基于客戶資源樹的IPTV端到端智慧運維體系設計

張琳

（中國移動通信集團設計院有限公司河北分公司，石家莊 050021）

IPTV是互聯(lián)網(wǎng)技術與電視技術相結合的產(chǎn)物，其整合了互聯(lián)網(wǎng)豐富的內容資源，采用TCP/IP傳輸控制協(xié)議，將音視頻等信息以IP分組的形式，通過IP寬帶網(wǎng)絡（包括骨干/城域網(wǎng)、寬帶接入網(wǎng)、內容分發(fā)網(wǎng)等）不同的物理網(wǎng)絡層傳輸和控制音頻、視頻、數(shù)據(jù)、圖形等多媒體節(jié)目，并將其分發(fā)至用戶機頂盒（STB），供用戶進行個性化多媒體信息服務選擇，為家庭提供交互式數(shù)字多媒體內容，IPTV作為電視新展現(xiàn)形態(tài)的數(shù)字新媒體，日益被用戶所看重成為不可阻擋的大趨勢。

1 IPTV業(yè)務網(wǎng)絡

1.1 IPTV業(yè)務流程

主流的IPTV業(yè)務拓撲架構為3級架構，即由中心節(jié)點、區(qū)域節(jié)點和邊緣節(jié)點組成的3級內容分發(fā)網(wǎng)絡：中心節(jié)點主要負責節(jié)目源的引入、分發(fā)及用戶管理等工作，區(qū)域節(jié)點和邊緣節(jié)點為點播視頻業(yè)務能力的主要提供者，直播業(yè)務一般采用組播方式。

IPTV業(yè)務按實時性進行分類，主要分為直播和點播業(yè)務。直播業(yè)務流程如下。

（1）中心節(jié)點獲取直播節(jié)目源，并經(jīng)組播地址轉換、平滑碼流等操作，以組播方式為用戶提供直播服務。

（2）各區(qū)域和邊緣節(jié)點通過組播方式獲取直播節(jié)目流，進行直播節(jié)目錄制，以便為用戶提供即時時移、菜單時移等業(yè)務。

（3）用戶通過組播方式獲取直播節(jié)目流，進行直播業(yè)務體驗。

直播業(yè)務流經(jīng)的設備有用戶終端、接入網(wǎng)、城域/骨干網(wǎng)、IPTV中心節(jié)點及直播源。

點播業(yè)務流程如下。

（1）中心節(jié)點獲取點播節(jié)目源。

（2）中心節(jié)點將獲取的點播節(jié)目源下發(fā)至區(qū)域節(jié)點與邊緣節(jié)點。

（3）用戶通過點播方式獲取點播節(jié)目源，進行點播業(yè)務體驗。

點播業(yè)務流經(jīng)的設備有用戶終端、接入網(wǎng)、城域/骨干網(wǎng)及IPTV業(yè)務節(jié)點。

IPTV典型網(wǎng)絡架構如圖1所示。

圖1 典型IPTV網(wǎng)絡架構

1.2 存在的問題

由IPTV業(yè)務流程及網(wǎng)絡拓撲可知，IPTV業(yè)務存在網(wǎng)絡結構復雜、業(yè)務流程復雜、業(yè)務環(huán)節(jié)多等問題，一個投訴或故障往往需要使用多個相互獨立的系統(tǒng)進行查詢分析，這就導致網(wǎng)絡運行維護人員和客服人員工作量大、工作壓力大，最終的服務效果不明顯、客戶滿意度不高、客戶體驗差。

1.2.1 從客服角度

（1）對IPTV業(yè)務的報障幾乎沒有定位處理手段，導致故障單直接流轉到維護部門，故障單處理時間長，用戶滿意度低。

（2）面對不同類型的故障申告，客服人員需使用多個獨立系統(tǒng)進行查詢分析，這對客服人員的投訴處理經(jīng)驗提出了較高要求。

1.2.2 從運維角度

（1）缺乏故障定界手段，造成維護人員浪費大量的精力進行故障不相關段落的排查，故障處理時間長、效率低。

（2）對于可能出現(xiàn)的已知或未知業(yè)務問題無法提前預知，缺少主動發(fā)現(xiàn)及聯(lián)合分析的手段，導致日常維護及故障處理遠遠滯后用戶的申告，總是被動的處理問題。

2 體系設計理念

2.1 端到端理念

IPTV業(yè)務承載在一個完全動態(tài)的網(wǎng)絡基礎上的，IPTV業(yè)務的故障處理也不是單一片面的問題，很難用簡單統(tǒng)一的方法進行處理，需要的故障處理周期更長，處理方式也更加復雜，為了對運維、客服保障等工作提供進一步有效支持，需對IPTV業(yè)務提供從客戶端到服務端的全流程測試診斷手段，以便具備對IPTV故障進行快速診斷、精準定位、主動發(fā)現(xiàn)及預防能力，將被動解決問題的處理方式變?yōu)橹鲃宇A防式的處理，在這種背景下，端到端理念與IPTV業(yè)務故障處理的結合水到渠成。

“端到端”最初來自網(wǎng)絡術語，表示網(wǎng)絡上建立的邏輯鏈路，通常建立在傳輸層之上。但隨著社會信息化程度的不斷提高，“端到端”概念也得到了延伸和發(fā)展，即“端到端”全流程管控理念，“端到端”全流程管控是指為滿足特定客戶需求或業(yè)務目標的全流程管控，從客戶業(yè)務質量出發(fā)，直到滿足客戶需求為止，提供“端到端”服務。

基于“端到端”的處理理念是提高業(yè)務質量及終端用戶感知度的最好解決方案，它不僅僅考慮了網(wǎng)絡環(huán)境對于業(yè)務的影響，基于業(yè)務會受終端、網(wǎng)絡、業(yè)務平臺及節(jié)目源等因素影響較大的特點，“端到端”優(yōu)化理念將這4點同步納入了優(yōu)化的范疇，更加全面和科學地對數(shù)據(jù)業(yè)務進行評估和分析優(yōu)化。

2.2 客戶資源樹

基于“端到端”的理念，從用戶的業(yè)務感知出發(fā)，構建基于單個用戶的客戶資源樹是實現(xiàn)用戶業(yè)務感知管控的基礎。

所謂客戶資源樹是指從用戶終端開始至平臺及節(jié)目源終止，包括業(yè)務流經(jīng)的每一臺設備、每一條線路。即從用戶終端(STB、光貓等)到IPTV平臺及節(jié)目源通過網(wǎng)絡設備建立的鏈路，用戶可以利用這條寬帶網(wǎng)絡使用通信運營商提供的IPTV業(yè)務。

客戶資源樹包含的基本信息如下。

用戶基本信息：IPTV接入號碼、接入類型、業(yè)務類型。

用戶終端設備信息：機頂盒MAC地址、生產(chǎn)廠家、軟硬件版本；家庭網(wǎng)關LOID、生產(chǎn)廠家、軟硬件版本。

OLT設備信息：OLT用戶端口、IP、名稱、歸屬地、上聯(lián)口。

BRAS設備信息（BRAS下聯(lián)口、IP、歸屬地、上聯(lián)口。

城域網(wǎng)出口設備信息：城域網(wǎng)出口路由器下聯(lián)口、IP、名稱、歸屬地、上聯(lián)口。

IPTV業(yè)務平臺設備信息：設備IP、歸屬地、名稱。

客戶資源樹示意圖如圖2所示。

基于構建完成的客戶資源樹，通過對節(jié)目源、平臺、網(wǎng)及終端提供的業(yè)務狀態(tài)和質量進行全流程的監(jiān)測、檢查、統(tǒng)計、分析，從而實現(xiàn)對業(yè)務的全面監(jiān)控與管理，使得業(yè)務質量可視、可管和可控，并最終實現(xiàn)業(yè)務的全面主動運維，實現(xiàn)先于客戶發(fā)現(xiàn)并解決問題的目的。

圖2 客戶資源樹示意圖

3 端到端智慧運維體系

3.1 概述

為了對故障處理、客服保障等工作提供進一步有效支持，需為IPTV業(yè)務維護及投訴處理人員提供端到端的體系化測試診斷手段，以便主動發(fā)現(xiàn)IPTV業(yè)務運行的問題，同時為客服人員提供IPTV業(yè)務故障的快速診斷、精準定位能力。

端到端智慧運維體系原理圖如圖3所示。

圖3 端到端智慧運維體系原理圖

端到端智慧運維體系聚合了終端能力、接入層能力、承載層能力、業(yè)務平臺能力，能夠對IPTV節(jié)目源質量進行監(jiān)測，對業(yè)務平臺維護提供保障，對網(wǎng)絡性能提供性能測試，還可通過遠程方式對IPTV終端播放質量進行實時監(jiān)控，并可提供IPTV業(yè)務的質量狀態(tài)和告警的圖形化呈現(xiàn)、端到端故障一鍵診斷定位等功能。該體系可有力支撐IPTV業(yè)務的客戶保障以及網(wǎng)絡運行維護工作，提高了網(wǎng)絡運營管理效率，有效提升了客戶感知。

端到端智慧運維體系架構如圖4所示。

該體系中，業(yè)務質量檢測主要負責用戶機頂盒視頻播放質量的數(shù)據(jù)采集，可對用戶的感知進行量化評分，是用戶質差的直接體現(xiàn)；IP綜合網(wǎng)管整合了接入網(wǎng)與城域網(wǎng)/承載網(wǎng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，另外還具備端到端信息采集能力，用于稽核用戶資源樹的準確性；業(yè)務平臺網(wǎng)管對IPTV業(yè)務平臺的業(yè)務性能、設備告警等進行實時監(jiān)控，可及時發(fā)現(xiàn)影響用戶感知的問題；節(jié)目源檢測可檢測節(jié)目源的質量，并對可能引起用戶質差的片源進行阻斷或告警，從節(jié)目源頭保證用戶感知；根據(jù)各個部分提供的多種數(shù)據(jù)，基于客戶資源樹，端到端智慧運維系統(tǒng)對業(yè)務流程進行整合分析，為維護人員和客服人員提供一鍵式故障診斷等功能，是體系的核心。

圖4 端到端智慧運維體系架構

3.2 業(yè)務質量檢測

業(yè)務質量檢測系統(tǒng)從用戶機頂盒處獲取用戶視頻播放的實時感知數(shù)據(jù)，并根據(jù)相關視頻體驗衡量評價標準對用戶視頻體驗進行量化評分，得分為1-5分（5：優(yōu)秀；4：良好；3：一般；2：較差；1：差）。可用率表示一段時間內的視頻質量好壞。

比如在5 min統(tǒng)計周期內用戶播放了200 s，其中有180 s分值大于2.5，則該5 min內用戶的視頻質量可用率為180/200＝90%?？砂芽捎寐史譃?個檔次，98%～100%為好，用戶幾乎察覺不到花屏和卡頓；95%～98%為中，用戶偶爾察覺到花屏或卡頓，基本可以接受；0%～95%為差，用戶察覺到頻繁的花屏或卡頓，難以接受。

基于以上可用率分檔，進行如下定義：

質優(yōu)用戶：可用率≥98%的用戶。

質中用戶：95%≤可用率＜98%的用戶。

質差用戶：可用率＜95%的用戶。

可用率是構建端到端智慧運維體系的出發(fā)點和落腳點，從質差/質中用戶出發(fā)，基于此類用戶的客戶資源樹，對其進行端到端測試，定位引起質差的段落并進行整改處理，從而實現(xiàn)提高客戶可用率，提升客戶感知的目的。

3.3 IP綜合網(wǎng)管

該網(wǎng)管可實時獲取接入網(wǎng)及城域骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，含性能數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)等，包含主要功能如下。

（1）流量采集分析：實時采集網(wǎng)絡設備流量數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)流量的實時查看、流量預警、多維度分析，可提供城域網(wǎng)出口路由器、OLT單上行、等多業(yè)務分析。

（2）端到端信息采集：采集BRAS、交換機、OLT設備的配置、業(yè)務、互聯(lián)數(shù)據(jù)，包含MAC地址信息、端口信息、聚合信息、VLAN信息、QINQ信息等，為資源樹的計算、呈現(xiàn)和稽核提供關鍵網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。

（3）PON網(wǎng)光功率采集：采集OLT下掛所有ONU的光指標，包含OLT的收發(fā)、ONU的收發(fā)以及光模塊的電壓、電流、溫度等，同時可以分析全網(wǎng)的劣化情況、ODN劣化情況等，為PON的穩(wěn)定運行提供主要的數(shù)據(jù)支撐。

（4）數(shù)據(jù)報表功能：城域網(wǎng)出口流量分析、運行狀態(tài)分析、故障分析、故障面板圖呈現(xiàn)、網(wǎng)絡設備分析、告警分析曲線圖、BRAS綜合分析等。

3.4 業(yè)務平臺網(wǎng)管

實時采集并監(jiān)控IPTV業(yè)務平臺運行情況，包含平臺出入流量、告警信息及健康情況等，通過提前確定不同告警對業(yè)務的影響范圍來確定用戶投訴與告警是否可關聯(lián)。

該系統(tǒng)監(jiān)控能力主要分為兩大類：基礎類監(jiān)控和業(yè)務類監(jiān)控。

基礎類監(jiān)控主要包含主機性能、設備端口、網(wǎng)絡流量、業(yè)務端口、業(yè)務進程等的監(jiān)控，此類監(jiān)控主要保證業(yè)務及應用運行的基礎環(huán)境正常。

業(yè)務類監(jiān)控包括業(yè)務量門限、業(yè)務話單、業(yè)務日志分析、業(yè)務量分析等功能，此類監(jiān)控可以實現(xiàn)對進程或應用正常但業(yè)務不正常的告警或故障進行實時監(jiān)控。

此外，該系統(tǒng)還提供相關接口，可將采集的數(shù)據(jù)傳送至其它系統(tǒng)，供其它系統(tǒng)調用該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。

3.5 節(jié)目源檢測

分為直播檢測和點播片源檢測：直播檢測實時記錄直播信息，發(fā)現(xiàn)直播信號存在問題則產(chǎn)生告警信息，并及時通知信號源提供方進行處理；點播檢測系統(tǒng)對于新引入的點播片源進行主動監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)片源存在問題，則停止此片源的引入，對于前期已引入的片源則進行離線監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題片源后通過片源方處理，以保證點播片源的質量。

3.5.1 直播檢測

直播監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下目標。

（1）7×24 h不間斷的監(jiān)測直播節(jié)目的質量情況。

（2）探針通過XML格式的基于HTTP連接的API接口，實時響應其它系統(tǒng)的頻道查詢。

（3）可以基于業(yè)界通用的質量監(jiān)測標準和規(guī)范提供視頻質量的多種KPI指標。

基于RFC4445質量監(jiān)測規(guī)范對每一個直播頻道節(jié)目源抖動和分組丟失進行7×24 h的監(jiān)測。

基于DVB技術標準TR101 290，對每一個直播頻道節(jié)目源的MPEG TS流進行監(jiān)測。

3.5.2 點播檢測

點播視頻檢測結果包含的10個主要檢測參數(shù)為視頻名稱、 視頻大?。∕B)、視頻創(chuàng)建時間、視頻時長(min）、平均碼率（kbit/s)、幀率（f/s）、GoP（畫面組）首幀是否全部是IDR（即時解碼刷新）幀、 平均GOP值、最大GOP值、GOP值是否全部低于閾值（如小于50）。

在點播視頻質量檢測完畢后，系統(tǒng)會對檢測結果進行自動分析并入庫，及時發(fā)現(xiàn)存在問題的片源，同時為點播視頻質量的進一步分析提供數(shù)據(jù)支撐。

3.6 端到端智慧運維系統(tǒng)

作為端到端智慧運維體系的核心支撐系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過外圍接口和周邊系統(tǒng)的對接，對各系統(tǒng)的信息進行匯總，并根據(jù)IPTV客戶資源樹對客戶業(yè)務流經(jīng)的相關設備、鏈路等進行全流程管控，當用戶感知差時可自行定位引起感知差的原因并提出相關建議，同時可對引起客戶感知差的原因進行匯總分析，形成相關報表，為維護人員提供質差整改依據(jù)。

該系統(tǒng)可提供IPTV業(yè)務端到端的資源樹信息查詢、業(yè)務質量監(jiān)測、故障診斷和統(tǒng)計報表等功能。主要功能如下。

（1）支持用戶資源關聯(lián)信息、終端信息及網(wǎng)絡信息的查詢。用戶信息查詢示例：通過輸入客戶IPTV賬號可以一鍵查詢客戶資源樹信息，含套餐、機頂盒設備信息、接入網(wǎng)VLAN及上下游設備互聯(lián)端口信息，基于此信息，可進行疑難故障排查，可查詢的信息如圖5所示。

（2）支持對節(jié)目源、平臺、網(wǎng)絡、接入線路、終端以及IPTV業(yè)務典型故障進行一鍵診斷定位。

故障一鍵診斷示例：用戶投訴直播與點播視頻播放均卡頓。

判障流程：因是視頻播放卡頓投訴，故從終端性能、網(wǎng)絡質量、平臺服務器出流質量及節(jié)目源等幾個方面進行綜合分析。即：

端到端系統(tǒng)首先根據(jù)用戶賬號查詢出客戶資源樹，根據(jù)客戶資源樹涉及信息（用戶終端性能信息、相關聯(lián)的網(wǎng)絡設備及端口、IPTV業(yè)務平臺服務器及直播節(jié)目源等）進行端到端分析。

從業(yè)務質量檢測系統(tǒng)獲取機頂盒性能，判斷是否在正常范圍內。

從IP綜合網(wǎng)管獲取相關聯(lián)的網(wǎng)絡設備性能及端口性能、收發(fā)光、誤碼等信息，判斷是否存在會導致視頻播放卡頓的因素。

從業(yè)務平臺網(wǎng)管獲取用戶所在點播視頻所在服務器，查詢一段時間內是否存在導致點播視頻播放卡頓的因素。

從直播檢測系統(tǒng)獲取用戶所觀看的直播頻道，查詢該頻道近一段時間的播出質量，進而判斷視頻卡頓是否是因直播節(jié)目源導致。

經(jīng)以上綜合分析判斷后，最終定位該用戶視頻播放卡頓的原因為：線路質量差。

檢測結果界面主要包括3部分：第1部分為拓撲呈現(xiàn)，可以動態(tài)展示用戶拓撲及故障段落；第2部分為診斷結果展現(xiàn)；第3部分為詳細診斷信息展示。

（3）支持對節(jié)目源、接入線路質量、網(wǎng)絡質量的查詢測試。查詢與客戶資源樹相關聯(lián)的網(wǎng)絡質量：通過輸入IPTV賬號，即可查詢用戶相關網(wǎng)絡質量，同時可查詢出詳細網(wǎng)絡信息，包括出入口流量、利用率及網(wǎng)絡設備性能等。

圖5 客戶資源樹信息

（4）提供報表查詢服務，從網(wǎng)絡設備、片源等多維度進行用戶質差分析并形成報表，運維人員根據(jù)報表數(shù)據(jù)可針對性地進行質差整改工作，以提升客戶感知。

4 結論與展望

4.1 結論

未構建IPTV端到端智慧運維體系前，用戶投訴定位時長約需180 s左右，且要求投訴處理人員具有一定的處理經(jīng)驗，在完成此體系構建后，投訴處理人員無需任何經(jīng)驗，且投訴定位時長下降至約13 s。

隨著IPTV主動運維能力的提升，運行維護相關的用戶投訴量也在不斷降低，未構建完成IPTV端到端智慧運維體系前，平均萬戶投訴量約為41.69次/萬戶。

在IPTV端到端智慧運維體系構建完成后且經(jīng)過一段時間的端到端優(yōu)化后，萬戶投訴量下降至20.90次/萬戶，提升幅度明顯。

由以上可知，所提出的端到端智慧運維體系能極大提高客戶投訴的處理時效并大幅降低客戶投訴量，可有效提升用戶的IPTV業(yè)務感知。

4.2 展望

所構建的端到端智慧運維體系滿足了維護人員及客服人員的當前需求，后續(xù)隨著客戶判障數(shù)據(jù)的匯聚，可運用大數(shù)據(jù)分析的理念，對相關數(shù)據(jù)進行建模，從數(shù)據(jù)中分析出影響IPTV業(yè)務感知的更深層次原因，可從如下幾個方面進行拓展。

（1）通過分析質差用戶的片源統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析出尚未發(fā)現(xiàn)有問題的片源，徹底解決因片源問題引起的質差投訴。

（2）通過對質差用戶質差原因的分析，列出引起質差的主要原因，并進行針對性處理，進一步提升IPTV的業(yè)務感知。

（3）通過對引起質差體驗的網(wǎng)絡原因進行匯總分析，對網(wǎng)絡進行總體優(yōu)化，進而構建寬帶承載精品網(wǎng)絡，為其它業(yè)務的發(fā)展奠定網(wǎng)絡基礎。

此外，還可以對用戶觀看記錄數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，對用戶行為進行預測，根據(jù)不同用戶興趣愛好針對性營銷，對IPTV業(yè)務發(fā)展提供強有力的支撐。

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