IP组播传输网络中视频流的监测-01-概述

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视频流的处理和分发传输，无论是在有线网络还是IPTV，亦或是在电视台的传发部门采用基于通用的IP架构和基于UDP或者RTP协议进行系统搭建和部署已经成为了主流，甚至在很多专业视频制作域都是开始采用的IP的UDP组播网络来传输高通量的超高清无损内容。但是我们也看到视频流在IP组播网络中的传输监测手段和系统还不能完全达到运营商期望的程度，本系列文章将试着去探讨压缩域视频在IP组播网络中传输的监测的各个方面的问题和解决手段，本期文章我们先从一个IPTV集成播控平台和运营商常见的争端开始。

01 IPTV的播控和传输架构

在我们国家，IPTV的播控平台和传输系统是完全分开的，是两个完全独立的部门在管理各自的系统。同时IPTV播控平台也分成了一二级。一级是央视旗下的爱上传媒建设的集成播控平台，二级是各省的IPTV集成播控平台。由各省的二级IPTV集成播控平台和各省的运营商对接，广电负责IPTV节目的接收，转码和输出。同时所有的视频内容都在IPTV集成播控方，包括引进影视资源和付费节目都是在IPTV集成播控平台。而电信运营商负责节目和内容的传输，用户的推广，机顶盒的采购和发放。也就是说内容的源头和系统的搭建在广电侧，而内容的传输，落地和效果在运营商侧。

这种分工方式在IPTV发展的初期，确实有效的帮助了IPTV的快速推广。但是后期随着用户增长到达瓶颈，提高单个用户的APUR值就成为了工作重点。因此现在不少地方出现了运营商和IPTV集成播控平台扯皮的问题。

02 IPTV集成播控平台和运营商的那些争端

作为IPTV的架构优化和运维技术人员，在面对运营商时，可能经常会被问到这个问题，为啥同样一路节目，IPTV盒子上输出的画面没有广电网络盒子上输出的画面清晰度高。很多场景就发生在运营商的展厅里，运营商的地推人员在卖力介绍自己IPTV如何如何好时，经常被客户一句：我怎么觉得你们节目没有人家有线电视清晰，你们这个就不是高清，人家有线才是吧。因此这些疑问被层层传导到IPTV集成播控平台的技术人员那里，如果提高用户的体验感，这个看似和IPTV集成播控平台没有太大关系的事情，反倒成为了IPTV集成播控平台技术人员要解决的问题。

在真实入户的终端体验中，如果用户家里同时有广电网络和运营商的IPTV的盒子，在同时看相同节目的时候，IPTV除了清晰度不如广电外，还经常有时延长，偶尔的马赛克等这些节目输出稳定性的问题。那么作为一名IPTV的技术人员我们该如何优化我们的集成播控平台化或者帮助运营商找到其传输网络中的问题，共同去提升用户的体验感和满意度，是不少IPTV集成播控平台技术部门的一个重要课题。

03 IPTV系统端到端的系统中潜在的问题点

在下图的IPTV系统端到端的网络中，视频内容每经过一次处理或分发都是潜在的问题点。但是我们也可以从图中看到，问题点的影响大小是不一样的。

在IPTV集成播控平台的编转码器输出侧潜在的问题是编转码器能否输出更好的视频画质以及IP组播传输中是否有丢包和抖动问题。其实在接入终端机顶盒上也有类似的问题，接收的IP码流是否有丢包，接收码率和机顶盒解码速度是否匹配，机顶盒的解码还原画面质量如何等等。

在运营商网络中的其它点上主要问题是传输中时延和网络抖动造成的丢包，丢帧，卡顿或者造成的精度比较高的PCR，音画有时延等问题。毕竟运营商的网络是IP的，避免不了这个共用的交换网络的冲突问题。

同时在前级的系统中故障在逐级网络的传输中，会使得问题逐渐放大。因此很多时候我们运维人员在IPTV集成播控平台的监控大屏上没有看到任何内容播出问题，但是在用户侧可能问题就比较严重了。

03 IPTV系统中潜在问题的分层和分类

先来看系统和问题如何分层，从视频流的架构上看最外层的是IP，传输网络处理的都是1500个字节的IP包。里面一层的是TS流，是188个字节一个包。实际应用中会将7个TS包封装到一个1500字节的IP包中。

而解封装后的TS包才可以给到机顶盒的解码芯片进行解码输出基带的音视频信号。最内的一层就是基带视音频层。那么三个层面的问题如何区分的呢？

• IP层-视频码流在IP包层面的问题

• 网络时延较大，每个包到达间隔不一

• 网络抖动造成的丢包-多大IP包和TS包的丢包率会造成最终多大的影响

• TS层IP视频网络传输的中间层

• MPEG标准的TR101/290 三级错误检测

• PID带宽窦增窦减变化

• 基带视音频层

• 静帧黑场静音马赛克等基本画面层检测

• 画质劣化程度，在前级网络中采集的画质和用户终端画质的对比

将上述的问题进行归类的话，可以简单区分成两大类，一个是传输网络的问题，一个是视频编码和处理造成的问题。因此可以将这些问题分成如下两大类：

视频传输服务质量QoS：主要是指在视频传输网络中衡量视频传输质量的标准

视频体验质量QoE：主要是对影响节目最终观看体验的音视频内容的质量

在一个IP组播网络中传输视频流的话，QoS分析主要包括下面内容 :

• 视频IP传输质量 –MDI标准

• MPEG 包丢失监测(CC 错误)

• IP包丢失监测

• 抖动和延时的监测

• 带宽的实时监测(IP, MPEG, PIDs)

• IGMP组播的加入/ 离开监测

• ETSI TR 101 290 –等级1, 2 & 3

而QoE主要分析的内容如下：:

• 黑场；静帧；马赛克，像素级画面错误

• 单帧画面错误

• MOS (平均分数或者感知视频质量)

• 音频响度监测

• 静音

• 音画时延

IP组播网络中视频的测量和分析其实已经是一个IP视频分发系统的一个比较重要的议题。本合集文章会从IP传输和视频测量的技术原理，以及固有的一些问题和解决思路我们会一一说明，如果你有任何问题也可以给我们留言，我们会整理出来放到文章里面解答。

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