IPTV业务保障以及其关键技术研究
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IPTV业务保障以及其关键技术研究  2012/3/1
现阶段城域核心网以IP/MPLS及以太网技术为主,相对而言容量较为充足。但核心网是一个共享网络,不同业务竞争其网络容量,因此有必要加强核心网容量管理以对其合理使用。对于广播应用,IP组播技术可以有效地节约带宽,但是将不同的频道分配到多个组播组中也带来复杂的带宽管理问题。假定采用恒定比特率编码方式,则不必考虑统计复用效应。一种极端情况是每个频道分配单独的组播树,其优点是不同的组播分支只需接收其想要的频道内容
现阶段城域核心网以IP/MPLS及以太网技术为主,相对而言容量较为充足。但核心网是一个共享网络,不同业务竞争其网络容量,因此有必要加强核心网容量管理以对其合理使用。对于广播应用,IP组播技术可以有效地节约带宽,但是将不同的频道分配到多个组播组中也带来复杂的带宽管理问题。假定采用恒定比特率编码方式,则不必考虑统计复用效应。一种极端情况是每个频道分配单独的组播树,其优点是不同的组播分支只需接收其想要的频道内容,因而传输效率较高。但如果频道较多,这种方式将带来很大的组播管理负担,还会增加频道切换的时间。另一种极端的情况是将所有的频道放到一个IP组播树中。显然,用户不可能同时观看多个频道,这种方式会造成严重的传输资源浪费,但频道切换快捷。多个组播树可以进行灵活的流量管理,而少量组播树传输多个频道可以大大降低信令负担。因而IPTV业务支撑系统需要系统地评估用户和频道的实际情况,为多个频道合理地规划组播树数量。

在IPTV业务部署之初,视频点播的流量会小于广播流量。但由于点播采用单播技术,取决于视频服务器在网络中的位置,点播将消耗相当大的核心网带宽。VoD服务器的负载和连接服务器链路的利用率需要配置适当并在运行过程中进行监测。为了保证点播业务的质量,可以对点播流量采用高优先级传输,但优先级的配置需要兼顾其他业务的带宽需求。此外,为防止网络过载造成传输质量下降,接纳控制机制是改善用户体验的有效方法[3]。

实现承载网质量保障的另一个关键因素是了解和理解网络在传输视频流量时的表现。有效的业务保障解决方案需要让运营商能够快速地判断出当前网络出现问题的位置,并且在业务质量下降之前予以修复。因此,承载网的质量保障除了需要合理的容量配置与管理,还需要监视、测量、诊断及维护等系统的方法。

3.内容传送质量保障关键技术

对用户来说,画面质量是业务体验的重要方面。定义画面质量模型是评价内容传送质量的前提。衡量视频质量有多种指标和模型。对视频质量指标的严格定义仍然没有定论是当前主要的标准化组织和产业界论坛讨论的话题之一。由于视频质量来源于最终用户的主观感受,客观地评价较为困难。平均主观分数(MOS:Mean Opinion Score)是描述视频业务质量体验常用工具。和话音类似,视频MOS也分为五个等级,其中5级表示最高质量等级。对于高质量的视频传输服务,通常要求分组丢失率在到之间;甚至更小;可以容忍的分组时延在数百毫秒数量级,时延抖动在数十毫秒数量级。

不难理解,分组网络在分组丢失、时延及时延抖动方面的缺陷对画面质量感受有很大的影响。实际上,用户的IPTV业务质量体验受到多方面的因素影响:内容源质量、编码质量及由于传输丢失、差错及时延造成的图象质量损伤等。尽管合理的规划和配置承载网络对实现端到端的用户体验具有重要作用,但承载网络建设并不能解决IPTV业务保障的全部问题。首先,承载网络是一个多业务平台,并不是专门针对IPTV业务进行优化。其次,减少或消除网络的所有问题会大大增加基础设施的建设成本。

另一方面,用户并不能感知也不在意良好的业务体验来源于何处。为了在保障业务质量的同时维持合理的成本结构,业务提供商有必要采取其它方法来改善用户的视频业务体验,应用层内容传送技术是常用的技术手段。差错掩盖(Error Concealment)就是一种有效的应用层视频传送质量保证技术。

H.264(MPEG-4 part 10)定义了网络适应层(Network Adaptation Layer)用以克服网络传输产生的数据差错和丢失。关键比特的丢失,如图像头部信息会对解码过程产生严重的负面影响,所以关键数据必须被分成多个部分以一种特殊的方式进行处理。为了保证媒体数据的时间特性,多媒体数据通常采用轻权的传输协议,如UDP。因此,音视频流在传输过程中
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