IPTV业务保障关键技术

  为了保证运营商的正常运营，端到端的业务保障是IPTV运营商的强烈需求，但无论是视频质量管理还是IP网络资源管理，对电信运营商而言都是全新的挑战。IPTV业务质量保障的目标是提供理想的用户体验质量。通常业务质量通过业务提供商与用户之间的服务等级约定（SLA）来确定。大多数用户并不了解IPTV业务提供的技术，通常他们不能帮助确定问题的原因。IPTV系统由多个独立的部分组成，问题可能出现在电视机、机顶盒、内容编码/加密、用户家庭网络、接入网络或核心网络等。实现IPTV业务保障有必要开发工具完成以下任务：设计一个良好的网络架构，规划和优化网络的容量、QoS机制和资源保护机制，使得在正常情况下端到端路径上网络拥塞最小化；测量和验证用户服务质量的SLA满足情况，如有必要采取相应的纠正行动，包括监视端到端的全部系统；如果某个部分发生故障发出指示信号，启动自动故障管理与恢复的过程；判断未解决的故障对服务效果和范围的影响。

    IPTV业务保障体系架构

    电信运营商在竞争中获胜的关键是通过提供SLA对用户的服务等级负责。因此，运营商必须保证能够实时监视并报告SLA。因为用户也会根据业务使用情况对运营商提出某种要求，运营商必须有适当的机制以清楚明确的方式通知用户当前的业务状态。以用户为中心的角度，所有重要的质量指标都要能够通过网络实时监测获得，即业务必须是端到端可视的；只要需要，可以用数据确定客户的体验。电信运营商甚至可以定义新的测量准则适应新的业务以及业务等级。

    IPTV业务保障解决方案需要能够提供完整的端到端的业务可视化。网络的复杂性和视频内容创建的动态特性都可能成为对用户体验产生有害影响的潜在故障点。传统的运营支撑系统和网络管理系统不能提供所需的端到端可视化，也不能有效地监视实时流量和业务。

    IPTV业务涉及三个主要的组成部分：底层承载网络、视频内容以及总的用户体验。IPTV业务保障方案需要对这三个方面的质量提供可视化。通过连续不断监视网络和业务的性能，电信运营商利用业务保障方案识别IP传输问题或者视频质量损伤；通过端到端的可视化检查视频质量，对高价值用户的总的业务体验进行预先管理。因此IPTV业务保障体系结构包括三个关键方面：承载网络、内容以及用户的业务体验。

    承载网络质量保障关键技术

    承载网络是业务开展的平台，承载网络的质量保障是IPTV业务保障的基础。业务质量保障需要充足的网络容量。为了保证IPTV的业务质量，网络必须提供足够的带宽以保证传输时分组丢失率和时延限制在一定范围之内。承载网络的质量保证首先要提高接入网的带宽配备和管理核心网的带宽使用。

    通常标准清晰度视频流需要2M的带宽；取决于压缩标准和质量要求，高清晰度视频流需要4M~8M的带宽。考虑到三重播放的需要，每个家庭至少需要20M以上的带宽才能满足IPTV的部署需求。当前常用的接入技术包括xD－SL和xPON。从技术上而言，两者都可以通过适当的配置满足IPTV业务部署的需求。

    现阶段城域核心网以IP/MPLS及以太网技术为主，相对而言容量较为充足。但核心网是一个共享网络，不同业务竞争其网络容量，因此有必要加强核心网容量管理以对其合理使用。对于广播应用，IP组播技术可以有效地节约带宽，但是将不同的频道分配到多个组播组中也带来复杂的带宽管理问题。假定采用恒定比特率编码方式，则不必考虑统计复用效应。一种极端情况是每个频道分配单独的组播树，其优点是不同的组播分支只需接收其想要的频道内容，因而传输效率较高。但如果频道较多，这种方式将带来很大的组播管理负担，还会增加频道切换的时间。另一种极端的情况是将所有的频道放到一个IP组播树中。显然，用户不可能同时观看多个频道，这种方式会造成严重的传输资源浪费，但频道切换快捷。多个组播树可以进行灵活的流量管理，而少量组播树传输多个频道可以大大降低信令负担。因而，IPTV业务支撑系统需要系统地评估用户和频道的实际情况，为多个频道合理地规划组播树数量。

    在IPTV业务部署之初，视频点播的流量会小于广播流量。但由于点播采用单播技术，取决于视频服务器在网络中的位置，点播将消耗相当大的核心网带宽。VoD服务器的负载和连接服务器链路的利用率需要配置适当并在运行过程中进行监测。为了保证点播业务的质量，可以对点播流量采用高优先级传输，但优先级的配置需要兼顾其他业务的带宽需求。

    内容传送质量保障关键技术

    对用户来说，画面质量是业务体验的重要方面。定义画面质量模型是评价内容传送质量的前提。衡量视频质量有多种指标和模型。对视频质量指标的严格定义仍然没有定论，是当前主要的标准化组织和产业界论坛讨论的话题之一。由于视频质量来源于最终用户的主观感受，客观地评价较为困难。平均主观分数（MeanOpinionScore，MSO）是描述视频业务质量体验的常用工具。和话音类似，视频MSO也分为五个等级，其中5级表示最高质量等级。对于高质量的视频传输服务，通常要求分组丢失率在10-4到10-7之间，甚至更小；可以容忍的分组时延在数百毫秒数量级，时延抖动在数十毫秒数量级。

    业务体验质量保障关键技术

    保障用户业务体验对IPTV业务的成功至关重要。业务保障机制需要连续测量频道切换时间及视频功能的时延，提供运营商需要用来保证用户体验的基本使用统计数据。如果没有提供用户使用情况的业务保障机制，运营商就没有事先确保用户期望能够得到满足的必要依据。完整的业务体验质量保障功能包括：监测频道可用性及频道切换性能；提供用户体验报告和使用的统计信息；通过仿真机顶盒测试频道选择和执行VoD交互功能的时延。

    因为内容已经推送到终端，所以传统的电视频道选择反应非常快捷，用户体验良好。由于IPTV的协议特征，频道选择时延成为一个新问题。IPTV采用IP组播技术，其中基本协议是IP组管理协议（IGMP）。组播避免了视频头端对每个用户发送频道内容，大大节约了带宽，增加了频道容量。但采用IGMP意味着频道切换在网络中进行，而不是本地的机顶盒。IGMP的加入与离开操作时延成为影响用户质量体验的重要因素，同时发生的频道加入请求数量将影响请求用户加入组播组的性能。