網絡電視監管采集架構研討

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本文作者：吳麗彬 單位：國家廣電總局監測數據處理中心

IPTV系統中引入CDN技術的基本思想是：通過在網絡結構中增加一個中間層，利用緩存、復制、負載均衡和DNS重定向等技術，實時處理網絡流量和各節點的負載狀況，將用戶的請求導向離用戶最近的服務節點上，用戶就近取得所需的內容[3]。從而解決網絡擁塞、提高系統的整體性能。IPTV系統中引入CDN后的網絡結構如圖1所示：本采集框架中點播視頻文件數據與索引數據監管采集是根據圖1所示的IPTVCDN內容分發架構進行設計的。即宏觀上在邊緣層設置采集分析回傳系統，以保證全部點播視頻文件數據與索引數據在可監控的范圍內。如圖2所示為IPTV點播視頻文件數據與索引數據監管采集架構圖。圖中在邊緣層的每一個媒體服務器上都將配置一個采集分析回傳節點。采集分析回傳核心節點主要用來對IPTV集成播控平臺的媒體內容數據庫的數據進行直接采集與數據備份。該采集數據經過前段采集設備進行音視頻壓縮與基本元數據分析后傳送回IPTV監管數據存儲系統中進行數據存儲備份。以便對從骨干節點、分節點采集回傳的數據進行進一步的比對。采集分析回傳節點主要針對CDN網絡中部署的邊緣媒體服務器進行媒體數據與元數據的采集，對元數據進行分析、對音視頻數據進行壓縮轉碼，最終利用網絡與采集設備空閑時間對音視頻與元數據回傳至監管平臺。由于存儲在邊緣媒體服務器媒體數據不一定是連續、完整的文件，因此需要特殊的處理方式。具體將在后續章節予以描述。

用戶直接從流媒體服務器獲取流媒體業務，在發往用戶之前，一般還要經過節目編輯制作等加工過程和節目內容審查過程。如圖3所示是IPTV流媒體典型結構圖。在實際的運營環境中，一般得直播流媒體的服務是有二級城市直接提供的。其不緊包含了一些由衛星接收后進行IP數字化的節目，同時還包含了一些地面電視、有線電視、現場錄制的節目等的流化的節目。因此對于實際運營環境中的直播流媒體數據監測的采集方案與IPTV內容與元數據（點播流媒體數據）的采集方案是有本質區別的。對于IPTV直播流媒體數據的采集，只需在二級城市的直播流媒體端直接通過光纖引入多臺數據采集設備，對已授權批準直播的流媒體內容進行全時段、全頻道的采集、分析、處理與回傳。由于這種采集方式需要有大量的數據同時進行傳輸，因此保證傳輸帶寬是非常重要的。流媒體的直播分為組播和單播兩種，這種分配方式通常是根據用戶的熱點進行策略分配的。對于以組播方式直播的流媒體，可以直接進行數據采集，不需要運營商付出額外的帶寬，但是對于單播方式直播的流媒體則每多采集一個全時段的頻道就會多占用5-8MB的帶寬。因此對于帶寬的使用，還需要根據具體二級城市直播流媒體運營商的實力進行協調，或者直接使用光纖將采集設備與直播流媒體服務器直接接入。如圖4所示為IPTV直播流媒體數據監管采集架構，即直接從二級城市的直播流媒體服務器進行數據采集，保證同時采集數據時的帶寬，而不影響用戶群體的使用與體驗。

EPG為電子節目菜單。IPTVEPG部署方案通常有兩種，一種為集中式部署方案，另一種為分布式部署方案，其各自存在優缺點。EPG集中式部署方案主要優勢在于，設備集中，便于維護，可實施小范圍內的負載均衡，及可集中擴容。而其弱點也顯而易見：對骨干網帶寬要求高；對運營中心出口帶寬要求大；對用戶QoS難以保障。EPG分布式存儲方案的主要優勢在于：節省骨干網帶寬；有效保證用戶QoS；易于實現基于骨干網絡的負載均衡；降低骨干網絡改造建設成本；對運營中心出口帶寬要求不高。但其缺陷在于設備分散，管理開銷大，業務系統建設投資大。其適合應用于用戶數量較多、業務規模較大、對QOS要求較高的IPTV運營系統中。[4]IPTV門戶EPG集中部署方案的采集點應部署在EPG服務器的旁邊，對EPG服務器內的所有門戶數據進行采集。相對于EPG分布式部署的方案，集中式部署方案的采集相對容易些，至需要中心EPG服務器上加裝采集裝置進行數據采集。而EPG分布式部署方案的采集相對復雜很多，其包含了省級EPG服務器以及邊緣EPG服務器，此種情況下需要將所有省級與邊緣EPG服務器端均加裝采集設備，對EPG服務器中包含的所有數據進行采集及實時的分析處理。需要確保省級EPG與邊緣EPG服務器上的內容一致。如圖5所示，為IPTV集中式EPG服務部署與分布式EPG服務部署采集架構。

IPTV網頁數據監管類主要包括一些提供實時交互業務所產生的即時數據及網頁文字、圖片信息數據等。如圖6所示，在實際運營的過程中，這些數據不僅存儲于中央城市(核心層)的運營平臺中，同時還存在于二級城市的分運營平臺。如網頁信息、授權信息、媒體資產管理信息會出現在中央城市的核心運營平臺上，而其他的內容管理數據、熱點數據等信息在中央城市與二級城市中均會存在。因此對于此類數據的監管采集需要各級的運營商直接提供相關數據的同步傳輸接口。由于IPTV內容與元數據監管采集架構中對中央城市（核心層）及二級城市（骨干層）均有采集節點，因此對于IPTV業務文字數據監管采集可以完全建立在IPTV內容與元數據監管采集架構之上，在需要進行業務數據監管采集的節點建立于運營平臺的同步數據接口，直接獲取所需數據進行分析、處理、回傳。如圖6所示為IPTV業務數據監管采集架構圖。

IPTV質量監測數據監管的采集主要是通過對網絡傳輸質量Qos、網絡各方面性能進行整體評估與實時監測，從而實現對IPTV音視頻播出異態監測。IPTV的音視頻播出異態包括了：黑屏、靜幀、馬賽克、無聲音、音視頻不同步等等。網絡傳輸的QoS有多種等價或互補的定義形式。這里的服務具體是指數據包(流)經過若干網絡節點所接受的傳輸服務，強調端到端或網絡邊界到網絡邊界的整體性。QoS反映了網絡元素在保證信息傳輸和滿足服務要求方面的能力[5][6]。另外基于人類視覺系統的MPQM(MovingPicturesQualityMetric)模型[以及由思科公司和lneoQuest公司共同提出的MDI(MediaDeliveryIndex)媒體傳輸質量指標，也是對視頻流在IP網絡傳輸質量進行評估的測量指標。因此對于IPTV質量監測采集需要從兩個方面進行，一方面是視頻經過壓縮之后的視頻質量分析，另外一方面是網絡質量方面的分析。IPTV質量數據監管采集系統分為兩個部分，一部分為視頻服務器端視頻分析模塊，另一部分則為客戶終端附近的客戶端終端采集點對傳輸質量的分析模塊?？蛻舳私K端采集點的設置將在保持一定抽樣概率的前提下進行部署。該IPTV質量數據監管采集架構如圖7所示。

用戶體驗數據主要是通過評分制對IPTV的用戶體驗進行打分，或實時對用戶接收的數據進行連續性、有效性、可靠性、安全性的評估并回傳監管平臺中。這里用戶體驗數據即QoE指標。從用戶QoE角度來看，IPTV的QoE相關質量分析主要關心兩個方面，即頻道切換時間和視頻質量評定。頻道切換時間為I-FrameJoinLatency。因為只有當從用戶端發出觀看某一頻道的請求到收到l幀時，才表示頻道加入成功并有視頻流到用戶端。視頻質量評定為視頻內容(視頻片源本身或編碼器造成的)和網絡傳輸特性所造成的損傷。IPTV用戶體驗數據抽樣采集架構同樣由兩部分組成，一部分是在IPTV的交互服務器上對用戶評價數據進行匯總，另一部分是通過機頂盒端程序插入數據采集交互接口來實時回傳用戶體驗數據。如圖8所示為IPTV用戶體驗數據采集架構。

本文重點研究了IPTV監管信息采集的整體技術架構及根據數據業務類型的不同而采用的不同的信息采集架構。為IPTV監管信息采集系統部分的架構搭建提供相關的理論依據。