网络电视监管采集架构研讨

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本文作者：吴丽彬 单位：国家广电总局监测数据处理中心

IPTV系统中引入CDN技术的基本思想是：通过在网络结构中增加一个中间层，利用缓存、复制、负载均衡和DNS重定向等技术，实时处理网络流量和各节点的负载状况，将用户的请求导向离用户最近的服务节点上，用户就近取得所需的内容[3]。从而解决网络拥塞、提高系统的整体性能。IPTV系统中引入CDN后的网络结构如图1所示：本采集框架中点播视频文件数据与索引数据监管采集是根据图1所示的IPTVCDN内容分发架构进行设计的。即宏观上在边缘层设置采集分析回传系统，以保证全部点播视频文件数据与索引数据在可监控的范围内。如图2所示为IPTV点播视频文件数据与索引数据监管采集架构图。图中在边缘层的每一个媒体服务器上都将配置一个采集分析回传节点。采集分析回传核心节点主要用来对IPTV集成播控平台的媒体内容数据库的数据进行直接采集与数据备份。该采集数据经过前段采集设备进行音视频压缩与基本元数据分析后传送回IPTV监管数据存储系统中进行数据存储备份。以便对从骨干节点、分节点采集回传的数据进行进一步的比对。采集分析回传节点主要针对CDN网络中部署的边缘媒体服务器进行媒体数据与元数据的采集，对元数据进行分析、对音视频数据进行压缩转码，最终利用网络与采集设备空闲时间对音视频与元数据回传至监管平台。由于存储在边缘媒体服务器媒体数据不一定是连续、完整的文件，因此需要特殊的处理方式。具体将在后续章节予以描述。

用户直接从流媒体服务器获取流媒体业务，在发往用户之前，一般还要经过节目编辑制作等加工过程和节目内容审查过程。如图3所示是IPTV流媒体典型结构图。在实际的运营环境中，一般得直播流媒体的服务是有二级城市直接提供的。其不紧包含了一些由卫星接收后进行IP数字化的节目，同时还包含了一些地面电视、有线电视、现场录制的节目等的流化的节目。因此对于实际运营环境中的直播流媒体数据监测的采集方案与IPTV内容与元数据（点播流媒体数据）的采集方案是有本质区别的。对于IPTV直播流媒体数据的采集，只需在二级城市的直播流媒体端直接通过光纤引入多台数据采集设备，对已授权批准直播的流媒体内容进行全时段、全频道的采集、分析、处理与回传。由于这种采集方式需要有大量的数据同时进行传输，因此保证传输带宽是非常重要的。流媒体的直播分为组播和单播两种，这种分配方式通常是根据用户的热点进行策略分配的。对于以组播方式直播的流媒体，可以直接进行数据采集，不需要运营商付出额外的带宽，但是对于单播方式直播的流媒体则每多采集一个全时段的频道就会多占用5-8MB的带宽。因此对于带宽的使用，还需要根据具体二级城市直播流媒体运营商的实力进行协调，或者直接使用光纤将采集设备与直播流媒体服务器直接接入。如图4所示为IPTV直播流媒体数据监管采集架构，即直接从二级城市的直播流媒体服务器进行数据采集，保证同时采集数据时的带宽，而不影响用户群体的使用与体验。

EPG为电子节目菜单。IPTVEPG部署方案通常有两种，一种为集中式部署方案，另一种为分布式部署方案，其各自存在优缺点。EPG集中式部署方案主要优势在于，设备集中，便于维护，可实施小范围内的负载均衡，及可集中扩容。而其弱点也显而易见：对骨干网带宽要求高；对运营中心出口带宽要求大；对用户QoS难以保障。EPG分布式存储方案的主要优势在于：节省骨干网带宽；有效保证用户QoS；易于实现基于骨干网络的负载均衡；降低骨干网络改造建设成本；对运营中心出口带宽要求不高。但其缺陷在于设备分散，管理开销大，业务系统建设投资大。其适合应用于用户数量较多、业务规模较大、对QOS要求较高的IPTV运营系统中。[4]IPTV门户EPG集中部署方案的采集点应部署在EPG服务器的旁边，对EPG服务器内的所有门户数据进行采集。相对于EPG分布式部署的方案，集中式部署方案的采集相对容易些，至需要中心EPG服务器上加装采集装置进行数据采集。而EPG分布式部署方案的采集相对复杂很多，其包含了省级EPG服务器以及边缘EPG服务器，此种情况下需要将所有省级与边缘EPG服务器端均加装采集设备，对EPG服务器中包含的所有数据进行采集及实时的分析处理。需要确保省级EPG与边缘EPG服务器上的内容一致。如图5所示，为IPTV集中式EPG服务部署与分布式EPG服务部署采集架构。

IPTV网页数据监管类主要包括一些提供实时交互业务所产生的即时数据及网页文字、图片信息数据等。如图6所示，在实际运营的过程中，这些数据不仅存储于中央城市(核心层)的运营平台中，同时还存在于二级城市的分运营平台。如网页信息、授权信息、媒体资产管理信息会出现在中央城市的核心运营平台上，而其他的内容管理数据、热点数据等信息在中央城市与二级城市中均会存在。因此对于此类数据的监管采集需要各级的运营商直接提供相关数据的同步传输接口。由于IPTV内容与元数据监管采集架构中对中央城市（核心层）及二级城市（骨干层）均有采集节点，因此对于IPTV业务文字数据监管采集可以完全建立在IPTV内容与元数据监管采集架构之上，在需要进行业务数据监管采集的节点建立于运营平台的同步数据接口，直接获取所需数据进行分析、处理、回传。如图6所示为IPTV业务数据监管采集架构图。

IPTV质量监测数据监管的采集主要是通过对网络传输质量Qos、网络各方面性能进行整体评估与实时监测，从而实现对IPTV音视频播出异态监测。IPTV的音视频播出异态包括了：黑屏、静帧、马赛克、无声音、音视频不同步等等。网络传输的QoS有多种等价或互补的定义形式。这里的服务具体是指数据包(流)经过若干网络节点所接受的传输服务，强调端到端或网络边界到网络边界的整体性。QoS反映了网络元素在保证信息传输和满足服务要求方面的能力[5][6]。另外基于人类视觉系统的MPQM(MovingPicturesQualityMetric)模型[以及由思科公司和lneoQuest公司共同提出的MDI(MediaDeliveryIndex)媒体传输质量指标，也是对视频流在IP网络传输质量进行评估的测量指标。因此对于IPTV质量监测采集需要从两个方面进行，一方面是视频经过压缩之后的视频质量分析，另外一方面是网络质量方面的分析。IPTV质量数据监管采集系统分为两个部分，一部分为视频服务器端视频分析模块，另一部分则为客户终端附近的客户端终端采集点对传输质量的分析模块。客户端终端采集点的设置将在保持一定抽样概率的前提下进行部署。该IPTV质量数据监管采集架构如图7所示。

用户体验数据主要是通过评分制对IPTV的用户体验进行打分，或实时对用户接收的数据进行连续性、有效性、可靠性、安全性的评估并回传监管平台中。这里用户体验数据即QoE指标。从用户QoE角度来看，IPTV的QoE相关质量分析主要关心两个方面，即频道切换时间和视频质量评定。频道切换时间为I-FrameJoinLatency。因为只有当从用户端发出观看某一频道的请求到收到l帧时，才表示频道加入成功并有视频流到用户端。视频质量评定为视频内容(视频片源本身或编码器造成的)和网络传输特性所造成的损伤。IPTV用户体验数据抽样采集架构同样由两部分组成，一部分是在IPTV的交互服务器上对用户评价数据进行汇总，另一部分是通过机顶盒端程序插入数据采集交互接口来实时回传用户体验数据。如图8所示为IPTV用户体验数据采集架构。

本文重点研究了IPTV监管信息采集的整体技术架构及根据数据业务类型的不同而采用的不同的信息采集架构。为IPTV监管信息采集系统部分的架构搭建提供相关的理论依据。