確保 QoE，提高互聯(lián)網(wǎng)視頻體驗質(zhì)量
—— 確保 QoE：我們需要什么樣的體驗質(zhì)量？哪些薄弱環(huán)節(jié)需要加強？如何提高體驗質(zhì)量？
作者：Jeff Connell LSI 寬帶系統(tǒng)架構(gòu)師
時間：2009-03-16
來源：電子產(chǎn)品世界
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互聯(lián)網(wǎng)視頻的發(fā)展方式大大超出人們的預(yù)期。流行互聯(lián)網(wǎng)視頻內(nèi)容不斷豐富，消費者對視頻內(nèi)容的質(zhì)量要求也越來越高，逐步從 YouTube® 家庭視頻轉(zhuǎn)向能播放自己喜歡的情景喜劇的互聯(lián)網(wǎng)視頻流。隨著針對互聯(lián)網(wǎng)視頻流應(yīng)用專門開發(fā)的編程技術(shù)的推出，更高質(zhì)量的互聯(lián)網(wǎng)視頻交付解決方案倍受歡迎。為確保客戶滿意度，并通過特色化產(chǎn)品和服務(wù)盈利，網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商正在構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò)是在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)中部署了智能配置、交付保證以及互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控等功能的網(wǎng)絡(luò)，可將故障隔離起來，并自動采取糾錯措施。服務(wù)供應(yīng)商在上述三項功能的基礎(chǔ)上，可以創(chuàng)建支持端對端體驗質(zhì)量 (QoE) 的網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)前的技術(shù)
用以滿足互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量保證要求的不同技術(shù)均屬于通用術(shù)語 QoE 范疇。最常見的技術(shù)就是智能配置平臺和 IP 數(shù)據(jù)包交付保證機制。此外，互聯(lián)網(wǎng)視頻流質(zhì)量監(jiān)控對故障隔離和自動糾錯措施也極為重要。就目前的互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控技術(shù)來說，還不能實現(xiàn)低成本交付保證。
圖 1：IPTV 業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)
智能配置技術(shù)使用 Multicast CAC1 和 RSVP2等協(xié)議。（如果現(xiàn)有設(shè)備不能滿足上述協(xié)議要求的話，可以考慮采用專用設(shè)備。）上述協(xié)議旨在確保網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)能在添加更多流量之前解決帶寬問題。請求／保留策略還允許網(wǎng)絡(luò)管理員監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)容量，避免超額認(rèn)購造成服務(wù)拒絕問題。一般說來，這種解決方案需要傳輸網(wǎng)絡(luò)、編碼器／內(nèi)容服務(wù)器功能，以及寬帶接入／無線接入網(wǎng)絡(luò)共同發(fā)揮作用。盡管這種方法會在初始流量設(shè)置階段檢查帶寬的可用性，但這些協(xié)議一般都不會涉及終端設(shè)備。在內(nèi)容交付期間，不能控制資源，因此也不能確保互聯(lián)網(wǎng)視頻的質(zhì)量。
另一種 QoE 工具是最后一英里的 IP 數(shù)據(jù)包交付保證機制，這種機制涉及的協(xié)議包括丟失數(shù)據(jù)包重傳方案等，這對確保最后一英里的數(shù)據(jù)包交付非常有效。重傳延遲必須足夠低，這樣才能確保重傳數(shù)據(jù)包能在終端用戶設(shè)備需要該數(shù)據(jù)包之前抵達(dá)。正由于此，這種技術(shù)通常用于 DSLAM 設(shè)備或移動基站的業(yè)務(wù)邊緣設(shè)備上。不過，數(shù)據(jù)包丟失如果發(fā)生在最后一英里傳輸之前，那么上述技術(shù)將不能檢測到數(shù)據(jù)包丟失問題，也就不能采取糾錯措施了。
視頻質(zhì)量監(jiān)控——填補空缺
互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控對建立互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控的目的旨在及時將故障隔離，并經(jīng)濟、快速地糾正，確保端對端 QoE。為了在服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)上述目標(biāo)，我們必須確保每個互聯(lián)網(wǎng)視頻流都支持故障隔離，而且還應(yīng)檢測出究竟故障發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)的什么位置。及時故障隔離需要有效的告警匯聚與報告機制。
視頻質(zhì)量通常采用運動圖像質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn) (MPQM)3 來衡量。
MPQM 建立了視頻質(zhì)量感知的標(biāo)準(zhǔn)，對視頻質(zhì)量的打分從 5.0（無損）到1.0（徹底損壞）不等。我們可在 MPQM 標(biāo)準(zhǔn)分的基礎(chǔ)上設(shè)置高／中／低質(zhì)量視頻的域值，并據(jù)此發(fā)出告警信息。通過及時報警，我們能迅速隔離支持視頻分發(fā)的接入網(wǎng)絡(luò)中的故障。
互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控在視頻分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點有著不同的要求。就視頻編碼器或轉(zhuǎn)碼器而言，要將輸入視頻與編碼轉(zhuǎn)碼后所得視頻進行比較，以確保數(shù)據(jù)丟失在可容許的限度范圍內(nèi)。視頻網(wǎng)絡(luò)運營中心 (V-NOC) 中，視頻監(jiān)控設(shè)備與編碼器和轉(zhuǎn)碼器協(xié)同工作。V-NOC 通常部署容量極高的視頻服務(wù)器，因此可以滿足獨立機架式視頻監(jiān)控設(shè)備的更多空間與功耗要求。
視頻離開V-NOC之后，會通過實時網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诌_(dá)用戶。該網(wǎng)絡(luò)可能受到，諸如故障轉(zhuǎn)移等瞬態(tài)事件，或超額認(rèn)購及不當(dāng)配置 QoS 策略等各種不定負(fù)載影響，很可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失和抖動的問題。不管是什么原因，最后都會導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量不佳，最終用戶的 QoE 下降。目前，我們還不能前瞻性地監(jiān)控上述問題，甚至直到用戶舉報，網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商才能發(fā)現(xiàn)問題的存在。因此，這會讓用戶充當(dāng)實際的服務(wù)供應(yīng)商質(zhì)量監(jiān)控員，很容易導(dǎo)致用戶不滿。即便用戶舉報了，由于缺乏自動故障隔離機制，服務(wù)供應(yīng)商也很難找到發(fā)生問題的根本原因。服務(wù)供應(yīng)商往往沒有別的辦法，只能讓現(xiàn)場技術(shù)人員上門服務(wù)，手動隔離問題，這樣做成本極高。
除了昂貴地動用人力手動進行故障隔離之外還有別的辦法嗎？辦法就是在接入節(jié)點采用視頻監(jiān)控機制實施自動故障隔離，將最后一英里的問題和客戶端設(shè)備(CPE)問題與上游網(wǎng)絡(luò)問題隔離開來。
接入網(wǎng)絡(luò)視頻質(zhì)量監(jiān)控面臨的挑戰(zhàn)
互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控設(shè)備已推出幾年了，但一些因素仍然制約著有關(guān)設(shè)備在接入節(jié)點發(fā)揮故障隔離的作用。接入設(shè)備部署不僅在數(shù)量上要求非常多，而且部署位置可能遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)運營中心，經(jīng)常位于環(huán)境不可控的小地方，比方說室外電信箱乃至大型建筑物的地下室等。目前的視頻監(jiān)控設(shè)備體積太大，價格太貴，而且在接入節(jié)點的大規(guī)模部署耗電量也非常大。只有解決了接入節(jié)點上視頻監(jiān)控面臨的上述問題，我們才能建設(shè)低成本的互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò)。
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