如何提高寬帶視頻業(yè)務(wù)的QoS

[摘要]寬帶互連網(wǎng)的建設(shè)使視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用水平上升到一個新的層次,解決視頻業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量,為用戶提供差異化服務(wù),保證業(yè)務(wù)的安全性越來越得到重視。

[關(guān)鍵詞]寬帶網(wǎng)絡(luò)視頻業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量

中圖分類號:TP3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0820117-01

一、寬帶網(wǎng)絡(luò)對視頻業(yè)務(wù)的影響

目前寬帶互聯(lián)網(wǎng)上提供的視頻業(yè)務(wù)總體上可以分為兩大類:一類是以客戶/服務(wù)器模式提供內(nèi)容服務(wù)的流媒體業(yè)務(wù),例如:視頻點(diǎn)播、在線電影、IPTV等,另一類是以點(diǎn)到點(diǎn)或者點(diǎn)到多點(diǎn)的視頻通信為主的業(yè)務(wù)例如:即時通信、視頻會議、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等。隨著視頻業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,視訊業(yè)務(wù)圖像質(zhì)量向高清發(fā)展,多種新型的更高效率的編解碼技術(shù)應(yīng)用于高清晰視頻通信系統(tǒng),此時在圖像分辨率上可達(dá)到4CIF甚至更高如1280×720的圖像效果,幀率也可達(dá)到30幀/秒,同時占用系統(tǒng)帶寬較小。

二、寬帶網(wǎng)絡(luò)支持視頻業(yè)務(wù)策略

(一)服務(wù)質(zhì)量保證。寬帶網(wǎng)絡(luò)上開展視頻業(yè)務(wù),QOS的保障策略可從業(yè)務(wù)層面和網(wǎng)絡(luò)承載層面分別實(shí)施,或者兩者配合實(shí)施。業(yè)務(wù)層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)該能夠?qū)P網(wǎng)絡(luò)的時延、抖動、包錯序、丟包等問題采取策略進(jìn)行恢復(fù)和補(bǔ)償,可調(diào)整數(shù)據(jù)流量,以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化。主要包括下面幾個方面的內(nèi)容:

1.動態(tài)調(diào)整圖像帶寬。為提高QOS,可以利用RTP/RTCP報告,得到關(guān)于網(wǎng)絡(luò)狀況的信息,如丟包率、包抖動、延遲,根據(jù)這些信息動態(tài)調(diào)整圖像帶寬。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀況不好時,可以通知編碼器,降低圖像帶寬,優(yōu)先保證聲音帶寬;當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀況好時,通知編碼器,提高圖像帶寬。

2.數(shù)據(jù)包排序和重復(fù)控制。對于視頻業(yè)務(wù)來說,數(shù)據(jù)包的丟失或延遲將導(dǎo)致視頻圖像的凍結(jié)或聲音的中斷。但由于數(shù)據(jù)的傳輸經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)要想避免數(shù)據(jù)包的次序混亂事實(shí)上是不可能的。所以需要在業(yè)務(wù)層可對數(shù)據(jù)包的次序進(jìn)行糾正。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)時,將對其次序進(jìn)行驗(yàn)證無序的數(shù)據(jù)包(在一定的限度內(nèi))被退回,以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。所以可以考慮在業(yè)務(wù)層對數(shù)據(jù)包的重復(fù)進(jìn)行糾正。重復(fù)的數(shù)據(jù)包將被清除,以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。

3.唇音同步和唇同步延遲調(diào)整。當(dāng)音頻和視頻數(shù)據(jù)包離開發(fā)送端時,音頻數(shù)據(jù)包與對應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)包是同步的。但是,在經(jīng)過IP網(wǎng)絡(luò)時,各種隊(duì)列算法會對音頻數(shù)據(jù)包和視頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行不同的處理。此時,可以通過使用數(shù)據(jù)包中的RTP時間郵戳信息來糾正這一問題。利用RTP時間郵戳,終端能夠確定哪一音頻數(shù)據(jù)包與哪一視頻數(shù)據(jù)包相配對。進(jìn)一步重新對齊相應(yīng)的數(shù)據(jù)包將保證聲音和口型的同步。

4.靜音壓縮。由于一個視頻會話中,在總通信時間中靜音時間占大約50%,因此,可選采用靜音壓縮技術(shù),以在靜音期間減少傳送的比特數(shù),從而節(jié)省了所需傳輸?shù)目偙忍財?shù)。為了在語音間歇期間降低傳輸?shù)谋忍芈?采用了靜音檢測技術(shù)(VAD)和舒適噪聲產(chǎn)生技術(shù)(CNG)。由于檢測靜音段存在誤判和漏判,如果誤判比較多,會造成語音的剪切,損傷音質(zhì);如果漏判比較多,會降低節(jié)省帶寬的效果。因此,應(yīng)當(dāng)采取措施,盡量減少靜音的誤判和漏判。

5.采用p2P技術(shù)。對于互聯(lián)網(wǎng)上眾多計算機(jī),P2P應(yīng)用比其他應(yīng)用要更多考慮那些低端PC的互聯(lián)它們不具備服務(wù)器那樣強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)能力,同時對于以往的P2P應(yīng)用技術(shù),現(xiàn)在的硬件環(huán)境已經(jīng)更為復(fù)雜,這樣在通信基礎(chǔ)方面P2P必須提供在現(xiàn)有硬件邏輯和底層通信協(xié)議上的端到端定位(尋址)和握手技術(shù)建立穩(wěn)定的連接。涉及的技術(shù)有IP地址解析、NAT路由及防火墻。

(二)QOS。IP網(wǎng)絡(luò)承載層對端到端通信的網(wǎng)絡(luò)延遲、延時抖動、丟包率指標(biāo)要限定在一定范圍。承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠采取一定的策略保障QOS,在網(wǎng)絡(luò)承載層主要包括下面幾個方面的內(nèi)容:

1.承載網(wǎng)絡(luò)的Qos。網(wǎng)絡(luò)承載層對視頻業(yè)務(wù)的控制分為骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)兩個層面的控制。對于骨干網(wǎng)來說,都是以鏈路輕載方式為主、以快速路由收斂、區(qū)分服務(wù)(DiffServ)和快速重路由(FRR)等技術(shù)為輔實(shí)現(xiàn)QOS保證,鏈路帶寬利用率為25-50%故障情況下為50-100%。城域網(wǎng)通過合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、配置網(wǎng)絡(luò)帶寬,保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性,提供基本的QOS保證。服務(wù)質(zhì)量控制分為核心層、匯聚層、接入層三個層面的控制,城域核心層和匯聚層采取以DiffServ為主的QoS技術(shù)(業(yè)務(wù)分類、標(biāo)記、流量控制、隊(duì)列調(diào)度等機(jī)制)提供QOS保證。目前的LAN switch、DSLAM、路由器都具備了按優(yōu)先級標(biāo)識排隊(duì)(WFQ)、按優(yōu)先級實(shí)現(xiàn)包丟棄(WRED)等能力在城域網(wǎng)的骨干層實(shí)現(xiàn)區(qū)分業(yè)務(wù)比較容易。

2.采用RSVP協(xié)議。RSVP是Internet綜合服務(wù)(IIS)模型的一部分。RSVP(ResourceReservationProtocol,資源預(yù)留協(xié)議)定義了一組通信規(guī)則,它允許為視頻及其他高帶寬消息的組播傳送預(yù)留信道或路徑。它保證了盡最大努力的服務(wù)、實(shí)時服務(wù)、以及受控的鏈路共享。

3.優(yōu)先級設(shè)置。在標(biāo)準(zhǔn)的IP包頭中有一個字節(jié),稱之為服務(wù)類型字節(jié)。該字節(jié)被分成兩部分:三位用于IP優(yōu)先權(quán),四位用于服務(wù)類型。一位保留給將來使用。IP優(yōu)先權(quán)和服務(wù)類型都是對IP網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流區(qū)分優(yōu)先次序的機(jī)制。對給定的應(yīng)用,可以使用兩種標(biāo)志之一,但不是兩者都用。利用該字節(jié)的IP優(yōu)先權(quán)部分可對音頻、視頻和RTCP(MultiCast)數(shù)據(jù)流區(qū)分優(yōu)先次序。

(三)提供差異化服務(wù)。IP網(wǎng)絡(luò)上的所有業(yè)務(wù)平臺都進(jìn)行統(tǒng)一管理包括視頻業(yè)務(wù)和其他寬帶業(yè)務(wù)。IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量由策略控制服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一控制。當(dāng)用戶使用業(yè)務(wù)時,由業(yè)務(wù)層的相關(guān)業(yè)務(wù)平臺下發(fā)對此次服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)性能要求策略服務(wù)器將請求映射為對承載網(wǎng)的調(diào)用,承載網(wǎng)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作,保證此次服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。這樣在提供差異化服務(wù)的同時保證了業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

(四)安全性。1.網(wǎng)絡(luò)安全性。平臺服務(wù)器設(shè)備設(shè)置操作系統(tǒng)軟件防火墻,針對協(xié)議和端口進(jìn)行包過濾,只開放少數(shù)服務(wù)響應(yīng)和設(shè)備維護(hù)端口。另外可根據(jù)需要在中心平臺外添加硬件防火墻來進(jìn)一步提高平臺系統(tǒng)安全性。2.系統(tǒng)安全。視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)的中心平臺服務(wù)器的系統(tǒng)軟件均要求安全性高的操作系統(tǒng),杜絕從操作系統(tǒng)后門攻擊的危險,同時減少被病毒侵襲的幾率。對于客戶資料,費(fèi)用資料等重要數(shù)據(jù)建議采用可靠的存儲方案,采用一定的冗余備份方案保證數(shù)據(jù)安全性。3.客戶端安全。視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)該采用完善的多重密碼權(quán)限認(rèn)證體系,通過客戶端專用軟件,在中心平臺進(jìn)行權(quán)限集中認(rèn)證管理,驗(yàn)證用戶的合法性,杜絕非授權(quán)用戶訪問防止非法使用和操作。

三、結(jié)束語

隨著寬帶互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展,視頻業(yè)務(wù)的大眾化,應(yīng)用個性化的發(fā)展,視頻業(yè)務(wù)也將得到更快的發(fā)展。寬帶互連網(wǎng)的建設(shè)使視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用水平上升到一個新的層次,解決視頻業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量,為用戶提供差異化服務(wù),保證業(yè)務(wù)的安全性越來越得到重視。

作者簡介:

張新慧(1977-),女,廣東河源市人,研究方向:通信。