河南電力視頻質量監測分析系統研制

李永杰+崔志強+許東蛟+常穎

【摘要】 結合河南電網視頻會議系統運維實際，提出利用華三網絡監控模塊結合華為會議網管及會議終端調測信息綜合開發研制出河南電力視頻質量監測分析系統，可監測視頻質量變化的主要影響因素，記錄會議系統主要設備運行的實時數據，分析視頻質量受影響的情況，并接入系統檢驗測試，各項功能指標全部合格，運行良好.為河南電網視頻會議系統穩定運行提供有力支撐。

【關鍵詞】 視頻質量 監測分析 會議系統

一、引言

河南電力目前部署多套不同功能會議系統，是公司生產經營管理的重要通信業務平臺，每年國網、省網會議千余次，且呈上升趨勢，涉及參會單位過萬，對河南電網有著重要意義[1-3]。目前，各系統MCU、終端、交換機等諸多設備網元未納入實時監測。當會議電視發生偶發視頻質量變差，出現丟幀、馬賽克等現象，影響會議召開與收聽。會議電視受到影響后無警示，受到何等閾值干擾將影響會議亦無法判斷。由于發生原因不明、影響閾值未知，進而無法進行針對性改進與預防措施。為了解決視頻質量波動告警這個技術問題[4-7]，公司技術人員考慮研制視頻質量監測分析系統，實現在運行中一旦檢測到有視頻質量波動就產生告警，提醒操作人員排查相關設備，使視頻質量不再惡化繼而出現馬賽克、花屏等問題。

二、系統方案介紹

本文提出利用華三網絡監控模塊結合華為會議網管及會議終端調測信息綜合開發研制出一套系統，可監測視頻質量變化的主要影響因素，記錄會議系統主要設備運行的實時數據，分析視頻質量受影響的情況，并可對故障處理進行初步的引導，本文使用華三網絡監控模塊獲得網絡實時數據，從會議設備獲取會議設備實時數據及告警標識，綜合分析獲取數據，形成視頻質量波動告警。采用服務器1臺、研制數據及告警獲取、分析、輸出系統。

平臺研制分解為平臺搭建、數據采集、數據分析、告警輸出四個部分。

（1）平臺搭建

利用應急監控備用服務器1臺和會議網控制機2臺，搭建平臺。服務器配置至強八核十六線程CUP，16G內存，完全滿足系統需要，大大節約了投資。功能強勁，利于開發、運行。服務器上已部署了windows server2008，安裝了MySQL數據庫，滿足系統研制需求。空閑空間327G。保留了接口服務器功能。軟件齊全，部署簡單。保留了服務器原功能，緊急情況下易于恢復原狀。兼顧原有需求，亦可滿足系統研制需要。

（2）數據采集

通過接口工具庫自動接收設備日志，獲得設備配置及運行數據。同步速度快，平均實測時延<0.4秒。日志帶有時間戳，易于核實準確性，方便后期數據分析。數據讀取準確且可驗證，采集時延小。通過接口工具庫讀取終端web管理頁面，獲得終端告警字段，告警信息獲取簡單、準確。后臺讀取，不影響終端工作。

（3）數據分析

基于路由分析已獲取的設備數據及告警數據，判斷告警所涉及的單位與設備，輔助以時間軸篩選驗證。分析數據準確，不存在遺漏或冗余關聯，輔助依據時間軸驗證工作量小，分析速度快。輔助篩選量小。

（4）告警輸出

在全網拓撲圖上高亮顯示，并上浮圖層顯示告警。告警清晰，位置直觀。可在拓撲圖上觀看全局告警，易選中關注告警。適合會議管理員使用，可同時觀看多個告警簡要，符合隱患處理習慣，易使用。引入了視頻質量分析軟件MSU Video Quality Measure，對比分析實驗條件下會場會議視頻與本地視頻錄像，形成視頻質量指數，記錄丟包率與視頻幀率變化，形成對比文件。 （圖2）

三、系統方案實施

實施一：平臺搭建

利用應急會議系統現有組網環境，在應急會議MCU中建立5方會議，加入9039S 3臺、TE50 1臺測試會議終端共計4個及錄播服務器1臺。4個測試會議終端模擬與會各單位，分別使用省公司、鄭州公司、送變電公司IP段地址。錄播服務器用于留存測試視頻。利用大文件持續下載、路由干擾等手段模擬帶寬波動、時延變化、通道質量干擾等情況，收集整理相關數據。搭建完成后，小組對平臺硬件日巡視，查看運行日志及性能指標，主要從無故障時間、cpu利用率等方面檢查。截止10月7日，平臺未發生停運事件，滿足無故障時間大于30天的要求。60天平均CPU承載率為12.66%，滿足承載率小于40%的要求。

實施二：數據采集

1、網元信息采集

對實驗網絡內設備配置日志推送服務，在服務器上部署了日志接收客戶端。接受到數據后提取信息內的時間戳記，序列正確則寫入數據庫，否則要求設備在下次發送時重發該時間點數據。

2、告警信息采集

告警信息采集采用后臺登錄終端web管理頁面，提取告警標識信息。（圖3）

實施三：數據分析

提取獲得的丟包率的時間標記，以時間標記為指針對比數據庫內已獲得的同路由設備配置、工況，篩選參數變化超閾值設備信息，推送至告警發布。為了保證告警信息的準確性，每天0點以會議系統MCU時鐘為基準發布對時信號，統一全網設備時鐘。

對頁面內容的布局和各項功能的布置進行了討論，繪制了發布頁面草圖。頁面主要分為設備列表區、告警列表區和設備拓撲圖。有告警推送時，點擊告警，可彈出告警懸浮框顯示告警詳情，并高亮該告警發生時參數有變化的設備。頁面依據告警數據表實時更新拓撲與告警信息。（圖4）

實施四：告警輸出

小組成員設計了告警輸出界面，經過集體討論選用了全網拓撲圖設備突出顯示，并上浮圖層顯示細節方案。（圖5）

實施五：系統測試

平臺研制完成后，將視頻質量監測分析平臺接入實驗系統，變化實驗網絡參數與拓撲，引發視頻質量波動，復核告警變化情況。期間充分完善系統，提高系統可靠性。

10月中旬，視頻質量監測分析平臺經國網河南省電力公司信息通信公司驗收合格后，接入省公司應急高清視頻會議系統試運行，開展現場驗證。系統接入使用后，共記錄無需告警的人眼不易察覺的視頻質量波動（丟包率小于5%）19次，告警的視頻質量波動事件6次。實際視頻質量受到干擾6次，視頻質量波動事件告警率100%.

四、小結

本文結合河南電網視頻會議系統運行實際，提出利用華三網絡監控模塊結合華為會議網管及會議終端調測信息綜合開發研制出河南電力視頻質量監測分析系統，可監測視頻質量變化的主要影響因素，記錄會議系統主要設備運行的實時數據，分析視頻質量受影響的情況，并可對故障處理進行引導，為河南電網視頻會議系統穩定運行提供有力支撐。

參 考 文 獻

[1] 李永杰， 常穎， 王欣，等. 河南電力視頻會議電視系統架構與分析[J]. 電視技術， 2014， 38（19）：221-224.

[2] 黃玉琿， 王燕， 潘潔. 電視視頻信號質量評價[J]. 質量與標準化， 2007（8）：28-30.

[3] 顧翀， 司占軍. 視頻質量評價方法的應用研究[C]// 2012中國印刷與包裝學術會議. 2012.

[4] 韋學輝. 圖像及視頻質量的若干研究[D]. 浙江大學， 2008.

[5] 于京， 周國燭， 胡亦. 視頻質量檢測的方法及系統： CN， CN 103281559 A[P]. 2013.

[6] 莊自超. 面向視頻監控的視頻質量檢測系統的設計與開發[D]. 華中師范大學， 2011.

[7] 梁志敏. 視頻圖像質量檢測技術研究與實踐[D]. 北京郵電大學， 2012.