跨運營商固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)境下互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)質(zhì)量優(yōu)化方案

譚麗麗

【摘要】 互聯(lián)網(wǎng)電視是主要的家庭寬帶類應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)的質(zhì)量某種程度取決于寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運行質(zhì)量。本文闡述了在用戶側(cè)跨運營商固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)境下，通過CDN組網(wǎng)優(yōu)化提升網(wǎng)間訪問互聯(lián)網(wǎng)電視內(nèi)容的質(zhì)量的方案。通過多種接入情況下的集中對比測試，對典型問題進行解決處理，為互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)的大規(guī)模商用起到重要的業(yè)務(wù)保障作用。

【關(guān)鍵詞】 互聯(lián)網(wǎng)電視 CDN 跨運營商固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入

一、前言

家庭寬帶類應(yīng)用是基于家庭網(wǎng)關(guān)及寬帶網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供如互聯(lián)網(wǎng)電視、家庭高清視頻通話，以及其它增值服務(wù)的應(yīng)用。互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用是指基于寬帶應(yīng)用型家庭網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用設(shè)備（機頂盒）和寬帶網(wǎng)絡(luò)，以電視機為顯示終端，向用戶提供高清、可點播的互聯(lián)網(wǎng)電視節(jié)目等內(nèi)容服務(wù)。隨著網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)的用戶數(shù)量和使用與日俱增，互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)的粘性極強，用戶服務(wù)涉及的環(huán)節(jié)包括終端家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、小區(qū)寬帶接入、網(wǎng)絡(luò)匯聚、骨干傳輸、平臺服務(wù)多個環(huán)節(jié)，互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)的質(zhì)量某種程度取決于寬帶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運行質(zhì)量。

二、互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。家庭網(wǎng)關(guān)管理平臺包括針對互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用的認證模塊、訂購關(guān)系管理模塊、計費管理模塊、終端管理以及屏幕管理模塊。家庭網(wǎng)關(guān)管理平臺分別與集成播控平臺、支撐系統(tǒng)、CDN平臺、寬帶應(yīng)用型家庭網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用設(shè)備（機頂盒）接口，提供終端開通、用戶/終端認證、用戶訂購業(yè)務(wù)并轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)訂購/退訂請求、業(yè)務(wù)訂購關(guān)系管理、終端管理、屏幕管理等功能。

分發(fā)控制平臺包括訪問控制模塊和CDN平臺，與集成播控平臺接口獲得內(nèi)容元數(shù)據(jù)、內(nèi)容實體并進行分發(fā)。訪問控制模塊負責接收用戶的訂購/退訂、訂購關(guān)系查詢、視頻點播請求并進行相應(yīng)用戶認證、業(yè)務(wù)鑒權(quán)處理，CDN平臺負責用戶調(diào)度和提供實際的流數(shù)據(jù)服務(wù)。終端是指寬帶應(yīng)用型家庭網(wǎng)關(guān)分體機中的應(yīng)用設(shè)備（機頂盒）以及預置的互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用客戶端。機頂盒中需預置家庭網(wǎng)關(guān)管理平臺地址，與家庭網(wǎng)關(guān)管理平臺交互實現(xiàn)用戶認證、終端管理等功能。客戶端中需預置集成播控平臺地址，通過集成播控平臺獲取EPG頁面；客戶端通過訪問控制模塊完成訂購/退訂、訂購關(guān)系查詢、點播鑒權(quán)處理；并通過訪問CDN平臺獲取視頻流服務(wù)。集成播控平臺向家庭網(wǎng)關(guān)管理平臺和分發(fā)控制平臺提供內(nèi)容元數(shù)據(jù)和內(nèi)容實體，并向互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用客戶端提供EPG頁面（如欄目列表、節(jié)目列表、書簽、收藏等）。

CDN系統(tǒng)架構(gòu)主要包含全局調(diào)度（GSLB）、內(nèi)容中心（CCS）、服務(wù)節(jié)點（SNS）、運營管理（OMS），各系統(tǒng)主要功能如下：全局調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)CDN系統(tǒng)的全局控制與調(diào)度功能，是終端用戶訪問的統(tǒng)一入口。該子系統(tǒng)應(yīng)包含用戶請求調(diào)度、調(diào)度策略管理、節(jié)點資源管理等功能模塊。內(nèi)容中心系統(tǒng)負責從上一級內(nèi)容源獲取內(nèi)容、存儲內(nèi)容并為下級節(jié)點提供服務(wù)。本子系統(tǒng)應(yīng)包含內(nèi)容注入、內(nèi)容刪除、內(nèi)容處理、內(nèi)容存儲、內(nèi)容管理以及內(nèi)容分發(fā)等功能模塊。根據(jù)實際運營部署需求，可在全網(wǎng)內(nèi)容中心下層部署區(qū)域內(nèi)容中心，其中全網(wǎng)內(nèi)容中心存儲CDN系統(tǒng)內(nèi)的全量內(nèi)容，區(qū)域內(nèi)容中心僅存儲該區(qū)域內(nèi)的熱點內(nèi)容。服務(wù)節(jié)點系統(tǒng)主要負責緩存熱點內(nèi)容，并為終端用戶提供媒體服務(wù)；當本地緩存沒有內(nèi)容時，服務(wù)節(jié)點應(yīng)向上級節(jié)點回源獲取內(nèi)容并提供給終端用戶。本子系統(tǒng)應(yīng)包含內(nèi)容分發(fā)、內(nèi)容緩存、本地調(diào)度、內(nèi)容處理、媒體服務(wù)以及訪問控制等功能模塊。

三、互聯(lián)網(wǎng)電視CDN組網(wǎng)部署方案

3.1 互聯(lián)網(wǎng)電視CDN組網(wǎng)部署方案

CDN應(yīng)提供靈活、可擴展的組網(wǎng)方案滿足互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)運營需求，滿足網(wǎng)絡(luò)無縫演進需求，具體包括支持多點、分級內(nèi)容注入；支持CDN節(jié)點分布式組網(wǎng)，包括分布式內(nèi)容存儲、分布式流服務(wù)等；可擴展支持標準化、開放的架構(gòu)實現(xiàn)CDN級聯(lián)組網(wǎng)，以及多廠家混合組網(wǎng)；可擴展支持TV、PC及移動終端視頻業(yè)務(wù)的統(tǒng)一組網(wǎng)。

互聯(lián)網(wǎng)電視CDN部署方案重點關(guān)注CDN中的架構(gòu)、功能、組網(wǎng)、接口等。外部接口保證業(yè)務(wù)模塊的標準化對接，內(nèi)部接口確保內(nèi)部組件模塊化，對接接口保證異構(gòu)CDN系統(tǒng)之間的互通，并可支持多廠家方案組網(wǎng)和升級，降低采購成本。業(yè)務(wù)層面需要支持流媒體服務(wù)能力，支持多種流媒體協(xié)議，如HLS，HHTTP PD，下載等，支持WEB頁面的緩存能力，支持WEB業(yè)務(wù)和流媒體業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理和調(diào)度。

圖4 互聯(lián)網(wǎng)電視應(yīng)用CDN內(nèi)部接口拓撲圖

CDN組網(wǎng)包括單點部署和分布部署，其中分布部署又分為二級組網(wǎng)和三級組網(wǎng)架構(gòu)。單點部署：所有設(shè)備集中部署向用戶提供媒體服務(wù)，可以不提供內(nèi)容分發(fā)功能，等同于媒體服務(wù)集群。適用于小規(guī)模流媒體服務(wù)提供或?qū)觾?nèi)容存儲CDN提供面向用戶的流媒體服務(wù)的場景。分布部署：內(nèi)容庫存儲在內(nèi)容中心，區(qū)域中心和服務(wù)節(jié)點可根據(jù)用戶規(guī)模和服務(wù)性能等需求進行分布式部署。對于分布部署的CDN系統(tǒng)應(yīng)支持多個CDN之間的對等互聯(lián)和上下級互聯(lián)，實現(xiàn)跨域方式的內(nèi)容分發(fā)和用戶調(diào)度。

3.2 互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)質(zhì)量測試方案及結(jié)果

以北京、上海、深圳、廣州跨運營商固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)境下的終端進行測試，家庭用戶共享4M-20M。（1）廣東移動、上海鐵通、上海移動測試點與家庭網(wǎng)關(guān)管理平臺直連，在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時，對視頻源進行判斷；（2）廣東聯(lián)通、廣東電信、廣州聯(lián)通、深圳電信、上海電信各測試點均連接到藍汛CDN出口，以觀測跨運營商固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)境下產(chǎn)品體現(xiàn)出來的用戶體驗差異性；（3）北京聯(lián)通連接到藍汛CDN出口，保障出口帶寬穩(wěn)定，且從路由上比其它測試點距離CDN更近，以測試CDN出口情況；（4）北京電信通10M共享；（5）小眾網(wǎng)絡(luò)，ip138網(wǎng)站查詢結(jié)構(gòu)顯示，網(wǎng)絡(luò)出口在國外。

根據(jù)一個月的測試結(jié)果，產(chǎn)品體驗包括直播緩沖時間、切臺時間、EPG刷新時間、直播/點播流暢程度呈現(xiàn)高度一致性趨勢，即4M帶寬條件下，標清回看/點播的視頻播放流暢、EPG刷新流暢，8M以上帶寬條件下高清節(jié)目播放流暢，時移響應(yīng)時間均值各地都能保證在2秒以內(nèi)；異常情況下，比如，晚高峰時期（晚8點半至10點半，各地均有偶現(xiàn)播放卡頓現(xiàn)象），出現(xiàn)卡頓的同一時間點各地表現(xiàn)均一致。廣東區(qū)域各測試點相較北京聯(lián)通整體各項時間性能稍慢0.3秒左右，從路由跟蹤結(jié)果來看比較合理，普遍比北京聯(lián)通采樣點多經(jīng)過兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。視頻播放趨于流暢、穩(wěn)定，連接到藍汛的各播放檢測點播放效果回看和點播播放質(zhì)量均比較穩(wěn)定，未出現(xiàn)視頻播放卡頓的現(xiàn)象。.EPG信息刷新流暢、穩(wěn)定，訪問高峰時，EPG各網(wǎng)絡(luò)檢測點均未有報出EPG刷新較慢的現(xiàn)象。部分小眾網(wǎng)絡(luò)用戶體驗差，從北京電信通測試點的查詢可見其網(wǎng)路出口在國外，其路由表過長，從而導致視頻卡頓、EPG刷新慢現(xiàn)象明顯高于移動、聯(lián)通、電信網(wǎng)絡(luò)下的測試點。（表1）

3.3 互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)質(zhì)量測試典型問題解決

在互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)質(zhì)量測試過程中出現(xiàn)了EPG頁面刷新時間不穩(wěn)定、偶現(xiàn)直播臺切臺慢、CCTV-3、5、6、8無法播放和盜鏈導致服務(wù)器過載，引發(fā)全網(wǎng)卡頓現(xiàn)象的典型問題，通過策略及配置優(yōu)化均得到有效解決，以上典型問題的解決對保障互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)大規(guī)模商用的業(yè)務(wù)質(zhì)量有重要的作用。

（1）EPG頁面刷新時間不穩(wěn)定，即在訪問高峰時，EPG各網(wǎng)絡(luò)測試點均有報出EPG刷新較慢的現(xiàn)象（重點為電影詳情等圖片多的頁面，能夠看到圖片一張一張陸續(xù)顯示），由于當時EPG圖片加載都需要到家庭網(wǎng)關(guān)管理平臺中央服務(wù)器進行請求，通過對EPG圖片加載策略進行優(yōu)化解決該問題。

（2）偶現(xiàn)直播切臺慢，在網(wǎng)絡(luò)情況相對穩(wěn)定時，偶現(xiàn)切臺8-10秒現(xiàn)象（高于平均時間——2.3秒），發(fā)生概率1%，發(fā)生頻道對象無規(guī)律。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，終端存在網(wǎng)絡(luò)丟包現(xiàn)象，通過終端優(yōu)化并升級軟件版本解決該問題。

（3）CCTV-3、5、6、8無法播放，而同一時間，其它頻道均可正常播放。經(jīng)各方配合分析發(fā)現(xiàn)，當時時移服務(wù)器發(fā)生故障，而CCTV-3、5、6、8的播放機制與其它頻道不一致（直播自動切換到時移），從而導致這些頻道無法正確獲取視頻源播放，通過優(yōu)化終端處理機制解決。

（4）盜鏈導致服務(wù)器過載，引發(fā)全網(wǎng)卡頓現(xiàn)象，晚高峰時間段，全網(wǎng)均發(fā)生播放卡頓現(xiàn)象，后經(jīng)后臺流量及日志分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)存在同一序列號同一時間從海量不同IP地址向服務(wù)器發(fā)起數(shù)據(jù)包請求的現(xiàn)象，通過后臺實時測試流量數(shù)據(jù)，確立了防盜鏈規(guī)范，管控盜鏈現(xiàn)象，禁止各問題序列號訪問權(quán)限后全網(wǎng)播放均得到恢復。

四、小結(jié)

2013年8月，國務(wù)院發(fā)布“寬帶中國”戰(zhàn)略實施方案，寬帶正式從部門行動上升為國家戰(zhàn)略，寬帶成為戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施。家庭寬帶類應(yīng)用內(nèi)容也將越來越豐富、高清視頻電話、親情通、家庭安防、教育、健康、無線城市、電商購物等都對寬帶效率，特別是網(wǎng)間流量效率提出更多的需求。在家庭寬帶類應(yīng)用越來越豐富的情況下，有效的CDN組網(wǎng)將持續(xù)對提升用戶體驗、降低網(wǎng)間結(jié)算成本發(fā)揮更重要的作用。參考文獻

[1] 于剛.OTT TV互聯(lián)網(wǎng)電視未來的發(fā)展方向[J].山西電子技術(shù)，2013（5）： 90-91，96

[2] 張世琦.多媒體家庭網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2008年

[3] 朱栩，劉伯濤.構(gòu)建適應(yīng)三網(wǎng)融合的高效能承載網(wǎng)[J].信息通信技術(shù)，2010（5）：53-56

[4] 吳杰.P2P流媒體內(nèi)容分發(fā)與服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海：復旦大學，2008年

[5] 程立考，李紹靜.對等網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用[J].電腦與信息技術(shù)，2006，14（4）： 43-46