魏 敏

IPTV質量監(jiān)測的研究與實現

魏 敏

中國電信股份有限公司福州分公司

電信運營商由于缺乏有效的IPTV故障定位手段，導致難以及時發(fā)現IP網絡中潛在的擁塞、阻斷、沖突等故障，難以實現對IPTV業(yè)務的“實時監(jiān)測、主動運維”。該文將分析電信運營商對IPTV服務質量監(jiān)測的需求，在此基礎上結合現有監(jiān)控技術研究，提出一套IPTV服務質量監(jiān)測系統(tǒng)的解決方案。

IPTV 服務質量 監(jiān)測

IPTV業(yè)務是IP網絡上發(fā)展出來的新興業(yè)務，它提供組播、點播、時移電視等視頻功能，而且結合通訊技術，使用戶能夠互動地參與視頻節(jié)目。它具有大帶寬、實時性強的特點，對IP網絡的要求很高。過去IP網絡被認為能夠容忍的一些缺陷給IPTV業(yè)務帶來了很大的負面影響。隨著IPTV業(yè)務的日漸普及，豐富的內容不再是吸引用戶的唯一重要手段，提升服務質量成為用戶對IPTV業(yè)務的更高要求。`因此，IPTV的質量監(jiān)控將是未來IPTV市場運營的主要工作。

1 電信IPTV監(jiān)測需求

1.1 電信IPTV現狀

電信運營商在IPTV的維護過程中面臨以下問題：

1.1.1缺乏對IPTV業(yè)務的監(jiān)控分析?，F有的網管系統(tǒng)側重于設備的監(jiān)控，對服務質量的監(jiān)測能力較弱。

1.1.2傳統(tǒng)服務質量分析只停留在數據鏈路層和網絡層，未能結合業(yè)務層面進行綜合評測分析，無法準確反映提供用戶的業(yè)務質量情況，如視頻質量、頻道切換速度。

1.1.3故障現象捕捉困難，定位、排除故障手段貧乏，排障歷時較長。

因此，電信運營商迫切需要一套全面的IPTV服務質量監(jiān)測解決方案，對IPTV網絡的關鍵網元節(jié)點進行質量數據的采集、分析、統(tǒng)計，實時監(jiān)控網絡流量和設備性能，協助維護人員快速準確地定位故障、優(yōu)化網絡性能，從而改善和提高IPTV用戶的體驗質量和滿意度。

1.2 IPTV監(jiān)測系統(tǒng)需求分析

IPTV監(jiān)測系統(tǒng)的目標主要是能夠測量現有IPTV承載網各個層面的性能指標，能快速診斷造成IPTV業(yè)務質量下降的城域網問題，能關聯網絡QoE指標（如丟包、擁塞等情況）對視頻質量的影響(如馬賽克、視頻停頓等問題)，從而指導現有IPTV網絡的優(yōu)化和改造。

2 IPTV質量監(jiān)測系統(tǒng)的設計

考慮設計一個IPTV質量監(jiān)測系統(tǒng)，實現基于網絡及業(yè)務層面的端到端實時監(jiān)控，具備主動的故障告警功能。該系統(tǒng)以MDI指標為測試參數標準，能夠通過監(jiān)測網絡性能來評價視頻質量；能夠從IPTV網絡中節(jié)目源端到終端用戶之間任一段接入，監(jiān)測指定的視頻數據流，測試視頻流的DF和MLR值，并進行實時分析，判斷該段網絡的視頻質量情況。當用戶質疑其觀看節(jié)目的視頻質量時，可以利用該監(jiān)測系統(tǒng)測試網段的視頻質量，判斷問題原因。

2.1 硬件系統(tǒng)架構

IPTV質量監(jiān)測系統(tǒng)采用“分布部署、集中采集”的系統(tǒng)架構，由一個控制中心和多個監(jiān)測點組成。它是一個獨立的分布式系統(tǒng)，疊加在現有IPTV業(yè)務網絡中，通過部署監(jiān)測點的方式來獲得IPTV業(yè)務運行時各個網絡節(jié)點的相關質量參數，并由控制中心進行集中分析和統(tǒng)計，以獲得IPTV業(yè)務總體質量情況。

除特殊需求外，本系統(tǒng)只采集和分析數據包的包頭，不采集視頻流內容，這樣，在保證分析覆蓋范圍的基礎上大大減少了數據存儲量。

2.2 數據采集方式

監(jiān)測點可根據實際需求采用以下兩種方式來采集數據：

采用分光器，其好處是成本低，幾乎不影響交換機性能，但需要斷開光纖，會導致業(yè)務中斷，而且增加分光器會形成新的單點故障點。

端口鏡像方式，操作簡單且不會中斷業(yè)務。雖然增加了交換機的壓力，但目前交換機設備有足夠的性能能夠提供2～3口的端口鏡像。因此，本系統(tǒng)監(jiān)測點采用端口鏡像的方式來采集數據。

2.3 軟件系統(tǒng)結構

IPTV質量監(jiān)測系統(tǒng)的內部軟件架構如圖1所示：

圖1　 IPTV質量監(jiān)測系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)架構

分布在網絡不同位置的監(jiān)測點可對IPTV視頻流進行實時分析統(tǒng)計，并將各種IPTV統(tǒng)計數據，通過CSV文件格式輸出，并上傳給控制中心的數據庫，然后由控制中心通過所定制的業(yè)務模型，將不同點的IPTV統(tǒng)計數據加以匯總顯示和報告生成，從而達到集中監(jiān)控的目的。當IPTV QoE測試指標不正常（如超過所定義的門限），監(jiān)測點可產生告警并觸發(fā)各種動作（如發(fā)送Email等）或通過SNMP Trap的方式把告警時間上傳至控制中心。

2.3.1監(jiān)測點

主要完成數據采集、服務質量參數的采集和上傳。根據工作方式不同，監(jiān)測點又可以分為主動監(jiān)測點和被動監(jiān)測點。監(jiān)測點由七個模塊組成：

數據采集模塊：從視頻流鏡像端口的網卡上獲取數據包。

數據入庫模塊：收到入庫通知后將故障視頻流存入數據庫。

數據解碼模塊：對封裝數據包的信息進行解碼并提取指標計算所需要的字段信息。

質量分析模塊：通過解碼的字段信息計算出指標，并根據算出的指標對IPTV質量進行分析。

故障告警模塊：采用主動告警方式，判斷質量分析結果是否超出合理范圍，在超出時告警，并將告警信息傳送給控制中心。

命令響應模塊：接收命令，根據命令通知相關模塊，并發(fā)送命令響應。

數據交換模塊：負責與控制中心之間的數據傳輸。

2.3.2控制中心

控制中心負責匯總監(jiān)測點上傳的監(jiān)測數據，并執(zhí)行統(tǒng)計和分析，是整個系統(tǒng)的核心組件，主要包含7個功能模塊：

數據交換模塊：負責與所有監(jiān)測點之間的數據傳輸工作。

數據入庫模塊：將各種統(tǒng)計分析結果或來自監(jiān)測點的視頻流數據包入庫。

統(tǒng)計分析模塊：對來自監(jiān)測點的分析結果進行統(tǒng)計分析。

告警處理模塊：收集來自監(jiān)測點的告警消息，消除重復告警，分析告警級別。

命令下發(fā)模塊：將來自客戶端的命令下發(fā)至指定監(jiān)測點，并接收命令響應。

視頻流重現模塊：從數據庫讀出相關信息，發(fā)送視頻流數據包到指定客戶端播放。

終端用戶操作模塊：提供用戶界面，完成系統(tǒng)的日常操作維護。

3 結束語

本文針對電信運營商現狀，提出了一套IPTV服務質量監(jiān)測系統(tǒng)的解決方案，實現了對IPTV網絡關鍵網元節(jié)點的分布式監(jiān)控。

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