IPTV视频流量利用率提升方法研究_徐勇.pdf

电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)215 SUPERVISION&TESTING监管与检测文献引用格式：徐勇.IPTV 视频流量利用率提升方法研究 J.电视技术，2023，47（1）：215-220.XU Y.Research on improving the utilization of IPTV video trafficJ.Video Engineering，2023，47（1）：215-220.中图分类号：TN948.14 文献标识码：A DOI：10.16280/j.videoe.2023.01.055IPTV 视频流量利用率提升方法研究徐 勇（新疆联通网络管理中心，新疆 乌鲁木齐 830000）摘要：IPTV 嵌入式软探针监测系统通过获取 IPTV 终端节点的关键指标，将指标发送到集中监测平台，实现端到端的质量监测、告警及诊断功能。基于此，探讨利用软探针监测系统提升视频业务流量利用率、释放无效流量占用网络带宽的方法。关键词：IPTV 软探针；无效流量；视频流量利用率Research on Improving the Utilization of IPTV Video TrafficXU Yong(Xinjiang Unicom Network Management Center,Urumqi 830000,China)Abstract:The IPTV embedded soft probe monitoring system obtains the key indicators of IPTV terminal nodes and sends the indicators to the centralized monitoring platform to achieve end-to-end quality monitoring,alarm and diagnosis functions.Based on this,this paper discusses the method of using soft probe monitoring system to improve the utilization rate of video traffic and release invalid traffic to occupy network bandwidth.Keywords:soft probe for IPTV;invalid traffic;video traffic utilization1 技术背景新疆联通 IPTV 现有用户已经超过 20 万。然而，根据日常监测发现，机顶盒终端存在一定数量的 724 小时持续播放用户（此情况往往是无人观看电视的）。此种情况对新疆联通的接入网络资源、分平台节点点播资源都造成较大的浪费。故需要调研出有效可行的解决方法，加强对此类机顶盒的监管能力，并实现对此类用户的远程无干扰管理，减少视频网络流量资源的浪费1-2。经对现网所有终端管理系统的摸排，发现可以结合 IPTV 端到端监测系统中的机顶盒嵌入式软探针对机顶盒进行待机和关机操作，从而达到机顶盒释放对应占用资源的目标3。因此，通过机顶盒嵌入软探针智能判断出视频流量资源占用用户，就成为视频流量利用率提升的关键技术要因。2 新疆联通 IPTV 端到端监测系统现状新疆联通IPTV质量监测平台的总体架构如图1 所示。IPTV 端到端质量监测平台由集中监测平台和IPTV 质量监测工具构成。集中监测平台对监测工具送来的指标进行统计、分析和关联，实现端到端的质量监测、故障告警、故障诊断以及质量分析评估等应用功能。IPTV 质量监测工具通过各个节点探针的部署，采集 IPTV 端到端各节点的关键指标，并上报给集中监测平台。目前新疆联通的端到端质量监测系统已监测机顶盒（STB）用户 20 多万户。3 无效视频流量调研分析通过端到端质量监测系统，技术人员统计了1 个月的样本数据，对电视机关机、机顶盒（STB）作者简介：徐 勇（1976），男，本科，工程师，研究方向为 IPTV 平台建设维护。216电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)SUPERVISION&TESTING监管与检测开机、机顶盒节目播放时长进行分析，认定持续性 24 小时开机播放节目的机顶盒为产生无效视频流量的机顶盒（因为持续 24 小时多天这种基本为不关闭机顶盒电源导致，用户并未观看电视节目）4。无效视频数据的流量统计如图 2 所示。据统计，在样本中，每天有近 1 000 3 000 户机顶盒未关闭。开机不观看节目的机顶盒特征有：日开机次数为 1，日开机时长为 1 天。根据统计，IPTV 视频业务平均每天看单一节目超过 23 小时 50 分钟的用户共 1 457 户（取样于20 万机顶盒软探针可管控的机顶盒）。每天最少可以降低无效视频流量 146 677 GB（取值于探针系统），每天最少可以减少视频节目有效请求次数 31 092 次。平均每天 24 小时开机顶盒同时播放节目的 1 457 个用户的区域统计如图 3 所示，只统计安卓智能机顶盒。承载质量拨测探针承载网用户侧SR/BRASSWTICHPOP节点STB内置软探针核心平台节目源视频库视频库TPTV 能力平台点播服务器、组播录制媒体流监测探针单播文件监测探针OLTCR业务可用性拨测探针多画面监测探针（a）各探针测试节点 统一的 EVA 探针管理EVPM Clients(Web GUI)EVA 探针管理器中心服务器高性能EVA 探针EVA 接入探针便携式EVAEVA 家庭探针EVA-Pad手持式仪表ResidentialGateway家庭网络本地视频站点（VHO）MPLS/IP核心网ContentRouterRoutingSystem视频头端（SHE）PSTNInternetInternetRouterEAR/BNGDSLAMEncoderVoD ServerVoD ServerSoftSwitch 集中的 IPTV KPI 监控 集中事件管理（b）整体网络拓扑结构图 1 IPTV 质量监测平台总体架构 电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)217 SUPERVISION&TESTING监管与检测根据调研，新疆联通有华为、中兴、杰赛、贝尔、百视通、创维及金运共七款终端，每款终端有不同的版本、型号，所有型号在现网均有存量，但是部分终端型号不支持长时间无人操作自动待机和关机功能，同时还有用户未开启支持自动待机和关机操作对应的机顶盒配置，从而造成机顶盒一直没有关闭，24 小时持续从平台请求节目，使得接入网络产生大量无效视频流量，高峰期还会对网络造成拥堵5。根据 IPTV 端到端质量监测平台统计分析，每天平均有 1 000 3 000 户没有关闭机顶盒，每台机顶盒的开机的功率为 20 W 左右，因此开机一天耗电 0.48 kWh，平均现网一年消耗的电能为 172 800 518 400 kWh，电费在 8.6 25.92 万元。以下对单一用户进行 24 小时观看节目和 4 小时观看节目做流量对比分析。主要进行以下试验。（1）在试验环境模拟一个 24 小时不关机用户，试验观看点播直播节目。（2）在试验环境模拟一个开机 4 小时机顶盒用户，试验观看标清、高清、4K 节目。（3）计算正常观看节目 4 小时用户与 24 小时不关机用户每天观看节目点播次数和流量的对比。经过测试，得出以下结论：高清直播节目码率为 4 Mbs-1，一天 24 小时不关机观看单一节目（高清节目），占用 42 GB 流量；只开机 4 小时观看单一节目（高清节目），占用 7 GB 流量。无效流量为用户关闭电视而不关闭机顶盒产生的流量，平均单个用户可以节省大概 35 GB 的无效网络流量，按照现网 3 000 个未关闭机顶盒用户计算，一个月可节省无效流量为 3 150 TB，一年就可以节省无效流量为37 800 TB。图 2 端到端质量监测系统对无效视频数据的流量统计 58 175 29 15 4 15 131 248 73 102 102 29 58 117 219 83 050100150200250300数量/户图 3 平均每天 24 小时未关机顶盒用户的区域分布218电视技术 第 47 卷第 1 期(总第 566 期)SUPERVISION&TESTING监管与检测由此看出，机顶盒在开机无人观看状态下产生的无效流量和耗电量是惊人的。如果能使机顶盒处在待机状态，不仅节省了流量，也可延长机顶盒的使用寿命。在此次调研过程中，充分利用端到端 IPTV 机顶盒嵌入式软探针监测系统，能够找到 24 小时开机播放视频的用户。此外还需要调研出准确的远程关机方式，同时确定该用户是无人观看的状态。针对用户是否观看的确定方法，经过多方面技术分析，目前最可行的办法是让端到端 IPTV 嵌入式软探针支持 HDMI 接口电压数据的采集（当 HDMI 不对电视机输出数据时电压为 0，输出数据时有电压存在），能够感知 HDMI 口电压数据输出情况及电压大小，在电视机关机且机顶盒持续播放节目时，则发送关机或待机判断，进行远程关闭机顶盒管理控制。4 IPTV 嵌入式软探针系统远程控制实现方式4.1 确定实现过程中的重点关注内容具体实现过程中，需要重点关注以下内容。（1）机顶盒 HDMI 接口规格型号。监测包含新规格 HDMI2.1 在内的所有现网 HDMI 接口数据。HDMI2.1 是目前所有新疆联通传输 4K、8K 高清视频的型号规格。（2）HDMI 接口监测指标。支持监测 HMDI 接口插拔、HDMI 接口电视机待机、关机和开机状态的监测，同时支持 HDMI 接口电压大小的监测。（3）实验数据前后指标对比。支持对上线IPTV 业务节能减负模块机顶盒前后的数据对比。同时统计用户真实体验质量（Quality of Experience，QoE），确保不影响用户的 QoE 体验。在这些内容基础上，确定实验开展对象为乌鲁木齐天津路家客部用户，在以新疆联通华为平台为基础的机顶盒终端上实现，主要实验对象为现网存在的华为、金运、杰赛、贝尔机顶盒，CPU 主频 166 MHz，Flash 容量 4 MB，内存 64 MB.4.2 具体对策实施根据以上实验对象和主要内容，确定具体实施对策如表 1 所示。表 1 对策实施计划表序号要因对策目标措施地点时间一机顶盒不关闭机顶盒增加电视HDMI 监测能力，实现远程控制关闭机顶盒在试验环境中判断一用户 关闭电视机未关闭机顶盒；并可以进行远程关闭开发软件监测 HDMI 高清接口输出的数据电视机是否播放。若电视机关机，则在 5 min 后关闭机顶盒天津路2019-2-10二用户关机操作 执行失败对故障机顶盒实现 远程控制关闭机顶盒在试验环境中判断在关闭 电视机和故障机顶盒开启下，可以进行远程关闭监测 HDMI 高清接口输出的数据，判断电视机是否播放。若电视机关机，则在 5 min 后关闭故障机顶盒天津路2019-2-20三长期无人观看，机顶盒不具备进入待机状态的能力对功能不全的 机顶盒实现远程 控制关闭机顶盒在试验环境中判断在关闭电视机、功能不全的机顶盒开启情况下，对机顶盒进行远程关闭监测 HDMI 高清接口输出的数据电视机是否播放。若电视机关机，则在 5 min 后关闭功能不全的机顶盒天津路2019-2-254.3 对策实施一针对机顶盒不关闭的情况，增加电视 HDMI 监测能力，实现远程控制关闭机顶盒。小组成员在试验环境下，在机顶盒高清 HDMI接口增加监测功能和远程关闭机顶盒判断执行模块，判断数据 HDMI 输出情况及电压大小。在电视机无输出数据确定用户不观看节目时关闭机顶盒。对策实施结果如图 4 所示。小组成员通过探针服务器进行远程部署，在试验环境下对机顶盒的高清 HDMI 接口增加监测功能，在机顶盒部署软件，通过条件判断，在电视关机5 min 后实现远程关闭机顶盒功能。（1）在试验环境模拟一个 24