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        VQM保障完美視頻體驗(yàn)

        2012-09-06 00:51:32蘇愛(ài)民
        通信世界 2012年40期
        關(guān)鍵詞:視頻流雙流機(jī)頂盒

        蘇愛(ài)民

        隨著寬帶的不斷發(fā)展,通過(guò)高速互聯(lián)網(wǎng)提供的電視及高清視頻服務(wù)已逐漸普及。IPTV(交互式網(wǎng)絡(luò)電視)作為其中的一種形式,利用寬帶有線電視網(wǎng),集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體,向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的嶄新技術(shù)。IPTV是互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)電視相互融合的結(jié)果,視頻流經(jīng)過(guò)高效的壓縮編碼后被廣播到IP網(wǎng)絡(luò)上,通過(guò)位于寬帶網(wǎng)絡(luò)邊緣的頭端設(shè)備把直播電視、點(diǎn)播視頻和個(gè)人錄像等IPTV服務(wù)傳送給用戶,用戶通過(guò)機(jī)頂盒或PC等終端接收。

        由于OTT視頻的激烈競(jìng)爭(zhēng),用戶對(duì)于視頻質(zhì)量的要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的IPTV僅僅能在頭端或機(jī)頂盒檢測(cè)視頻質(zhì)量,頭端僅能檢測(cè)出編碼時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題;機(jī)頂盒探測(cè)到視頻質(zhì)量問(wèn)題時(shí)也意味著用戶發(fā)現(xiàn)視頻質(zhì)量問(wèn)題了,這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是很糟糕的一種體驗(yàn)。視頻質(zhì)量在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,由于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性,是很難被定位并解決的。

        7750 SR VQM方案實(shí)現(xiàn)視頻質(zhì)量監(jiān)測(cè)

        針對(duì)上述問(wèn)題,上海貝爾基于7750 SR上的多業(yè)務(wù)板卡MS-ISA卡,提出VQM(Video Quality Monitor)解決方案,對(duì)視頻流進(jìn)行檢測(cè)并與其他分析方法相結(jié)合,提供了全方位的視角來(lái)解決視頻質(zhì)量問(wèn)題并定位造成問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)。VQM方案提供了以下標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量視頻的質(zhì)量,如表所示。

        表 視頻質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 度量SCTE-143 PAT,PMT,PCR,PTS,傳輸錯(cuò)誤等ETSI TR 101 290 PID,SI repetition,Degraded Blocks/Intervals等RFC 4445 MDI RFC 3357 RTP相關(guān)度量N/A 已轉(zhuǎn)發(fā)和受損的I-/B-/P-幀計(jì)數(shù)N/A 音視頻流比特率

        通過(guò)以上衡量數(shù)據(jù),VQM能夠分析視頻流的丟包率、延遲及抖動(dòng)等,并可根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行告警,以引入人工干預(yù)來(lái)確保視頻流的質(zhì)量,避免用戶體驗(yàn)的下降。每個(gè)視頻流質(zhì)量相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都會(huì)被收集保存,當(dāng)視頻流會(huì)話結(jié)束時(shí),所有相關(guān)質(zhì)量性能參數(shù)都會(huì)被報(bào)表分析服務(wù)器進(jìn)行分析處理并按用戶設(shè)定的模式生成相應(yīng)的報(bào)表。

        視頻質(zhì)量監(jiān)控是視頻保證程序的一部分,僅能確定網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中視頻流的質(zhì)量問(wèn)題,并不能取代編碼器端和終端設(shè)備處的視頻質(zhì)量監(jiān)測(cè)。因此最好與以下方法結(jié)合應(yīng)用,以保證視頻從編碼,網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)讲シ潘协h(huán)節(jié)的高質(zhì)量。

        ● 對(duì)編碼器輸出進(jìn)行TS流分析(檢測(cè)編碼器錯(cuò)誤)

        ● 對(duì)編碼器輸出進(jìn)行全參考PSNR和PQR(檢測(cè)過(guò)編碼,噪聲及其他編碼問(wèn)題)

        ● 較大數(shù)量的機(jī)頂盒上報(bào)信息(例如:丟包,重傳,包錯(cuò)誤等)

        ● 機(jī)頂盒探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全參考監(jiān)控(對(duì)比測(cè)試流)

        ● 機(jī)頂盒探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行頻道切換時(shí)間評(píng)估,預(yù)估PSNR等

        VQM方案適用于所有基于RTP協(xié)議的視頻質(zhì)量監(jiān)控,包括IPTV,視頻語(yǔ)音會(huì)議等。視頻雙流選擇(Dual Stream Selection)也是MS-ISA卡上的一種視頻業(yè)務(wù)。VQM與視頻雙流選擇方案完全兼容,可同時(shí)對(duì)輸入視頻流和糾正后的輸出視頻流產(chǎn)生報(bào)表。組播視頻質(zhì)量監(jiān)控方案提供了另一種對(duì)組播流質(zhì)量監(jiān)控的視角,通過(guò)與其他方式的結(jié)合能夠?qū)σ曨l質(zhì)量問(wèn)題有全面的了解。

        視頻雙流選擇的特色

        視頻雙流選擇是一個(gè)視頻高可用性方案,在網(wǎng)絡(luò)鏈路中斷,邏輯路徑中斷或網(wǎng)絡(luò)丟包時(shí),保證視頻業(yè)務(wù)不會(huì)受到影響。絕大多數(shù)的視頻組播網(wǎng)絡(luò)并不具有糾錯(cuò)能力,數(shù)百毫秒的網(wǎng)絡(luò)鏈路復(fù)位也會(huì)影響到視頻中某個(gè)GOP(畫面組),并影響接下來(lái)數(shù)秒的用戶體驗(yàn)。同樣的,一條鏈路的短時(shí)丟包也能夠造成負(fù)面的用戶體驗(yàn)。視頻雙流選擇提供了一個(gè)在兩條網(wǎng)絡(luò)鏈路中無(wú)中斷的切換,在大多數(shù)情況下用戶都察覺(jué)不到切換;并且一條鏈路中的碼流錯(cuò)誤通常都能通過(guò)保護(hù)鏈路中的冗余信息得到恢復(fù)。無(wú)中斷切換以及錯(cuò)誤恢復(fù)都不需要對(duì)原有的機(jī)頂盒終端或視頻內(nèi)容進(jìn)行任何改變。

        視頻雙流選擇的過(guò)程如下:組播視頻流被復(fù)制,并通過(guò)兩條不同的鏈路傳送至配備有MSISA卡的7750 SR。此MS-ISA卡安裝了視頻應(yīng)用(Video-ISA application),且打開(kāi)了視頻雙流選擇功能。雙流選擇需要視頻被封裝在組播RTP包中,且從組播源通過(guò)兩條路徑到達(dá),7750 SR的組播流具有相同的RTP時(shí)間戳和序列號(hào)。MS-ISA卡會(huì)同時(shí)處理兩條流,并將兩條流中先到達(dá)的任意序列號(hào)的RTP包插入緩存。亂序的視頻流會(huì)通過(guò)RTP時(shí)間戳重新排序并在客戶端播放,以此抵消網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)和亂序。通過(guò)此種方法,兩條完全相同的視頻流中的數(shù)據(jù)包被一一選擇,最優(yōu)的數(shù)據(jù)包被優(yōu)先插入緩存,并保持正確的順序。視頻流的輸出可以選擇RTP或UDP(UDP用以支持較老的客戶端),但是視頻流的輸入必須為RTP包。下圖為示意圖。

        通過(guò)對(duì)每個(gè)視頻包質(zhì)量的檢測(cè),當(dāng)視頻流有較小的質(zhì)量劣化時(shí),兩條流中較優(yōu)的視頻包會(huì)被優(yōu)先選擇并轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)有丟包產(chǎn)生時(shí),重傳機(jī)制會(huì)被激活,并且是從兩條流中選擇較快的進(jìn)行重傳。當(dāng)主流持續(xù)性的質(zhì)量劣化或者鏈路失效時(shí),會(huì)主動(dòng)切換到備用視頻流。

        綜上所述,通過(guò)在7750 SR上插入MS-ISA多業(yè)務(wù)板卡即能實(shí)現(xiàn)視頻質(zhì)量監(jiān)控及雙流選擇功能,無(wú)需針對(duì)視頻業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行任何改造。且可部署在任意7750 SR上,實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)多處監(jiān)控視頻質(zhì)量,排除視頻在網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中的劣化,快速定位網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題,提高用戶體驗(yàn)。

        圖 視頻雙流選擇示意圖

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