IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

張桂紅 屈海偉

中國(guó)電信股份有限公司陜西分公司

0 引言

IPTV（交互式網(wǎng)絡(luò)電視）業(yè)務(wù)作為融合大趨勢(shì)下的產(chǎn)物，不僅滿足運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)創(chuàng)新的需求，而且可以為運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)思路，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供切實(shí)可行的切入點(diǎn)，最終促進(jìn)運(yùn)營(yíng)商綜合業(yè)務(wù)提供能力的提升。隨著IPTV用戶數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，在日常運(yùn)營(yíng)和維護(hù)中，由于缺少端到端的IPTV用戶感知測(cè)評(píng)手段，導(dǎo)致無法客觀評(píng)價(jià)用戶IPTV網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，維護(hù)服務(wù)中故障定位復(fù)雜、問題解決周期長(zhǎng)，也造成了維護(hù)工作量的不斷增加。因此研究IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)，對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)異常、加快故障的定位與處理，進(jìn)一步提升全網(wǎng)端到端的業(yè)務(wù)質(zhì)量保障能力至關(guān)重要，同時(shí)也可以提高客戶使用感知，支撐業(yè)務(wù)規(guī)模發(fā)展。如何快速高效解決用戶投訴問題，成為IPTV業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)維過程中的重要課題,建設(shè)基于平臺(tái)與機(jī)頂盒監(jiān)控分析的IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)已經(jīng)十分必要。IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)通過質(zhì)量監(jiān)測(cè)工具和集中監(jiān)測(cè)平臺(tái)的部署，兼容不同節(jié)目源和不同機(jī)頂盒廠家型號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)IPTV業(yè)務(wù)端到端的監(jiān)控，滿足IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量可視、可管和品質(zhì)劣化預(yù)警，做到主動(dòng)運(yùn)維，快速界定IPTV業(yè)務(wù)故障，評(píng)估用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量，并指導(dǎo)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

1影響用戶感知的關(guān)鍵因素分析

影響用戶感知的關(guān)鍵因素主要包括視頻源質(zhì)量、用戶的交互體驗(yàn)和觀看體驗(yàn)，如圖1所示。

圖1 影響用戶感知的關(guān)鍵因素

視頻源質(zhì)量，取決于視頻源本身的清晰度、流暢度、保真度（色調(diào)、對(duì)比度）等因素，涵蓋了視頻源的分辨率、幀率、碼率、內(nèi)容、編碼和終端六個(gè)維度的指標(biāo)，可以通過編碼類型、分辨率、幀率、碼率、內(nèi)容復(fù)雜度等客觀指標(biāo)進(jìn)行分析。

用戶交互體驗(yàn)，取決于系統(tǒng)對(duì)用戶交互操作的響應(yīng)速度，涵蓋了平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、終端對(duì)用戶交互體驗(yàn)產(chǎn)生影響的指標(biāo)，可以通過對(duì)用戶一次觀看行為中對(duì)EPG（電子節(jié)目指南）操作的響應(yīng)、視頻初始加載時(shí)長(zhǎng)、頻道切換時(shí)長(zhǎng)、快進(jìn)快退的響應(yīng)等客觀指標(biāo)進(jìn)行分析。

觀看體驗(yàn)的質(zhì)量，取決于觀看視頻過程中出現(xiàn)的畫質(zhì)劣化情況，包括花屏、馬賽克、卡頓等因素，涵蓋了系統(tǒng)對(duì)視頻服務(wù)過程中的劣化指標(biāo)，可以通過對(duì)視頻信息的傳輸速度和丟失等客觀指標(biāo)進(jìn)行分析?？陀^指標(biāo)對(duì)用戶視頻體驗(yàn)質(zhì)量的影響權(quán)重隨著時(shí)間的持續(xù)而弱化，當(dāng)花屏/卡頓事件出現(xiàn)時(shí)，視頻的質(zhì)量體驗(yàn)立即下降，當(dāng)花屏/卡頓結(jié)束，恢復(fù)正常播放時(shí)，用戶對(duì)于視頻的質(zhì)量體驗(yàn)就會(huì)逐漸的緩慢恢復(fù)。假如后續(xù)一直能持續(xù)正常播放，實(shí)時(shí)的質(zhì)量體驗(yàn)會(huì)逐漸恢復(fù)到正常值。

用戶的視頻體驗(yàn)質(zhì)量得分，是綜合視頻源質(zhì)量、交互體驗(yàn)質(zhì)量、觀看體驗(yàn)質(zhì)量，盡量真實(shí)反映用戶體驗(yàn)感知的MOS值（平均主觀評(píng)分）。

2 IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)了一種采用集中管理和分布部署的專門用于IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)的方案，該方案具有監(jiān)控功能豐富、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可滿足IPTV業(yè)務(wù)用戶感知測(cè)評(píng)的需要，提供從源端、網(wǎng)絡(luò)到終端用戶的質(zhì)量監(jiān)控，變被動(dòng)運(yùn)維為主動(dòng)運(yùn)維，可以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)質(zhì)量評(píng)估，以及群體用戶體驗(yàn)問題故障告警，如頻道、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)等群體性故障（告警）自動(dòng)定界。

IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)總體架構(gòu)主要由媒體用戶感知測(cè)評(píng)中心、機(jī)頂盒探針和媒體服務(wù)器探針組成，用于對(duì)IPTV網(wǎng)絡(luò)中的視頻流質(zhì)量和機(jī)頂盒質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控分析。IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)主要能實(shí)現(xiàn)直播頻道質(zhì)量監(jiān)控、機(jī)頂盒用戶感知測(cè)評(píng)與故障定位等三方面功能，該系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量的監(jiān)控和故障快速定位具有重要的作用。

媒體用戶感知測(cè)評(píng)中心分為應(yīng)用服務(wù)器、采集服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，系統(tǒng)均采用雙機(jī)方式安裝。其中應(yīng)用服務(wù)器負(fù)責(zé)WEB頁面（互聯(lián)網(wǎng)頁面）展示、內(nèi)部應(yīng)用的調(diào)度與處理，采集服務(wù)器負(fù)責(zé)媒體服務(wù)器探針與機(jī)頂盒探針上報(bào)數(shù)據(jù)的采集和分析，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)直播鏈路配置、點(diǎn)播節(jié)目配置、系統(tǒng)信息等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器外掛磁陣進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

媒體用戶感知測(cè)評(píng)中心負(fù)責(zé)管理探針并采集探針上報(bào)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)配置、監(jiān)控、告警、故障定位功能。配置媒體服務(wù)器探針和機(jī)頂盒探針的監(jiān)控鏈路和告警閾值等信息，媒體服務(wù)器探針和機(jī)頂盒探針的視頻質(zhì)量數(shù)據(jù)通過圖形化的方式進(jìn)行監(jiān)控，收集媒體服務(wù)器探針和機(jī)頂盒探針的告警并進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，進(jìn)行用戶報(bào)障的實(shí)時(shí)定位。

機(jī)頂盒監(jiān)控探針的部署采用C/S架構(gòu)（客戶機(jī)和服務(wù)器結(jié)構(gòu)），由管理服務(wù)器對(duì)機(jī)頂盒上版本進(jìn)行管理控制,通過機(jī)頂盒的版本升級(jí)，將服務(wù)用戶感知測(cè)評(píng)模塊部署于每個(gè)機(jī)頂盒上，同時(shí)在網(wǎng)管監(jiān)控中心通過采集服務(wù)器來采集并匯總所有機(jī)頂盒上報(bào)的信息，實(shí)現(xiàn)所有機(jī)頂盒的集中監(jiān)控。IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)采用分布式部署探針，探針負(fù)責(zé)對(duì)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，將分析結(jié)果傳送到媒體用戶感知測(cè)評(píng)中心，并根據(jù)分析結(jié)果判斷機(jī)頂盒的服務(wù)質(zhì)量，若發(fā)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量超過門限值即表示質(zhì)量變差，則向媒體用戶感知測(cè)評(píng)中心發(fā)送上報(bào)告警信息。

媒體服務(wù)器探針的部署方式和工作原理與機(jī)頂盒探針相同，只是部署位置不同，媒體服務(wù)器探針部署在媒體服務(wù)器上。

3 IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)的主要功能模塊有三個(gè)：直播節(jié)目源監(jiān)控、用戶機(jī)頂盒監(jiān)控、故障定位。這三個(gè)模塊的具體功能如表1所示，其中每個(gè)功能模塊都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)IPTV媒體質(zhì)量與IPTV網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的監(jiān)控需求。IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)對(duì)直播節(jié)目、機(jī)頂盒進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻用戶感知測(cè)評(píng)，對(duì)視頻流的變化趨勢(shì)進(jìn)行記錄，實(shí)時(shí)地對(duì)視頻流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)設(shè)定的門限值進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警發(fā)送至采集服務(wù)器，并提供簡(jiǎn)單易讀的告警狀態(tài)指示?？筛鶕?jù)設(shè)定的預(yù)警策略，在出現(xiàn)變差趨勢(shì)時(shí)，進(jìn)行預(yù)警通知。

表1 IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)功能模塊

直播節(jié)目源監(jiān)控根據(jù)需要在節(jié)目源部署探針，采集直播頻道的視頻流，可以根據(jù)時(shí)間、頻道名稱等查詢頻道質(zhì)量。圖2所示為頻道質(zhì)量查詢的入?yún)ⅰ?/p>

圖2直播頻道質(zhì)量入?yún)?/p>

機(jī)頂盒監(jiān)控設(shè)置了VMOS（視頻質(zhì)量綜合評(píng)分）、MR（媒體速率）、DF（時(shí)延）、MLR（媒體丟包率）四個(gè)指標(biāo)，其中VMOS為視頻質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，低于2.5表示機(jī)頂盒視頻播放出現(xiàn)花屏和馬賽克，MR代表碼媒體率，DF代表媒體時(shí)延，MLR代表媒體丟包率。表2所示為機(jī)頂盒監(jiān)控指標(biāo)。

表2 IPTV機(jī)頂盒監(jiān)控指標(biāo)

故障定位的實(shí)現(xiàn)原理主要使用大量機(jī)頂盒質(zhì)量數(shù)據(jù)與平臺(tái)拓?fù)洹⒊怯蚓W(wǎng)拓?fù)溥M(jìn)行相關(guān)性分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)IPTV平臺(tái)和承載網(wǎng)絡(luò)的聚類告警。

4 I P T V用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)功能展示

直播頻道監(jiān)控如圖3所示，可以查看每路頻道的可用率，可用率在99%以上呈現(xiàn)綠色，表示直播頻道質(zhì)量良好，根據(jù)質(zhì)量劣化的不同程度會(huì)出現(xiàn)橙色和紅色，同時(shí)點(diǎn)擊每個(gè)頻道可以展示該頻道的VMOS、碼流、時(shí)延、抖動(dòng)、丟包等詳細(xì)質(zhì)量參數(shù)。

圖3 直播頻道監(jiān)控展示

機(jī)頂盒監(jiān)控如圖4所示，可以查看機(jī)頂盒的MAC地址（媒體訪問控制地址）、IP地址（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址）、歸屬EPG信息、機(jī)頂盒型號(hào)、VMOS、DF、MLR等詳細(xì)質(zhì)量參數(shù)，24小時(shí)視頻質(zhì)量情況以及業(yè)務(wù)響應(yīng)成功率和業(yè)務(wù)時(shí)延達(dá)標(biāo)率。

圖4 機(jī)頂盒監(jiān)控展示

故障定位功能如圖5所示，可以對(duì)故障界面進(jìn)行定位，如對(duì)節(jié)目源、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)頂盒等信息進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

圖5 故障定位功能展示

通過對(duì)機(jī)頂盒等監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息的采集，建立了基于用戶感知測(cè)評(píng)的四個(gè)指標(biāo)，可以分地市采集指標(biāo)值，具體的指標(biāo)及

含義如下：

表3 IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的四個(gè)感知指標(biāo)

5 結(jié)語

IPTV用戶感知測(cè)評(píng)系統(tǒng)對(duì)于全網(wǎng)視頻質(zhì)量評(píng)估具有非常大的作用，提供了從源端、網(wǎng)絡(luò)到終端用戶的質(zhì)量監(jiān)控，變被動(dòng)運(yùn)維為主動(dòng)運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)了群體用戶體驗(yàn)問題故障告警等功能，如頻道、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、鏈路等，可以發(fā)現(xiàn)影響用戶感知的Top問題并進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供參考，以便進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、提升用戶感知。