4K超高清视频流传输质量监测技术与应用

赵鑫

摘 要 伴随着4K视频技术的快速发展，引领整个电视行业步入了高清时代，给广大电视观众带来了一种全新的视觉体验。各大4K超高清视频业务运营商为了持续提升自身的竞争实力，都在致力于提高自身的视频流传输质量控制水平，避免在传输的过程中出现卡顿现象，使自身的主体业务水平及核心竞争力得到了有效保障。文章首先分析了4K超高清视频流传输质量监测需求及监测体系，又针地4K超高清视频流传输质量监测技术应用及优化措施进行了研究与分析，希望相关建议可以进一步促进4K超高清视频流传输质量监测技术及其应用水平的持续发展。

关键词 4K;超高清;视频流传输;质量监测;技术应用

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2018）21-0039-02

随着我国科学技术水平的整体提升，4K超高清视频流传输技术实现了同步发展。与此同时，人们对于视频的观看质量也提出了更高的要求，为4K超高清视频业务的发展提供了强大的市场需求。各大运营商也看到4K超高清视频业务的发展前景，对该项服务的关注程度实现了大幅提升，期望通过有效的措施，对4K超高清视频传输质量进行监测与控制，为用户提供更加流畅、具有高清晰度的视频流传输服务;同时，对于可能存在的故障问题，做到提前防范与尽快处理，为视频流传输过程中的稳定性及可靠性提供有力保障。要想实现这一目标，不论是运营商还是相关技术人员，都必须致力于4K超高清视频流传输质量监测技术的应用与发展，使其更好的服务于超高清视频传输业务的发展。

1 4K超高清视频流传输的质量监测需求

现今4K超高清视频已经在人民群众中广泛普及，且已经成为运营商提供视频传输服务的主要渠道。但是，由于4K超高清視频流传输的某些特点，决定了其运行过程必须由一个强大的带宽网络作为支撑，满足高清视频传输对网络传输速度的要求;与此同时，服务器的性能及电视端的管理，也是4K超高清视频流传输质量的关键性因素。当具备了以上条件之后，4K超高清视频流传输质量监测技术及其应用水平则成为视频流传输质量的重要依据。运营商企业若想提升自身的竞争力，扩大业务范围，就必须保证视频流传输质量得到广大群众的认可。经相关技术人员的不懈努力，推出了4K超高清视频流传输质量监测系统，检测系统在对视频传输状态进行24h不间断监测，有效减少传输故障的发生事件，提升服务品质的目的，使视频流传输效率及传输质量得到强有力的保障。

2 4K超高清视频流传输质量监测体系的主要功能

为了保证4K超高清视频流传输质量监测系统的高效稳定运行，在进行系统构建之初，设计者就从主观分析和客观评价两个方面对视频流传输效果进行判定，以此来保证判定结果的准确性。二者的工作原理为：首先通过相应的技术手段了解视频流的传输状态，如果检测出异常现象，再针对故障原因进行主观上的分析，以便于及时采取有效措施消除故障，使视频流的传输过程回归到稳定状态。在该监测系统中，还利用编解码算法构建了一个数据分析模型。该模型从网络监控层、视频编码压缩损伤分析层和终端视频质量分析层三方面入手，对视频损伤情况进行监测分析。其工作流程为：网络监控层的工作目的是监测网络运行状态，保证输出数据可为视频提供重要依据;视频编码压缩损伤分析层的工作目的是分析编码算法和动态图像，确认视频压缩损伤;终端视频质量分析层则是借助于视频评估算法，对视频传输质量给予客观评价。

1）CDN服务器的性能监控。在研究4K超高清视频流传输质量监督技术的过程中，发现这样一个现象：CDN服务器的安装位置与其运行质量之间有着密不可分的关联。例如当CDN服务器的安装位置距离机顶盒较远时，IP网络就会受到较大的干扰，进而影响到视频流的传输速度及传输质量。由此看来，在安装CDN服务器时，应将其安装在尽量靠近机顶盒的位置上，以此来提高视频流的传输质量。除此之外，为了满足视频流传输效率的相关要求，还需要CDN服务器根据机顶盒的性能需求，做出一系列的响应操作。通过上述分析，我们了解到：提高CDN服务器的性能，是提高4K超高清视频流传输效率得到有效途径，只有CDN服务器具备较好的性能，才能够满足机顶盒的各项需求。该监测系统还具备警告功能，当系统检测到CDN服务器存在运行异常时，会发出警报声，提示工作人员查看CDN服务器的运行情况，必要时需进行相应的调整，对运行故障进行提前防范，从而保证视频流传输的效率。

2）IP网络传输性能监控。4K超高清视频流传输用户协议为HTTP/TCP，该协议对整个系统的稳定性及可靠性都具有较高的要求。HTTP/TCP协议自身具有强大的受损文件修复功能，在视频传输的过程中，一旦遇到了受损文件，HTTP/TCP协议便可对其进行修复，为视频流传输过程中的安全性提供有效依据。但受损文件需要时间修复，用户下载也要时间，而用户下载也需要时间。在修复时间与下载时间相互抵消的情况下，并不会影响到用户的观看体验效果。近些年来，随着4K超高清视频流传输技术的不断发展，已经极少会出现卡顿或者马赛克的现象，只是在下一段视频开播之前，存在一个较短的缓冲时间，需要用户进行等待。超高清视频流的传输质量与网络传输过程中的损伤现象并不存在直接关联，在这种情况下，有必要针对以往的视频质量监测方式进行更新，否则对于视频流的传输质量则无法进行有效监测，传输质量自然无法得到保障。因此，在今后的工作中，相关技术人员要针对4K超高清视频流的传输特性及各项评定指标进行评定与分析，在此基础上，构建起一个全新的监测体系。评定指标主要包括：（1）有效下载吞吐率;（2）TCP失序包;（3）由于TCP协议具有差错恢复功能，通过重传TCP包，可弥补网络丢包问题;（4）TCP重传包比率;（5）TCP重复包数;（6）TCP重置数;（7）TCP低窗口包数。当TCP报文窗口低于设定的限值时，则视为低TCP窗口报文。客户端若持续出现TCP低窗口数据包，则有可能是存在某种性能问题，需降低服务器媒体流的发送速度。针对4K超高清视频流传输质量监测技术及其相关应用，希望今后的发展中可以得到更多的讨论与推广。

3 4K超高清视频流传输质量监测技术的优化措施

4K超高清视频流传输质量监测系统的诞生与发展，是为了保障4K超高清视频传输的整体质量。因此，在建立该监测系统的过程中，需要结合视频流的传输特点及各类影响因素进行全面的判断与分析，为质量监测系统的实用性及有效性得到有效保障。在对该系统进行研究的过程中，为了确保最终的监测效果，使其监测性能得到充分发挥，系统操作人员可以创建一个仿真模型，对运行过程中可能出现的视频流传输问题进行模拟与分析;此后，再针对监测系统进行优化。此外，借助网络损伤模拟器，也可以对各种网络问题进行模拟，同时对该系统能否根据视频流传输的真实状态给出准确评估进行判断，以此来提高各项监测指标的准确性。在此基础上，对监测系统进行改进与完善;还有，对于机顶盒内部QoS软探针的准确性也要做出评估，通过这一环节可以进一步保障4K超高清视频流的传输质量。在对网络问题进行模拟试验时，也要同时关注QoS软探针的运行情况，时刻将视频传输质量与用户要求之间进行对比，对QoS软探针的真实性能进行了解与分析，为视频传输质量提供全方位的保障。

4 结束语

4K超高清视频传输业务是高新科学技术发展的产物。随着人们对收看质量要求的不断提高，各大运营商看到了4K超高清视频业务的巨大发展前景。争相引进了4K超高清视频传输服务，进一步推动了该项技术的发展速度。与此同时，各大运营商为了使自身的业务水平得到持续不断的提升，不约而同将工作的重心转移至4K超高清视频流传输质量方面，力求通过提升视频传輸质量来提升自身的业务水平，为用户带来更多、更好的观看体验，从而赢得更多的用户支持。事实证明，这一发展方向是正确的，在今后的工作中，相关的技术人员还需要继续努力，对4K超高清视频流传输质量监测系统进行的持续优化，确保系统的监测效果以及运行质量。

参考文献

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[3]朱国荣，王万波，宋旭翃.4K超高清视频点播业务质量检测[J].有线电视技术，2017（4）：67-69.

作者简介：赵 鑫，中央广播电视总台技术制作中心录制二部。