IPTV業(yè)務保障關鍵技術

為了保證運營商的正常運營，端到端的業(yè)務保障是IPTV運營商的強烈需求，但無論是視頻質量管理還是IP網(wǎng)絡資源管理，對電信運營商而言都是全新的挑戰(zhàn)。IPTV業(yè)務質量保障的目標是提供理想的用戶體驗質量。通常業(yè)務質量通過業(yè)務提供商與用戶之間的服務等級約定（SLA）來確定。大多數(shù)用戶并不了解IPTV業(yè)務提供的技術，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、內容編碼/加密、用戶家庭網(wǎng)絡、接入網(wǎng)絡或核心網(wǎng)絡等。實現(xiàn)IPTV業(yè)務保障有必要開發(fā)工具完成以下任務：設計一個良好的網(wǎng)絡架構，規(guī)劃和優(yōu)化網(wǎng)絡的容量、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)絡擁塞最小化；測量和驗證用戶服務質量的SLA滿足情況，如有必要采取相應的糾正行動，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的過程；判斷未解決的故障對服務效果和范圍的影響。

IPTV業(yè)務保障體系架構

電信運營商在競爭中獲勝的關鍵是通過提供SLA對用戶的服務等級負責。因此，運營商必須保證能夠實時監(jiān)視并報告SLA。因為用戶也會根據(jù)業(yè)務使用情況對運營商提出某種要求，運營商必須有適當?shù)臋C制以清楚明確的方式通知用戶當前的業(yè)務狀態(tài)。以用戶為中心的角度，所有重要的質量指標都要能夠通過網(wǎng)絡實時監(jiān)測獲得，即業(yè)務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則適應新的業(yè)務以及業(yè)務等級。

IPTV業(yè)務保障解決方案需要能夠提供完整的端到端的業(yè)務可視化。網(wǎng)絡的復雜性和視頻內容創(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。

IPTV業(yè)務涉及三個主要的組成部分：底層承載網(wǎng)絡、視頻內容以及總的用戶體驗。IPTV業(yè)務保障方案需要對這三個方面的質量提供可視化。通過連續(xù)不斷監(jiān)視網(wǎng)絡和業(yè)務的性能，電信運營商利用業(yè)務保障方案識別IP傳輸問題或者視頻質量損傷；通過端到端的可視化檢查視頻質量，對高價值用戶的總的業(yè)務體驗進行預先管理。因此IPTV業(yè)務保障體系結構包括三個關鍵方面：承載網(wǎng)絡、內容以及用戶的業(yè)務體驗。

承載網(wǎng)絡質量保障關鍵技術

承載網(wǎng)絡是業(yè)務開展的平臺，承載網(wǎng)絡的質量保障是IPTV業(yè)務保障的基礎。業(yè)務質量保障需要充足的網(wǎng)絡容量。為了保證IPTV的業(yè)務質量，網(wǎng)絡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。承載網(wǎng)絡的質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。

通常標準清晰度視頻流需要2M的帶寬；取決于壓縮標準和質量要求，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。當前常用的接入技術包括xD－SL和xPON。從技術上而言，兩者都可以通過適當?shù)呐渲脻M足IPTV業(yè)務部署的需求。

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，不同業(yè)務競爭其網(wǎng)絡容量，因此有必要加強核心網(wǎng)容量管理以對其合理使用。對于廣播應用，IP組播技術可以有效地節(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)計復用效應。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擔，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擔。因而，IPTV業(yè)務支撐系統(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，取決于視頻服務器在網(wǎng)絡中的位置，點播將消耗相當大的核心網(wǎng)帶寬。VoD服務器的負載和連接服務器鏈路的利用率需要配置適當并在運行過程中進行監(jiān)測。為了保證點播業(yè)務的質量，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)務的帶寬需求。

內容傳送質量保障關鍵技術

對用戶來說，畫面質量是業(yè)務體驗的重要方面。定義畫面質量模型是評價內容傳送質量的前提。衡量視頻質量有多種指標和模型。對視頻質量指標的嚴格定義仍然沒有定論，是當前主要的標準化組織和產(chǎn)業(yè)界論壇討論的話題之一。由于視頻質量來源于最終用戶的主觀感受，客觀地評價較為困難。平均主觀分數(shù)（Mean Opinion Score，MSO）是描述視頻業(yè)務質量體驗的常用工具。和話音類似，視頻MSO也分為五個等級，其中5級表示最高質量等級。對于高質量的視頻傳輸服務，通常要求分組丟失率在10-4到10-7之間，甚至更??；可以容忍的分組時延在數(shù)百毫秒數(shù)量級，時延抖動在數(shù)十毫秒數(shù)量級。

業(yè)務體驗質量保障關鍵技術

保障用戶業(yè)務體驗對IPTV業(yè)務的成功至關重要。業(yè)務保障機制需要連續(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)務體驗質量保障功能包括：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。

因為內容已經(jīng)推送到終端，所以傳統(tǒng)的電視頻道選擇反應非常快捷，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，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。