宽带城域解决方案IPTV方案系列培训IPTV视频监控方案原理与部署

1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDHuawei Confidential Security Level: 2022-6-3视频监控方案原理与部署视频监控方案原理与部署目录目录n业界趋势或方案背景介绍业界趋势或方案背景介绍n技术方案技术方案n应用案例应用案例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 3视频业务对抖动、丢包非常敏感视频业务对抖动、丢包非常敏感丢丢包率大于包率大于1个个/小小时时时时延大延大约约200ms抖抖动动大于大于50msSource: DSL ForumHDTVHDTV对承载网需求对承载网

2、需求 IPTVIPTV业务体验提升首先要保证承载网的质量业务体验提升首先要保证承载网的质量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 4故障快速定界和定位IPTV ESSTBBRAS/SRDSLAM/OLTIP cloud？接入运维部门IP网络运维部门IPTV业务系统运维部门 IPTV需要端到端的管理，但运维部门涉及到多领域的多个部门，如何快速定界？需要端到端的管理，但运维部门涉及到多领域的多个部门，如何快速定界？ 当发现故障是那个部门负责时，如何快速定位故障点？当发现故障是那个部门负责时，如何快速定位故障点？HUAWEI TEC

3、HNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 5华为视频监控解决方案的产生华为视频监控解决方案的产生l在在IPTV业务中，由于头端业务中，由于头端/终端终端/网络等各种问题网络等各种问题(分组丢失、时延和分组丢失、时延和时延抖动等因素时延抖动等因素)导致的画面马赛克导致的画面马赛克/花屏花屏/静帧静帧/黑屏等现象严重影黑屏等现象严重影响用户体验，响用户体验，IPTV运营商急需对其运营商急需对其IPTV业务实现业务实现E2E质量监控，以实质量监控，以实时跟踪业务质量并分析质量与网络的影响，并据此维护网络，以保时跟踪业务质量并分析质量与网络的影响，并据此维

4、护网络，以保证与用户的证与用户的SLA。目录目录n业界趋势或方案背景介绍业界趋势或方案背景介绍n技术方案技术方案n应用案例应用案例HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 7视频监控方案视频监控方案- -网络网络侧侧检测检测与与IPTVIPTV头端检测的配合头端检测的配合InternetSoftSwitchU2520IP COREIPTV 中心节点IPTV 边缘节点U2520将网络指标上报将网络指标上报MQMCOLTPOTSSTBPCONTBRASPOTSSTBPCUPE媒体质量监控中心媒体质量监控中心 (MQMC)iVSEiV

5、SEiVSEiVSEiVSEiVSE MQMC监控IPTV系统和STB的性能U2520提供网络侧性能监控HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 8各监控部件说明lMQMCMQMC（媒体质量监控中心）：（媒体质量监控中心）：实现配置、监控、告警、故障定位功能。配置监控链路和告警阈值等信息；采集视频质量数据，并通过图形化的方式进行监控；收集上报的告警并进行实时展示。lU2520U2520：提供网络测性能监控，同时把网络的性能指标上报给MQMC。liVSEiVSE：视频业务单板，提供基于MDI算法和VMOS算法（无参考QoE模型）的

6、视频监控。并将计算结果通过FTP上传至U2520服务器（计算结果也可以在设备上通过命令行查询）。n组播监控：组播监控：监控单板做为一个组播成员加入组播组，将流量引入到监控单板进行分析监控；n单薄监控：单薄监控：将单播流镜像到监控单板进行分析监控。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 9视频编码相关知识TSTS（Transport StreamTransport Stream）流：）流：对应一个2MHz/8MHz的标清/高清节目频道。RTPRTP：视频数据流传输，RTP报文一般使用IP/UDP协议进行封装。在点播或者直播过程中

7、，RTP协议用来封装包含视频、音频和控制信息的TS流。视频信息：视频信息：采用MPEG2/MPEG4/H.264等压缩算法，封装为I帧，P帧，B帧。.节目编码 RTPRTP报文封装格式报文封装格式HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 10链路层网络层传输层应用层iVSE视频质量监控算法1、MDI算法在RTP和MPEG-TS协议层实现对时延、丢包等关键网络质量指标的监控，从而检测IPTV业务流质量。2、VMOS算法通过在RTP协议层分析获得丢包、抖动信息，从用户体验的角度对视频质量进行量化评估。MDI算法VMOS算法HUAWE

8、I TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 11MDI (Media Delivery Index)MDI (Media Delivery Index)参数参数 l该数值表明视频流的延迟和抖动状况。该数值表明视频流的延迟和抖动状况。DF的单位是毫秒的单位是毫秒(ms)。DF将视频流抖动将视频流抖动的变化换算为对视频传输和解码设备缓冲的需求。被测视频流抖动越大，的变化换算为对视频传输和解码设备缓冲的需求。被测视频流抖动越大，DF值值越大。当网络设备和解码器的缓冲区容纳的视频内容时间不小于被测视频流越大。当网络设备和解码器的缓冲区容纳的视频内容

9、时间不小于被测视频流DF读数时，将不会出现视频播放质量的下降。网络节点需要分配不小于读数时，将不会出现视频播放质量的下降。网络节点需要分配不小于DF值的缓值的缓冲用于平滑视频流抖动。冲用于平滑视频流抖动。 DF (Delay Factor)lMLR的单位是每秒的媒体封包丢失数量。该数值表明被测试视频流的传输丢包的单位是每秒的媒体封包丢失数量。该数值表明被测试视频流的传输丢包速率。由于视频信息的封包丢失将直接影响视频播放质量，理想的速率。由于视频信息的封包丢失将直接影响视频播放质量，理想的IP视频流传输视频流传输要求要求MLR数值为零。因为具体的视频播放设备对丢包可以通过视频解码中进行补数值为零

10、。因为具体的视频播放设备对丢包可以通过视频解码中进行补偿或者丢包重传，在实际测试中偿或者丢包重传，在实际测试中MLR的阈值可以相应调整。的阈值可以相应调整。lMLT15：过去：过去15分钟媒体丢失总数。分钟媒体丢失总数。lMLT24：过去：过去24小时媒体丢失总数。小时媒体丢失总数。MLR (Media Loss Rate)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 12MDI原理uDF期望值期望值 DF期望值是在理想状态下得到的MDI：DF数值。这个数值等于媒体流在没有拥挤的线路传输。可以看作设备把一个视频封包转移到下一节点或者

11、视频解码器的同时，另外一个视频封包立刻到达缓冲区。DF期望值的计算公式如下： DF期望值期望值 = IP封包的封包的MPEG内容大小内容大小 / 媒体流码率媒体流码率 假设每个IP封包包括了7个MPEG-2 TS封包， 每个MPEG-2 TS封包为188字节，则该IP封包包括了1316字节的视频内容。 视频流码率为2Mbps CBR。那么： DF期望值 = 1316 * 8 / 2,000,000 = 5.26 ms。 也就是说对于2M码率的TS流来说，其理想化的DF值在5.26ms。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 1

12、3MDI原理uMLRMLR（媒体丢包速率）（媒体丢包速率） MLR的单位是每秒的媒体封包丢失数量。MLR计算公式比较简单，即计算媒体封包在采样周期内的丢失总数： MLR = MLR = 媒体封包丢失总数媒体封包丢失总数 / / 采样周期采样周期 默认采样周期为1秒。媒体封包在MPEG-2 TS封装格式是指有效的MPEG封包（不包括填充MPEG封包）。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 14MDI原理 根据上述指标以及测试经验，CBR视频流情况下，MDI：DF的最大值应该避免和平均值偏离超过50。比如， 平均MDI：DF为1

13、00ms。当MDI：DF出现最大值为200ms时候，这意味着视频流传输抖动出现明显的变化。虽然没有立刻造成视频播放质量问题，但是需要对抖动的变化趋势进行跟踪，避免出现更大的抖动。 IPTV测试建议阈值如下： MDI：DF 50ms MDI：MLR 2 个媒体封包/秒（以每秒300个IP包计算，每个IP包含7个TS包） MLT-15 128 个媒体封包（过去15分钟媒体丢失总数） MLT-24 1024 个媒体封包（过去24小时媒体丢失总数） 以上参数可以帮助测试者看到测试时间内的累计丢包书。编码器或者流媒体服务器可以参照相关指标给出阈值。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LT

14、D.Huawei Confidential Page 15VMOS算法 VMOS算法（无参考QoE模型）是另一种视频质量评测模型，与MDI比较，VMOS由包丢失和Jitter估算出观看者对视频劣化的体验，直接量化表征观看者的感受。 无参考QoE模块适用范围：p不考虑视频质量损伤，假设头端质量良好。p不考虑视频类型，仅仅使用RTP层参数，不分析TS/ES层，不分析画面。p不解码，属于参数型（网络参数、配置参数）模型，但需要预先知道编码类型。p无需原始视频，可以用于被动监控。p丢包考虑。适用于均匀丢包场景，也适用于含短突发的Markov丢包模式，并专门对以下两个可能的恶劣情况进行优化处理:n在测量

15、间隔内出现一段时间密集丢包n在测量间隔内出现一段长突发p抖动考虑。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 16VMOS模型测量指标l模型测量指标：模型测量指标：缩略缩略含义计量单位计量单位AVB视频音频比特率Mbits/SPLR丢包率N/APLER丢包事件率定义1次/秒PLER_2丢包事件率定义2次/秒MAXJ最大抖动（RFC1889/3550）秒MEANJ平均Jitter定义1（Wireshark/IPerf） 秒MEANJ_2平均Jitter定义2（自定义）秒HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Hua

16、wei Confidential Page 17主观测试的评价标准：MOS MOS（Mean Opinion Score，或者Mean conversation-Opinion Score）平均会话评价分（参考ITU-T P.800），是视频和语音质量主观测试的一种评价标准。它是一种五分制判断标尺，可以用数字或者文字表达。劣HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 18主观评价的操作方法l 在满足国家标准规定的测试环境下测试环境的房间大小，设施，周围噪声都有一定的要求，播放录音，由测试人员（测试者为经过特定培训的人员）按照1到5

17、的五级评分标准对语音质量进行评定。l 视频的VMOS值与音频VMOS值级别界定类似，以下级别说明可参考。级级 别别用户满意度用户满意度5(优优)很好，听得清楚，延迟很小，交流顺畅很好，听得清楚，延迟很小，交流顺畅4(良良)稍差，听得清楚，延迟小，交流欠缺顺畅，有点杂音稍差，听得清楚，延迟小，交流欠缺顺畅，有点杂音3(中中)还可以，听不太清，有一定延迟，可以交流还可以，听不太清，有一定延迟，可以交流2(差差)勉强，听不太清，延迟较大，交流重复多次勉强，听不太清，延迟较大，交流重复多次1(劣劣)极差，听不懂，延迟大，交流不通畅极差，听不懂，延迟大，交流不通畅HUAWEI TECHNOLOGIES

18、CO., LTD.Huawei Confidential Page 19BTV业务视频监控流程跨板复制跨板复制LPU1LPU2LPU3去往组播组内用户去往组播组内用户去往组播组内用户去往组播组内用户复制到复制到iVSEBTV业务的VMOS算法监控流程与MDI一致板内每板内每CPU复制一份复制一份解析解析报文报文MDI参数参数计算计算,分析分析结果存储结果存储iVSEHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 20VOD业务视频监控流程镜像流量镜像流量LPU1LPU2LPU3去往点播用户去往点播用户VOD业务的VMOS算法监控流程与

19、MDI一致镜像至镜像至iVSE解析解析报文报文MDI参数计算参数计算分析结果存储分析结果存储iVSEHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 21视频监控方案-视频业务质量监控和故障定界MetroIP BackboneSPoPHeadendOLTSTBUPEiVSEVMOSONTU2520VMOS在网络的入口和出口处检测视频的在网络的入口和出口处检测视频的VMOS值，值， 可以很容易的判断是是头端的可以很容易的判断是是头端的问题还是网络造成的问题，做到视频业务质量的监控和快速的故障定界问题还是网络造成的问题，做到视频业务质量的监

20、控和快速的故障定界HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 22视频监控方案-视频流告警收敛MetroIP BackboneSPoPHeadendSTBUPEiVSEU2520VMOS / MDIOLTONTl在网络的出口处检测在网络的出口处检测VMOS，只有当，只有当VMOS劣化到超过阀值的时候，设备和管道检测劣化到超过阀值的时候，设备和管道检测的性能指标才上报告警。的性能指标才上报告警。l如果没有如果没有VMOS的检测，在的检测，在U2520上设置上设置MDI丢包率和时延的告警阀值，只有超过阀丢包率和时延的告警阀值，只有超过阀值才产生告警。值才产生告警。目录目录n业界趋势或方