網(wǎng)絡(luò)電視監(jiān)管采集架構(gòu)研討

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本文作者：吳麗彬 單位：國家廣電總局監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中心

IPTV系統(tǒng)中引入CDN技術(shù)的基本思想是：通過在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中增加一個中間層，利用緩存、復(fù)制、負(fù)載均衡和DNS重定向等技術(shù)，實時處理網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點的負(fù)載狀況，將用戶的請求導(dǎo)向離用戶最近的服務(wù)節(jié)點上，用戶就近取得所需的內(nèi)容[3]。從而解決網(wǎng)絡(luò)擁塞、提高系統(tǒng)的整體性能。IPTV系統(tǒng)中引入CDN后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：本采集框架中點播視頻文件數(shù)據(jù)與索引數(shù)據(jù)監(jiān)管采集是根據(jù)圖1所示的IPTVCDN內(nèi)容分發(fā)架構(gòu)進行設(shè)計的。即宏觀上在邊緣層設(shè)置采集分析回傳系統(tǒng)，以保證全部點播視頻文件數(shù)據(jù)與索引數(shù)據(jù)在可監(jiān)控的范圍內(nèi)。如圖2所示為IPTV點播視頻文件數(shù)據(jù)與索引數(shù)據(jù)監(jiān)管采集架構(gòu)圖。圖中在邊緣層的每一個媒體服務(wù)器上都將配置一個采集分析回傳節(jié)點。采集分析回傳核心節(jié)點主要用來對IPTV集成播控平臺的媒體內(nèi)容數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行直接采集與數(shù)據(jù)備份。該采集數(shù)據(jù)經(jīng)過前段采集設(shè)備進行音視頻壓縮與基本元數(shù)據(jù)分析后傳送回IPTV監(jiān)管數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)存儲備份。以便對從骨干節(jié)點、分節(jié)點采集回傳的數(shù)據(jù)進行進一步的比對。采集分析回傳節(jié)點主要針對CDN網(wǎng)絡(luò)中部署的邊緣媒體服務(wù)器進行媒體數(shù)據(jù)與元數(shù)據(jù)的采集，對元數(shù)據(jù)進行分析、對音視頻數(shù)據(jù)進行壓縮轉(zhuǎn)碼，最終利用網(wǎng)絡(luò)與采集設(shè)備空閑時間對音視頻與元數(shù)據(jù)回傳至監(jiān)管平臺。由于存儲在邊緣媒體服務(wù)器媒體數(shù)據(jù)不一定是連續(xù)、完整的文件，因此需要特殊的處理方式。具體將在后續(xù)章節(jié)予以描述。

用戶直接從流媒體服務(wù)器獲取流媒體業(yè)務(wù)，在發(fā)往用戶之前，一般還要經(jīng)過節(jié)目編輯制作等加工過程和節(jié)目內(nèi)容審查過程。如圖3所示是IPTV流媒體典型結(jié)構(gòu)圖。在實際的運營環(huán)境中，一般得直播流媒體的服務(wù)是有二級城市直接提供的。其不緊包含了一些由衛(wèi)星接收后進行IP數(shù)字化的節(jié)目，同時還包含了一些地面電視、有線電視、現(xiàn)場錄制的節(jié)目等的流化的節(jié)目。因此對于實際運營環(huán)境中的直播流媒體數(shù)據(jù)監(jiān)測的采集方案與IPTV內(nèi)容與元數(shù)據(jù)（點播流媒體數(shù)據(jù)）的采集方案是有本質(zhì)區(qū)別的。對于IPTV直播流媒體數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集設(shè)備，對已授權(quán)批準(zhǔn)直播的流媒體內(nèi)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(shù)據(jù)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(jù)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(shù)據(jù)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(jù)具體二級城市直播流媒體運營商的實力進行協(xié)調(diào)，或者直接使用光纖將采集設(shè)備與直播流媒體服務(wù)器直接接入。如圖4所示為IPTV直播流媒體數(shù)據(jù)監(jiān)管采集架構(gòu)，即直接從二級城市的直播流媒體服務(wù)器進行數(shù)據(jù)采集，保證同時采集數(shù)據(jù)時的帶寬，而不影響用戶群體的使用與體驗。

EPG為電子節(jié)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(yōu)缺點。EPG集中式部署方案主要優(yōu)勢在于，設(shè)備集中，便于維護，可實施小范圍內(nèi)的負(fù)載均衡，及可集中擴容。而其弱點也顯而易見：對骨干網(wǎng)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(yōu)勢在于：節(jié)省骨干網(wǎng)帶寬；有效保證用戶QoS；易于實現(xiàn)基于骨干網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡；降低骨干網(wǎng)絡(luò)改造建設(shè)成本；對運營中心出口帶寬要求不高。但其缺陷在于設(shè)備分散，管理開銷大，業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)投資大。其適合應(yīng)用于用戶數(shù)量較多、業(yè)務(wù)規(guī)模較大、對QOS要求較高的IPTV運營系統(tǒng)中。[4]IPTV門戶EPG集中部署方案的采集點應(yīng)部署在EPG服務(wù)器的旁邊，對EPG服務(wù)器內(nèi)的所有門戶數(shù)據(jù)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(wù)器上加裝采集裝置進行數(shù)據(jù)采集。而EPG分布式部署方案的采集相對復(fù)雜很多，其包含了省級EPG服務(wù)器以及邊緣EPG服務(wù)器，此種情況下需要將所有省級與邊緣EPG服務(wù)器端均加裝采集設(shè)備，對EPG服務(wù)器中包含的所有數(shù)據(jù)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(wù)器上的內(nèi)容一致。如圖5所示，為IPTV集中式EPG服務(wù)部署與分布式EPG服務(wù)部署采集架構(gòu)。

IPTV網(wǎng)頁數(shù)據(jù)監(jiān)管類主要包括一些提供實時交互業(yè)務(wù)所產(chǎn)生的即時數(shù)據(jù)及網(wǎng)頁文字、圖片信息數(shù)據(jù)等。如圖6所示，在實際運營的過程中，這些數(shù)據(jù)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(wǎng)頁信息、授權(quán)信息、媒體資產(chǎn)管理信息會出現(xiàn)在中央城市的核心運營平臺上，而其他的內(nèi)容管理數(shù)據(jù)、熱點數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的監(jiān)管采集需要各級的運營商直接提供相關(guān)數(shù)據(jù)的同步傳輸接口。由于IPTV內(nèi)容與元數(shù)據(jù)監(jiān)管采集架構(gòu)中對中央城市（核心層）及二級城市（骨干層）均有采集節(jié)點，因此對于IPTV業(yè)務(wù)文字?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)管采集可以完全建立在IPTV內(nèi)容與元數(shù)據(jù)監(jiān)管采集架構(gòu)之上，在需要進行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)管采集的節(jié)點建立于運營平臺的同步數(shù)據(jù)接口，直接獲取所需數(shù)據(jù)進行分析、處理、回傳。如圖6所示為IPTV業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)管采集架構(gòu)圖。

IPTV質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)管的采集主要是通過對網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量Qos、網(wǎng)絡(luò)各方面性能進行整體評估與實時監(jiān)測，從而實現(xiàn)對IPTV音視頻播出異態(tài)監(jiān)測。IPTV的音視頻播出異態(tài)包括了：黑屏、靜幀、馬賽克、無聲音、音視頻不同步等等。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腝oS有多種等價或互補的定義形式。這里的服務(wù)具體是指數(shù)據(jù)包(流)經(jīng)過若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所接受的傳輸服務(wù)，強調(diào)端到端或網(wǎng)絡(luò)邊界到網(wǎng)絡(luò)邊界的整體性。QoS反映了網(wǎng)絡(luò)元素在保證信息傳輸和滿足服務(wù)要求方面的能力[5][6]。另外基于人類視覺系統(tǒng)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(zhì)量指標(biāo)，也是對視頻流在IP網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量進行評估的測量指標(biāo)。因此對于IPTV質(zhì)量監(jiān)測采集需要從兩個方面進行，一方面是視頻經(jīng)過壓縮之后的視頻質(zhì)量分析，另外一方面是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量方面的分析。IPTV質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)管采集系統(tǒng)分為兩個部分，一部分為視頻服務(wù)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(zhì)量的分析模塊?？蛻舳私K端采集點的設(shè)置將在保持一定抽樣概率的前提下進行部署。該IPTV質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)管采集架構(gòu)如圖7所示。

用戶體驗數(shù)據(jù)主要是通過評分制對IPTV的用戶體驗進行打分，或?qū)崟r對用戶接收的數(shù)據(jù)進行連續(xù)性、有效性、可靠性、安全性的評估并回傳監(jiān)管平臺中。這里用戶體驗數(shù)據(jù)即QoE指標(biāo)。從用戶QoE角度來看，IPTV的QoE相關(guān)質(zhì)量分析主要關(guān)心兩個方面，即頻道切換時間和視頻質(zhì)量評定。頻道切換時間為I-FrameJoinLatency。因為只有當(dāng)從用戶端發(fā)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(zhì)量評定為視頻內(nèi)容(視頻片源本身或編碼器造成的)和網(wǎng)絡(luò)傳輸特性所造成的損傷。IPTV用戶體驗數(shù)據(jù)抽樣采集架構(gòu)同樣由兩部分組成，一部分是在IPTV的交互服務(wù)器上對用戶評價數(shù)據(jù)進行匯總，另一部分是通過機頂盒端程序插入數(shù)據(jù)采集交互接口來實時回傳用戶體驗數(shù)據(jù)。如圖8所示為IPTV用戶體驗數(shù)據(jù)采集架構(gòu)。

本文重點研究了IPTV監(jiān)管信息采集的整體技術(shù)架構(gòu)及根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型的不同而采用的不同的信息采集架構(gòu)。為IPTV監(jiān)管信息采集系統(tǒng)部分的架構(gòu)搭建提供相關(guān)的理論依據(jù)。