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)節需要加強？如何提高體驗質(zhì)量？
作者：Jeff Connell LSI 寬帶系統架構師
時(shí)間：2009-03-16
來(lái)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期。流行互聯(lián)網(wǎng)視頻內容不斷豐富，消費者對視頻內容的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，逐步從 YouTube® 家庭視頻轉向能播放自己喜歡的情景喜劇的互聯(lián)網(wǎng)視頻流。隨著(zhù)針對互聯(lián)網(wǎng)視頻流應用專(zhuān)門(mén)開(kāi)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?？蛻?hù)滿(mǎn)意度，并通過(guò)特色化產(chǎn)品和服務(wù)盈利，網(wǎng)絡(luò )供應商正在構建互聯(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 )基礎架構中部署了智能配置、交付保證以及互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監控等功能的網(wǎng)絡(luò )，可將故障隔離起來(lái)，并自動(dòng)采取糾錯措施。服務(wù)供應商在上述三項功能的基礎上，可以創(chuàng )建支持端對端體驗質(zhì)量 (QoE) 的網(wǎng)絡(luò )。
當前的技術(shù)
用以滿(mǎn)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(yǔ) QoE 范疇。最常見(jiàn)的技術(shù)就是智能配置平臺和 IP 數據包交付保證機制。此外，互聯(lián)網(wǎng)視頻流質(zhì)量監控對故障隔離和自動(dòng)糾錯措施也極為重要。就目前的互聯(lián)網(wǎng)視頻監控技術(shù)來(lái)說(shuō)，還不能實(shí)現低成本交付保證。
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。（如果現有設備不能滿(mǎn)足上述協(xié)議要求的話(huà)，可以考慮采用專(zhuān)用設備。）上述協(xié)議旨在確保網(wǎng)絡(luò )基礎架構能在添加更多流量之前解決帶寬問(wèn)題。請求／保留策略還允許網(wǎng)絡(luò )管理員監控網(wǎng)絡(luò )容量，避免超額認購造成服務(wù)拒絕問(wèn)題。一般說(shuō)來(lái)，這種解決方案需要傳輸網(wǎng)絡(luò )、編碼器／內容服務(wù)器功能，以及寬帶接入／無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )共同發(fā)揮作用。盡管這種方法會(huì )在初始流量設置階段檢查帶寬的可用性，但這些協(xié)議一般都不會(huì )涉及終端設備。在內容交付期間，不能控制資源，因此也不能確?；ヂ?lián)網(wǎng)視頻的質(zhì)量。
另一種 QoE 工具是最后一英里的 IP 數據包交付保證機制，這種機制涉及的協(xié)議包括丟失數據包重傳方案等，這對確保最后一英里的數據包交付非常有效。重傳延遲必須足夠低，這樣才能確保重傳數據包能在終端用戶(hù)設備需要該數據包之前抵達。正由于此，這種技術(shù)通常用于 DSLAM 設備或移動(dòng)基站的業(yè)務(wù)邊緣設備上。不過(guò)，數據包丟失如果發(fā)生在最后一英里傳輸之前，那么上述技術(shù)將不能檢測到數據包丟失問(wèn)題，也就不能采取糾錯措施了。
視頻質(zhì)量監控——填補空缺
互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監控對建立互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò )至關(guān)重要?；ヂ?lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監控的目的旨在及時(shí)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(shí)現上述目標，我們必須確保每個(gè)互聯(lián)網(wǎng)視頻流都支持故障隔離，而且還應檢測出究竟故障發(fā)生在網(wǎng)絡(luò )的什么位置。及時(shí)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(dòng)圖像質(zhì)量評價(jià)標準 (MPQM)3 來(lái)衡量。
MPQM 建立了視頻質(zhì)量感知的標準，對視頻質(zhì)量的打分從 5.0（無(wú)損）到1.0（徹底損壞）不等。我們可在 MPQM 標準分的基礎上設置高／中／低質(zhì)量視頻的域值，并據此發(fā)出告警信息。通過(guò)及時(shí)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)量監控在視頻分發(fā)網(wǎng)絡(luò )的不同節點(diǎn)有著(zhù)不同的要求。就視頻編碼器或轉碼器而言，要將輸入視頻與編碼轉碼后所得視頻進(jìn)行比較，以確保數據丟失在可容許的限度范圍內。視頻網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)中心 (V-NOC) 中，視頻監控設備與編碼器和轉碼器協(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(mǎn)足獨立機架式視頻監控設備的更多空間與功耗要求。
視頻離開(kāi)V-NOC之后，會(huì )通過(guò)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )傳輸抵達用戶(hù)。該網(wǎng)絡(luò )可能受到，諸如故障轉移等瞬態(tài)事件，或超額認購及不當配置 QoS 策略等各種不定負載影響，很可能出現數據包丟失和抖動(dòng)的問(wèn)題。不管是什么原因，最后都會(huì )導致互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量不佳，最終用戶(hù)的 QoE 下降。目前，我們還不能前瞻性地監控上述問(wèn)題，甚至直到用戶(hù)舉報，網(wǎng)絡(luò )供應商才能發(fā)現問(wèn)題的存在。因此，這會(huì )讓用戶(hù)充當實(shí)際的服務(wù)供應商質(zhì)量監控員，很容易導致用戶(hù)不滿(mǎn)。即便用戶(hù)舉報了，由于缺乏自動(dòng)故障隔離機制，服務(wù)供應商也很難找到發(fā)生問(wèn)題的根本原因。服務(wù)供應商往往沒(méi)有別的辦法，只能讓現場(chǎng)技術(shù)人員上門(mén)服務(wù)，手動(dòng)隔離問(wèn)題，這樣做成本極高。
除了昂貴地動(dòng)用人力手動(dòng)進(jìn)行故障隔離之外還有別的辦法嗎？辦法就是在接入節點(diǎn)采用視頻監控機制實(shí)施自動(dòng)故障隔離，將最后一英里的問(wèn)題和客戶(hù)端設備(CPE)問(wèn)題與上游網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題隔離開(kāi)來(lái)。
接入網(wǎng)絡(luò )視頻質(zhì)量監控面臨的挑戰
互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監控設備已推出幾年了，但一些因素仍然制約著(zhù)有關(guān)設備在接入節點(diǎn)發(fā)揮故障隔離的作用。接入設備部署不僅在數量上要求非常多，而且部署位置可能遠離網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)中心，經(jīng)常位于環(huán)境不可控的小地方，比方說(shuō)室外電信箱乃至大型建筑物的地下室等。目前的視頻監控設備體積太大，價(jià)格太貴，而且在接入節點(diǎn)的大規模部署耗電量也非常大。只有解決了接入節點(diǎn)上視頻監控面臨的上述問(wèn)題，我們才能建設低成本的互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò )。
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