IPTV中增強(qiáng)的QoE技術(shù)分析與研究

杜亞化

摘 要： IPTV是一種依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多媒體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺。對于IPTV的用戶而言，視覺感受、信號穩(wěn)定和頻道響應(yīng)三方面甚為關(guān)注。若IPTV運(yùn)營方不能在這三方面上位用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，用戶流失也將在所難免。為有效保證用戶的良好體驗(yàn)效果，筆者分析其中主要的影響因素，并指出與之對應(yīng)的解決途徑，以此為IPTV運(yùn)營方克服用戶流失風(fēng)險夯實(shí)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)。下文，則針對IPTV中增強(qiáng)的QoE技術(shù)予以分析，通過應(yīng)用QoE增強(qiáng)技術(shù)為廣大IPTV用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

關(guān)鍵詞： IPTV服務(wù)；QoE；技術(shù)分析

近年，IPTV技術(shù)發(fā)展飛快，以MRG研究結(jié)果來看，全球的IPTV用戶數(shù)量在2014年底將突破1.02億，IPTV市場創(chuàng)造的利潤也將超過460億美元。而我國將迎合三網(wǎng)融合的契機(jī)，各網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商對推進(jìn)IPTV服務(wù)紛紛躍躍欲試。然而，不能只看光鮮的一面，IPTV服務(wù)突顯的問題也十分尖銳。諸如，IPTV數(shù)據(jù)包延遲、丟包等問題終將不可避免地對IPTV媒體質(zhì)量造成不良影響，用戶無法從IPTV中體驗(yàn)優(yōu)質(zhì)服務(wù)，久而久之，用戶可能棄之而去。因此，IPTV中應(yīng)用增強(qiáng)的QoE技術(shù)是十分必要的。

1 影響IPTV用戶體驗(yàn)感的主要因素

IPTV服務(wù)平臺必然是以多媒體方式為廣大用戶提供服務(wù)，較為常見的有Multicast視頻直播（組播）形式和Unicast點(diǎn)播（單播）形式兩種，二者均屬于流媒體業(yè)務(wù)范疇。但是，Multicast視頻直播（組播）和Unicast點(diǎn)播（單播）在為IPTV用戶提供視頻服務(wù)過程中對實(shí)時性和時延敏感度的要求截然不同。究其原因，Multicast視頻直播（組播）是一種單向的流媒體傳遞。實(shí)際上，為緩解網(wǎng)絡(luò)信號傳送的壓力，平臺直播視頻信號以多播發(fā)送的方式為主，這樣會導(dǎo)致直播頻道的切換過程時間更長，較之于普通電視顯然要慢得多。據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，視頻直播和點(diǎn)播的誤包率與丟包率約為10-6，而丟包和誤包對IPTV服務(wù)的影響甚為敏感，細(xì)節(jié)問題可能導(dǎo)致用戶體驗(yàn)不佳。因此，IPTV服務(wù)平臺的業(yè)務(wù)保障功能要做到細(xì)致入微。

2 IPTV中增強(qiáng)的QoE技術(shù)分析與研究

為規(guī)避IPTV服務(wù)平臺中互聯(lián)網(wǎng)的不良影響和保證IPTV用戶的最佳服務(wù)體驗(yàn)，應(yīng)用增強(qiáng)的QoE技術(shù)勢在必行。應(yīng)用增強(qiáng)的QoE技術(shù)是將影響IPTV用戶服務(wù)體驗(yàn)作為出發(fā)點(diǎn)的，主要解決IPTV用戶體驗(yàn)高峰期對寬帶擁塞（互聯(lián)網(wǎng)寬帶沖擊壓力過大）、頻道切換延時和信號丟包等問題，避免直播畫面和點(diǎn)播畫面出現(xiàn)馬賽克或卡頓、停滯等情況。

2.1 解決寬帶的擁塞問題

IPTV運(yùn)營方在布置具體業(yè)務(wù)方面不得不充分考慮投資成本的情況，并不根據(jù)寬帶需求實(shí)現(xiàn)規(guī)劃，它僅以普遍情況作為規(guī)劃前提來部署業(yè)務(wù)從而為IPTV用戶提供平臺服務(wù)。當(dāng)然，IPTV用戶的梳理是浮動變化的，某些時段是用戶體驗(yàn)高峰期，其VOD并發(fā)率自然水漲船高，對互聯(lián)網(wǎng)寬帶的承載要求必然更為苛刻。除此以外，HD用戶的比例增大的同時，IPTV用戶對互聯(lián)網(wǎng)寬帶需求有可能直接突破現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的承載范圍，由此引發(fā)寬帶擁塞問題將導(dǎo)致IPTV用戶的服務(wù)體驗(yàn)不佳。

呼叫準(zhǔn)入系統(tǒng)（簡稱CAC）是解決IPTV平臺寬帶擁塞問題的針對性方案，它可按照網(wǎng)絡(luò)資源來確認(rèn)潛在的寬帶擁塞位置能否繼續(xù)運(yùn)行，若網(wǎng)絡(luò)資源無法匹配實(shí)際需求，互聯(lián)網(wǎng)將自動阻截外部的接入請求，可保證當(dāng)前擁有自由可以達(dá)到實(shí)際的需求。另外，因IPTV平臺網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的拓?fù)漕愋秃芏啵錁I(yè)務(wù)單元往往處于一種較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，而應(yīng)用增強(qiáng)的QoE技術(shù)是專門為降低承載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜性的途徑，它可以簡化業(yè)務(wù)層的邏輯交換單元交互過程，即完成呼叫準(zhǔn)入控制過程。

IPTV應(yīng)用請求開啟新VOD對話，其應(yīng)用的請求對象為統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)資源管理（為標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)）。統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)資源管理接受請求指令還需依托于承載網(wǎng)絡(luò)，按照當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)寬帶參數(shù)和QoS參數(shù)在傳送層完成網(wǎng)絡(luò)資源的標(biāo)準(zhǔn)分配，之后便完全接受對話請求指令，而傳送層則根據(jù)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)資源管理對策來確保此次對話的寬帶暢通、穩(wěn)定。統(tǒng)一玩兩個資源管理應(yīng)用了通用策略模型與拓?fù)涔芾頇C(jī)制，可使用多類網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和技術(shù)平臺，也是IPTV服務(wù)平臺展開業(yè)務(wù)的接觸點(diǎn)，它可以規(guī)避諸多網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)。實(shí)際上，它對拓?fù)渑c用戶雙方面感知也具有積極作用，為每一組對話直接提供途徑，確保整個平臺的資源利用最大化。同時，統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)資源管理又可以動態(tài)感知到IPTV用戶的注冊過程，可自動標(biāo)示IP和物理網(wǎng)絡(luò)資源映射。統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)資源管理復(fù)合ETSI/TISPAN標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)被定義于多組業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，若干個應(yīng)用可以共同聯(lián)系互聯(lián)網(wǎng)寬帶，因而使得信號傳送業(yè)務(wù)的管控過程完全與應(yīng)用分離，邏輯關(guān)系更為簡化，完全以分層化的方式進(jìn)行。利用標(biāo)準(zhǔn)接口可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)資源管理與多種業(yè)務(wù)的組件和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的交互過程。

2.3 縮短頻道的切換時間

IPTV用戶對于頻道切換的便捷性要求很高，頻道切換的響應(yīng)時間是每一位IPTV用戶體驗(yàn)效果的直接反映。通常，IPTV用戶對直播頻道的切換時間期望值為2秒，而VOD切換時間的期望值則為10秒。與普通電視網(wǎng)相比，切換過程更為便捷。因此，IPTV用戶在為廣大用戶提供視頻播放服務(wù)方面要盡量做到時延最小，更便捷的頻道切換才能在行業(yè)競爭中脫穎而出。

對IPTV平臺視頻播放頻道切換時間影響的條件很多，如傳送寬帶的性能和交換裝置的功率、指令交互引起時延等，以上因素均對視頻播放頻道切換時間具有決定性影響。IPVT平臺對機(jī)頂盒的要求是可以完成內(nèi)部的切換指令處置、媒體流緩存和解碼壓縮，但以上要求的實(shí)現(xiàn)都會對頻道切換時間造成影響，而寬帶指令時延的成因在于組播協(xié)議的自身機(jī)制。因此，我們需要引入快速頻道切換技術(shù)。

IPTV平臺的FCC服務(wù)裝置的接收終端可接收多播流，緩存時間約1秒至5秒。若IPTV用戶切換頻道，機(jī)頂盒將重新增入一個多播組并發(fā)送一條請求指令給FCC服務(wù)裝置。帶FCC服務(wù)裝置接收終端收到請求指令便即時傳送新頻道信號至機(jī)頂盒，而機(jī)頂盒同步將切換頻道的IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)存給緩存裝置。以上過程可以將IPTV用戶切換頻道時間壓縮到1秒以內(nèi)。

2.4 解決傳送丟包的問題

互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入IPTV平臺是為了實(shí)現(xiàn)用戶與平臺之間的聯(lián)系，聯(lián)入形式包括FTTH、FTTB+LAN、ADSL、HFC/Cable Modern、WLAN（無線接入）等。ADSL接入的丟包率大于10-4，IPTV應(yīng)用QoS則無法通過ADSL接入來組建。

增強(qiáng)的QoE可利用FEC與包重傳送二者聯(lián)合的方式來克服ADSL接入丟包率過大的問題?？傮w設(shè)計(jì)思路如下：

（1）IPTV頭端應(yīng)用FEC編解碼裝置完成媒體直流的編碼并產(chǎn)生FEC數(shù)據(jù)包。FEC數(shù)據(jù)包和初始的直播媒體流數(shù)據(jù)包予以封存，并形成兩股媒體流同步發(fā)送至接收終端。

（2）機(jī)頂盒端出現(xiàn)直播媒體流丟包的問題，可利用已接收的FEC數(shù)據(jù)包和直播媒體流數(shù)據(jù)包完成初始數(shù)據(jù)的恢復(fù)。

根據(jù)以上思路可以恢復(fù)九成以上的丟包數(shù)據(jù)，剩余丟包數(shù)據(jù)則通過包重傳送的方式予以取回。

3 結(jié)束語

服務(wù)行業(yè)競爭日益激烈，傳統(tǒng)服務(wù)形式已經(jīng)完全落后于新興服務(wù)。IPTV技術(shù)的發(fā)展將推動服務(wù)行業(yè)競爭更趨于白熱化。本文分析與研究IPTV中增強(qiáng)的QoE技術(shù)旨在通過技術(shù)交流促進(jìn)產(chǎn)品研發(fā)，真正為每一位IPTV用戶提升體驗(yàn)感?！?/p>

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