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IPTV業(yè)務保障以及其關(guān)鍵技術(shù)研究
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IPTV業(yè)務保障以及其關(guān)鍵技術(shù)研究  2012/3/1
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,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(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(nèi)容
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,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(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(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(shù),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(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)務的帶寬需求。此外,為防止網(wǎng)絡過載造成傳輸質(zhì)量下降,接納控制機制是改善用戶體驗的有效方法[3]。

實現(xiàn)承載網(wǎng)質(zhì)量保障的另一個關(guān)鍵因素是了解和理解網(wǎng)絡在傳輸視頻流量時的表現(xiàn)。有效的業(yè)務保障解決方案需要讓運營商能夠快速地判斷出當前網(wǎng)絡出現(xiàn)問題的位置,并且在業(yè)務質(zhì)量下降之前予以修復。因此,承載網(wǎng)的質(zhì)量保障除了需要合理的容量配置與管理,還需要監(jiān)視、測量、診斷及維護等系統(tǒng)的方法。

3.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)量有多種指標和模型。對視頻質(zhì)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(zhì)量來源于最終用戶的主觀感受,客觀地評價較為困難。平均主觀分數(shù)(MOS:Mean Opinion Score)是描述視頻業(yè)務質(zhì)量體驗常用工具。和話音類似,視頻MOS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,通常要求分組丟失率在到之間;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。

不難理解,分組網(wǎng)絡在分組丟失、時延及時延抖動方面的缺陷對畫面質(zhì)量感受有很大的影響。實際上,用戶的IPTV業(yè)務質(zhì)量體驗受到多方面的因素影響:內(nèi)容源質(zhì)量、編碼質(zhì)量及由于傳輸丟失、差錯及時延造成的圖象質(zhì)量損傷等。盡管合理的規(guī)劃和配置承載網(wǎng)絡對實現(xiàn)端到端的用戶體驗具有重要作用,但承載網(wǎng)絡建設并不能解決IPTV業(yè)務保障的全部問題。首先,承載網(wǎng)絡是一個多業(yè)務平臺,并不是專門針對IPTV業(yè)務進行優(yōu)化。其次,減少或消除網(wǎng)絡的所有問題會大大增加基礎設施的建設成本。

另一方面,用戶并不能感知也不在意良好的業(yè)務體驗來源于何處。為了在保障業(yè)務質(zhì)量的同時維持合理的成本結(jié)構(gòu),業(yè)務提供商有必要采取其它方法來改善用戶的視頻業(yè)務體驗,應用層內(nèi)容傳送技術(shù)是常用的技術(shù)手段。差錯掩蓋(Error Concealment)就是一種有效的應用層視頻傳送質(zhì)量保證技術(shù)。

H.264(MPEG-4 part 10)定義了網(wǎng)絡適應層(Network Adaptation Layer)用以克服網(wǎng)絡傳輸產(chǎn)生的數(shù)據(jù)差錯和丟失。關(guān)鍵比特的丟失,如圖像頭部信息會對解碼過程產(chǎn)生嚴重的負面影響,所以關(guān)鍵數(shù)據(jù)必須被分成多個部分以一種特殊的方式進行處理。為了保證媒體數(shù)據(jù)的時間特性,多媒體數(shù)據(jù)通常采用輕權(quán)的傳輸協(xié)議,如UDP。因此,音視頻流在傳輸過程中
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