VQM保障完美视频体验

苏爱民

随着宽带的不断发展，通过高速互联网提供的电视及高清视频服务已逐渐普及。IPTV（交互式网络电视）作为其中的一种形式，利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。IPTV是互联网与传统电视相互融合的结果，视频流经过高效的压缩编码后被广播到IP网络上，通过位于宽带网络边缘的头端设备把直播电视、点播视频和个人录像等IPTV服务传送给用户，用户通过机顶盒或PC等终端接收。

由于OTT视频的激烈竞争，用户对于视频质量的要求越来越高。传统的IPTV仅仅能在头端或机顶盒检测视频质量，头端仅能检测出编码时出现的问题；机顶盒探测到视频质量问题时也意味着用户发现视频质量问题了，这对于用户来说是很糟糕的一种体验。视频质量在网络传输过程中出现的问题，由于网络的复杂性，是很难被定位并解决的。

7750 SR VQM方案实现视频质量监测

针对上述问题，上海贝尔基于7750 SR上的多业务板卡MS-ISA卡，提出VQM（Video Quality Monitor）解决方案，对视频流进行检测并与其他分析方法相结合，提供了全方位的视角来解决视频质量问题并定位造成问题的网络。VQM方案提供了以下标准来衡量视频的质量，如表所示。

表 视频质量衡量标准相关标准 度量SCTE-143 PAT,PMT,PCR,PTS,传输错误等ETSI TR 101 290 PID,SI repetition,Degraded Blocks/Intervals等RFC 4445 MDI RFC 3357 RTP相关度量N/A 已转发和受损的I-/B-/P-帧计数N/A 音视频流比特率

通过以上衡量数据，VQM能够分析视频流的丢包率、延迟及抖动等，并可根据预设的阈值进行告警，以引入人工干预来确保视频流的质量，避免用户体验的下降。每个视频流质量相关的统计数据都会被收集保存，当视频流会话结束时，所有相关质量性能参数都会被报表分析服务器进行分析处理并按用户设定的模式生成相应的报表。

视频质量监控是视频保证程序的一部分，仅能确定网络传输过程中视频流的质量问题，并不能取代编码器端和终端设备处的视频质量监测。因此最好与以下方法结合应用，以保证视频从编码，网络传输到播放所有环节的高质量。

● 对编码器输出进行TS流分析（检测编码器错误）

● 对编码器输出进行全参考PSNR和PQR（检测过编码，噪声及其他编码问题）

● 较大数量的机顶盒上报信息（例如：丢包，重传，包错误等）

● 机顶盒探测点进行全参考监控（对比测试流）

● 机顶盒探测点进行频道切换时间评估，预估PSNR等

VQM方案适用于所有基于RTP协议的视频质量监控，包括IPTV，视频语音会议等。视频双流选择（Dual Stream Selection）也是MS-ISA卡上的一种视频业务。VQM与视频双流选择方案完全兼容，可同时对输入视频流和纠正后的输出视频流产生报表。组播视频质量监控方案提供了另一种对组播流质量监控的视角，通过与其他方式的结合能够对视频质量问题有全面的了解。

视频双流选择的特色

视频双流选择是一个视频高可用性方案，在网络链路中断，逻辑路径中断或网络丢包时，保证视频业务不会受到影响。绝大多数的视频组播网络并不具有纠错能力，数百毫秒的网络链路复位也会影响到视频中某个GOP（画面组），并影响接下来数秒的用户体验。同样的，一条链路的短时丢包也能够造成负面的用户体验。视频双流选择提供了一个在两条网络链路中无中断的切换，在大多数情况下用户都察觉不到切换；并且一条链路中的码流错误通常都能通过保护链路中的冗余信息得到恢复。无中断切换以及错误恢复都不需要对原有的机顶盒终端或视频内容进行任何改变。

视频双流选择的过程如下：组播视频流被复制，并通过两条不同的链路传送至配备有MSISA卡的7750 SR。此MS-ISA卡安装了视频应用（Video-ISA application），且打开了视频双流选择功能。双流选择需要视频被封装在组播RTP包中，且从组播源通过两条路径到达，7750 SR的组播流具有相同的RTP时间戳和序列号。MS-ISA卡会同时处理两条流，并将两条流中先到达的任意序列号的RTP包插入缓存。乱序的视频流会通过RTP时间戳重新排序并在客户端播放，以此抵消网络的抖动和乱序。通过此种方法，两条完全相同的视频流中的数据包被一一选择，最优的数据包被优先插入缓存，并保持正确的顺序。视频流的输出可以选择RTP或UDP（UDP用以支持较老的客户端），但是视频流的输入必须为RTP包。下图为示意图。

通过对每个视频包质量的检测，当视频流有较小的质量劣化时，两条流中较优的视频包会被优先选择并转发。当有丢包产生时，重传机制会被激活，并且是从两条流中选择较快的进行重传。当主流持续性的质量劣化或者链路失效时，会主动切换到备用视频流。

综上所述，通过在7750 SR上插入MS-ISA多业务板卡即能实现视频质量监控及双流选择功能，无需针对视频业务对网络进行任何改造。且可部署在任意7750 SR上，实现在网络多处监控视频质量，排除视频在网络传输过程中的劣化，快速定位网络问题，提高用户体验。

图 视频双流选择示意图