IPTV中增強的QoE技術分析與研究

杜亞化

摘 要： IPTV是一種依托于互聯網技術的多媒體網絡服務平臺。對于IPTV的用戶而言，視覺感受、信號穩定和頻道響應三方面甚為關注。若IPTV運營方不能在這三方面上位用戶提供優質服務，用戶流失也將在所難免。為有效保證用戶的良好體驗效果，筆者分析其中主要的影響因素，并指出與之對應的解決途徑，以此為IPTV運營方克服用戶流失風險夯實業務基礎。下文，則針對IPTV中增強的QoE技術予以分析，通過應用QoE增強技術為廣大IPTV用戶提供優質的服務。

關鍵詞： IPTV服務；QoE；技術分析

近年，IPTV技術發展飛快，以MRG研究結果來看，全球的IPTV用戶數量在2014年底將突破1.02億，IPTV市場創造的利潤也將超過460億美元。而我國將迎合三網融合的契機，各網絡運營商對推進IPTV服務紛紛躍躍欲試。然而，不能只看光鮮的一面，IPTV服務突顯的問題也十分尖銳。諸如，IPTV數據包延遲、丟包等問題終將不可避免地對IPTV媒體質量造成不良影響，用戶無法從IPTV中體驗優質服務，久而久之，用戶可能棄之而去。因此，IPTV中應用增強的QoE技術是十分必要的。

1 影響IPTV用戶體驗感的主要因素

IPTV服務平臺必然是以多媒體方式為廣大用戶提供服務，較為常見的有Multicast視頻直播（組播）形式和Unicast點播（單播）形式兩種，二者均屬于流媒體業務范疇。但是，Multicast視頻直播（組播）和Unicast點播（單播）在為IPTV用戶提供視頻服務過程中對實時性和時延敏感度的要求截然不同。究其原因，Multicast視頻直播（組播）是一種單向的流媒體傳遞。實際上，為緩解網絡信號傳送的壓力，平臺直播視頻信號以多播發送的方式為主，這樣會導致直播頻道的切換過程時間更長，較之于普通電視顯然要慢得多。據研究統計，視頻直播和點播的誤包率與丟包率約為10-6，而丟包和誤包對IPTV服務的影響甚為敏感，細節問題可能導致用戶體驗不佳。因此，IPTV服務平臺的業務保障功能要做到細致入微。

2 IPTV中增強的QoE技術分析與研究

為規避IPTV服務平臺中互聯網的不良影響和保證IPTV用戶的最佳服務體驗，應用增強的QoE技術勢在必行。應用增強的QoE技術是將影響IPTV用戶服務體驗作為出發點的，主要解決IPTV用戶體驗高峰期對寬帶擁塞（互聯網寬帶沖擊壓力過大）、頻道切換延時和信號丟包等問題，避免直播畫面和點播畫面出現馬賽克或卡頓、停滯等情況。

2.1 解決寬帶的擁塞問題

IPTV運營方在布置具體業務方面不得不充分考慮投資成本的情況，并不根據寬帶需求實現規劃，它僅以普遍情況作為規劃前提來部署業務從而為IPTV用戶提供平臺服務。當然，IPTV用戶的梳理是浮動變化的，某些時段是用戶體驗高峰期，其VOD并發率自然水漲船高，對互聯網寬帶的承載要求必然更為苛刻。除此以外，HD用戶的比例增大的同時，IPTV用戶對互聯網寬帶需求有可能直接突破現有網絡的承載范圍，由此引發寬帶擁塞問題將導致IPTV用戶的服務體驗不佳。

呼叫準入系統（簡稱CAC）是解決IPTV平臺寬帶擁塞問題的針對性方案，它可按照網絡資源來確認潛在的寬帶擁塞位置能否繼續運行，若網絡資源無法匹配實際需求，互聯網將自動阻截外部的接入請求，可保證當前擁有自由可以達到實際的需求。另外，因IPTV平臺網絡基礎的拓撲類型很多，其業務單元往往處于一種較為復雜的網絡環境中，而應用增強的QoE技術是專門為降低承載網絡環境復雜性的途徑，它可以簡化業務層的邏輯交換單元交互過程，即完成呼叫準入控制過程。

IPTV應用請求開啟新VOD對話，其應用的請求對象為統一網絡資源管理（為標準化系統）。統一網絡資源管理接受請求指令還需依托于承載網絡，按照當前的互聯網寬帶參數和QoS參數在傳送層完成網絡資源的標準分配，之后便完全接受對話請求指令，而傳送層則根據統一網絡資源管理對策來確保此次對話的寬帶暢通、穩定。統一玩兩個資源管理應用了通用策略模型與拓撲管理機制，可使用多類網絡構架和技術平臺，也是IPTV服務平臺展開業務的接觸點，它可以規避諸多網絡細節。實際上，它對拓撲與用戶雙方面感知也具有積極作用，為每一組對話直接提供途徑，確保整個平臺的資源利用最大化。同時，統一網絡資源管理又可以動態感知到IPTV用戶的注冊過程，可自動標示IP和物理網絡資源映射。統一網絡資源管理復合ETSI/TISPAN標準，其標準被定義于多組業務網絡，若干個應用可以共同聯系互聯網寬帶，因而使得信號傳送業務的管控過程完全與應用分離，邏輯關系更為簡化，完全以分層化的方式進行。利用標準接口可實現統一網絡資源管理與多種業務的組件和互聯網絡的交互過程。

2.3 縮短頻道的切換時間

IPTV用戶對于頻道切換的便捷性要求很高，頻道切換的響應時間是每一位IPTV用戶體驗效果的直接反映。通常，IPTV用戶對直播頻道的切換時間期望值為2秒，而VOD切換時間的期望值則為10秒。與普通電視網相比，切換過程更為便捷。因此，IPTV用戶在為廣大用戶提供視頻播放服務方面要盡量做到時延最小，更便捷的頻道切換才能在行業競爭中脫穎而出。

對IPTV平臺視頻播放頻道切換時間影響的條件很多，如傳送寬帶的性能和交換裝置的功率、指令交互引起時延等，以上因素均對視頻播放頻道切換時間具有決定性影響。IPVT平臺對機頂盒的要求是可以完成內部的切換指令處置、媒體流緩存和解碼壓縮，但以上要求的實現都會對頻道切換時間造成影響，而寬帶指令時延的成因在于組播協議的自身機制。因此，我們需要引入快速頻道切換技術。

IPTV平臺的FCC服務裝置的接收終端可接收多播流，緩存時間約1秒至5秒。若IPTV用戶切換頻道，機頂盒將重新增入一個多播組并發送一條請求指令給FCC服務裝置。帶FCC服務裝置接收終端收到請求指令便即時傳送新頻道信號至機頂盒，而機頂盒同步將切換頻道的IP數據包轉存給緩存裝置。以上過程可以將IPTV用戶切換頻道時間壓縮到1秒以內。

2.4 解決傳送丟包的問題

互聯網寬帶接入IPTV平臺是為了實現用戶與平臺之間的聯系，聯入形式包括FTTH、FTTB+LAN、ADSL、HFC/Cable Modern、WLAN（無線接入）等。ADSL接入的丟包率大于10-4，IPTV應用QoS則無法通過ADSL接入來組建。

增強的QoE可利用FEC與包重傳送二者聯合的方式來克服ADSL接入丟包率過大的問題。總體設計思路如下：

（1）IPTV頭端應用FEC編解碼裝置完成媒體直流的編碼并產生FEC數據包。FEC數據包和初始的直播媒體流數據包予以封存，并形成兩股媒體流同步發送至接收終端。

（2）機頂盒端出現直播媒體流丟包的問題，可利用已接收的FEC數據包和直播媒體流數據包完成初始數據的恢復。

根據以上思路可以恢復九成以上的丟包數據，剩余丟包數據則通過包重傳送的方式予以取回。

3 結束語

服務行業競爭日益激烈，傳統服務形式已經完全落后于新興服務。IPTV技術的發展將推動服務行業競爭更趨于白熱化。本文分析與研究IPTV中增強的QoE技術旨在通過技術交流促進產品研發，真正為每一位IPTV用戶提升體驗感。■

參考文獻

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