IPTV業(yè)務(wù)保障關(guān)鍵技術(shù)

為了保證運(yùn)營(yíng)商的正常運(yùn)營(yíng)，端到端的業(yè)務(wù)保障是IPTV運(yùn)營(yíng)商的強(qiáng)烈需求，但無論是視頻質(zhì)量管理還是IP網(wǎng)絡(luò)資源管理，對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商而言都是全新的挑戰(zhàn)。IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量保障的目標(biāo)是提供理想的用戶體驗(yàn)質(zhì)量。通常業(yè)務(wù)質(zhì)量通過業(yè)務(wù)提供商與用戶之間的服務(wù)等級(jí)約定（SLA）來確定。大多數(shù)用戶并不了解IPTV業(yè)務(wù)提供的技術(shù)，通常他們不能幫助確定問題的原因。IPTV系統(tǒng)由多個(gè)獨(dú)立的部分組成，問題可能出現(xiàn)在電視機(jī)、機(jī)頂盒、內(nèi)容編碼/加密、用戶家庭網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)或核心網(wǎng)絡(luò)等。實(shí)現(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)保障有必要開發(fā)工具完成以下任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，規(guī)劃和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的容量、QoS機(jī)制和資源保護(hù)機(jī)制，使得在正常情況下端到端路徑上網(wǎng)絡(luò)擁塞最小化；測(cè)量和驗(yàn)證用戶服務(wù)質(zhì)量的SLA滿足情況，如有必要采取相應(yīng)的糾正行動(dòng)，包括監(jiān)視端到端的全部系統(tǒng)；如果某個(gè)部分發(fā)生故障發(fā)出指示信號(hào)，啟動(dòng)自動(dòng)故障管理與恢復(fù)的過程；判斷未解決的故障對(duì)服務(wù)效果和范圍的影響。

IPTV業(yè)務(wù)保障體系架構(gòu)

電信運(yùn)營(yíng)商在競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的關(guān)鍵是通過提供SLA對(duì)用戶的服務(wù)等級(jí)負(fù)責(zé)。因此，運(yùn)營(yíng)商必須保證能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視并報(bào)告SLA。因?yàn)橛脩粢矔?huì)根據(jù)業(yè)務(wù)使用情況對(duì)運(yùn)營(yíng)商提出某種要求，運(yùn)營(yíng)商必須有適當(dāng)?shù)臋C(jī)制以清楚明確的方式通知用戶當(dāng)前的業(yè)務(wù)狀態(tài)。以用戶為中心的角度，所有重要的質(zhì)量指標(biāo)都要能夠通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲得，即業(yè)務(wù)必須是端到端可視的；只要需要，可以用數(shù)據(jù)確定客戶的體驗(yàn)。電信運(yùn)營(yíng)商甚至可以定義新的測(cè)量準(zhǔn)則適應(yīng)新的業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)等級(jí)。

IPTV業(yè)務(wù)保障解決方案需要能夠提供完整的端到端的業(yè)務(wù)可視化。網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和視頻內(nèi)容創(chuàng)建的動(dòng)態(tài)特性都可能成為對(duì)用戶體驗(yàn)產(chǎn)生有害影響的潛在故障點(diǎn)。傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)不能提供所需的端到端可視化，也不能有效地監(jiān)視實(shí)時(shí)流量和業(yè)務(wù)。

IPTV業(yè)務(wù)涉及三個(gè)主要的組成部分：底層承載網(wǎng)絡(luò)、視頻內(nèi)容以及總的用戶體驗(yàn)。IPTV業(yè)務(wù)保障方案需要對(duì)這三個(gè)方面的質(zhì)量提供可視化。通過連續(xù)不斷監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的性能，電信運(yùn)營(yíng)商利用業(yè)務(wù)保障方案識(shí)別IP傳輸問題或者視頻質(zhì)量損傷；通過端到端的可視化檢查視頻質(zhì)量，對(duì)高價(jià)值用戶的總的業(yè)務(wù)體驗(yàn)進(jìn)行預(yù)先管理。因此IPTV業(yè)務(wù)保障體系結(jié)構(gòu)包括三個(gè)關(guān)鍵方面：承載網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)容以及用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

承載網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保障關(guān)鍵技術(shù)

承載網(wǎng)絡(luò)是業(yè)務(wù)開展的平臺(tái)，承載網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量保障是IPTV業(yè)務(wù)保障的基礎(chǔ)。業(yè)務(wù)質(zhì)量保障需要充足的網(wǎng)絡(luò)容量。為了保證IPTV的業(yè)務(wù)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)必須提供足夠的帶寬以保證傳輸時(shí)分組丟失率和時(shí)延限制在一定范圍之內(nèi)。承載網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量保證首先要提高接入網(wǎng)的帶寬配備和管理核心網(wǎng)的帶寬使用。

通常標(biāo)準(zhǔn)清晰度視頻流需要2M的帶寬；取決于壓縮標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求，高清晰度視頻流需要4M~8M的帶寬?？紤]到三重播放的需要，每個(gè)家庭至少需要20M以上的帶寬才能滿足IPTV的部署需求。當(dāng)前常用的接入技術(shù)包括xD－SL和xPON。從技術(shù)上而言，兩者都可以通過適當(dāng)?shù)呐渲脻M足IPTV業(yè)務(wù)部署的需求。

現(xiàn)階段城域核心網(wǎng)以IP/MPLS及以太網(wǎng)技術(shù)為主，相對(duì)而言容量較為充足。但核心網(wǎng)是一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)，不同業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)其網(wǎng)絡(luò)容量，因此有必要加強(qiáng)核心網(wǎng)容量管理以對(duì)其合理使用。對(duì)于廣播應(yīng)用，IP組播技術(shù)可以有效地節(jié)約帶寬，但是將不同的頻道分配到多個(gè)組播組中也帶來復(fù)雜的帶寬管理問題。假定采用恒定比特率編碼方式，則不必考慮統(tǒng)計(jì)復(fù)用效應(yīng)。一種極端情況是每個(gè)頻道分配單獨(dú)的組播樹，其優(yōu)點(diǎn)是不同的組播分支只需接收其想要的頻道內(nèi)容，因而傳輸效率較高。但如果頻道較多，這種方式將帶來很大的組播管理負(fù)擔(dān)，還會(huì)增加頻道切換的時(shí)間。另一種極端的情況是將所有的頻道放到一個(gè)IP組播樹中。顯然，用戶不可能同時(shí)觀看多個(gè)頻道，這種方式會(huì)造成嚴(yán)重的傳輸資源浪費(fèi)，但頻道切換快捷。多個(gè)組播樹可以進(jìn)行靈活的流量管理，而少量組播樹傳輸多個(gè)頻道可以大大降低信令負(fù)擔(dān)。因而，IPTV業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)需要系統(tǒng)地評(píng)估用戶和頻道的實(shí)際情況，為多個(gè)頻道合理地規(guī)劃組播樹數(shù)量。

在IPTV業(yè)務(wù)部署之初，視頻點(diǎn)播的流量會(huì)小于廣播流量。但由于點(diǎn)播采用單播技術(shù)，取決于視頻服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中的位置，點(diǎn)播將消耗相當(dāng)大的核心網(wǎng)帶寬。VoD服務(wù)器的負(fù)載和連接服務(wù)器鏈路的利用率需要配置適當(dāng)并在運(yùn)行過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為了保證點(diǎn)播業(yè)務(wù)的質(zhì)量，可以對(duì)點(diǎn)播流量采用高優(yōu)先級(jí)傳輸，但優(yōu)先級(jí)的配置需要兼顧其他業(yè)務(wù)的帶寬需求。

內(nèi)容傳送質(zhì)量保障關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)用戶來說，畫面質(zhì)量是業(yè)務(wù)體驗(yàn)的重要方面。定義畫面質(zhì)量模型是評(píng)價(jià)內(nèi)容傳送質(zhì)量的前提。衡量視頻質(zhì)量有多種指標(biāo)和模型。對(duì)視頻質(zhì)量指標(biāo)的嚴(yán)格定義仍然沒有定論，是當(dāng)前主要的標(biāo)準(zhǔn)化組織和產(chǎn)業(yè)界論壇討論的話題之一。由于視頻質(zhì)量來源于最終用戶的主觀感受，客觀地評(píng)價(jià)較為困難。平均主觀分?jǐn)?shù)（Mean Opinion Score，MSO）是描述視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量體驗(yàn)的常用工具。和話音類似，視頻MSO也分為五個(gè)等級(jí)，其中5級(jí)表示最高質(zhì)量等級(jí)。對(duì)于高質(zhì)量的視頻傳輸服務(wù)，通常要求分組丟失率在10-4到10-7之間，甚至更?。豢梢匀萑痰姆纸M時(shí)延在數(shù)百毫秒數(shù)量級(jí)，時(shí)延抖動(dòng)在數(shù)十毫秒數(shù)量級(jí)。

業(yè)務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量保障關(guān)鍵技術(shù)

保障用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)對(duì)IPTV業(yè)務(wù)的成功至關(guān)重要。業(yè)務(wù)保障機(jī)制需要連續(xù)測(cè)量頻道切換時(shí)間及視頻功能的時(shí)延，提供運(yùn)營(yíng)商需要用來保證用戶體驗(yàn)的基本使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。如果沒有提供用戶使用情況的業(yè)務(wù)保障機(jī)制，運(yùn)營(yíng)商就沒有事先確保用戶期望能夠得到滿足的必要依據(jù)。完整的業(yè)務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量保障功能包括：監(jiān)測(cè)頻道可用性及頻道切換性能；提供用戶體驗(yàn)報(bào)告和使用的統(tǒng)計(jì)信息；通過仿真機(jī)頂盒測(cè)試頻道選擇和執(zhí)行VoD交互功能的時(shí)延。

因?yàn)閮?nèi)容已經(jīng)推送到終端，所以傳統(tǒng)的電視頻道選擇反應(yīng)非常快捷，用戶體驗(yàn)良好。由于IPTV的協(xié)議特征，頻道選擇時(shí)延成為一個(gè)新問題。IPTV采用IP組播技術(shù)，其中基本協(xié)議是IP組管理協(xié)議（IGMP）。組播避免了視頻頭端對(duì)每個(gè)用戶發(fā)送頻道內(nèi)容，大大節(jié)約了帶寬，增加了頻道容量。但采用IGMP意味著頻道切換在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，而不是本地的機(jī)頂盒。IGMP的加入與離開操作時(shí)延成為影響用戶質(zhì)量體驗(yàn)的重要因素，同時(shí)發(fā)生的頻道加入請(qǐng)求數(shù)量將影響請(qǐng)求用戶加入組播組的性能。