IPTV端到端业务质量监测技术研究
罗斯青 段保通 2008/06/24
摘要 在IPTV业务的实际运营中,如何保证和监测端到端的业务质量是运营商关注的主要问题。本文首先介绍了IPTV业务质量的定义和业务质量模型,并从运营商角度提出了业务质量监测的需求。之后介绍了目前IPTV质量监测领域的技术、标准和产业发展状况,最后提出了在IPTV业务网络中部署端到端监测系统的技术方案。图1 目前ITU IPTV GSI规定的QoE定义范围
作者比较赞同ITU IPTV GSI目前对IPTV业务质量的定义,在本文中也采用IPTV QoE来表示IPTV业务质量。当然,从运营商的角度来说不仅仅关心IPTV业务质量定义,更具实际意义的是如何量化IPTV业务质量,如何建立IPTV业务质量的指标体系以指导现网的质量运维。因此,需要根据IPTV所涉及的技术环节,建立IPTV业务质量的评估模型。
图2参考OSI的7层模型,给出了一种可供参考的IPTV业务质量的参数模型,并展示了与IPTV协议栈之间的对应关系。
图2 IPTV业务质量模型与OSI 7层模型和IPTV协议栈的关系
如图2所示,IPTV QoE的参数模型覆盖了OSI 7层模型的所有层次。其中,客观QoE相关的分层质量对应于IPTV的协议栈中各个协议,各层次的质量参数可以通过采集对应的协议及其字段获得。
具体的,客观QoE包含以下几方面的内容。
内容质量和业务控制质量:主要指直播频道、时移节目、VOD节目、图片、文字等内容的品质和业务控制的性能指标。例如对于直播频道质量,需要采集和分析媒体编码参数、分辨率参数等;对于业务控制质量,需要采集HTTP和RTSP请求的响应速度、页面数据呈现完整度、组播加入/退出的时延等。
流媒体质量:主要指流媒体传输层的性能指标,以采用MPEG2 TS协议传输IPTV节目为例,DVB系统测试标准TR
101-290根据各参数对质量影响的程度不同,定义了3个级别,每个级别分别对应一组质量参数,这些参数同样可供采用MPEG2
TS协议的IPTV系统参考,例如需要采集第一级别中的同步错误字段(sync loss)、包识别丢失(PID missing),第二级别中的数据传输错误(transport
error)、节目参考时钟抖动错误(PCR,jitter error)等参数。如果采用RTSP作为VOD节目的流控制协议,则要采集RTSP信令参数。
网络传输层质量:主要指网络传输层相关协议的性能指标,包括TCP/UDP的重传次数,在采用了RTP的情况下,需要监测RTP丢包率、RTP抖动等。
网络层质量:主要指传统IP网络层的性能指标,根据ITU-T Y.1540[3]建议,主要为IP丢包率、IP包时延、IP包抖动及其相关参数。
链路层质量:根据不同的链路层类型,需要采集不同的性能指标。由于这个层次的质量保障是面向全业务而不仅仅是IPTV业务,本文不做详述。
主观QoE主要是用户对IPTV业务使用中的主观感受,这些感受是对服务接入速度、内容质量、使用操作便利性等多方面的综合,至少可以包含以下参数:
图3 目前ITU IPTV GSI定义的业务质量系统架构
如图3所示,整个系统主要包括监测管理平台、监测代理。
监测管理平台:负责管理监测代理和采集所有代理上传的监测数据,并执行统计和分析,是整个系统的核心组件。
监测代理:主要完成业务质量参数的采集和上传,根据部署的监测点不同,又可以分为3种工作模式。
仿真模式:即主动模式,仿真用户的IPTV业务登录、认证及基本业务流程,能够通过预定义的脚本文件,自动进行相关的测试,记录并形成业务质量参数记录文件,上传给监测管理平台所有的性能参数。在图3中,该模式可以部署在PT4和PT5的位置。
监测模式:即被动模式,通过数据镜像或备份的方式获得用户业务数据,分析质量参数,并记录和上传给监测管理平台所有参数。在图3中,该模式可以部署在PT1、PT2和PT3的位置。
机顶盒内嵌模式(STB embedded test agent,STB-TA):在机顶盒内部嵌入测试客户端软件,能够将机顶盒运行中的业务质量参数记录并上传到监测管理平台。在图3中,该模式可以部署在PT1、PT2和PT3的位置。
当然,从系统角度来看,IPTV监测系统在不同的节点所关注的质量是不同的,因此当监测代理工作在不同的模式下或部署在不同的节点时,所采集的质量参数也不尽相同,这里就不详述了。
从整个系统的架构可以看出,上述系统基本覆盖了IPTV端到端各个环节,所采集的参数能够帮助完成图2中质量模型客观QoE各个层面的分析,能够协助IPTV平台及网络运维部门监控网络运行中的质量状态,从而帮助定位故障和解决问题。
6、结束语
IPTV是一个跨广电网、IP网、电信网的复杂应用,其业务质量监测需要综合考虑视音频内容质量、网络质量、用户最终感受等多重因素。本文对IPTV业务质量监测相关技术进行了研究,并提出了IPTV业务质量模型及性能监测的系统框架。
但是对于IPTV运维部门来说,需要一整套IPTV业务质量指标体系,希望能够通过类似主观评测分的等级划分来衡量整个IPTV系统质量,并提供可操作的监测手段。因此,后续还需要研究IPTV业务质量指标体系,量化和评估每个指标对最终用户感受的影响,并研究各业务质量指标的采集方法,从而构建完整的IPTV业务质量监测体系,保证IPTV业务的顺利运营。
参考文献
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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