)測管理平臺所有參數(shù)。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端軟件，能夠將機頂盒運行中的業(yè)務質量參數(shù)記錄并上傳到監(jiān)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(tǒng)角度來看，IPTV監(jiān)測系統(tǒng)在不同的節(jié)點所關注的質量是不同的，因此當監(jiān)測代理工作在不同的模式下或部署在不同的節(jié)點時，所采集的質量參數(shù)也不盡相同，這里就不詳述了。

　　從整個系統(tǒng)的架構可以看出，上述系統(tǒng)基本覆蓋了IPTV端到端各個環(huán)節(jié)，所采集的參數(shù)能夠幫助完成圖2中質量模型客觀QoE各個層面的分析，能夠協(xié)助IPTV平臺及網絡運維部門監(jiān)控網絡運行中的質量狀態(tài)，從而幫助定位故障和解決問題。

6、結束語

　　IPTV是一個跨廣電網、IP網、電信網的復雜應用，其業(yè)務質量監(jiān)測需要綜合考慮視音頻內容質量、網絡質量、用戶最終感受等多重因素。本文對IPTV業(yè)務質量監(jiān)測相關技術進行了研究，并提出了IPTV業(yè)務質量模型及性能監(jiān)測的系統(tǒng)框架。

　　但是對于IPTV運維部門來說，需要一整套IPTV業(yè)務質量指標體系，希望能夠通過類似主觀評測分的等級劃分來衡量整個IPTV系統(tǒng)質量，并提供可操作的監(jiān)測手段。因此，后續(xù)還需要研究IPTV業(yè)務質量指標體系，量化和評估每個指標對最終用戶感受的影響，并研究各業(yè)務質量指標的采集方法，從而構建完整的IPTV業(yè)務質量監(jiān)測體系，保證IPTV業(yè)務的順利運營。

參考文獻

　　1ITU-T E.800.Terms and definitions related to quality of service and network performance including dependability，August 1994

　　2ITU-T P.10/G.100.Vocabulary for performance and quality of service，July 2006

　　3ITU-T Y.1540.Internet protocol data communication service-IP packet transfer and availability performance parameters，Nov、2007

　　4DSL Forum.www.dslforum.org

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