1、.? IPTV 視頻質量端到端監測系統技術規范一、 IPTV 發展隨著近幾年在業務融合、 技術、標準以及商業模式等方面的摸索， IPTV 業務在中國開始逐步成熟并進入到規模商用階段。 IPTV 作為一種電信級業務，要達到大規模應用需要有效的業務質量保障。由于 IPTV 是電視類的媒體業務， 用戶希望得到如同有線電視的服務水平， 包括頻道切換速度、節目的圖像質量、播放的流暢性等。而傳統的寬帶業務質量監測側重于數據鏈路層和網絡層的監測， 無法直接反映用戶對 IPTV 業務的主觀感受，因此不能滿足 IPTV 質量監測的需求。本文針對現有監測方案的不足， 提出了一種采用分布式部署與集中管理相結合的監測

2、方案， 該方案具有監測功能豐富、 可擴展性強等優點，可滿足現階段 IPTV 業務質量監測的需要。二、業務質量定義及模型業務質量（ qualityofservice ，QoS）術語并不是針對 IPTV 的，在很多電信業務中都提出 QoS要求及相關的 QoS保障技術。在 ITU-TE.8001 標準中， QoS被定義為“反映用戶對業務使用滿意程度的服務性能的綜合效果”。對傳統電信業務而言， QoS通常指網絡性能，尤其是網絡傳輸性能。而由于IPTV 是一種上層應用的業務，.傳統的 QoS無法滿足對最終用戶感受的評估， 因此目前業界往往采用體驗質量（ qualityofexperience ，QoE）

3、一詞來描述面向最終用戶應用的業務質量。 QoE在 ITU-TP.10/G.1002 中被定義為“最終用戶對使用的應用或業務的總體主觀可接受程度”， 可見 QoE相比 QoS更強調最終用戶的業務使用感受。目前尚無國際規范對IPTV 業務質量進行完整定義，國際標準組織 ITU正在進行 IPTVGSI（globalstandardinitial ，全球主動標準） 工作，以推動全球 IPTV 標準化進程。其中暫時還沒有對 IPTV 業務質量進行定義，仍沿用了 ITU-TP.10/G.100 中對 QoE的定義。IPTVGSI 也指出，IPTVQoE應該同時包含主觀評估質量和客觀評估質量兩部分內容，前者

4、主要根據人眼視覺系統來評估視頻質量， 通過主觀感受來評估體驗質量；后者則可以定義各種客觀指標， 并采用相應的測試工具進行測量，具體如圖 1 所示。圖 1 目前 ITUIPTVGSI規定的 QoE定義范圍作者比較贊同 ITUIPTVGSI目前對 IPTV 業務質量的定義，在本文中也采用 IPTVQoE來表示 IPTV 業務質量。當然，從運營商的角度來說不.僅僅關心 IPTV 業務質量定義，更具實際意義的是如何量化 IPTV 業務質量，如何建立 IPTV 業務質量的指標體系以指導現網的質量運維。因此，需要根據 IPTV 所涉及的技術環節， 建立 IPTV 業務質量的評估模型。圖 2 參考 OSI

5、的 7 層模型，給出了一種可供參考的 IPTV 業務質量的參數模型，并展示了與 IPTV 協議棧之間的對應關系。圖 2IPTV 業務質量模型與OSI7 層模型和 IPTV 協議棧的關系如圖 2 所示， IPTVQoE的參數模型覆蓋了 OSI7 層模型的所有層次。其中，客觀 QoE相關的分層質量對應于 IPTV 的協議棧中各個協議，各層次的質量參數可以通過采集對應的協議及其字段獲得。具體的，客觀 QoE包含以下幾方面的內容。內容質量和業務控制質量： 主要指直播頻道、時移節目、VOD節目、圖片、文字等內容的品質和業務控制的性能指標。 例如對于直播頻道.質量，需要采集和分析媒體編碼參數、分辨率參數等

6、；對于業務控制質量，需要采集 HTTP和 RTSP請求的響應速度、頁面數據呈現完整度、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 MPEG2TS協議傳輸 IPTV 節目為例， DVB系統測試標準 TR101-290根據各參數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，這些參數同樣可供采用 MPEG2TS協議的 IPTV 系統參考，例如需要采集第一級別中的同步錯誤字段（ syncloss ）、包識別丟失（PIDmissing ），第二級別中的數據傳輸錯誤（transporterror）、節目參考時鐘抖動錯誤 （PCR，jitte

7、rerror）等參數。如果采用 RTSP作為 VOD節目的流控制協議，則要采集RTSP信令參數。網絡傳輸層質量：主要指網絡傳輸層相關協議的性能指標，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抖動等。網絡層質量：主要指傳統IP 網絡層的性能指標，根據ITU-TY.15403 建議，主要為 IP 丟包率、 IP 包時延、 IP 包抖動及其相關參數。鏈路層質量：根據不同的鏈路層類型，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務而不僅僅是 IPTV 業務，本文不做詳述。.主觀 QoE主要是用戶對 IPTV 業務使用中的主觀感受，這些感受是對服務

8、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：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節目進行快進、快退和暫停操作的響應速度；業務請求的響應速度、業務內容的完整性等。三、業務質量監測需求IPTV 業務質量監測應包含兩部分，即監控和測試，二者相互關聯但又相對獨立。其中監控技術主要是面向 IPTV 運維部門使用，協助 IPTV 平臺及網絡運維部門監控網絡運行中的質量狀態， 幫助定位故障和解決問題，因此要求監控技術能夠覆蓋整個 IPTV 業務質量領域。測試主要面向 IPTV 產品研發、性

9、能評估和故障排查等應用，因此測試技術往往針對與 IPTV 業務質量相關的某一個領域或層面，重點解決某一類問題。.如前所述， IPTV 業務質量監控應該覆蓋整個IPTV 業務領域，是面向IPTV 業務的端到端全網監測，具體應滿足以下需求。滿足 IPTV 業務的 7×24h 不間斷監測，同時不對正在運營的 IPTV 系統產生影響。監測范圍能夠覆蓋整個 IPTV 網絡的各個環節，并能根據各環節采集的參數進行對比分析。這些環節至少包括：內容頭端系統、系統核心平臺出口、邊緣節點出口、關鍵網絡節點等。當 IPTV 質量發生劣化時，系統能夠自動采集質量劣化的技術參數，并作詳細記錄； 能夠通過對比分

10、析各節點參數， 進行故障點分析和快速定位。能夠根據采集參數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。而 IPTV 業務質量測試主要針對與 IPTV 業務質量相關的某一個領域或層面，如在實驗室進行質量驗證或問題和故障發生后進行定位和排障，或針對 IPTV 某個網元設備進行測試。 因此 IPTV 業務質量測試往往可以借助原來各層面的相關測試工具進行，下面舉幾個例子。內容質量的測試： 主要在實驗室或內容上線前， 采用專門的質量檢測工具進行圖像質量、伴音質量、字幕質量、元數據質量等的測試，.主要針對直播頻道、時移節目、 VOD節目、圖片、文字等內容的品質和業務控制的性能指標

11、。流媒體層的測試： 主要在系統上線前對流協議的規范性進行測試和驗證網絡傳輸層、 網絡層和鏈路層質量測試： 主要采用與應用無關的專用測試軟件或儀表測試目前 IPTV 承載網絡的質量狀況。四、標準及產業鏈現狀如前所述， IPTV 作為一個新興的融合性業務，目前還沒有非常完備的國際規范。雖然包括ITUIPTVGSI、ATIS（alliancefortelecommunicationindustrysolution，電信行業 解決方案聯盟）、IPTV 論壇、DSL論壇、DVB（digitalvideobroadcasting，數字視頻廣播）等多家國際標準化組織已開始相關的標準化推進工作，但目前尚未正式

12、發布。 盡管如此，在 IPTV 業務質量監測的系統架構、參數建議等方面已取得了較大進展。ITUIPTVGSI：已經初步完成了 IPTV 業務質量相關的需求草案和 IPTV 業務性能監測的草案，目前 ITU 的相關工作組正在進行后續的工作，計劃在 2008 年底能夠成為國際規范。ATIS：起步較早，在 2006 年就開始了 IPTVQoS指標體系、 IPTVQoE 模型等相關的制定工作，計劃在 2008 年完成。.DSL論壇：主要關注機頂盒側與業務質量相關的參數定義，目前已經完成了機頂盒數據模型技術報告（ DSLForumTR135）、可應用于機頂盒的終端廣域網管理協議技術報告（ DSLForu

13、mTR069）等。在產業鏈支持方面，盡管還沒有完整的IPTV 業務質量監測技術標準可供參考，但由于IPTV 業務的快速部署和運營商對質量監測需求的迫切，市場上已經有多家測試儀表廠商能夠提供IPTV 質量監測儀表。如前所述， IPTV 業務質量監測包含測試和監控兩部分，因此這些儀表也可對應地分為測試和監控兩大類。在測試儀表方面，主要是針對某個層面的專用測試工具，例如美國 IneoQuest 公司提供的 SingulusG1-T 系列測試儀表，其主要特征是支持 RFC4445定義的 MDI指標值，可應用于 IPTV 數據的模擬、捕捉、數據流監控以及視頻質量的分析；思博倫公司提供的IPTV 測試解決

14、方案包括寬帶網絡測試、頻道切換測試、頻道內容驗證等；泰克公司則提供了較為完備的視頻質量測試和分析工具，如能夠分析 H.264 編解碼參數的 MTS4EA，能夠測試視頻主觀質量的PQA儀表等。在監控系統方面， 目前還沒有很完備的、 能完全滿足運營商需求的解決方案。美國 JDSU公司提供的 QT系列儀表可應用于 IPTV 直播頻道的 7×24h 質量監控，監控的內容包括了網絡質量、傳輸層質量等。因此，目前國內的 IPTV 運營商開始根據運維需求自主或與合作伙伴聯合開發 IPTV 業務質量監測系統。例如中國電信上海研究院就和國內的中創信測合作開發了 IPTV 業務質量監測系統，該系統已能夠

15、支.持現網應用的主流IPTV 系統，支持從業務層到網絡層的端到端業務質量監測。5、IPTV 端到端業務質量監測方案以下以中國電信上海研究院與中創信測合作開發的 IPTV 業務質量監測系統為例，介紹 IPTV 端到端的質量解決方案。該系統是一個獨立的分布式系統，疊加在現有 IPTV 業務網絡中，通過部署監測代理或測試探針的方式來獲得 IPTV 業務運行時各個網絡節點的相關質量參數數據，并由監測平臺進行集中采集、分析和統計，以獲得 IPTV 業務總體質量情況。值得一提的是，該方案的系統架構與目前 ITUIPTVGSI正在制定的 IPTV 性能監測標準一致，均采用了“分布部署、集中采集”的系統架構，

16、如圖 3 所示，其中 PT指監測點.圖 3 目前 ITUIPTVGSI定義的業務質量系統架構如圖 3 所示，整個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，是整個系統的核心組件。監測代理：主要完成業務質量參數的采集和上傳， 根據部署的監測點不同，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 業務登錄、認證及基本業務流程，能夠通過預定義的腳本文件，自動進行相關的測試，記錄并形成業務質量參數記錄文件， 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

17、模式， 通過數據鏡像或備份的方式獲得用戶業務數據，分析質量參數，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（ STBembeddedtestagent，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務質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，從系統角度來看， IPTV 監測系統在不同的節點所關注的質量是不同的，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時，所采集的質量參數也不盡相同，這里就不詳述了。從整個系統的架構可以看出，上述系統基本覆蓋了 IPTV 端到端各個環節，所采集的參數能夠幫助完成圖 2 中質量模型客觀 QoE各個層面的分析，能夠協助 IPTV 平臺及網絡運維部門監控網絡運行中的質量狀態，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