IPTV业务监控、性能分析解决方案

2008/12/04

IPTV用户数分布表

　　在IPTV设备供应商中，各家厂商各有千秋，其中在国内市场占有率最好的是中兴通讯，其次是UT斯达康、华为、上海贝尔阿尔卡特。中兴通讯跟华为均能提供端到端的解决方案，从头端到客户端，从业务层到传输层，提供完整的设备，可以使用统一的平台对整个系统进行管理，并且在保证统一的同还提供了较好的开放性，支持多家内容提供商及STB的接入。

　　UT斯达康专注于IPTV的研发，它提供了一个开方式的电信级的IPTV业务平台，可以很方便的跟其它厂商设备集成。UT斯达康在IPTV技术方面有独到之处，其流媒体传输，不同于其众多IPTV设备厂家的CDN内容推送方式，而是采用了流媒体切片技术将节目内容分散存储在各个服务器的节点上，并利用对等传输的方式使网络以及服务器的利用率达到最大。该类型的组网方式比CDN内容推送的方式更能适应多用户流并发的情况，能保证运营系统的稳定性。

　　上海贝尔阿尔卡特虽然在中国IPTV市场不太理想，但是其母公司阿尔卡特-朗讯公司是全球最大的IPTV供应商，拥有最雄厚的固网、宽带接入以及IP网络全线产品支持。

　　华为曾中标广东电信的IPTV项目。工程共5万并发流、覆盖10万用户。华为IPTV系统还为广州、深圳等珠三角经济最发达城市用户提供丰富的直播电视(BTV)、视频点播(VOD)、时移电视、远程教育、即时通讯(如：QQ)等电信增值业务。目前，华为IPTV解决方案已在中国、法国、泰国、乌克兰、塞黑(前南斯拉夫)等国家累计开通30多个商用/试商用局点。

　　中兴通讯“EyeWill网络视讯”国内IPTV市场斩获颇丰：中标云南电信昆明和丽江两地市的IPTV试点项目；独家中标陕西电信IPTV项目，用户规模3万线；独家中标江苏电信IPTV项目，以及广东电信佛山、东莞等地IPTV项目；与上海贝尔阿尔卡特平分了北京网通5万线用户规模的IPTV订单；2006年6月，成为上海电信IPTV商用项目的设备提供商之一。在成为国内IPTV解决方案供应商赢家的同时，中兴通讯“EyeWill网络视讯”还成功进入了欧洲、拉美、东南亚等多个海外市场。

　　UT斯达康的奔流系统已经在国内外运营商中有了广泛的应用，尤其是在国内的哈尔滨和上海两大标杆市场的成功应用。UT斯达康奔流系统借助整体方案优势，在中国电信各IPTV项目建设中，力挫群雄，先后承建了上海、浙江、广东、福建、云南、安徽、海南、宁夏等地的IPTV系统。

　　2.2 IPTV运营面临的问题

　　IPTV业务的监控

　　由于IP网络本身就是一个不可靠的网络，IPTV业务又是一个需要高带宽，低传输时延和低时延抖动的业务，在IPTV业务运行的时候，整个IPTV网络任何一个环节出现问题，都可能导致用户观看电视时出现马赛克，声音断断续续，严重时甚至可能导致用户无法观看电视。因此，对IPTV业务的监控是必不可少的，而现行的IPTV设备供应商专注于业务的实现，对于监控仅限于设备网管，不能行之有效的对业务进行监控和维护。

　　IPTV性能的分析

　　在运营商IPTV监控中心，由于没有较好的监控手段，常使用传统的电视墙的方式对业务进行监控，在出现问题时进行手工记录，无法保存当前的原始数据，因此就无法对出现的问题进行分析，无法找到故障并进行解决，存在很大的隐患。而在传输部门，虽然有一些网络监控的工具，但只能分析到网络层的数据，不能分析到IPTV业务存在什么问题，两者没有有效的结合在一起，对整个IPTV业务的性能就没有一个确切的了解。

　　在管理、优化的层面，只能够得到一些网络设备数据报表，无法从管理的层面对IPTV业务的运行质量进行了解。

　　IPTV故障的排除

　　在用户使用IPTV时，由于IP网络的不稳定性和IPTV网络架构的复杂性，及客户的使用习惯，会出现更多的问题，如启动后无法接入IPTV，频道切换过慢，常出现马赛克，声音断断续续等。

　　在现行情况下，在客户出现问题后，运维人员需携带机顶盒，便携式的电视面，笔记本电脑，相关数据仪表等一大堆的工具去到接入机房检测，如在接入机房没检测到任何问题，还需携带这些工具去客户处检测，非常麻烦，并且在检测时只能使用排除法，哪一设备有问题直接更换，无法清楚的了解问题出现的具体原因（如机顶盒出现故障，有可能是机顶盒设置问题，而不是机顶盒本身损坏）。

3.WatchiTVIPTV监控解决方案

　　3.1 WatchiTVIPTV监控解决方案主要特点

　　本方案能系统完整的对整个IPTV网络进行监测及故障排查。在网管中心通过WatchiTVNMS集中统一的查看分布于网络中各监测点WatchiTVProMatrix-II所采集的信息，了解整个IPTV网络的运行状态。在IPTV网络各关键节点安装WatchiTVProMatrix-II，7*24小时的收集IPTV网络中网络层及应用层数据，并把相关结果传送至网管中心的WatchiTVNMS。在IPTV用户端使用WatchiTVPortable进行IPTV业务的开通和用户端故障排查。

　　WatchiTVDistributed–IPTV网络分布式监控管理

　　在运营商网络中，通过WatchiTVDistributed分布式网络监控系统对整个IPTV传输网络进行监控。在网管中心就可以通过WatchiTVNMS集中的查看IPTV网络中网络层及应用层数据。它能帮你随时发现问题，并从根源上隔离问题，在出现问题时及时报警，通过分层、分段的信息迅速找出故障，解决问题，提高效率。WatchiTVProMatrix-II探针可以放置到网络中任意需监控的位置，从核心网络到边缘节点，它能接入运营中的IPTV网络，按照预先设置的门限，监视视频流的质量。当出现问题后，警报被触发，WatchiTVProMatrix-II马上传递给网管中心的WatchiTVNMS，网络维护人员即可马上进行处理，迅速解决问题。

　　WatchiTVPortable-客户端业务开通测试和故障排查

　　在用户开通时，扫描出所有频道并测试出频道切换时间，测试每一频道的视频/音频质量，查看是否达到开通的标准。在用户报障后，通过WatchiTVDistributed发现IPTV传输网络没有任何问题，就可使用WatchiTVPortable在用户端进行测试，监测STB的启动过程（查看STP启动中是否出现问题，是否认证未通过，是否中间件未连上等），监测IGMP控制信号（频道切换时间是否过长，加入组/离开组是否成功等所有控制信号，检测是否由于控制信号不正确引起IPTV出现问题），实时的分析视频流（查看视频质量，可查看PCRJitter、MPEGBitRate、MPEGPacketLoss，检测视频质量是否出现问题），ATUR信息查询（查询ATUR上传/下载数率，查询ATUR信噪比等硬件信息，检测物理链路是否正常）。

　　3.2 WatchiTVIPTV监控解决方案的优点

　　本方案能帮助运营商实时查看IPTV网络，出现问题时实时报警，以便迅速的发现问题，解决故障。

　　在运营商监控中心，使用WatchiTVDistributed，可以只通过一个屏幕查看整个IPTV的网络现状，出现问题实时显示并自动记录下来，通过进一步的查看详细资料找到问题的根源，是在哪一个地点出了问题，出问题的协议层在哪里。还可以跟SMS系统联网，实现无人值守，出问题时通过SMS进行报警，管理人员可以使用WEB方式，远程登入查看，解决问题。

　　在IPTV网络优化/业务管理层，可通过WatchiTVDistributed的历史报表（年、月、日），了解IPTV网络/业务的整体性能，来决定是否进行优化或者扩容。

　　在IPTV客户端运维，使用WatchiTVPortable，只需携带笔记本电脑，就可以很方便的在用户处/接入机房进行测试，判断出问题点。方便、快截，并且无需另行携带机顶盒及电视机。

4.系统功能

　　4.1 WatchiTVDistributed系统功能

　　4.1.1 功能概述

　　WatchiTVDistributed是一个分布式的IPTV全网监控解决方案，它能集中的查看IPTV网络中网络层及应用层数据，随时了解IPTV网络的现状，即时发现问题，以便网络维护人员能够迅速有效的解决问题，并且具备功能强大的报表功能，最低可出具每一频道的时报表，帮助用户了解近段时间IPTV网络情况。WatchiTVDistributed包括WatchiTVNMS和WatchiTVProMatrix-II两个设备。

　　WatchiTVNMS是整个IPTV分布式管理系统的核心，它提供实时的视频/网络管理、缝合监测、报警及报告功能。WatchiTVNMS是一个可扩展的解决方案，支持在网络中使用WatchiTVProMatrix-II同时监测数百个频道。WatchiTVNMS提供了简单易用的接口，使用标准的SNMP协议收集整个IPTV网络中所有的WatchiTVProMatrix-II监测数据。

　　WatchiTVProMatrix-II是一个被动的，非插入式的网络监测控针，它能让你集中的查看IPTV网络中网络层及应用层数据。它能帮你从根源上隔离问题，迅速解决问题，提高效率。WatchiTVProMatrix-II探针可以放置到网络中任意需监测的位置，从核心网络到边缘节点。使用WatchiTVProMatrix-II接入运营中的IPTV网络，按照预先设置的门限，监视视频流的质量。当出现问题后，警报被触发，WatchiTVProMatrix-II能马上传递给网管中心的WatchiTVNMS，网络维护人员即可马上进行处理，迅速解决问题。WatchiTVProMatrix-II即可作为一个单独的数据采集设备，也可作为一个探针，分布的放置在整个IPTV网络中构建一个可升缩的IPTV监测解决方案。

　　4.1.2 功能特征

　　(1)、集中的监控IPTV网络业务质量

　　使用WatchiTVDistributedIPTV分布式监控系统，能集中统一的查看整个IPTV网络的现状，通过使用WatchiTVNMS收集分布于各监测点的WatchiTVProMatrix-II数据并显示出来。用户不必使用传统的监控方式，用一堵电视墙来监控视频质量，只需使用一个显示器就能查看到整个IPTV网络现状，并且在出现问题时还可自动报警，进行更深入的分析。

WatchiTV Distributed IPTV分布式监控系统和传统监控方式相比

　　用户能通过WEB的方式一目了然的查看到每一频道在各个不同位置的视频质量（如下图，主画面可显示每一频道的DVBTR101-290、PCRJitter、PacketLoss、Throughput，并且使用颜色区分状态，绿色表示正常，红色表示有故障出现。），并且可以实时的远程查看该频道在该监测点的视频，以主观感知的方式查看相关故障参数对视频的影响。

　　在视频质量发生问题后（相关参数超过门限，以红色显示），会实时的进行抓取视频流进行保存，并且可以跟短信系统SMS相结合，第一时间将问题反映给维护人员，以便及时发现问题，迅速解决问题。

　　在出现问题后，可深入查看每一个WatchiTVProMatrix-II所有频道的详细信息，包括频道号、频道名称、IP地址、端口、DVBTR101-290、PCRJitter、PacketLoss、Throughput，以便用户能非常方便的查看该位置IPTV业务运行情况，方便管理及维护。

　　(2)、深入的分析每一视频流质量

　　WatchiTVDistributed对于处于WatchiTVProMatrix-II监控点的每一视频流（包括每一频道），都可进行更进一步的详细分析。可以查看到PAT及PMT的详细解码信息，按时间显示的视频流PCRJitter、吞吐量、丢包以及每一PID的实时吞吐量，PCR速率，并且以较明显的颜色显示出相关状态（绿色正常，红色超过门限），使用户能够一目了然的看到现行IPTV视频流的质量，并且可以实时的远程查看该视频流，以主观评判的方式查看相关参数对视频质量的影响。

　　在本视图中，单击吞吐量的时间图可以显示数据包到达间隔分布图，有时我们查看IPTV视频质量比较正常，通过查看数据包到达间隔分布图，发现数据包在一个很短的时间内大量到达，虽然在短时间内IPTV业务正常，但如果这种突发的流量的次数增多或者时间增长，在IPTV网络中的交换机或者用户端的STB没有办法承受这个突发的流量，就会产生丢包等问题，以至于影响到整个IPTV业务的运行。

　　用户在查看IPTV业务质量时，如发现问题，还可以更进一步的查看视频PES包头解码的详细信息，包括PES加扰控制信息、PES优先级别指示、数据适配定位指示符、有否版权指示、原版或拷贝指示、有否显示时间标记（PTS-PresentationTimeStamp）/解码时间标记(DTS-DecodeTimeStamp)标志、PES包头有否基本流时钟基准(ESCR-ElementaryStreamClockReference)信息标志、PES包头有否基本流速率信息标志、有否数字存储媒体（DSM）特技方式信息标志、有否附加的拷贝信息标志、PES包头有否循环冗余校验（CRC-CyclicRedundancyCheck）信息标志、有否PES扩展标志。有扩展标志，表明还存在其它信息。如，在有传输误码时，通过数据包计数器，使接收端能以准确的数据恢复数据流，或借助计数器状态，识别出传输时是否有数据包丢失。

　　在监测中，如发现DVB错误，还可以更进一步的查看DVBTR-101290（TR101-290是DVB系统测量标准之一，它定义了三个优先级，是码流监测的一项主要内容。通过这三个优先级的监测，可以检验被监测的码流是否符合MPEG-2和DVB标准。）详细解码信息，包括以下三个优先级的信息：

　　第一优先级：同步错误(TSSyncLoss)、同步字节错误(SyncByteError)、包识别丢失(PIDMssing)、节目相关表(PAT)、节目对照表(PMT)、连续计数错误(ContCountError)。

　　第二优先级：数据传输错误(TransportError)、循环冗余校验(CRC)、节目参考时钟间隔错误(PCRDiscont)、节目参考时钟抖动错误(PCRJitterError)、播出时间标记(PTS)。

　　第三优先级：网络信息表(NIT)、业务描述表(SDT)、每路信息表(EIT)等。

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