CN103036707A - 便携式iptv业务服务质量诊断装置及诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式IPTV业务服务质量诊断装置及诊断方法，属于网络技术领域。该便携式IPTV业务服务质量诊断装置包括相互连接的数据包抓取模块和数据包分析模块，且数据包分析模块包括基于ACE框架的故障分析单元和故障数据库单元，而故障分析单元又包括网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元。采用本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置及诊断方法能够利用数据包抓取模块实现可靠的底层抓包，并利用数据包分析模块不同类型的流媒体协议分析，得到IPTV传输网络中不同网络节点处的用户体验QOE，结合网络传输质量QOS，实现IPTV全网络端到端的服务质量保障，且该装置的结构简单，成本低廉，诊断方法的应用方式简便，应用范围广泛。

Description

便携式IPTV业务服务质量诊断装置及诊断方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，特别涉及IPTV技术领域，具体是指一种便携式IPTV业务服务质量诊断装置及诊断方法。

背景技术

目前针对IPTV服务质量测试的主要方法是通过对IP数据包的分析进而得到其网络传输的抖动、延时及丢包率等指标，同时通过进一步分析IP数据包承载的协议类型得到其IPTV网络传输的特征指标，如MDI、DF及MLR等。

中国联合网络通信集团有限公司提出的专利申请“IPTV视频质量监测方法、装置和***”采用IPTV平台向用户终端发起测试报文的方法检测网络传输链路的服务质量，但是由于IP网络传输具有不确定性，所得到的测试结果不一定能够反映实际网络传输的服务质量。

中兴通讯股份有限公司在审中的专利申请“一种IPTV视频业务监控方法及***”利用在监控终端里分析实际接收到媒体流来分析网络传输质量，但是也不能做到全网准确故障定位及QOS和QOE的综合分析。

上述的现有技术都是基于通用的服务质量指标进行的IPTV服务质量测试，但是这些通用的服务质量指标除了各个厂家在计算精度方面存在差异外，也无法较好地反映IPTV的用户体验。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种利用网络传输质量QOS指标，并结合不同类型的流媒体协议分析，得到IPTV传输网络中不同网络节点处的用户体验QOE，进而实现IPTV全网络端到端的服务质量保障，且结构简单，成本低廉，应用方式简便，应用范围广泛的便携式IPTV业务服务质量诊断装置及诊断方法。

为了实现上述的目的，本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置具有如下构成：

该装置包括相互连接的数据包抓取模块和数据包分析模块，所述的数据包抓取模块连接IPTV网络，所述的数据包分析模块的输出端为IPTV业务服务质量诊断结果输出端。

该便携式IPTV业务服务质量诊断装置中，所述的数据包抓取模块包括网卡和中央处理器，所述的中央处理器连接于所述的网卡和所述的数据包分析模块之间，所述的网卡连接IPTV网络。

该便携式IPTV业务服务质量诊断装置中，所述的数据包分析模块包括基于ACE框架的故障分析单元和故障数据库单元，所述的故障分析单元的输入端分别连接所述的故障数据库单元和所述的数据包抓取模块的输出端，所述的故障分析单元的输出端为IPTV业务服务质量诊断结果输出端。

该便携式IPTV业务服务质量诊断装置中，所述的故障数据库单元为专家知识库。

该便携式IPTV业务服务质量诊断装置中，所述的故障分析单元包括网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元，所述的网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元均分别连接所述的故障数据库单元，所述的网络传输质量分析子单元和用户体验分析子单元还分别连接所述的数据包抓取模块，所述的网络传输质量分析子单元的输出端和用户体验分析子单元的输出端均连接所述的综合分析子单元输入端，所述的综合分析子单元的输出端为该故障分析单元的输出端。

该便携式IPTV业务服务质量诊断装置中，所述的装置为上架型IPTV业务服务质量诊断装置，所述的上架型IPTV业务服务质量诊断装置具有支架型外壳，所述的数据包抓取模块和数据包分析模块均设置于所述的支架型外壳内。

该便携式IPTV业务服务质量诊断装置中，所述的装置为笔记本型IPTV业务服务质量诊断装置，该笔记本型IPTV业务服务质量诊断装置集成设置于一笔记本型电脑壳体内。

本发明还提供一种利用所述的装置的实现IPTV业务服务质量诊断的方法，包括以下步骤：

（1）所述的数据包抓取模块从所连接的IPTV网络获取视频流数据包并发送至所述的数据包分析模块；

（2）所述的数据包分析模块对所获得的数据包进行分析，获得IPTV业务服务质量诊断结果。

该实现IPTV业务服务质量诊断的方法中，所述的数据包分析模块包括基于ACE框架的故障分析单元和故障数据库单元；所述的故障分析单元包括网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元，所述的网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元均分别连接所述的故障数据库单元，所述的网络传输质量分析子单元和用户体验分析子单元还分别连接所述的数据包抓取模块，所述的网络传输质量分析子单元的输出端和用户体验分析子单元的输出端均连接所述的综合分析子单元输入端，所述的步骤（2）具体包括以下步骤：

（21）所述的网络传输质量分析子单元对数据包进行IP分析；

（22）所述的网络传输质量分析子单元对数据包进行RTP分析；

（23）所述的网络传输质量分析子单元对数据包MPEG2-TS通信协定分析；

（24）所述的网络传输质量分析子单元进行视频内容分析与视频帧类型发现；

（25）所述的网络传输质量分析子单元根据视频帧类型发现结果进行视频帧质量分析；

（26）所述的用户体验分析子单元对视频进行马可夫模型分析；

（27）所述的综合分析子单元根据所述的网络传输质量分析子单元和用户体验分析子单元获得的分析结果进行用户感官综合质量分析。

采用了该发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置及诊断方法，由于其装置包括相互连接的数据包抓取模块和数据包分析模块，数据包抓取模块连接IPTV网络，所述的数据包分析模块的输出端为IPTV业务服务质量诊断结果输出端。且所述的数据包分析模块包括基于ACE框架的故障分析单元和故障数据库单元，而故障分析单元又包括网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元，从而利用该装置及方法能够实现可靠的底层抓包，并利用数据包分析模块不同类型的流媒体协议分析，得到IPTV传输网络中不同网络节点处的用户体验QOE，结合网络传输质量QOS，实现IPTV全网络端到端的服务质量保障，且本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置的结构简单，成本低廉，诊断方法的应用方式简便，应用范围也较为广泛。

附图说明

图1为本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置的结构示意图。

图2为将本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置部署于IPTV网络的接入网和最后一公里处的示意图。

图3为本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置所采用的ACE软件框架逻辑结构图。

图4为本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断方法在实际应用中的流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置的结构示意图。

在一种实施方式中，该装置包括相互连接的数据包抓取模块和数据包分析模块，所述的数据包抓取模块连接IPTV网络，所述的数据包分析模块的输出端为IPTV业务服务质量诊断结果输出端。该装置可以为上架型或笔记本型，上架型IPTV业务服务质量诊断装置具有支架型外壳，所述的数据包抓取模块和数据包分析模块均设置于所述的支架型外壳内，而笔记本型IPTV业务服务质量诊断装置则集成设置于一笔记本型电脑壳体内。

利用该实施方式所述的装置的实现IPTV业务服务质量诊断的方法包括以下步骤：

（1）所述的数据包抓取模块从所连接的IPTV网络获取视频流数据包并发送至所述的数据包分析模块；

（2）所述的数据包分析模块对所获得的数据包进行分析，获得IPTV业务服务质量诊断结果。

在一种较优选的实施方式中，所述的数据包抓取模块包括网卡和中央处理器，所述的中央处理器连接于所述的网卡和所述的数据包分析模块之间，所述的网卡连接IPTV网络。所述的数据包分析模块包括基于ACE框架的故障分析单元和故障数据库单元，所述的故障分析单元的输入端分别连接所述的故障数据库单元和所述的数据包抓取模块的输出端，所述的故障分析单元的输出端为IPTV业务服务质量诊断结果输出端。

在一种更优选的实施方式中，所述的故障分析单元包括网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元，所述的网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元均分别连接所述的故障数据库单元，所述的网络传输质量分析子单元和用户体验分析子单元还分别连接所述的数据包抓取模块，所述的网络传输质量分析子单元的输出端和用户体验分析子单元的输出端均连接所述的综合分析子单元输入端，所述的综合分析子单元的输出端为该故障分析单元的输出端。所述的故障数据库单元为专家知识库。

在利用该更优选的实施方式所述的装置实现IPTV业务服务质量诊断的方法中，所述的步骤（2）具体包括以下步骤：

（21）所述的网络传输质量分析子单元对数据包进行IP分析；

（22）所述的网络传输质量分析子单元对数据包进行RTP分析；

（23）所述的网络传输质量分析子单元对数据包MPEG2-TS通信协定分析；

（24）所述的网络传输质量分析子单元进行视频内容分析与视频帧类型发现；

（25）所述的网络传输质量分析子单元根据视频帧类型发现结果进行视频帧质量分析；

（26）所述的用户体验分析子单元对视频进行马可夫模型分析；

（27）所述的综合分析子单元根据所述的网络传输质量分析子单元和用户体验分析子单元获得的分析结果进行用户感官综合质量分析。

在实际应用中，本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置采用高性能的PC硬件架构，可以直接从数据链路层进行抓包分析，其中解决了现有技术中两个性能上的瓶颈，一是采用高性能专业网卡及CPU保证可靠的底层抓包；二是采用ACE（Adaptive CommunicationEnvironment，自适应通信环境）的软件框架保证处理大量媒体流的并发高性能分析。同时，可以根据用户采购成本的需要，灵活选配各种不同性能的硬件架构，以满足针对不同监控区域的需求。

对IP数据包的后继分析处理是本发明的核心所在，本发明采用了高性能并发处理的ACE软件框架，其具体ACE软件框架逻辑结构如图3所示。同时，本发明结合根据IPTV服务质量保障领域实践经验形成的专家知识库算法，有效地将IPTV的网络传输QOS和用户体验的QOE相结合，给出可能引起媒体流的故障现象描述和故障原因分析。

在利用本发明的装置进行IPTV全网络端到端的服务质量保障的方法包括以下步骤：

首先，在IPTV平台的节目源侧，部署该产品进行源端监控，可以采用针对重点频道长期监控和普通频道轮询监控的方法来进行配置。

其次，在IP传输网络的关键节点处也可以部署该产品进行监控，针对需要重点监控的网络设备或者用户媒体流进行24小时监控。

然后，由于核心网传输故障引起的用户体验下降的概率很低，大部分的故障原因分布在接入网和最后一公里处，因为在接入网和最后一公里处，运营商通常会采用多个不同厂商的设备互联备份，也是网络结构最为复杂之处，通常运维人员也很难判断具体是哪些网络设备引起的传输故障。如图2所示，将本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置，可以灵活部署在接入网甚至是最后一公里处。采用便携式的设计也降低了用户的采购成本，使用户不需要大量采购，在排除完某一区域的故障之后即可很方便的部署到下一个网络节点处。

最后，根据部署在不同网络节点处的故障告警汇总信息分析结合网络节点的硬件特征信息就能定位出在哪个网络节点设备处发生了故障。具体的诊断流程如图4所示。本发明的诊断方法的特点在于：1、ACE软件框架逻辑结构可以通过加载不同的协议处理模块，自动识别不同网络传输环境下的流媒体封装类型并进行解析，比如PPPoE封装的IP、IP封装的IGMP、UDP封装的RTSP、TCP封装的RTSP等；2、通过灵活的配置文件，既可以作为服务器类型的装置来配置，提供分析数据上报接口；又可以配置为本地显示模式。

采用了该发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置及诊断方法，由于其装置包括相互连接的数据包抓取模块和数据包分析模块，数据包抓取模块连接IPTV网络，所述的数据包分析模块的输出端为IPTV业务服务质量诊断结果输出端。且所述的数据包分析模块包括基于ACE框架的故障分析单元和故障数据库单元，而故障分析单元又包括网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元，从而利用该装置及方法能够实现可靠的底层抓包，并利用数据包分析模块不同类型的流媒体协议分析，得到IPTV传输网络中不同网络节点处的用户体验QOE，结合网络传输质量QOS，实现IPTV全网络端到端的服务质量保障，且本发明的便携式IPTV业务服务质量诊断装置的结构简单，成本低廉，诊断方法的应用方式简便，应用范围也较为广泛。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种便携式IPTV业务服务质量诊断装置，其特征在于，所述的装置包括相互连接的数据包抓取模块和数据包分析模块，所述的数据包抓取模块连接IPTV网络，所述的数据包分析模块的输出端为IPTV业务服务质量诊断结果输出端。

2.根据权利要求1所述的便携式IPTV业务服务质量诊断装置，其特征在于，所述的数据包抓取模块包括网卡和中央处理器，所述的中央处理器连接于所述的网卡和所述的数据包分析模块之间，所述的网卡连接IPTV网络。

3.根据权利要求1所述的便携式IPTV业务服务质量诊断装置，其特征在于，所述的数据包分析模块包括基于ACE框架的故障分析单元和故障数据库单元，所述的故障分析单元的输入端分别连接所述的故障数据库单元和所述的数据包抓取模块的输出端，所述的故障分析单元的输出端为IPTV业务服务质量诊断结果输出端。

4.根据权利要求3所述的便携式IPTV业务服务质量诊断装置，其特征在于，所述的故障数据库单元为专家知识库。

5.根据权利要求3所述的便携式IPTV业务服务质量诊断装置，其特征在于，所述的故障分析单元包括网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元，所述的网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元均分别连接所述的故障数据库单元，所述的网络传输质量分析子单元和用户体验分析子单元还分别连接所述的数据包抓取模块，所述的网络传输质量分析子单元的输出端和用户体验分析子单元的输出端均连接所述的综合分析子单元输入端，所述的综合分析子单元的输出端为该故障分析单元的输出端。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的便携式IPTV业务服务质量诊断装置，其特征在于，所述的装置为上架型IPTV业务服务质量诊断装置，所述的上架型IPTV业务服务质量诊断装置具有支架型外壳，所述的数据包抓取模块和数据包分析模块均设置于所述的支架型外壳内。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的便携式IPTV业务服务质量诊断装置，其特征在于，所述的装置为笔记本型IPTV业务服务质量诊断装置，该笔记本型IPTV业务服务质量诊断装置集成设置于一笔记本型电脑壳体内。

8.一种利用权利要求1所述的装置的实现IPTV业务服务质量诊断的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

（1）所述的数据包抓取模块从所连接的IPTV网络获取视频流数据包并发送至所述的数据包分析模块；

（2）所述的数据包分析模块对所获得的数据包进行分析，获得IPTV业务服务质量诊断结果。

9.根据权利要求8所述的实现IPTV业务服务质量诊断的方法，其特征在于，所述的数据包分析模块包括基于ACE框架的故障分析单元和故障数据库单元；所述的故障分析单元包括网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元，所述的网络传输质量分析子单元、用户体验分析子单元和综合分析子单元均分别连接所述的故障数据库单元，所述的网络传输质量分析子单元和用户体验分析子单元还分别连接所述的数据包抓取模块，所述的网络传输质量分析子单元的输出端和用户体验分析子单元的输出端均连接所述的综合分析子单元输入端，所述的步骤（2）具体包括以下步骤：

（21）所述的网络传输质量分析子单元对数据包进行IP分析；

（22）所述的网络传输质量分析子单元对数据包进行RTP分析；

（23）所述的网络传输质量分析子单元对数据包MPEG2-TS通信协定分析；

（24）所述的网络传输质量分析子单元进行视频内容分析与视频帧类型发现；

（25）所述的网络传输质量分析子单元根据视频帧类型发现结果进行视频帧质量分析；

（26）所述的用户体验分析子单元对视频进行马可夫模型分析；

（27）所述的综合分析子单元根据所述的网络传输质量分析子单元和用户体验分析子单元获得的分析结果进行用户感官综合质量分析。

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