IPTV用户感知测评系统的设计探讨

张桂红 屈海伟

中国电信股份有限公司陕西分公司

0 引言

IPTV（交互式网络电视）业务作为融合大趋势下的产物，不仅满足运营商业务创新的需求，而且可以为运营商转变经营思路，实现战略转型提供切实可行的切入点，最终促进运营商综合业务提供能力的提升。随着IPTV用户数量持续增长，在日常运营和维护中，由于缺少端到端的IPTV用户感知测评手段，导致无法客观评价用户IPTV网络质量，维护服务中故障定位复杂、问题解决周期长，也造成了维护工作量的不断增加。因此研究IPTV用户感知测评系统，对于及时发现业务异常、加快故障的定位与处理，进一步提升全网端到端的业务质量保障能力至关重要，同时也可以提高客户使用感知，支撑业务规模发展。如何快速高效解决用户投诉问题，成为IPTV业务系统运维过程中的重要课题,建设基于平台与机顶盒监控分析的IPTV用户感知测评系统已经十分必要。IPTV用户感知测评系统通过质量监测工具和集中监测平台的部署，兼容不同节目源和不同机顶盒厂家型号，实现对IPTV业务端到端的监控，满足IPTV业务质量可视、可管和品质劣化预警，做到主动运维，快速界定IPTV业务故障，评估用户业务体验质量，并指导相应的网络优化。

1影响用户感知的关键因素分析

影响用户感知的关键因素主要包括视频源质量、用户的交互体验和观看体验，如图1所示。

图1 影响用户感知的关键因素

视频源质量，取决于视频源本身的清晰度、流畅度、保真度（色调、对比度）等因素，涵盖了视频源的分辨率、帧率、码率、内容、编码和终端六个维度的指标，可以通过编码类型、分辨率、帧率、码率、内容复杂度等客观指标进行分析。

用户交互体验，取决于系统对用户交互操作的响应速度，涵盖了平台、网络、终端对用户交互体验产生影响的指标，可以通过对用户一次观看行为中对EPG（电子节目指南）操作的响应、视频初始加载时长、频道切换时长、快进快退的响应等客观指标进行分析。

观看体验的质量，取决于观看视频过程中出现的画质劣化情况，包括花屏、马赛克、卡顿等因素，涵盖了系统对视频服务过程中的劣化指标，可以通过对视频信息的传输速度和丢失等客观指标进行分析。客观指标对用户视频体验质量的影响权重随着时间的持续而弱化，当花屏/卡顿事件出现时，视频的质量体验立即下降，当花屏/卡顿结束，恢复正常播放时，用户对于视频的质量体验就会逐渐的缓慢恢复。假如后续一直能持续正常播放，实时的质量体验会逐渐恢复到正常值。

用户的视频体验质量得分，是综合视频源质量、交互体验质量、观看体验质量，尽量真实反映用户体验感知的MOS值（平均主观评分）。

2 IPTV用户感知测评系统架构设计

设计了一种采用集中管理和分布部署的专门用于IPTV用户感知测评系统的方案，该方案具有监控功能丰富、可扩展性强等优点，可满足IPTV业务用户感知测评的需要，提供从源端、网络到终端用户的质量监控，变被动运维为主动运维，可以实现全网质量评估，以及群体用户体验问题故障告警，如频道、平台、网络等群体性故障（告警）自动定界。

IPTV用户感知测评系统总体架构主要由媒体用户感知测评中心、机顶盒探针和媒体服务器探针组成，用于对IPTV网络中的视频流质量和机顶盒质量进行监控分析。IPTV用户感知测评系统主要能实现直播频道质量监控、机顶盒用户感知测评与故障定位等三方面功能，该系统对业务质量的监控和故障快速定位具有重要的作用。

媒体用户感知测评中心分为应用服务器、采集服务器、数据库服务器，系统均采用双机方式安装。其中应用服务器负责WEB页面（互联网页面）展示、内部应用的调度与处理，采集服务器负责媒体服务器探针与机顶盒探针上报数据的采集和分析，数据库服务器存储直播链路配置、点播节目配置、系统信息等数据存储。数据库服务器外挂磁阵进行数据存储。

媒体用户感知测评中心负责管理探针并采集探针上报的监控数据，实现配置、监控、告警、故障定位功能。配置媒体服务器探针和机顶盒探针的监控链路和告警阈值等信息，媒体服务器探针和机顶盒探针的视频质量数据通过图形化的方式进行监控，收集媒体服务器探针和机顶盒探针的告警并进行实时展示，进行用户报障的实时定位。

机顶盒监控探针的部署采用C/S架构（客户机和服务器结构），由管理服务器对机顶盒上版本进行管理控制,通过机顶盒的版本升级，将服务用户感知测评模块部署于每个机顶盒上，同时在网管监控中心通过采集服务器来采集并汇总所有机顶盒上报的信息，实现所有机顶盒的集中监控。IPTV用户感知测评系统采用分布式部署探针，探针负责对节点的数据进行采集和分析，将分析结果传送到媒体用户感知测评中心，并根据分析结果判断机顶盒的服务质量，若发现服务质量超过门限值即表示质量变差，则向媒体用户感知测评中心发送上报告警信息。

媒体服务器探针的部署方式和工作原理与机顶盒探针相同，只是部署位置不同，媒体服务器探针部署在媒体服务器上。

3 IPTV用户感知测评系统功能设计

IPTV用户感知测评系统的主要功能模块有三个：直播节目源监控、用户机顶盒监控、故障定位。这三个模块的具体功能如表1所示，其中每个功能模块都能够实现对IPTV媒体质量与IPTV网络质量的监控需求。IPTV用户感知测评系统对直播节目、机顶盒进行实时视频用户感知测评，对视频流的变化趋势进行记录，实时地对视频流进行统计分析，根据设定的门限值进行自动报警发送至采集服务器，并提供简单易读的告警状态指示。可根据设定的预警策略，在出现变差趋势时，进行预警通知。

表1 IPTV用户感知测评系统功能模块

直播节目源监控根据需要在节目源部署探针，采集直播频道的视频流，可以根据时间、频道名称等查询频道质量。图2所示为频道质量查询的入参。

图2直播频道质量入参

机顶盒监控设置了VMOS（视频质量综合评分）、MR（媒体速率）、DF（时延）、MLR（媒体丢包率）四个指标，其中VMOS为视频质量综合评价，低于2.5表示机顶盒视频播放出现花屏和马赛克，MR代表码媒体率，DF代表媒体时延，MLR代表媒体丢包率。表2所示为机顶盒监控指标。

表2 IPTV机顶盒监控指标

故障定位的实现原理主要使用大量机顶盒质量数据与平台拓扑、城域网拓扑进行相关性分析，实现对IPTV平台和承载网络的聚类告警。

4 I P T V用户感知测评系统功能展示

直播频道监控如图3所示，可以查看每路频道的可用率，可用率在99%以上呈现绿色，表示直播频道质量良好，根据质量劣化的不同程度会出现橙色和红色，同时点击每个频道可以展示该频道的VMOS、码流、时延、抖动、丢包等详细质量参数。

图3 直播频道监控展示

机顶盒监控如图4所示，可以查看机顶盒的MAC地址（媒体访问控制地址）、IP地址（互联网协议地址）、归属EPG信息、机顶盒型号、VMOS、DF、MLR等详细质量参数，24小时视频质量情况以及业务响应成功率和业务时延达标率。

图4 机顶盒监控展示

故障定位功能如图5所示，可以对故障界面进行定位，如对节目源、平台、网络、机顶盒等信息进行准确定位。

图5 故障定位功能展示

通过对机顶盒等监测点信息的采集，建立了基于用户感知测评的四个指标，可以分地市采集指标值，具体的指标及

含义如下：

表3 IPTV用户感知测评系统统计的四个感知指标

5 结语

IPTV用户感知测评系统对于全网视频质量评估具有非常大的作用，提供了从源端、网络到终端用户的质量监控，变被动运维为主动运维，实现了群体用户体验问题故障告警等功能，如频道、网络设备、链路等，可以发现影响用户感知的Top问题并进行分析，同时对于网络优化提供参考，以便进一步提升网络质量、提升用户感知。