VQM保障完美視頻體驗

蘇愛民

隨著寬帶的不斷發展，通過高速互聯網提供的電視及高清視頻服務已逐漸普及。IPTV（交互式網絡電視）作為其中的一種形式，利用寬帶有線電視網，集互聯網、多媒體、通信等多種技術于一體，向家庭用戶提供包括數字電視在內的多種交互式服務的嶄新技術。IPTV是互聯網與傳統電視相互融合的結果，視頻流經過高效的壓縮編碼后被廣播到IP網絡上，通過位于寬帶網絡邊緣的頭端設備把直播電視、點播視頻和個人錄像等IPTV服務傳送給用戶，用戶通過機頂盒或PC等終端接收。

由于OTT視頻的激烈競爭，用戶對于視頻質量的要求越來越高。傳統的IPTV僅僅能在頭端或機頂盒檢測視頻質量，頭端僅能檢測出編碼時出現的問題；機頂盒探測到視頻質量問題時也意味著用戶發現視頻質量問題了，這對于用戶來說是很糟糕的一種體驗。視頻質量在網絡傳輸過程中出現的問題，由于網絡的復雜性，是很難被定位并解決的。

7750 SR VQM方案實現視頻質量監測

針對上述問題，上海貝爾基于7750 SR上的多業務板卡MS-ISA卡，提出VQM（Video Quality Monitor）解決方案，對視頻流進行檢測并與其他分析方法相結合，提供了全方位的視角來解決視頻質量問題并定位造成問題的網絡。VQM方案提供了以下標準來衡量視頻的質量，如表所示。

表 視頻質量衡量標準相關標準 度量SCTE-143 PAT,PMT,PCR,PTS,傳輸錯誤等ETSI TR 101 290 PID,SI repetition,Degraded Blocks/Intervals等RFC 4445 MDI RFC 3357 RTP相關度量N/A 已轉發和受損的I-/B-/P-幀計數N/A 音視頻流比特率

通過以上衡量數據，VQM能夠分析視頻流的丟包率、延遲及抖動等，并可根據預設的閾值進行告警，以引入人工干預來確保視頻流的質量，避免用戶體驗的下降。每個視頻流質量相關的統計數據都會被收集保存，當視頻流會話結束時，所有相關質量性能參數都會被報表分析服務器進行分析處理并按用戶設定的模式生成相應的報表。

視頻質量監控是視頻保證程序的一部分，僅能確定網絡傳輸過程中視頻流的質量問題，并不能取代編碼器端和終端設備處的視頻質量監測。因此最好與以下方法結合應用，以保證視頻從編碼，網絡傳輸到播放所有環節的高質量。

● 對編碼器輸出進行TS流分析（檢測編碼器錯誤）

● 對編碼器輸出進行全參考PSNR和PQR（檢測過編碼，噪聲及其他編碼問題）

● 較大數量的機頂盒上報信息（例如：丟包，重傳，包錯誤等）

● 機頂盒探測點進行全參考監控（對比測試流）

● 機頂盒探測點進行頻道切換時間評估，預估PSNR等

VQM方案適用于所有基于RTP協議的視頻質量監控，包括IPTV，視頻語音會議等。視頻雙流選擇（Dual Stream Selection）也是MS-ISA卡上的一種視頻業務。VQM與視頻雙流選擇方案完全兼容，可同時對輸入視頻流和糾正后的輸出視頻流產生報表。組播視頻質量監控方案提供了另一種對組播流質量監控的視角，通過與其他方式的結合能夠對視頻質量問題有全面的了解。

視頻雙流選擇的特色

視頻雙流選擇是一個視頻高可用性方案，在網絡鏈路中斷，邏輯路徑中斷或網絡丟包時，保證視頻業務不會受到影響。絕大多數的視頻組播網絡并不具有糾錯能力，數百毫秒的網絡鏈路復位也會影響到視頻中某個GOP（畫面組），并影響接下來數秒的用戶體驗。同樣的，一條鏈路的短時丟包也能夠造成負面的用戶體驗。視頻雙流選擇提供了一個在兩條網絡鏈路中無中斷的切換，在大多數情況下用戶都察覺不到切換；并且一條鏈路中的碼流錯誤通常都能通過保護鏈路中的冗余信息得到恢復。無中斷切換以及錯誤恢復都不需要對原有的機頂盒終端或視頻內容進行任何改變。

視頻雙流選擇的過程如下：組播視頻流被復制，并通過兩條不同的鏈路傳送至配備有MSISA卡的7750 SR。此MS-ISA卡安裝了視頻應用（Video-ISA application），且打開了視頻雙流選擇功能。雙流選擇需要視頻被封裝在組播RTP包中，且從組播源通過兩條路徑到達，7750 SR的組播流具有相同的RTP時間戳和序列號。MS-ISA卡會同時處理兩條流，并將兩條流中先到達的任意序列號的RTP包插入緩存。亂序的視頻流會通過RTP時間戳重新排序并在客戶端播放，以此抵消網絡的抖動和亂序。通過此種方法，兩條完全相同的視頻流中的數據包被一一選擇，最優的數據包被優先插入緩存，并保持正確的順序。視頻流的輸出可以選擇RTP或UDP（UDP用以支持較老的客戶端），但是視頻流的輸入必須為RTP包。下圖為示意圖。

通過對每個視頻包質量的檢測，當視頻流有較小的質量劣化時，兩條流中較優的視頻包會被優先選擇并轉發。當有丟包產生時，重傳機制會被激活，并且是從兩條流中選擇較快的進行重傳。當主流持續性的質量劣化或者鏈路失效時，會主動切換到備用視頻流。

綜上所述，通過在7750 SR上插入MS-ISA多業務板卡即能實現視頻質量監控及雙流選擇功能，無需針對視頻業務對網絡進行任何改造。且可部署在任意7750 SR上，實現在網絡多處監控視頻質量，排除視頻在網絡傳輸過程中的劣化，快速定位網絡問題，提高用戶體驗。

圖 視頻雙流選擇示意圖