IPTV用戶感知測評系統的設計探討

張桂紅 屈海偉

中國電信股份有限公司陜西分公司

0 引言

IPTV（交互式網絡電視）業務作為融合大趨勢下的產物，不僅滿足運營商業務創新的需求，而且可以為運營商轉變經營思路，實現戰略轉型提供切實可行的切入點，最終促進運營商綜合業務提供能力的提升。隨著IPTV用戶數量持續增長，在日常運營和維護中，由于缺少端到端的IPTV用戶感知測評手段，導致無法客觀評價用戶IPTV網絡質量，維護服務中故障定位復雜、問題解決周期長，也造成了維護工作量的不斷增加。因此研究IPTV用戶感知測評系統，對于及時發現業務異常、加快故障的定位與處理，進一步提升全網端到端的業務質量保障能力至關重要，同時也可以提高客戶使用感知，支撐業務規模發展。如何快速高效解決用戶投訴問題，成為IPTV業務系統運維過程中的重要課題,建設基于平臺與機頂盒監控分析的IPTV用戶感知測評系統已經十分必要。IPTV用戶感知測評系統通過質量監測工具和集中監測平臺的部署，兼容不同節目源和不同機頂盒廠家型號，實現對IPTV業務端到端的監控，滿足IPTV業務質量可視、可管和品質劣化預警，做到主動運維，快速界定IPTV業務故障，評估用戶業務體驗質量，并指導相應的網絡優化。

1影響用戶感知的關鍵因素分析

影響用戶感知的關鍵因素主要包括視頻源質量、用戶的交互體驗和觀看體驗，如圖1所示。

圖1 影響用戶感知的關鍵因素

視頻源質量，取決于視頻源本身的清晰度、流暢度、保真度（色調、對比度）等因素，涵蓋了視頻源的分辨率、幀率、碼率、內容、編碼和終端六個維度的指標，可以通過編碼類型、分辨率、幀率、碼率、內容復雜度等客觀指標進行分析。

用戶交互體驗，取決于系統對用戶交互操作的響應速度，涵蓋了平臺、網絡、終端對用戶交互體驗產生影響的指標，可以通過對用戶一次觀看行為中對EPG（電子節目指南）操作的響應、視頻初始加載時長、頻道切換時長、快進快退的響應等客觀指標進行分析。

觀看體驗的質量，取決于觀看視頻過程中出現的畫質劣化情況，包括花屏、馬賽克、卡頓等因素，涵蓋了系統對視頻服務過程中的劣化指標，可以通過對視頻信息的傳輸速度和丟失等客觀指標進行分析。客觀指標對用戶視頻體驗質量的影響權重隨著時間的持續而弱化，當花屏/卡頓事件出現時，視頻的質量體驗立即下降，當花屏/卡頓結束，恢復正常播放時，用戶對于視頻的質量體驗就會逐漸的緩慢恢復。假如后續一直能持續正常播放，實時的質量體驗會逐漸恢復到正常值。

用戶的視頻體驗質量得分，是綜合視頻源質量、交互體驗質量、觀看體驗質量，盡量真實反映用戶體驗感知的MOS值（平均主觀評分）。

2 IPTV用戶感知測評系統架構設計

設計了一種采用集中管理和分布部署的專門用于IPTV用戶感知測評系統的方案，該方案具有監控功能豐富、可擴展性強等優點，可滿足IPTV業務用戶感知測評的需要，提供從源端、網絡到終端用戶的質量監控，變被動運維為主動運維，可以實現全網質量評估，以及群體用戶體驗問題故障告警，如頻道、平臺、網絡等群體性故障（告警）自動定界。

IPTV用戶感知測評系統總體架構主要由媒體用戶感知測評中心、機頂盒探針和媒體服務器探針組成，用于對IPTV網絡中的視頻流質量和機頂盒質量進行監控分析。IPTV用戶感知測評系統主要能實現直播頻道質量監控、機頂盒用戶感知測評與故障定位等三方面功能，該系統對業務質量的監控和故障快速定位具有重要的作用。

媒體用戶感知測評中心分為應用服務器、采集服務器、數據庫服務器，系統均采用雙機方式安裝。其中應用服務器負責WEB頁面（互聯網頁面）展示、內部應用的調度與處理，采集服務器負責媒體服務器探針與機頂盒探針上報數據的采集和分析，數據庫服務器存儲直播鏈路配置、點播節目配置、系統信息等數據存儲。數據庫服務器外掛磁陣進行數據存儲。

媒體用戶感知測評中心負責管理探針并采集探針上報的監控數據，實現配置、監控、告警、故障定位功能。配置媒體服務器探針和機頂盒探針的監控鏈路和告警閾值等信息，媒體服務器探針和機頂盒探針的視頻質量數據通過圖形化的方式進行監控，收集媒體服務器探針和機頂盒探針的告警并進行實時展示，進行用戶報障的實時定位。

機頂盒監控探針的部署采用C/S架構（客戶機和服務器結構），由管理服務器對機頂盒上版本進行管理控制,通過機頂盒的版本升級，將服務用戶感知測評模塊部署于每個機頂盒上，同時在網管監控中心通過采集服務器來采集并匯總所有機頂盒上報的信息，實現所有機頂盒的集中監控。IPTV用戶感知測評系統采用分布式部署探針，探針負責對節點的數據進行采集和分析，將分析結果傳送到媒體用戶感知測評中心，并根據分析結果判斷機頂盒的服務質量，若發現服務質量超過門限值即表示質量變差，則向媒體用戶感知測評中心發送上報告警信息。

媒體服務器探針的部署方式和工作原理與機頂盒探針相同，只是部署位置不同，媒體服務器探針部署在媒體服務器上。

3 IPTV用戶感知測評系統功能設計

IPTV用戶感知測評系統的主要功能模塊有三個：直播節目源監控、用戶機頂盒監控、故障定位。這三個模塊的具體功能如表1所示，其中每個功能模塊都能夠實現對IPTV媒體質量與IPTV網絡質量的監控需求。IPTV用戶感知測評系統對直播節目、機頂盒進行實時視頻用戶感知測評，對視頻流的變化趨勢進行記錄，實時地對視頻流進行統計分析，根據設定的門限值進行自動報警發送至采集服務器，并提供簡單易讀的告警狀態指示。可根據設定的預警策略，在出現變差趨勢時，進行預警通知。

表1 IPTV用戶感知測評系統功能模塊

直播節目源監控根據需要在節目源部署探針，采集直播頻道的視頻流，可以根據時間、頻道名稱等查詢頻道質量。圖2所示為頻道質量查詢的入參。

圖2直播頻道質量入參

機頂盒監控設置了VMOS（視頻質量綜合評分）、MR（媒體速率）、DF（時延）、MLR（媒體丟包率）四個指標，其中VMOS為視頻質量綜合評價，低于2.5表示機頂盒視頻播放出現花屏和馬賽克，MR代表碼媒體率，DF代表媒體時延，MLR代表媒體丟包率。表2所示為機頂盒監控指標。

表2 IPTV機頂盒監控指標

故障定位的實現原理主要使用大量機頂盒質量數據與平臺拓撲、城域網拓撲進行相關性分析，實現對IPTV平臺和承載網絡的聚類告警。

4 I P T V用戶感知測評系統功能展示

直播頻道監控如圖3所示，可以查看每路頻道的可用率，可用率在99%以上呈現綠色，表示直播頻道質量良好，根據質量劣化的不同程度會出現橙色和紅色，同時點擊每個頻道可以展示該頻道的VMOS、碼流、時延、抖動、丟包等詳細質量參數。

圖3 直播頻道監控展示

機頂盒監控如圖4所示，可以查看機頂盒的MAC地址（媒體訪問控制地址）、IP地址（互聯網協議地址）、歸屬EPG信息、機頂盒型號、VMOS、DF、MLR等詳細質量參數，24小時視頻質量情況以及業務響應成功率和業務時延達標率。

圖4 機頂盒監控展示

故障定位功能如圖5所示，可以對故障界面進行定位，如對節目源、平臺、網絡、機頂盒等信息進行準確定位。

圖5 故障定位功能展示

通過對機頂盒等監測點信息的采集，建立了基于用戶感知測評的四個指標，可以分地市采集指標值，具體的指標及

含義如下：

表3 IPTV用戶感知測評系統統計的四個感知指標

5 結語

IPTV用戶感知測評系統對于全網視頻質量評估具有非常大的作用，提供了從源端、網絡到終端用戶的質量監控，變被動運維為主動運維，實現了群體用戶體驗問題故障告警等功能，如頻道、網絡設備、鏈路等，可以發現影響用戶感知的Top問題并進行分析，同時對于網絡優化提供參考，以便進一步提升網絡質量、提升用戶感知。