徐 勇
(新疆聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)管理中心,新疆 烏魯木齊 830000)
新疆聯(lián)通IPTV現(xiàn)有用戶已經(jīng)超過20萬。然而,根據(jù)日常監(jiān)測發(fā)現(xiàn),機(jī)頂盒終端存在一定數(shù)量的7×24小時持續(xù)播放用戶(此情況往往是無人觀看電視的)。此種情況對新疆聯(lián)通的接入網(wǎng)絡(luò)資源、分平臺節(jié)點點播資源都造成較大的浪費。故需要調(diào)研出有效可行的解決方法,加強(qiáng)對此類機(jī)頂盒的監(jiān)管能力,并實現(xiàn)對此類用戶的遠(yuǎn)程無干擾管理,減少視頻網(wǎng)絡(luò)流量資源的浪費[1-2]。
經(jīng)對現(xiàn)網(wǎng)所有終端管理系統(tǒng)的摸排,發(fā)現(xiàn)可以結(jié)合IPTV端到端監(jiān)測系統(tǒng)中的機(jī)頂盒嵌入式軟探針對機(jī)頂盒進(jìn)行待機(jī)和關(guān)機(jī)操作,從而達(dá)到機(jī)頂盒釋放對應(yīng)占用資源的目標(biāo)[3]。因此,通過機(jī)頂盒嵌入軟探針智能判斷出視頻流量資源占用用戶,就成為視頻流量利用率提升的關(guān)鍵技術(shù)要因。
新疆聯(lián)通IPTV質(zhì)量監(jiān)測平臺的總體架構(gòu)如圖1所示。
圖1 IPTV質(zhì)量監(jiān)測平臺總體架構(gòu)
IPTV端到端質(zhì)量監(jiān)測平臺由集中監(jiān)測平臺和IPTV質(zhì)量監(jiān)測工具構(gòu)成。集中監(jiān)測平臺對監(jiān)測工具送來的指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計、分析和關(guān)聯(lián),實現(xiàn)端到端的質(zhì)量監(jiān)測、故障告警、故障診斷以及質(zhì)量分析評估等應(yīng)用功能。IPTV質(zhì)量監(jiān)測工具通過各個節(jié)點探針的部署,采集IPTV端到端各節(jié)點的關(guān)鍵指標(biāo),并上報給集中監(jiān)測平臺。目前新疆聯(lián)通的端到端質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)已監(jiān)測機(jī)頂盒(STB)用戶20多萬戶。
通過端到端質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng),技術(shù)人員統(tǒng)計了1個月的樣本數(shù)據(jù),對電視機(jī)關(guān)機(jī)、機(jī)頂盒(STB)開機(jī)、機(jī)頂盒節(jié)目播放時長進(jìn)行分析,認(rèn)定持續(xù)性24小時開機(jī)播放節(jié)目的機(jī)頂盒為產(chǎn)生無效視頻流量的機(jī)頂盒(因為持續(xù)24小時多天這種基本為不關(guān)閉機(jī)頂盒電源導(dǎo)致,用戶并未觀看電視節(jié)目)[4]。無效視頻數(shù)據(jù)的流量統(tǒng)計如圖2所示。據(jù)統(tǒng)計,在樣本中,每天有近1 000~3 000戶機(jī)頂盒未關(guān)閉。開機(jī)不觀看節(jié)目的機(jī)頂盒特征有:日開機(jī)次數(shù)為1,日開機(jī)時長為1天。
圖2 端到端質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)對無效視頻數(shù)據(jù)的流量統(tǒng)計
根據(jù)統(tǒng)計,IPTV視頻業(yè)務(wù)平均每天看單一節(jié)目超過23小時50分鐘的用戶共1 457戶(取樣于20萬機(jī)頂盒軟探針可管控的機(jī)頂盒)。每天最少可以降低無效視頻流量146 677 GB(取值于探針系統(tǒng)),每天最少可以減少視頻節(jié)目有效請求次數(shù)31 092次。
平均每天24小時開機(jī)頂盒同時播放節(jié)目的1 457個用戶的區(qū)域統(tǒng)計如圖3所示,只統(tǒng)計安卓智能機(jī)頂盒。
圖3 平均每天24小時未關(guān)機(jī)頂盒用戶的區(qū)域分布
根據(jù)調(diào)研,新疆聯(lián)通有華為、中興、杰賽、貝爾、百視通、創(chuàng)維及金運共七款終端,每款終端有不同的版本、型號,所有型號在現(xiàn)網(wǎng)均有存量,但是部分終端型號不支持長時間無人操作自動待機(jī)和關(guān)機(jī)功能,同時還有用戶未開啟支持自動待機(jī)和關(guān)機(jī)操作對應(yīng)的機(jī)頂盒配置,從而造成機(jī)頂盒一直沒有關(guān)閉,24小時持續(xù)從平臺請求節(jié)目,使得接入網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生大量無效視頻流量,高峰期還會對網(wǎng)絡(luò)造成擁堵[5]。
根據(jù)IPTV端到端質(zhì)量監(jiān)測平臺統(tǒng)計分析,每天平均有1 000~3 000戶沒有關(guān)閉機(jī)頂盒,每臺機(jī)頂盒的開機(jī)的功率為20 W左右,因此開機(jī)一天耗電0.48 kWh,平均現(xiàn)網(wǎng)一年消耗的電能為172 800~518 400 kWh,電費在8.6~25.92萬元。
以下對單一用戶進(jìn)行24小時觀看節(jié)目和4小時觀看節(jié)目做流量對比分析。主要進(jìn)行以下試驗。
(1)在試驗環(huán)境模擬一個24小時不關(guān)機(jī)用戶,試驗觀看點播直播節(jié)目。
(2)在試驗環(huán)境模擬一個開機(jī)4小時機(jī)頂盒用戶,試驗觀看標(biāo)清、高清、4K節(jié)目。
(3)計算正常觀看節(jié)目4小時用戶與24小時不關(guān)機(jī)用戶每天觀看節(jié)目點播次數(shù)和流量的對比。
經(jīng)過測試,得出以下結(jié)論:高清直播節(jié)目碼率為4 Mb·s-1,一天24小時不關(guān)機(jī)觀看單一節(jié)目(高清節(jié)目),占用42 GB流量;只開機(jī)4小時觀看單一節(jié)目(高清節(jié)目),占用7 GB流量。無效流量為用戶關(guān)閉電視而不關(guān)閉機(jī)頂盒產(chǎn)生的流量,平均單個用戶可以節(jié)省大概35 GB的無效網(wǎng)絡(luò)流量,按照現(xiàn)網(wǎng)3 000個未關(guān)閉機(jī)頂盒用戶計算,一個月可節(jié)省無效流量為3 150 TB,一年就可以節(jié)省無效流量為37 800 TB。
由此看出,機(jī)頂盒在開機(jī)無人觀看狀態(tài)下產(chǎn)生的無效流量和耗電量是驚人的。如果能使機(jī)頂盒處在待機(jī)狀態(tài),不僅節(jié)省了流量,也可延長機(jī)頂盒的使用壽命。
在此次調(diào)研過程中,充分利用端到端IPTV機(jī)頂盒嵌入式軟探針監(jiān)測系統(tǒng),能夠找到24小時開機(jī)播放視頻的用戶。此外還需要調(diào)研出準(zhǔn)確的遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)方式,同時確定該用戶是無人觀看的狀態(tài)。
針對用戶是否觀看的確定方法,經(jīng)過多方面技術(shù)分析,目前最可行的辦法是讓端到端IPTV嵌入式軟探針支持HDMI接口電壓數(shù)據(jù)的采集(當(dāng)HDMI不對電視機(jī)輸出數(shù)據(jù)時電壓為0,輸出數(shù)據(jù)時有電壓存在),能夠感知HDMI口電壓數(shù)據(jù)輸出情況及電壓大小,在電視機(jī)關(guān)機(jī)且機(jī)頂盒持續(xù)播放節(jié)目時,則發(fā)送關(guān)機(jī)或待機(jī)判斷,進(jìn)行遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)頂盒管理控制。
具體實現(xiàn)過程中,需要重點關(guān)注以下內(nèi)容。
(1)機(jī)頂盒HDMI接口規(guī)格型號。監(jiān)測包含新規(guī)格HDMI2.1在內(nèi)的所有現(xiàn)網(wǎng)HDMI接口數(shù)據(jù)。HDMI2.1是目前所有新疆聯(lián)通傳輸4K、8K高清視頻的型號規(guī)格。
(2)HDMI接口監(jiān)測指標(biāo)。支持監(jiān)測HMDI接口插拔、HDMI接口電視機(jī)待機(jī)、關(guān)機(jī)和開機(jī)狀態(tài)的監(jiān)測,同時支持HDMI接口電壓大小的監(jiān)測。
(3)實驗數(shù)據(jù)前后指標(biāo)對比。支持對上線IPTV業(yè)務(wù)節(jié)能減負(fù)模塊機(jī)頂盒前后的數(shù)據(jù)對比。同時統(tǒng)計用戶真實體驗質(zhì)量(Quality of Experience,QoE),確保不影響用戶的QoE體驗。
在這些內(nèi)容基礎(chǔ)上,確定實驗開展對象為烏魯木齊天津路家客部用戶,在以新疆聯(lián)通華為平臺為基礎(chǔ)的機(jī)頂盒終端上實現(xiàn),主要實驗對象為現(xiàn)網(wǎng)存在的華為、金運、杰賽、貝爾機(jī)頂盒,CPU主頻166 MHz,F(xiàn)lash容量4 MB,內(nèi)存64 MB.
根據(jù)以上實驗對象和主要內(nèi)容,確定具體實施對策如表1所示。
表1 對策實施計劃表
針對機(jī)頂盒不關(guān)閉的情況,增加電視HDMI監(jiān)測能力,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制關(guān)閉機(jī)頂盒。
小組成員在試驗環(huán)境下,在機(jī)頂盒高清HDMI接口增加監(jiān)測功能和遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)頂盒判斷執(zhí)行模塊,判斷數(shù)據(jù)HDMI輸出情況及電壓大小。在電視機(jī)無輸出數(shù)據(jù)確定用戶不觀看節(jié)目時關(guān)閉機(jī)頂盒。對策實施結(jié)果如圖4所示。
圖4 對策一實施效果驗證圖
小組成員通過探針服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程部署,在試驗環(huán)境下對機(jī)頂盒的高清HDMI接口增加監(jiān)測功能,在機(jī)頂盒部署軟件,通過條件判斷,在電視關(guān)機(jī)5 min后實現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)頂盒功能。
(1)在試驗環(huán)境模擬一個24小時不關(guān)電視的用戶,試驗觀看點播直播節(jié)目。
試驗結(jié)果:當(dāng)電視不關(guān)機(jī),HDMI能監(jiān)測到數(shù)據(jù)輸出,不關(guān)閉機(jī)頂盒。
(2)在試驗環(huán)境模擬一個關(guān)閉電視且機(jī)頂盒播放節(jié)目超過5 min的直播用戶。
試驗結(jié)果:軟件檢測出HDMI無數(shù)據(jù)輸出,電壓由大變小,5 min后,機(jī)頂盒被遠(yuǎn)程關(guān)閉。對策實施一“對不關(guān)閉的機(jī)頂盒,增加電視HDMI監(jiān)測能力,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制關(guān)閉機(jī)頂盒?!蹦繕?biāo)實現(xiàn)。
對用戶關(guān)機(jī)操作執(zhí)行失敗的情況,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制關(guān)閉機(jī)頂盒。
小組成員在試驗環(huán)境下,在故障機(jī)頂盒高清HDMI接口增加監(jiān)測功能,判斷數(shù)據(jù)輸出情況及電壓大小。在電視機(jī)無輸出數(shù)據(jù)時進(jìn)行關(guān)機(jī)監(jiān)測,實現(xiàn)在用戶不觀看節(jié)目時,機(jī)頂盒準(zhǔn)確關(guān)機(jī)判斷,在機(jī)頂盒部署軟件,實現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)頂盒能力。對策實施結(jié)果如圖5所示。
圖5 對策二實施效果驗證圖
小組成員通過IPTV嵌入式軟探針系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程部署,在試驗環(huán)境下對故障機(jī)頂盒的高清HDMI接口增加監(jiān)測功能,在機(jī)頂盒部署軟件,通過條件判斷,在電視關(guān)機(jī)5 min后實現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)頂盒功能。
(1)在試驗環(huán)境模擬一個24小時不關(guān)機(jī)的電視用戶,試驗觀看點播直播節(jié)目。
試驗結(jié)果:當(dāng)電視不關(guān)機(jī),HDMI能監(jiān)測到數(shù)據(jù)輸出,不關(guān)閉機(jī)頂盒。
(2)在試驗環(huán)境模擬一個關(guān)閉電視且機(jī)頂盒播放節(jié)目超過5 min的直播用戶。
試驗結(jié)果:軟件檢測出HDMI無數(shù)據(jù)輸出,電壓由大變0,5 min后,機(jī)頂盒遠(yuǎn)程關(guān)閉,目標(biāo)實現(xiàn)。
對于長期無人觀看、機(jī)頂盒不具備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)的機(jī)頂盒,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制關(guān)閉機(jī)頂盒。
小組成員在試驗環(huán)境下,對長期無人觀看、機(jī)頂盒不具備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)的機(jī)頂盒,在HDMI接口增加監(jiān)測功能,判斷HDMI數(shù)據(jù)輸出情況及電壓大小。在電視機(jī)無輸出數(shù)據(jù)時進(jìn)行關(guān)機(jī)監(jiān)測,實現(xiàn)用戶不觀看節(jié)目時無待機(jī)功能的機(jī)頂盒準(zhǔn)確關(guān)機(jī)判斷,在機(jī)頂盒部署軟件,實現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)頂盒能力。對策實施結(jié)果如圖6所示。
圖6 對策二實施效果驗證圖
小組成員通過探針服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程部署,在試驗環(huán)境下對功能不全(無待機(jī)功能或有待機(jī)功能但未啟用)的機(jī)頂盒的高清HDMI接口增加監(jiān)測功能,在機(jī)頂盒部署軟件,通過條件判斷,在電視關(guān)機(jī)5 min后實現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)頂盒功能。
(1)在試驗環(huán)境模擬一個24小時不關(guān)機(jī)的電視用戶,試驗觀看點播直播節(jié)目。
試驗結(jié)果:當(dāng)電視不關(guān)機(jī),HDMI接口能監(jiān)測到數(shù)據(jù)輸出,不關(guān)閉機(jī)頂盒。
(2)在試驗環(huán)境模擬一個關(guān)閉電視機(jī)且機(jī)頂盒播放節(jié)目超過5 min的直播用戶。
試驗結(jié)果:對于長期無人觀看、機(jī)頂盒不具備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)的機(jī)頂盒,軟件檢測出HDMI接口無數(shù)據(jù)輸出,電壓由大變0,5 min后,功能不全的機(jī)頂盒被遠(yuǎn)程關(guān)閉,目標(biāo)實現(xiàn)。
技術(shù)人員從現(xiàn)網(wǎng)抽取了100臺次設(shè)備進(jìn)行功能性測試,實驗效果匯總?cè)绫?所示。由表2可知,新業(yè)務(wù)部署測試項目成功率達(dá)100%,節(jié)省總流量3 640 GB,平均單臺設(shè)備一天可以節(jié)省36 GB流量,說明在現(xiàn)網(wǎng)IPTV端到端質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)上部署此類功能是有效且可靠的。
表2 實驗效果匯總表
本文通過新疆聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)的監(jiān)測軟探針降低IPTV視頻業(yè)務(wù)無效流量,提升視頻流量利用率,通過在端到端質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)平臺增加相應(yīng)功能,所有機(jī)頂盒部署對應(yīng)遠(yuǎn)程管控監(jiān)測能力,可實現(xiàn)HDMI接口監(jiān)測及遠(yuǎn)程關(guān)閉機(jī)頂盒功能。本文的試驗結(jié)果說明,這種部署方案是行之有效的,具備一定的應(yīng)用價值和實際意義。