OTT技术培训(共56张).pptx
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1、2/28/2022Page 1IPTV、OTT视频视频监测技术和产品培训监测技术和产品培训XXXX有限公司有限公司Page 22/28/2022内容纲要内容纲要vIPTV、OTT视频视频技术技术vIPTV、OTT视频视频 QoS/QoE测试技术测试技术vEVA专业版专业版视频分析仪视频分析仪vEVQM STB QoS监测系统监测系统Page 32/28/2022Tunneling & Link & Physical LayerIPUDPRTCPIP 视频协议栈TCPISMA RTPTSMPEG-2 TSIGMPVOD 控制信令控制信令HTTPRTSPFLV, MP4,3GPTSRTP视频编码,
2、如:视频编码,如:MPEG2, H.264, MPEG4, H.263, AVSIPTV协议栈OTT视频协议栈组播组播控制信令控制信令Page 42/28/2022MPEG 视频编码原理 I、P、B帧vI帧 对一帧图像进行完整编码(类似JPEG图像压缩),无需参考其它图像帧vP帧 根据前面的帧和动作矢量编码的帧,需要依赖GOP(图像序列组)中前面的I帧和P帧来恢复该帧图像。vB帧 根据前后的帧和动作矢量编码的帧,需要依赖GOP(图像序列组)中前面和后面的I帧和P帧来恢复该帧图像。Page 52/28/2022丢一个IP包 (内含7 MPEG 包)对图象质量的影响IP丢包对丢包对 3.75 Mb
3、ps 视频流的影响视频流的影响: B 帧丢失帧丢失 vs. I 帧丢失帧丢失单个单个 B-帧帧 IP 包的丢失包的丢失(发生在发生在3.1秒秒, 1 个图像帧受到影响个图像帧受到影响)单个单个 I-帧帧 IP 包的丢失包的丢失(发生在发生在 2.4秒秒, 14 个图像帧受到影响个图像帧受到影响)Source: DSL Forum一个一个I 帧的丢失(意味着多个图像帧受影响)比一个帧的丢失(意味着多个图像帧受影响)比一个B帧或帧或P帧的丢失(只影响一个图像帧)要严重的多帧的丢失(只影响一个图像帧)要严重的多Page 62/28/2022MPEG TS 传送码流v根据RFC2250标准,一个UDP
4、(或RTP)包最多能封装7个MPEG TS包。vRFC2733 或 CoP3编制还定义了支持对媒体流进行实时前向纠错(FEC)的RTP的净荷格式Page 72/28/2022MPEG TS传送码流的分析TS QoS metrics by PIDPATPMTPCRVideoAudioDataTSTS QoS based on PCR & PSIv 根据不同层面的视频设备测试需求,需要针对对不同的MPEG协议层进行测试,包括基本流 (ES), 分组化的基本流 (PES) 和传送流 (TS)。v 对传输流 (TS)的分析,ETSI TR101 290 是广泛被采用的测试标准,主要测试内容包括: 时钟
5、时钟 - PCR (节目参考时钟) 抖动和精准度 各类错误事件:各类错误事件: TS同步丢失 PAT (Program Association Table)错误 PMT (Program Map Table)错误 CC(连续性指示)错误通过通过MPEG TS分析保证用户体验(分析保证用户体验(QoE)Page 82/28/2022多屏互动 (OTT视频)网络架构OTT是“Over The Top”的缩写,其意指在网络之上提供服务,强调服务与物理网络的无关性。OTT视频是指基于HTTP协议和开放互联网的视频服务,终端可以是电视机、电脑、机顶盒、PAD、智能手机等等。因此,OTT视频被业内普遍认为
6、是实现多屏互动的核心技术。Page 92/28/2022基于HTTP PD 流媒体播放的OTT视频v 基于HTTP的渐进下载 (Progressive Download) 流媒体播放采用一边下载一边播放的操作模式。v HTTP PD技术一般用于VOD点播,包括:FLV点播、MP4点播、TS点播v客户端以最大可允许的速度尽可能快地从服务器索取数据,而不考虑当前所播放压缩码流的实际码率参数。v采用标准HTTP/TCP协议来递送媒体数据。vTCP协议可通过重传机制来保证可靠的媒体数据传输,但无法保证所有重传的数据能在它们预定的播放时刻之前按时到达客户端。v当这种情况出现时,客户端必须停下来等待,从而
7、导致播放器画面停顿和断断续续的现象发生。Page 102/28/2022基于AS自适应媒体流的OTT视频基于Adapative Streaming (AS)的OTT视频可根据终端能力(如屏幕大小)和可用的网络带宽,动态调整下载的视频码流质量(分辨率高低等) 典型的基于AS的OTT视频技术包括:苹果的苹果的HLS(IETF草案)、草案)、3GPP的的ASH标准、标准、ISO/IEC的的DASH标准标准注:以上是一个适应性流媒体注:以上是一个适应性流媒体(AS)的工作示例的工作示例Page 112/28/2022HTTP Live Streaming (HLS)vHLS是一种典型的OTT自适应流媒
8、体技术,由苹果公司提出,最初用于iPhone、iPad、AppleTV。vHLS被IETF标准化组织采纳,目前已成为OTT视频的主流技术vHLS技术支持VOD点播界面和直播节目传输v以不同的比特率将视频编码成 H.264/TS 格式 (视频源可来自实时直播节目或文件)v通过媒体流分段设备生成一系列的视频内容的短切片(chunk)通常每个切片长度为10秒,并同时产生一个播放列表文件( m3u 或 m3u8格式)用以指示在何处可以下载这些短切片v通过普通的HTTP服务器来发布这些由短切片组成的视频内容,并提供适合的缓存机制HLS系统架构Page 122/28/2022Page 132/28/202
9、2HLS系统组成部分:内容准备vHLS内容准备部分负责将输入的音视频媒体内容转换成为适合于内容分发组件进行递送的格式。v流分割器(Stream Segmenter)负责将编码器输出的MPEG-2 TS流分割为一系列连续的、长度均等的小TS文件(后缀名为.ts),并依次发送至内容分发组件中的Web服务器进行存储。v为了跟踪播放过程中媒体文件的可用性和当前位置,流分割器还需创建一个含有指向这些小TS文件指针的.m3u8索引文件(称为播放列表),同样放置于Web服务器之中。Page 142/28/2022HLS系统组成部分:内容分发、HLS终端v内容分发系统内容分发系统 用于通过HTTP协议将分割后
10、的小媒体文件及其索引文件递送至客户端播放器 它可以是一个普通的Web服务器,也可以是一个CDN缓存系统。vHLS终端终端 HLS客户端软件通过访问Web网页中的URL链接来获取和下载一个流媒体会话的索引文件(M3U8)。 M3U8索引文件进一步指定了服务器上当前可用的TS格式媒体文件、解密密钥和其他替换流的位置。 对于选定的媒体流,客户端依次下载索引文件中列出的每一个可用媒体文件。当这些媒体文件缓冲够一定数量后,客户端将它们按顺序重新拼装成一个连贯的TS流,然后发送至播放器进行解码和呈现。2/28/2022Page 15IPTV、OTT视频视频QoS/QoE 测量技术测量技术 Page 162
11、/28/2022影响OTT视频用户体验(QoE)的因素 QoE受技术和商业因素的影响 其它因素其它因素网络设施网络设施安全性 及可靠性技术因素技术因素视频点播操作视频点播操作的响应速度的响应速度如:暂停、搜索的速度视频和音频视频和音频(媒体)质量(媒体)质量如:清晰度、播放流畅度等可扩展性: (在高负载情况下的性能)容量: (用户数量)合理的价格好的节目内容手机终端的易用性丰富的应用软件Page 172/28/2022OTT视频业务质量测试需求和挑战v如何测量和评价OTT视频的用户体验质量(QoE)?vOTT网络视频连接是否能正常建立?v视频点播操作是否准确和及时?v如何快速诊断OTT视频业务
12、质量问题在网络中的故障位置(片源、视频服务器、IP核心网、CDN、缓存服务器、终端)?v网络设施是否能够满足对用户和流量增长的需要?v如何验证用户对三屏互动的体验质量?v用户真正使用的应用、业务分布如何?IP承载网承载网移动核移动核心网心网视频源视频分片编码内容汇聚视频源服务器CDN缓存服务器缓存服务器缓存服务器OTT视频网络视频网络Page 182/28/2022由由 IETF RFC 4445定义,定义, 被被IP 视频质量联盟视频质量联盟 (IPVQA)所推崇所推崇可扩展性:可同时测试高达十万路用户的视频质量可扩展性:可同时测试高达十万路用户的视频质量包括两个组成部分:包括两个组成部分:
13、 时延系数时延系数 (DF) 、媒体丢帧率、媒体丢帧率 (MLR)时延系数(Delay Factor) 当存在网络抖动时,时延系数可反映需要多大的缓冲区空间(用毫秒表示相当的数据量)以避免丢帧的发生。 可以用于设定避免丢包发生所需的告警门限媒体丢帧率(Media Loss Rate)每秒的媒体丢帧数量丢帧表示网络无法进行正常的传输图像IPTV测试标准:媒体传送指标 (MDI) 抖动抖动丢包丢包乱序乱序被工业界广泛认可的用来测试被工业界广泛认可的用来测试IPTV网络设施所提供的图像质量网络设施所提供的图像质量网络可能延迟数据包的转发,从而引入抖动和丢包的出现这些损伤都会影响IPTV的视频质量.P
14、age 192/28/2022IP视频质量测试方法:IPTV vs. OTT TVv传统的IPTV视频质量测试方法不适合OTT视频业务 目前业内普遍采用的IETF RFC4445 MDI标准来测量IPTV视频业务质量,包括:媒体丢帧率(MLR)和时延系数(DF)。OTT视频采用标准HTTP/TCP协议来递送媒体数据文件。TCP协议的特点是可靠连接、无损传输。当出现网络丢包或数据差错时,可通过TCP重传机制来加以恢复;网络抖动和延时一般也可被客户端的大容量下载缓冲所消化。IPTV视频的马赛克现象 OTT视频的缓存等待现象 Page 202/28/2022影响OTT视频QoE的主要因素v影响OTT
15、视频用户体验的技术因素视频缓冲、调度控制机制 CDN服务器端的缓冲和调度机制,客户端的缓冲机制和分片调度策略(如:可基于网络带宽进行自适应)视频编码、切片的特性播放列表正确性、分片切割正确性(如分片的首帧必须是IDR帧)Web视频服务器的性能HTTP响应时延、视频播放时延、视频下载速率IP网络性能IP吞吐率、TCP连接建立时间、TCP 重传率、TCP连接复位、TCP低窗口v好的OTT视频用户体验感受包括:连续播放(无卡片和停顿)快速访问(快速响应暂停和搜索操作等)自动适应性:根据带宽和屏幕大小自动选择视频分辨率和格式*互联网视频业务互联网视频业务QoEQoE指标指标QoSQoS指标的对应关系指
16、标的对应关系视频视频QoE 参数参数IP网络带宽(吞吐率)网络带宽(吞吐率)网络网络 时延、时延、 抖动抖动连续性连续性 指示指示(CC) 错误错误音、视频音、视频PID丢失错误丢失错误互联网互联网视频业务质量构成视频业务质量构成服务器服务器HTTP响应时延响应时延HTTP请求成功率、响应码请求成功率、响应码CDN服务器调度合理性服务器调度合理性播放列表播放列表(m3u8)正确性正确性分片编码、调度、码率切分片编码、调度、码率切换换Service ProvisioningIGMP LatencyRTSP LatencyEPG页面响应页面响应/下载时延下载时延VoD点播点播时延、操控时时延、操控
17、时延延直播频道切换直播频道切换 时延时延视频节目源质量视频节目源质量CDN业务平台质量业务平台质量IP网络传输质量网络传输质量用户互动质量用户互动质量IP丢包率、丢包率、TCP重传率重传率马赛克、花屏、黑屏 图像模糊,边缘失真, 音视频不同步、无声音 视频卡顿长时间缓冲等待电子节目单(EPG) 访问感受直播频道切换速度VoD点播和操作感受视频视频 QoS参数参数PAT/PMT表格错误表格错误TS同步字节错误同步字节错误/丢失丢失OTT视频QoE与QoS的对应关系媒体流质量媒体流质量Page 222/28/2022OTT视频QoE/QoS测量vOTT视频用户体验(QoE)指标:卡屏时长、卡屏次数
18、、点播时延、视频清晰度(高清、标清)vOTT视频业务质量(QoS)指标:视频下载速率(HTTP吞吐率)OV-Score 、HLS 分片间隔偏离、HLS分片下载时间偏离HLS分片码率切换、HLS乱序分片数 v网络性能指标:TCP重传率、TCP重复率(可反映网络丢包率)TCP建立时间(可反映网络端到端时延) vWeb服务器性能指标:HTTP响应时延、HTTP错误码(5XX) vOTT终端性能指标:CPU占用率、内存占用率客户端TCP低窗口包数、 HTTP错误码(4XX) Page 232/28/2022Web 视频服务器视频服务器1. 建立TCP连接(SYN) 2. 发起HTTP Get 请求 获
19、得HTTP 响应(连上网站) 3. 接收HTTP数据包(视频文件下载) 4. 拆除 HTTP连接TCP 连接建立时间连接建立时间HTTP 响应时间响应时间 视频文件下载视频文件下载(HTTP下载速率下载速率, TCP重传率)重传率)OTT视频终端视频终端OTT视频文件下载过程视频文件下载过程OTT视频故障隔离:网络性能 vs.服务器性能SYN + ACKACKvOTT视频播放流畅主要取决于视频文件分片是否能及时下载(即视频文件下载时间)视频播放流畅主要取决于视频文件分片是否能及时下载(即视频文件下载时间)IP网络性能和Web服务器性能都会对HTTP下载速率产生影响v对对OTT视频下载过程进行分
20、段测试,可隔离网络和视频下载过程进行分段测试,可隔离网络和Web服务器性能问题服务器性能问题TCP连接建立时间慢,TCP重传率高 IP网络性能可能存在问题TCP连接建立速度快,HTTP响应时间慢 Web服务器性能可能存在问题视频文件下载时间视频文件下载时间Page 242/28/2022基于HAS技术的OTT视频QoE/QoS测量HAS特征描述特征描述故障判断故障判断用户用户体验体验理想情况理想情况分片按时开始传输;分片传输时间快于分片播放时间。无故障,无故障,终端和视频服务器分片传输调度正常,网速快好好缓存区持缓存区持续增长续增长分片传输时间快于其播放时间;分片传输间隔短于分片播放时间。无故
21、障,无故障,终端或视频服务器对分片传输的调度算法不是最优化,网速快良好良好临界情况临界情况分片基本按时开始传输;分片传输时间同分片播放时间基本相当。无故障,无故障,终端和视频服务器对分片传输的调度正常,网速偏慢一般一般缓冲区下缓冲区下溢溢分片传输时间快于其播放时间;但分片传输间隔过大,未按时开始传输。终端或视频服务器故障(分片传输调度异常),网络正常(速度快)出现卡出现卡片片缓冲区严缓冲区严重下溢重下溢分片传输时间慢于其播放时间;并且分片传输间隔大于其播放时延。终端或视频服务器故障(分片传输调度异常),网络拥塞(速度慢)严重卡严重卡片片分片传输分片传输分片传输分片传输分片传输分片传输分片传输分
22、片传输分片传输分片传输播放时长播放时长分片间隔分片间隔分片间隔分片间隔分片间隔Page 252/28/2022OTT/HAS视频质量故障排查流程EVA产生HAS卡屏告警分片下载时间 分片播放时长?TCP重传率过高 OR TCP连接建立时间过长?Web服务器的HTTP响应时间过长?传输网络存在性能问题Web视频服务器存在性能问题YNYYHAS终端存在性能问题NWeb服务器的HTTP响应时间过长?NYNv通过HTTP GET请求的错误返回码(“4XX”和“5XX” ),来核实服务器或终端的故障。v通过TCP重置、TCP低窗口事件也可进行故障的进一步核实和判断。2/28/2022Page 26EVA
23、 OTT产品功能特点产品功能特点Page 272/28/2022v 高效率:高效率: 基于Web的用户界面( OS无关),无需安装客户端软件,支持多用户同时访问EVA探针和系统。v 强大的测试功能:强大的测试功能: 同时对上千路IP视频流进行媒体和信令层面的QoE测试,并支持深入挖掘功能以发现造成故障的根本原因。v 性价比高:性价比高: 提供多种软硬件平台和灵活的软件许可机制,适应不同的网络监测点,可以满足不同的使用需求,减少 CAPEX 和OPEX 。v 实用性:实用性:简单易用的用户界面和专家系统功能, 可以快速发现网络和业务质量问题,适合工程技术人员方便掌握。v 全面性:全面性: 支持端
24、到端的OTT视频服务质量保障,从视频源、CDN网络、IP承载网到OTT视频终端。EVA视频分析仪的主要优点Page 282/28/2022EVA 系统在OTT视频网络中的部署IP承载网承载网移动核移动核心网心网EVQM中心管理服务器EVA 接入探针 高性能 EVA 探针便携式 EVA v 统一的EVA探针管理v 集中的KPI监控v 集中事件管理v 端到端QoS关联分析EVQM Clients(Web GUI)EVA-Pad视频源视频分片编码内容汇聚视频源服务器CDN缓存服务器缓存服务器缓存服务器OTT视频网络视频网络ACS服务器 STB AgentTR-69通信协议Page 292/28/20
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