IPTV業(yè)務(wù)保障關(guān)鍵技術(shù)

為了保證運營商的正常運營，端到端的業(yè)務(wù)保障是IPTV運營商的強烈需求，但無論是視頻質(zhì)量管理還是IP網(wǎng)絡(luò)資源管理，對電信運營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)由多個獨立的部分組成，問題可能出現(xiàn)在電視機、機頂盒、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)計一個良好的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，規(guī)劃和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的容量、QoS機制和資源保護機制，使得在正常情況下端到端路徑上網(wǎng)絡(luò)擁塞最小化；測量和驗證用戶服務(wù)質(zhì)量的SLA滿足情況，如有必要采取相應(yīng)的糾正行動，包括監(jiān)視端到端的全部系統(tǒng)；如果某個部分發(fā)生故障發(fā)出指示信號，啟動自動故障管理與恢復(fù)的過程；判斷未解決的故障對服務(wù)效果和范圍的影響。

IPTV業(yè)務(wù)保障體系架構(gòu)

電信運營商在競爭中獲勝的關(guān)鍵是通過提供SLA對用戶的服務(wù)等級負(fù)責(zé)。因此，運營商必須保證能夠?qū)崟r監(jiān)視并報告SLA。因為用戶也會根據(jù)業(yè)務(wù)使用情況對運營商提出某種要求，運營商必須有適當(dāng)?shù)臋C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)實時監(jiān)測獲得，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。電信運營商甚至可以定義新的測量準(zhǔn)則適應(yīng)新的業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)等級。

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)建的動態(tài)特性都可能成為對用戶體驗產(chǎn)生有害影響的潛在故障點。傳統(tǒng)的運營支撐系統(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)視實時流量和業(yè)務(wù)。

IPTV業(yè)務(wù)涉及三個主要的組成部分：底層承載網(wǎng)絡(luò)、視頻內(nèi)容以及總的用戶體驗。IPTV業(yè)務(wù)保障方案需要對這三個方面的質(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，電信運營商利用業(yè)務(wù)保障方案識別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，對高價值用戶的總的業(yè)務(wù)體驗進行預(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。

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，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分組丟失率和時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。考慮到三重播放的需要，每個家庭至少需要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，相對而言容量較為充足。但核心網(wǎng)是一個共享網(wǎng)絡(luò)，不同業(yè)務(wù)競爭其網(wǎng)絡(luò)容量，因此有必要加強核心網(wǎng)容量管理以對其合理使用。對于廣播應(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)計復(fù)用效應(yīng)。一種極端情況是每個頻道分配單獨的組播樹，其優(yōu)點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)，還會增加頻道切換的時間。另一種極端的情況是將所有的頻道放到一個IP組播樹中。顯然，用戶不可能同時觀看多個頻道，這種方式會造成嚴(yán)重的傳輸資源浪費，但頻道切換快捷。多個組播樹可以進行靈活的流量管理，而少量組播樹傳輸多個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)地評估用戶和頻道的實際情況，為多個頻道合理地規(guī)劃組播樹數(shù)量。

在IPTV業(yè)務(wù)部署之初，視頻點播的流量會小于廣播流量。但由于點播采用單播技術(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)并在運行過程中進行監(jiān)測。為了保證點播業(yè)務(wù)的質(zhì)量，可以對點播流量采用高優(yōu)先級傳輸，但優(yōu)先級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)

對用戶來說，畫面質(zhì)量是業(yè)務(wù)體驗的重要方面。定義畫面質(zhì)量模型是評價內(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，客觀地評價較為困難。平均主觀分?jǐn)?shù)（Mean Opinion Score，MSO）是描述視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量體驗的常用工具。和話音類似，視頻MSO也分為五個等級，其中5級表示最高質(zhì)量等級。對于高質(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時延在數(shù)百毫秒數(shù)量級，時延抖動在數(shù)十毫秒數(shù)量級。

業(yè)務(wù)體驗質(zhì)量保障關(guān)鍵技術(shù)

保障用戶業(yè)務(wù)體驗對IPTV業(yè)務(wù)的成功至關(guān)重要。業(yè)務(wù)保障機制需要連續(xù)測量頻道切換時間及視頻功能的時延，提供運營商需要用來保證用戶體驗的基本使用統(tǒng)計數(shù)據(jù)。如果沒有提供用戶使用情況的業(yè)務(wù)保障機制，運營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)體驗質(zhì)量保障功能包括：監(jiān)測頻道可用性及頻道切換性能；提供用戶體驗報告和使用的統(tǒng)計信息；通過仿真機頂盒測試頻道選擇和執(zhí)行VoD交互功能的時延。

因為內(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?？旖?，用戶體驗良好。由于IPTV的協(xié)議特征，頻道選擇時延成為一個新問題。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每個用戶發(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)中進行，而不是本地的機頂盒。IGMP的加入與離開操作時延成為影響用戶質(zhì)量體驗的重要因素，同時發(fā)生的頻道加入請求數(shù)量將影響請求用戶加入組播組的性能。