陳元謀，李盼星，周麗娜

（中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第一分公司，保定 071000）

根據(jù)Sandvine的報(bào)告顯示，視頻流量仍然是互聯(lián)網(wǎng)流量的主導(dǎo)，其下行流量占比為58%，且直播視頻流量占比有所上升，尤其關(guān)鍵賽事時(shí)期，如世界杯、奧運(yùn)會(huì)等時(shí)期。然而隨著視頻質(zhì)量提升，以及侵入式用戶體驗(yàn)的迫切需求，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)將面臨容量壓力，網(wǎng)絡(luò)能力變現(xiàn)也愈發(fā)困難。面對(duì)網(wǎng)絡(luò)投資與收入剪刀差的逐步加大，如何基于運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻生態(tài)體系成各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的當(dāng)務(wù)之急。毫無(wú)凝問(wèn)，互聯(lián)網(wǎng)電視（IPTV，Internet Protocol Television）業(yè)務(wù)作為運(yùn)營(yíng)商從視頻生態(tài)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)者角色轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)者的重要戰(zhàn)略。利用網(wǎng)絡(luò)所有者的身份，面向終端用戶，具有先天的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)IPTV也作為各運(yùn)營(yíng)商寬帶接入業(yè)務(wù)的延伸和增值，已經(jīng)成為電信運(yùn)營(yíng)商多線擴(kuò)張戰(zhàn)略的中心支柱。然而，隨著IPTV用戶規(guī)模的快速發(fā)展，IPTV業(yè)務(wù)質(zhì)量問(wèn)題也逐步呈現(xiàn)，如質(zhì)差率居高不下，用戶體驗(yàn)差，故障難于快速定位，問(wèn)題溯源難度大等問(wèn)題層出不窮。為了進(jìn)一步保障視頻業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，提升用戶體驗(yàn)，視頻端到端監(jiān)測(cè)質(zhì)量分析監(jiān)控成為解決上述問(wèn)題的有效手段。

1 IPTV簡(jiǎn)介

IPTV是集寬帶網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等技術(shù)于一體，向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式服務(wù)的技術(shù)。其主要有IPTV業(yè)務(wù)平臺(tái)、承載網(wǎng)絡(luò)、終端用戶組成。目前各個(gè)運(yùn)營(yíng)商借助IPTV打造的視頻點(diǎn)直播業(yè)務(wù)，憑借自身的網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)，搭建統(tǒng)一的視頻平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容源的單播、組播傳輸至終端用戶。IPTV的發(fā)展也經(jīng)歷了由運(yùn)營(yíng)商的封閉模式逐步向開(kāi)放的CDN網(wǎng)絡(luò)承載模式演進(jìn)，未來(lái)運(yùn)營(yíng)商的內(nèi)容平臺(tái)和CDN網(wǎng)絡(luò)也將更加開(kāi)放，吸引更多的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容源引入，構(gòu)造以運(yùn)營(yíng)商為中心的視頻生態(tài)體系。

2 IPTV業(yè)務(wù)的關(guān)鍵指標(biāo)

2.1 用戶體驗(yàn)側(cè)

終端用戶作為IPTV業(yè)務(wù)的最終受眾，用戶的體驗(yàn)感受對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。根據(jù)調(diào)查顯示，體驗(yàn)較差是致使客戶考慮更換服務(wù)供應(yīng)商的主要原因。從用戶對(duì)視頻的體驗(yàn)要求來(lái)看，主要有三個(gè)方面：體驗(yàn)的流暢程度、交互體驗(yàn)（換臺(tái)或快進(jìn)/快退速度）、視頻源質(zhì)量。從承載網(wǎng)的角度看，交互體驗(yàn)、體驗(yàn)的流暢程度都和承載網(wǎng)有關(guān)系；從用戶角度看，在體驗(yàn)三個(gè)因素中，最關(guān)注的是視頻流暢度。因此，把兩者結(jié)合起來(lái)，承載網(wǎng)要重點(diǎn)保障好視頻能夠流暢播放，不出現(xiàn)花屏、卡頓。

2.2 承載網(wǎng)絡(luò)

目前主流的IPTV業(yè)務(wù)承載方式為基于運(yùn)營(yíng)商的IP網(wǎng)絡(luò)疊加CDN網(wǎng)絡(luò)的承載方式，為了保障高質(zhì)量視頻業(yè)務(wù)尤其是高清、4K等業(yè)務(wù)的承載需求，承載網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和性能將成為業(yè)務(wù)承載的關(guān)鍵。BT.2020標(biāo)準(zhǔn)定義UHD（Ultra-high definition）超高清視頻顯示系統(tǒng)包括4K與8K兩個(gè)階段，其中4K視頻的物理分辨率為3840×2160，8K分辨率為7680×4320。4K視頻不僅僅在分辨率大幅提升，在色彩深度、刷新頻率等都有大幅提升，其4K性能指標(biāo)及網(wǎng)絡(luò)承載要求如表1所示：

4K視頻的點(diǎn)播業(yè)務(wù)使用TCP或UDP方式進(jìn)行傳輸。為了保障4K視頻平滑播放，需要保障TCP的下載速率大于用戶觀看視頻的流量消耗速率。點(diǎn)播時(shí)一般會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)包到達(dá)延遲而引起視頻卡頓現(xiàn)象，良好的觀看體驗(yàn)要求沒(méi)有卡頓。直播業(yè)務(wù)會(huì)因丟包、錯(cuò)包產(chǎn)生花屏現(xiàn)象，TR-126（DSL Forum）的標(biāo)準(zhǔn)要求4小時(shí)內(nèi)花屏不超過(guò)16ms。ITU-T Rec E.800最初定義QoS為“決定用戶滿意程度的服務(wù)性能的綜合效果”，4K視頻最終給用戶的體驗(yàn)指標(biāo)，不能只是滿足某一個(gè)指標(biāo)，而是多個(gè)維度的綜合評(píng)估。

表1 4K視頻對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的要求

為了滿足IPTV用戶良好的視頻業(yè)務(wù)體驗(yàn)，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層級(jí)多，內(nèi)容源遠(yuǎn)離用戶終端，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能力有限，造成視頻業(yè)務(wù)的高時(shí)延、高丟包率。為了提升端到端視頻業(yè)務(wù)的承載，運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中試圖打造端到端的網(wǎng)絡(luò)承載，其中接入端采用GPON/10G PON技術(shù)，城域網(wǎng)設(shè)備采用大容量400G/1T平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)趨向扁平化，組播復(fù)制點(diǎn)下移至接入端，合理部署CDN節(jié)點(diǎn)提供就近服務(wù)。同時(shí)部署網(wǎng)絡(luò)端到端QoS，實(shí)現(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)差異化承載。

3 IPTV質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

3.1 IPTV質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析

為了實(shí)時(shí)掌握IPTV業(yè)務(wù)的性能，借助系統(tǒng)探針等多種手段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集構(gòu)建IPTV業(yè)務(wù)KPI（Key Perform-ance Indicator，關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)），針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題采取相應(yīng)的措施實(shí)施優(yōu)化。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，對(duì)照IPTV端到端架構(gòu)，分析IPTV業(yè)務(wù)體驗(yàn)感知強(qiáng)相關(guān)的KPI，探討了符合實(shí)際的KPI監(jiān)測(cè)體系，用于主動(dòng)監(jiān)測(cè)IPTV系統(tǒng)運(yùn)行情況和用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量。

圖1 IPTV端到端質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析

如圖1所示，在整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中，任一環(huán)節(jié)不足都有可能使得用戶體驗(yàn)質(zhì)量下降。結(jié)合4K視頻業(yè)務(wù)關(guān)鍵性能指標(biāo)要求，為保證4K業(yè)務(wù)的高效承載，將關(guān)鍵指標(biāo)逐級(jí)分解至各類網(wǎng)元，具體至各級(jí)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容門限的取定。通過(guò)視頻質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，可以精確監(jiān)控全網(wǎng)KPI，實(shí)現(xiàn)故障快速分責(zé)定界，提高故障分析準(zhǔn)確度。同時(shí)可以借助質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，結(jié)合4K視頻的性能參數(shù)要求，實(shí)現(xiàn)各級(jí)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容門限的取定，為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化提供依據(jù)和參考。

同時(shí)依據(jù)日常KPI監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)平臺(tái)分析和挖掘能力，實(shí)現(xiàn)IPTV視頻業(yè)務(wù)的用戶行為習(xí)慣分析，建立視頻質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)庫(kù)，為后期8K、16K視頻類以及AR/VR等業(yè)務(wù)的承載提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)。同時(shí)可借助大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)廣告等業(yè)務(wù)的精確客戶營(yíng)銷，為運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)造更多商業(yè)價(jià)值。

3.2 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案

借助3.1節(jié)的視頻質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行逐級(jí)的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)分解。結(jié)合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，時(shí)延將不是城域網(wǎng)承載4K業(yè)務(wù)的主要瓶頸，可滿足4K視頻業(yè)務(wù)承載需求；因此丟包率指標(biāo)將是城域網(wǎng)承載4K視頻業(yè)務(wù)的關(guān)鍵指標(biāo)。通過(guò)設(shè)置各網(wǎng)絡(luò)層次的擴(kuò)容門限、適度網(wǎng)絡(luò)輕載可以降低丟包率，很大程度上改善用戶體驗(yàn)。因此后續(xù)再網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，將丟包率指標(biāo)作為4K業(yè)務(wù)承載的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行逐級(jí)分解，基于IPTV業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)承載能力測(cè)試，在保障4K視頻業(yè)務(wù)的高效承載的前提下，其端到端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擴(kuò)容門限取定如下：

表2 端到端網(wǎng)絡(luò)能力擴(kuò)容門限

通過(guò)上表IPTV業(yè)務(wù)承載擴(kuò)容門限分析指標(biāo)，基于IPTV業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)承載安全門限可以很好的保障用戶的良好視頻體驗(yàn)。同時(shí)由于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)同步承載IPTV和寬帶業(yè)務(wù)，寬帶業(yè)務(wù)與用戶行為習(xí)慣、事件等密切相關(guān)，業(yè)務(wù)流量波動(dòng)較大，流量“峰谷”特征明顯，易擴(kuò)容門限產(chǎn)生影響較大。因此在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中可以結(jié)合用戶行為習(xí)慣，適當(dāng)降低網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容門限。

綜上所述，借助IPTV質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的“雙主動(dòng)”感知，提升了故障定位效率，實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)式運(yùn)維向主動(dòng)式運(yùn)維轉(zhuǎn)型，同時(shí)給網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供很好的借鑒和參考。

4 結(jié)束語(yǔ)

互聯(lián)網(wǎng)人口紅利日漸殆盡，存量之爭(zhēng)勢(shì)在必行。各大運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)也由搶奪用戶轉(zhuǎn)向提升服務(wù)質(zhì)量，注重用戶體驗(yàn)。而視頻流量作為互聯(lián)網(wǎng)流量的主導(dǎo)，關(guān)系著運(yùn)營(yíng)商的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略發(fā)展。未來(lái)隨著高質(zhì)量視頻如8K、16K等以及侵入式視頻體驗(yàn)業(yè)務(wù)的推廣，運(yùn)營(yíng)商將面臨網(wǎng)絡(luò)容量、服務(wù)質(zhì)量提升的雙重壓力，而基于軟件定義的網(wǎng)絡(luò)和平臺(tái)毫無(wú)疑問(wèn)將更好的滿足靈活定義、按需擴(kuò)展、按需配置，部署靈活、維護(hù)便利等眾多優(yōu)勢(shì)，將成為各大運(yùn)營(yíng)商的新寵。