確保QoE，提高互聯(lián)網(wǎng)視頻體驗質(zhì)量

作者：Jeff Connell　LSI 寬帶系統(tǒng)架構(gòu)師
　　
高級體驗質(zhì)量將決定電信級互聯(lián)網(wǎng)視頻能否得到廣泛推廣?；ヂ?lián)網(wǎng)視頻的體驗質(zhì)量包羅萬象，比如最后一英里的 IP 數(shù)據(jù)包交付保證解決方案；確保配置前達(dá)到服務(wù)級別協(xié)議 (SLA) 的智能策略管理等。此外，我們還要實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的視頻，以確保符合質(zhì)量要求。上述方案相互關(guān)聯(lián)，但當(dāng)今的監(jiān)控技術(shù)比較落后、速度慢、成本高。本文將探討上述問題，并介紹如何優(yōu)化、嵌入互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，并降低其成本。
　
互聯(lián)網(wǎng)視頻的發(fā)展方式大大超出人們的預(yù)期。流行互聯(lián)網(wǎng)視頻內(nèi)容不斷豐富，消費者對視頻內(nèi)容的質(zhì)量要求也越來越高，逐步從 YouTube® 家庭視頻轉(zhuǎn)向能播放自己喜歡的情景喜劇的互聯(lián)網(wǎng)視頻流。隨著針對互聯(lián)網(wǎng)視頻流應(yīng)用專門開發(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?？蛻魸M意度，并通過特色化產(chǎn)品和服務(wù)盈利，網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商正在構(gòu)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(chǔ)架構(gòu)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(jiān)控等功能的網(wǎng)絡(luò)，可將故障隔離起來，并自動采取糾錯措施。服務(wù)供應(yīng)商在上述三項功能的基礎(chǔ)上，可以創(chuàng)建支持端對端體驗質(zhì)量 (QoE) 的網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)前的技術(shù)

用以滿足互聯(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 QoE 范疇。最常見的技術(shù)就是智能配置平臺和 IP 數(shù)據(jù)包交付保證機(jī)制。此外，互聯(lián)網(wǎng)視頻流質(zhì)量監(jiān)控對故障隔離和自動糾錯措施也極為重要。就目前的互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控技術(shù)來說，還不能實現(xiàn)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(xiàn)有設(shè)備不能滿足上述協(xié)議要求的話，可以考慮采用專用設(shè)備。）上述協(xié)議旨在確保網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)能在添加更多流量之前解決帶寬問題。請求／保留策略還允許網(wǎng)絡(luò)管理員監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)容量，避免超額認(rèn)購造成服務(wù)拒絕問題。一般說來，這種解決方案需要傳輸網(wǎng)絡(luò)、編碼器／內(nèi)容服務(wù)器功能，以及寬帶接入／無線接入網(wǎng)絡(luò)共同發(fā)揮作用。盡管這種方法會在初始流量設(shè)置階段檢查帶寬的可用性，但這些協(xié)議一般都不會涉及終端設(shè)備。在內(nèi)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(shù)據(jù)包交付保證機(jī)制，這種機(jī)制涉及的協(xié)議包括丟失數(shù)據(jù)包重傳方案等，這對確保最后一英里的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包能在終端用戶設(shè)備需要該數(shù)據(jù)包之前抵達(dá)。正由于此，這種技術(shù)通常用于 DSLAM 設(shè)備或移動基站的業(yè)務(wù)邊緣設(shè)備上。不過，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包丟失問題，也就不能采取糾錯措施了。

視頻質(zhì)量監(jiān)控——填補(bǔ)空缺
　
互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)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。互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控的目的旨在及時將故障隔離，并經(jīng)濟(jì)、快速地糾正，確保端對端 QoE。為了在服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)上述目標(biāo)，我們必須確保每個互聯(lián)網(wǎng)視頻流都支持故障隔離，而且還應(yīng)檢測出究竟故障發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)的什么位置。及時故障隔離需要有效的告警匯聚與報告機(jī)制。

視頻質(zhì)量通常采用運(yùn)動圖像質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn) (MPQM)3 來衡量。

MPQM 建立了視頻質(zhì)量感知的標(biāo)準(zhǔn)，對視頻質(zhì)量的打分從 5.0（無損）到1.0（徹底損壞）不等。我們可在 MPQM 標(biāo)準(zhǔn)分的基礎(chǔ)上設(shè)置高／中／低質(zhì)量視頻的域值，并據(jù)此發(fā)出告警信息。通過及時報警，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(jiān)控在視頻分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點有著不同的要求。就視頻編碼器或轉(zhuǎn)碼器而言，要將輸入視頻與編碼轉(zhuǎn)碼后所得視頻進(jìn)行比較，以確保數(shù)據(jù)丟失在可容許的限度范圍內(nèi)。視頻網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心 (V-NOC) 中，視頻監(jiān)控設(shè)備與編碼器和轉(zhuǎn)碼器協(xié)同工作。V-NOC 通常部署容量極高的視頻服務(wù)器，因此可以滿足獨立機(jī)架式視頻監(jiān)控設(shè)備的更多空間與功耗要求。

視頻離開V-NOC之后，會通過實時網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诌_(dá)用戶。該網(wǎng)絡(luò)可能受到，諸如故障轉(zhuǎn)移等瞬態(tài)事件，或超額認(rèn)購及不當(dāng)配置 QoS 策略等各種不定負(fù)載影響，很可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失和抖動的問題。不管是什么原因，最后都會導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量不佳，最終用戶的 QoE 下降。目前，我們還不能前瞻性地監(jiān)控上述問題，甚至直到用戶舉報，網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商才能發(fā)現(xiàn)問題的存在。因此，這會讓用戶充當(dāng)實際的服務(wù)供應(yīng)商質(zhì)量監(jiān)控員，很容易導(dǎo)致用戶不滿。即便用戶舉報了，由于缺乏自動故障隔離機(jī)制，服務(wù)供應(yīng)商也很難找到發(fā)生問題的根本原因。服務(wù)供應(yīng)商往往沒有別的辦法，只能讓現(xiàn)場技術(shù)人員上門服務(wù)，手動隔離問題，這樣做成本極高。

除了昂貴地動用人力手動進(jìn)行故障隔離之外還有別的辦法嗎？辦法就是在接入節(jié)點采用視頻監(jiān)控機(jī)制實施自動故障隔離，將最后一英里的問題和客戶端設(shè)備(CPE)問題與上游網(wǎng)絡(luò)問題隔離開來。

接入網(wǎng)絡(luò)視頻質(zhì)量監(jiān)控面臨的挑戰(zhàn)

互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控設(shè)備已推出幾年了，但一些因素仍然制約著有關(guān)設(shè)備在接入節(jié)點發(fā)揮故障隔離的作用。接入設(shè)備部署不僅在數(shù)量上要求非常多，而且部署位置可能遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心，經(jīng)常位于環(huán)境不可控的小地方，比方說室外電信箱乃至大型建筑物的地下室等。目前的視頻監(jiān)控設(shè)備體積太大，價格太貴，而且在接入節(jié)點的大規(guī)模部署耗電量也非常大。只有解決了接入節(jié)點上視頻監(jiān)控面臨的上述問題，我們才能建設(shè)低成本的互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)感知型網(wǎng)絡(luò)。

突破技術(shù)障礙

唯一能夠應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的解決方案就是在接入節(jié)點本身嵌入相關(guān)功能。監(jiān)控功能嵌入接入節(jié)點之后，就能跟著接入節(jié)點部署到任何位置，運(yùn)營商也避免了部署和維護(hù)專用監(jiān)控設(shè)備的成本，也省去了額外的支架空間費用。嵌入式監(jiān)控技術(shù)還能幫助服務(wù)供應(yīng)商避免專用監(jiān)控硬件的成本及功耗釋放的碳足跡。

LSI 推出嵌入式體驗質(zhì)量監(jiān)控技術(shù) (eQoE™)

LSI 推出了一款高效能、成本優(yōu)化、低功耗的互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控解決方案，能廣泛部署高質(zhì)量的互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)。eQoE 解決方案可與 LSI APP3300 Advanced PayloadPlus® 網(wǎng)絡(luò)處理器配套使用，該處理器采用現(xiàn)有 APP3300 網(wǎng)絡(luò)處理器系列中嵌入的視頻質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)，廣泛部署于無線接入、寬帶接入和企業(yè)應(yīng)用中。

APP3300 網(wǎng)絡(luò)處理器系列支持多種性能以及廣泛的功耗范圍。它采用 90 納米的工藝技術(shù)制造而成，功耗僅為 5W。APP 網(wǎng)絡(luò)處理器目前廣泛用于眾多室外和空間受限的部署中，比方說遠(yuǎn)程DSLAM、Node-B 和中小型企業(yè) (SMB) 網(wǎng)關(guān)應(yīng)用等。在上述部署情況下，APP 實施傳輸和控制層操作，包括 TR-101 DSLAM、LTE 和 W-CDMA Node-B，以及 SMB 網(wǎng)關(guān)等。在同一處理器上實施 eQoE 可確保在不增加額外芯片或設(shè)備成本、功耗和支架空間的情況下實現(xiàn)視頻質(zhì)量監(jiān)控。此外，為了進(jìn)一步縮短設(shè)計周期，LSI 提供了應(yīng)用優(yōu)化軟件包，可支持控制和數(shù)據(jù)層功能，滿足多種接入應(yīng)用的要求。通過在同一網(wǎng)絡(luò)處理器上實施 eQoE 并提供相應(yīng)的軟件，LSI 能幫助實現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)中互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控功能的快速部署。
eQoE 將支持哪些功能？

由于 eQoE 在成本、空間占用和功耗方面都有很大的優(yōu)勢，因此互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控幾乎能在接入網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)無所不在的部署，這有助于加強(qiáng)故障隔離、自動糾錯措施、智能網(wǎng)絡(luò)部署和前瞻性高級服務(wù)向上銷售工作。這些優(yōu)勢有助于降低運(yùn)營開支，促進(jìn)客戶保有率，并為服務(wù)供應(yīng)商帶來新的增收機(jī)遇。

故障隔離
　
利用 eQoE，服務(wù)供應(yīng)商能監(jiān)控接入設(shè)備的視頻質(zhì)量。如果用戶舉報視頻交付出了問題，那么網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商能在視頻提交給用戶前檢查接入設(shè)備和接入視頻質(zhì)量。如果視頻質(zhì)量在接入節(jié)點本身已經(jīng)比較差了，那么根本問題不是出在最后一英里的設(shè)備上，而是應(yīng)該在網(wǎng)絡(luò)上更深入地查找問題。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可向用戶指出，這個問題即便派技術(shù)人員上門維修也解決不了，這樣省去了服務(wù)供應(yīng)商成本高昂的上門服務(wù)費。如果視頻質(zhì)量在接入設(shè)備處沒問題，但用戶卻表示視頻質(zhì)量很差，那么就需要上門維護(hù)了。在上述兩種情況下，運(yùn)營商都能告訴客戶，智能設(shè)備監(jiān)控著相關(guān)問題，而這在目前還不能實現(xiàn)。由于僅在必需時才派技術(shù)人員上門服務(wù)，這樣服務(wù)供應(yīng)商不僅降低了無謂的上門服務(wù)次數(shù)，也直接縮減了運(yùn)營開支。

自動糾錯措施

故障隔離后接下來就應(yīng)采取糾正措施。最快的糾錯行動應(yīng)該是自動糾錯。嵌入式體驗質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)可根據(jù) MPQM 打分為視頻質(zhì)量創(chuàng)建服務(wù)級別告警。然后通過視頻質(zhì)量告警隔離問題并采取自動糾錯措施。在告警體系中，視頻質(zhì)量告警是服務(wù)級別告警，屬于系統(tǒng)化的各種低層告警之列。在對互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)采取行動之前，應(yīng)先清除低層告警。一旦檢測到互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)告警后，V-NOC 中的運(yùn)營支持系統(tǒng) (OSS) 設(shè)備可自動檢查上游設(shè)備。如果該視頻流在上游設(shè)備網(wǎng)絡(luò)端沒有出現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)視頻告警，那么說明問題肯定發(fā)生在上游設(shè)備中。

我們可在該設(shè)備上采取糾錯措施，比方說確保適當(dāng)?shù)?QoS 策略配置，或查找可疑的數(shù)據(jù)包丟失等。可在用戶舉報問題之前，甚至用戶意識問題存在之前進(jìn)行自動糾錯措施。由于減少了用戶舉報、意識出現(xiàn)問題的情況，因此可提高客戶滿意度，進(jìn)而提高客戶保有率。

智能網(wǎng)絡(luò)部署

建立低成本的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制將在整個網(wǎng)絡(luò)的更多節(jié)點上支持 eQoE 功能。這種可視化程度對外部設(shè)備來說是不可能實現(xiàn)的，因為外部設(shè)備面臨著巨大的成本、空間占用和功耗壓力。V-NOC 中的運(yùn)營商會了解整個網(wǎng)絡(luò)所有接入節(jié)點上的當(dāng)前視頻質(zhì)量。如果新增了新的視頻流，eQoE 會匯報該視頻流對其他視頻流的影響；在新增內(nèi)容服務(wù)器時區(qū)域會如何響應(yīng)，以及網(wǎng)絡(luò)在新增用戶或新的接入設(shè)備時會有何變化等。如果網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商掌握了上述數(shù)據(jù)，那么就能對新網(wǎng)絡(luò)的部署、新增客戶以及在哪里部署新的內(nèi)容服務(wù)器等制定智能的計劃。

高端服務(wù)的前瞻性向上銷售

只要我們能確?；ヂ?lián)網(wǎng)視頻質(zhì)量，就能在服務(wù)供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建更高端的服務(wù)。服務(wù)供應(yīng)商可通過推出高度監(jiān)控的付費欣賞或 VOD 服務(wù)，或每月提供一定時限的、嚴(yán)格監(jiān)控的高質(zhì)量視頻會議服務(wù)，來實現(xiàn)特色化服務(wù)。如果沒有互聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控技術(shù)的廣泛部署的話，上述增收服務(wù)是不可能實現(xiàn)的。

結(jié)論

互聯(lián)網(wǎng)視頻向?qū)I(yè)制作的高帶寬內(nèi)容方向發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)視頻已在傳輸和接入網(wǎng)絡(luò)上得到部署，使上述網(wǎng)絡(luò)成為了視頻發(fā)布網(wǎng)絡(luò)。針對互聯(lián)網(wǎng)視頻面臨的種種挑戰(zhàn)，人們正在積極研發(fā)相關(guān)技術(shù)，不過現(xiàn)有的技術(shù)還有很大的局限性。請求／預(yù)留協(xié)議只能對流量設(shè)置發(fā)揮作用，而最后一英里的 IP 數(shù)據(jù)包交付保證技術(shù)也僅能滿足最后一英里的傳輸要求。各自獨立的監(jiān)控設(shè)備不能部署在接入設(shè)備環(huán)境中。

嵌入式體驗質(zhì)量技術(shù)則為接入設(shè)備提供了成本更低、更加節(jié)能的嵌入式視頻監(jiān)控機(jī)制，有助于降低運(yùn)營成本，改善客戶保有率，并為服務(wù)供應(yīng)商帶來新的增收機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)：

1. 摘自 Seng Kyoun Jo Guha、D. Jun Kyun Choi、Seong Gon Choi 以及 Jae Hum Lee 在第八屆國際會議 ICACT 2006（2006 年先進(jìn)通信技術(shù)）上發(fā)表的題為“適用于多播環(huán)境的閾值接入控制法”的文章。ISBN: 89-5519-129-4
2. 摘自 R. Braden、L. Zhang、S. Berson、S. Herzog 以及 S. Jamin 共同編著的 “資源預(yù)留協(xié)議 (RSVP)——版本1：功能規(guī)范”, RFC 2205, 1997 年 9月。
3. 摘自 Andrea Basso、Ismail Dalgic、Fouad A. Tobagi 以及 Christian J. van den Branden Lambrecht 在 1996 年 3 月 13 至 15 于澳大利亞墨爾本舉辦的圖像編碼處理技術(shù)的學(xué)術(shù)報告會上發(fā)布的 “基于感知質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的 MPEG-2 編碼性能分析”一文。

http://.cn/article/92431_2.htm