OTT技术培训

9/16/2019Page1IPTV、OTT视频监测技术和产品培训XX有限公司Page29/16/2019内容纲要IPTV、OTT视频技术IPTV、OTT视频QoS/QoE测试技术EVA专业版视频分析仪EVQMSTBQoS监测系统Page39/16/2019Tunneling&Link&PhysicalLayerIPUDPRTCPIP视频协议栈TCPISMARTPTSMPEG-2TSIGMPVOD控制信令HTTPRTSPFLV,MP4,3GPTSRTP视频编码，如：MPEG2,H.264,MPEG4,H.263,AVSIPTV协议栈OTT视频协议栈组播控制信令Page49/16/2019MPEG视频编码原理－I、P、B帧I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P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。B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。Page59/16/2019丢一个IP包(内含7MPEG包)对图象质量的影响IP丢包对3.75Mbps视频流的影响:B帧丢失vs.I帧丢失单个B-帧IP包的丢失(发生在3.1秒,1个图像帧受到影响)单个I-帧IP包的丢失(发生在2.4秒,14个图像帧受到影响)Source:DSLForum一个I帧的丢失（意味着多个图像帧受影响）比一个B帧或P帧的丢失（只影响一个图像帧）要严重的多Page69/16/2019MPEGTS传送码流根据RFC2250标准，一个UDP（或RTP）包最多能封装7个MPEGTS包。RFC2733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Page79/16/2019MPEGTS传送码流的分析TSQoSmetricsbyPIDPATPMTPCRVideoAudioDataTSTSQoSbasedonPCR&PSI•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)。•对传输流(TS)的分析，ETSITR101290是广泛被采用的测试标准，主要测试内容包括：•时钟-PCR(节目参考时钟)抖动和精准度•各类错误事件：•TS同步丢失•PAT(ProgramAssociationTable)错误•PMT(ProgramMapTable)错误•CC（连续性指示）错误通过MPEGTS分析保证用户体验（QoE）Page89/16/2019多屏互动(OTT视频)网络架构OTT是“OverTheTop”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是实现多屏互动的核心技术。Page99/16/2019基于HTTPPD流媒体播放的OTT视频基于HTTP的渐进下载(ProgressiveDownload)流媒体播放采用一边下载一边播放的操作模式。HTTPPD技术一般用于VOD点播，包括：FLV点播、MP4点播、TS点播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。采用标准HTTP/TCP协议来递送媒体数据。TCP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。当这种情况出现时，客户端必须停下来等待，从而导致播放器画面停顿和断断续续的现象发生。Page109/16/2019基于AS自适应媒体流的OTT视频基于AdapativeStreaming(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HLS（IETF草案）、3GPP的ASH标准、ISO/IEC的DASH标准注：以上是一个适应性流媒体(AS)的工作示例Page119/16/2019HTTPLiveStreaming(HLS)HLS是一种典型的OTT自适应流媒体技术，由苹果公司提出，最初用于iPhone、iPad、AppleTV。HLS被IETF标准化组织采纳，目前已成为OTT视频的主流技术HLS技术支持VOD点播界面和直播节目传输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）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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Page129/16/2019Page139/16/2019HLS系统组成部分：内容准备HLS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。流分割器(StreamSegmenter)负责将编码器输出的MPEG-2TS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。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。Page149/16/2019HLS系统组成部分：内容分发、HLS终端内容分发系统用于通过HTTP协议将分割后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。HLS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。9/16/2019Page15IPTV、OTT视频QoS/QoE测量技术Page169/16/2019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网络设施安全性及可靠性技术因素视频点播操作的响应速度如：暂停、搜索的速度视频和音频（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Page179/16/2019OTT视频业务质量测试需求和挑战如何测量和评价OTT视频的用户体验质量（QoE）?OTT网络视频连接是否能正常建立?视频点播操作是否准确和及时?如何快速诊断OTT视频业务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）?网络设施是否能够满足对用户和流量增长的需要?如何验证用户对三屏互动的体验质量?用户真正使用的应用、业务分布如何?IP承载网移动核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Page189/16/2019•由IETFRFC4445定义，被IP视频质量联盟(IPVQA)所推崇•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：时延系数(DF)、媒体丢帧率(MLR)时延系数（DelayFactor)•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（MediaLossRate）•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)抖动丢包乱序——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.Page199/16/2019IP视频质量测试方法：IPTVvs.OTTTV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IETFRFC4445MDI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Page209/16/2019影响OTT视频QoE的主要因素影响OTT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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QoE指标－QoS指标的对应关系视频QoE参数IP网络带宽（吞吐率）网络时延、抖动连续性指示(CC)错误音、视频PID丢失错误互联网视频业务质量构成服务器HTTP响应时延HTTP请求成功率、响应码CDN服务器调度合理性播放列表(m3u8)正确性分片编码、调度、码率切换ServiceProvisioningIGMPLatencyRTSPLatencyEPG页面响应/下载时延VoD点播时延、操控时延直播频道切换时延视频节目源质量CDN业务平台质量IP网络传输质量用户互动质量IP丢包率、TCP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QoS参数PAT/PMT表格错误TS同步字节错误/丢失OTT视频QoE与QoS的对应关系媒体流质量Page229/16/2019OTT视频QoE/QoS测量OTT视频用户体验（QoE）指标：卡屏时长、卡屏次数、点播时延、视频清晰度（高清、标清）OTT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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）Web服务器性能指标：HTTP响应时延、HTTP错误码（5XX）OTT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）Page239/16/2019Web视频服务器1.建立TCP连接（SYN）2.发起HTTPGet请求获得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HTTP响应时间视频文件下载（HTTP下载速率,TCP重传率）OTT视频终端OTT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+ACKACKOTT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对OTT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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