4K超高清視頻流傳輸質量監測技術與應用

趙鑫

摘 要 伴隨著4K視頻技術的快速發展，引領整個電視行業步入了高清時代，給廣大電視觀眾帶來了一種全新的視覺體驗。各大4K超高清視頻業務運營商為了持續提升自身的競爭實力，都在致力于提高自身的視頻流傳輸質量控制水平，避免在傳輸的過程中出現卡頓現象，使自身的主體業務水平及核心競爭力得到了有效保障。文章首先分析了4K超高清視頻流傳輸質量監測需求及監測體系，又針地4K超高清視頻流傳輸質量監測技術應用及優化措施進行了研究與分析，希望相關建議可以進一步促進4K超高清視頻流傳輸質量監測技術及其應用水平的持續發展。

關鍵詞 4K;超高清;視頻流傳輸;質量監測;技術應用

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-0360（2018）21-0039-02

隨著我國科學技術水平的整體提升，4K超高清視頻流傳輸技術實現了同步發展。與此同時，人們對于視頻的觀看質量也提出了更高的要求，為4K超高清視頻業務的發展提供了強大的市場需求。各大運營商也看到4K超高清視頻業務的發展前景，對該項服務的關注程度實現了大幅提升，期望通過有效的措施，對4K超高清視頻傳輸質量進行監測與控制，為用戶提供更加流暢、具有高清晰度的視頻流傳輸服務;同時，對于可能存在的故障問題，做到提前防范與盡快處理，為視頻流傳輸過程中的穩定性及可靠性提供有力保障。要想實現這一目標，不論是運營商還是相關技術人員，都必須致力于4K超高清視頻流傳輸質量監測技術的應用與發展，使其更好的服務于超高清視頻傳輸業務的發展。

1 4K超高清視頻流傳輸的質量監測需求

現今4K超高清視頻已經在人民群眾中廣泛普及，且已經成為運營商提供視頻傳輸服務的主要渠道。但是，由于4K超高清視頻流傳輸的某些特點，決定了其運行過程必須由一個強大的帶寬網絡作為支撐，滿足高清視頻傳輸對網絡傳輸速度的要求;與此同時，服務器的性能及電視端的管理，也是4K超高清視頻流傳輸質量的關鍵性因素。當具備了以上條件之后，4K超高清視頻流傳輸質量監測技術及其應用水平則成為視頻流傳輸質量的重要依據。運營商企業若想提升自身的競爭力，擴大業務范圍，就必須保證視頻流傳輸質量得到廣大群眾的認可。經相關技術人員的不懈努力，推出了4K超高清視頻流傳輸質量監測系統，檢測系統在對視頻傳輸狀態進行24h不間斷監測，有效減少傳輸故障的發生事件，提升服務品質的目的，使視頻流傳輸效率及傳輸質量得到強有力的保障。

2 4K超高清視頻流傳輸質量監測體系的主要功能

為了保證4K超高清視頻流傳輸質量監測系統的高效穩定運行，在進行系統構建之初，設計者就從主觀分析和客觀評價兩個方面對視頻流傳輸效果進行判定，以此來保證判定結果的準確性。二者的工作原理為：首先通過相應的技術手段了解視頻流的傳輸狀態，如果檢測出異常現象，再針對故障原因進行主觀上的分析，以便于及時采取有效措施消除故障，使視頻流的傳輸過程回歸到穩定狀態。在該監測系統中，還利用編解碼算法構建了一個數據分析模型。該模型從網絡監控層、視頻編碼壓縮損傷分析層和終端視頻質量分析層三方面入手，對視頻損傷情況進行監測分析。其工作流程為：網絡監控層的工作目的是監測網絡運行狀態，保證輸出數據可為視頻提供重要依據;視頻編碼壓縮損傷分析層的工作目的是分析編碼算法和動態圖像，確認視頻壓縮損傷;終端視頻質量分析層則是借助于視頻評估算法，對視頻傳輸質量給予客觀評價。

1）CDN服務器的性能監控。在研究4K超高清視頻流傳輸質量監督技術的過程中，發現這樣一個現象：CDN服務器的安裝位置與其運行質量之間有著密不可分的關聯。例如當CDN服務器的安裝位置距離機頂盒較遠時，IP網絡就會受到較大的干擾，進而影響到視頻流的傳輸速度及傳輸質量。由此看來，在安裝CDN服務器時，應將其安裝在盡量靠近機頂盒的位置上，以此來提高視頻流的傳輸質量。除此之外，為了滿足視頻流傳輸效率的相關要求，還需要CDN服務器根據機頂盒的性能需求，做出一系列的響應操作。通過上述分析，我們了解到：提高CDN服務器的性能，是提高4K超高清視頻流傳輸效率得到有效途徑，只有CDN服務器具備較好的性能，才能夠滿足機頂盒的各項需求。該監測系統還具備警告功能，當系統檢測到CDN服務器存在運行異常時，會發出警報聲，提示工作人員查看CDN服務器的運行情況，必要時需進行相應的調整，對運行故障進行提前防范，從而保證視頻流傳輸的效率。

2）IP網絡傳輸性能監控。4K超高清視頻流傳輸用戶協議為HTTP/TCP，該協議對整個系統的穩定性及可靠性都具有較高的要求。HTTP/TCP協議自身具有強大的受損文件修復功能，在視頻傳輸的過程中，一旦遇到了受損文件，HTTP/TCP協議便可對其進行修復，為視頻流傳輸過程中的安全性提供有效依據。但受損文件需要時間修復，用戶下載也要時間，而用戶下載也需要時間。在修復時間與下載時間相互抵消的情況下，并不會影響到用戶的觀看體驗效果。近些年來，隨著4K超高清視頻流傳輸技術的不斷發展，已經極少會出現卡頓或者馬賽克的現象，只是在下一段視頻開播之前，存在一個較短的緩沖時間，需要用戶進行等待。超高清視頻流的傳輸質量與網絡傳輸過程中的損傷現象并不存在直接關聯，在這種情況下，有必要針對以往的視頻質量監測方式進行更新，否則對于視頻流的傳輸質量則無法進行有效監測，傳輸質量自然無法得到保障。因此，在今后的工作中，相關技術人員要針對4K超高清視頻流的傳輸特性及各項評定指標進行評定與分析，在此基礎上，構建起一個全新的監測體系。評定指標主要包括：（1）有效下載吞吐率;（2）TCP失序包;（3）由于TCP協議具有差錯恢復功能，通過重傳TCP包，可彌補網絡丟包問題;（4）TCP重傳包比率;（5）TCP重復包數;（6）TCP重置數;（7）TCP低窗口包數。當TCP報文窗口低于設定的限值時，則視為低TCP窗口報文。客戶端若持續出現TCP低窗口數據包，則有可能是存在某種性能問題，需降低服務器媒體流的發送速度。針對4K超高清視頻流傳輸質量監測技術及其相關應用，希望今后的發展中可以得到更多的討論與推廣。

3 4K超高清視頻流傳輸質量監測技術的優化措施

4K超高清視頻流傳輸質量監測系統的誕生與發展，是為了保障4K超高清視頻傳輸的整體質量。因此，在建立該監測系統的過程中，需要結合視頻流的傳輸特點及各類影響因素進行全面的判斷與分析，為質量監測系統的實用性及有效性得到有效保障。在對該系統進行研究的過程中，為了確保最終的監測效果，使其監測性能得到充分發揮，系統操作人員可以創建一個仿真模型，對運行過程中可能出現的視頻流傳輸問題進行模擬與分析;此后，再針對監測系統進行優化。此外，借助網絡損傷模擬器，也可以對各種網絡問題進行模擬，同時對該系統能否根據視頻流傳輸的真實狀態給出準確評估進行判斷，以此來提高各項監測指標的準確性。在此基礎上，對監測系統進行改進與完善;還有，對于機頂盒內部QoS軟探針的準確性也要做出評估，通過這一環節可以進一步保障4K超高清視頻流的傳輸質量。在對網絡問題進行模擬試驗時，也要同時關注QoS軟探針的運行情況，時刻將視頻傳輸質量與用戶要求之間進行對比，對QoS軟探針的真實性能進行了解與分析，為視頻傳輸質量提供全方位的保障。

4 結束語

4K超高清視頻傳輸業務是高新科學技術發展的產物。隨著人們對收看質量要求的不斷提高，各大運營商看到了4K超高清視頻業務的巨大發展前景。爭相引進了4K超高清視頻傳輸服務，進一步推動了該項技術的發展速度。與此同時，各大運營商為了使自身的業務水平得到持續不斷的提升，不約而同將工作的重心轉移至4K超高清視頻流傳輸質量方面，力求通過提升視頻傳輸質量來提升自身的業務水平，為用戶帶來更多、更好的觀看體驗，從而贏得更多的用戶支持。事實證明，這一發展方向是正確的，在今后的工作中，相關的技術人員還需要繼續努力，對4K超高清視頻流傳輸質量監測系統進行的持續優化，確保系統的監測效果以及運行質量。

參考文獻

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作者簡介：趙 鑫，中央廣播電視總臺技術制作中心錄制二部。