專利名稱：針對has的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于視頻通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種故障診斷方法，尤其涉及一種針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法。
背景技術(shù)：
隨著以PC為主導(dǎo)的固定互聯(lián)網(wǎng)和以智能手機(jī)為主導(dǎo)的移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，基于OTT視頻技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)電視、移動視頻和多屏互動業(yè)務(wù)正以驚人速度發(fā)展。OTT是"Over The Top”的縮寫，其意指在網(wǎng)絡(luò)之上提供服務(wù)，強(qiáng)調(diào)服務(wù)與物理網(wǎng)絡(luò)的無關(guān)性。OTT視頻是指基于HTTP協(xié)議和開放互聯(lián)網(wǎng)的視頻服務(wù)，其終端可以是智能電視機(jī)、電腦、機(jī)頂 盒、PAD、智能手機(jī)等。OTT視頻主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式HTTP漸進(jìn)下載(HTTP ProgressiveDownload,簡稱 HPD)和 HTTP 自適應(yīng)流媒體(HTTP Adaptive Streaming,簡稱 HAS)。傳統(tǒng)的OTT視頻一般采用HPD技術(shù)。基于HPD的客戶端在開始播放之前僅需等待一段較短的時(shí)間用于下載和緩沖媒體文件最前面的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，之后便可以一邊下載一邊播放。HPD OTT視頻存在諸多的局限性，例如不適合對實(shí)時(shí)性要求較高的直播節(jié)目的傳輸;初始播放的等待時(shí)延一般較長；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定時(shí)比較容易出現(xiàn)卡片現(xiàn)象；由于客戶端會持續(xù)下載視頻文件，當(dāng)用戶中途放棄節(jié)目觀看，會造成已下載文件(消耗帶寬)的浪費(fèi)。為了克服HPD OTT視頻技術(shù)的局限性，近年來基于HAS的OTT視頻技術(shù)逐漸被業(yè)界廣泛采用和推廣。HAS OTT采用視頻分片和自適應(yīng)碼率(ABR)技術(shù)。在HAS系統(tǒng)中，媒體流分割器將編碼器輸出的視頻流分割為一系列連續(xù)的、長度均等的小分片文件，并將它們存儲在Web內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器。HAS客戶端設(shè)備可在可用的帶寬的基礎(chǔ)上，自動向Web服務(wù)器請求合適的視頻質(zhì)量(即不同的分辨率和碼率)的分片文件，從而給用戶最好的視覺體驗(yàn)。為了便于HAS客戶端實(shí)現(xiàn)不同碼率分片之間的快速、實(shí)時(shí)切換，HAS視頻一般采用較短的分片長度(例如10秒)。由于HAS系統(tǒng)可向不同屏幕大小的終端提供適合分辨率的視頻分片文件，并可在不同網(wǎng)絡(luò)帶寬情況下實(shí)現(xiàn)流暢的視頻播放，因此HAS被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是未來無所不在的多屏互動視頻的核心技術(shù)。在傳統(tǒng)的電視領(lǐng)域，可通過網(wǎng)線連接互聯(lián)網(wǎng)的智能電視和OTT機(jī)頂盒正在悄然進(jìn)入尋常百姓家庭的客廳。HAS技術(shù)在這些OTT終端設(shè)備上也逐漸被廣泛采用。作為一種數(shù)字視頻業(yè)務(wù)，OTT電視業(yè)務(wù)勢必會同傳統(tǒng)的有線電視和IPTV競爭。由于人們已經(jīng)習(xí)慣了有線電視低廉的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和不中斷的業(yè)務(wù)可用性，因此如何保證OTT視頻用戶體驗(yàn)質(zhì)量能達(dá)到(或超過)有線電視，就成為OTT電視成功的關(guān)鍵要素。尤其是對于收費(fèi)的OTT視頻業(yè)務(wù)，消費(fèi)者不再滿足以往免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)視頻“盡力服務(wù)”的質(zhì)量體驗(yàn)，他們會在服務(wù)提供商知道他們不滿意前就轉(zhuǎn)投競爭者，以獲得他們期望的視頻質(zhì)量體驗(yàn)。因此，對于OTT視頻運(yùn)營商來說，為了留住用戶，就必須改善OTT視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量水平，提升用戶滿意度。由于OTT視頻業(yè)務(wù)需要通過多個參與方(包括各級內(nèi)容提供商、電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和用戶家庭網(wǎng)絡(luò))的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備才能到達(dá)最終用戶，這給OTT整體業(yè)務(wù)運(yùn)營商在OTT視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量保障帶來了許多新的困難和挑戰(zhàn)，尤其體現(xiàn)在，如何快速對OTT視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量問題進(jìn)行故障診斷和責(zé)任定位，是內(nèi)容運(yùn)營商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、用戶家庭網(wǎng)絡(luò)還是OTT機(jī)頂盒的問題？研究表明，影響HAS視頻質(zhì)量的主要因素包括兩個方面其一，傳輸網(wǎng)絡(luò)的速度是否足夠快，使得客戶端能在當(dāng)前視頻分片播放完之前完成對下一個分片的下載；其二，視頻服務(wù)器和客戶端之間是否實(shí)現(xiàn)了正確的分片傳輸調(diào)度機(jī)制，即客戶端是否及時(shí)發(fā)出了適合碼率的分片下載請求，服務(wù)器端是否及時(shí)響應(yīng)客戶的請求并開始視頻分片的傳輸。如果以上兩種情況都滿足，則HAS客戶端就能及時(shí)從Web服務(wù)器獲得所需播放的視頻內(nèi)容，從而進(jìn)行連續(xù)、流暢的視頻播放。為了進(jìn)一步分析影響HAS視頻播放質(zhì)量的因素，我們對HAS客戶端從Web服務(wù)器下載視頻分片進(jìn)行分情況討論。如圖1所示，HAS視頻分片下載存在五種可能的情況。其中箭頭圖形的長度代表HAS客戶端從Web服務(wù)器下載分片的持續(xù)時(shí)長；“分片間隔”指兩個相鄰分片之間的時(shí)間間隔；“分片播放時(shí)長”指視頻分片可供播放的時(shí)長。情況1:這是理想的HAS實(shí)現(xiàn)情況。由于傳輸網(wǎng)絡(luò)性能良好，客戶端下載視頻分片的速度較快(例如1個10秒鐘的分片只花了 5秒就傳輸完了)；并且客戶端按時(shí)(即基本以分片播放時(shí)長為間隔，如每隔10秒)進(jìn)行了分片下載請求。在這種情況下，客戶端總能在上一個分片播放結(jié)束前及時(shí)獲得下一個分片，因此不會出現(xiàn)卡片現(xiàn)象，視頻播放流暢。并且由于客戶端緩沖區(qū)中沒有預(yù)先積累過多的視頻內(nèi)容，即使用戶中途停止了當(dāng)前視頻觀看，也不會造成對已下載視頻內(nèi)容的浪費(fèi)(即實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的最大化)。情況2 :傳輸網(wǎng)絡(luò)性能良好，客戶端下載視頻分片的速度較快；客戶端總是提前發(fā)出下一個分片的下載請求，這樣會造成客戶端緩沖區(qū)中的視頻內(nèi)容不斷增加。在這種情況下，由于客戶端總有充足的視頻內(nèi)容播放，因此不會出現(xiàn)卡片現(xiàn)象，視頻播放流暢。但如果用戶中途停止了當(dāng)前視頻觀看，就會造成對已下載視頻內(nèi)容的浪費(fèi)(即未能實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的最優(yōu)化利用)。情況3 :傳輸網(wǎng)絡(luò)性能一般，視頻分片下載速度基本同其播放速度持平；客戶端能基本按時(shí)發(fā)出分片下載請求。在這種情況下，客戶端一般能正常播放視頻，但由于分片獲取處于臨界狀態(tài)，可能會導(dǎo)致偶發(fā)性短暫卡片現(xiàn)象。情況4 :傳輸網(wǎng)絡(luò)性能良好，客戶端下載視頻分片的速度較快。但是，由于客戶端未能及時(shí)發(fā)出分片下載請求，或者Web服務(wù)器未能及時(shí)響應(yīng)客戶端的請求發(fā)送視頻分片，導(dǎo)致客戶端在上一個分片播放結(jié)束后還未能獲得下一個分片，從而導(dǎo)致其緩沖區(qū)中無可供播放的內(nèi)容，出現(xiàn)明顯卡片現(xiàn)象。情況5 :傳輸網(wǎng)絡(luò)性能較差，客戶端下載視頻分片的速度低于其播放速度；并且客戶端和Web服務(wù)器之間的視頻分片調(diào)度也不夠及時(shí)。這種情況會導(dǎo)致客戶端緩沖區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重下溢，需長時(shí)間等待后續(xù)播放內(nèi)容，從而造成嚴(yán)重卡片、停頓現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，可分析視頻流質(zhì)量，并能指出HAS視頻質(zhì)量故障原因。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，所述方法包括如下步驟步驟S1:通過采集設(shè)備在固定互聯(lián)網(wǎng)或移動互聯(lián)網(wǎng)的某個中間點(diǎn)或終端設(shè)備上，進(jìn)行被動式數(shù)據(jù)采集和深度包解析，根據(jù)HTTP URL中的特征字符串識別并跟蹤HAS視頻媒體流；步驟S2 :對HAS視頻媒體流中的各個視頻分片進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量QoS指標(biāo)測量，包括分片的播放時(shí)長PT、分片的下載時(shí)間DT、分片間隔時(shí)間SD ；步驟S3 :對HAS視頻媒體流的各視頻分片的QoS指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和質(zhì)量打分若(SD> PT* (1+R)) AND (DT > PT)，則判定該視頻分片質(zhì)量為差，OV-Score = I ；若(SD > PT* (1+R)) AND (DT < = PT)，則判定該視頻分片質(zhì)量為較差，OV-Score =2 ；若(PT< = SD < = PT*(I+R))OR((PT*(1-R) < = SD < PT)AND(DT > = PT*(1-R)))，則判定該視頻分片質(zhì)量為中等，OV-Score = 3 ；若(PT* (1-R) < = SD < PT) AND (DT < PT* (1-R))，則判定該視頻分片質(zhì)量為優(yōu)秀，OV-Score = 5 ；若SD < PT* (1-R)，則判定該視頻分片質(zhì)量為良好，OV-Score = 4 ；其中，R為分片下載臨界系數(shù)，OV-Score為視頻分片的質(zhì)量分值；步驟S4:對HAS視頻媒體流的各分片質(zhì)量分值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并以此判斷造成HAS視頻質(zhì)量問題的原因；若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值OV-Score為I，則判斷HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象的原因?yàn)閭鬏斁W(wǎng)絡(luò)帶寬不足；若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值OV-Score為2，則判斷HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象的原因?yàn)镠AS視頻服務(wù)器或終端存在故障。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S2中，分片的播放時(shí)長PT從HAS視頻的播放列表中獲??；分片的下載時(shí)間DT為從HAS客戶端發(fā)起分片下載請求至收到該分片全部字節(jié)內(nèi)容所經(jīng)歷的時(shí)間長度；分片間隔時(shí)間SD為兩個相鄰視頻分片的起始下載時(shí)間的間隔。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3中，R設(shè)置為O. 2。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S4包括，生成專家系統(tǒng)提示若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值OV-Score為1，則生成專家系統(tǒng)提示傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，導(dǎo)致HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象；若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值OV-Score為2，則生成專家系統(tǒng)提示HAS視頻服務(wù)器或終端存在故障，導(dǎo)致HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S4中，M = 10, N = 3。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，通過監(jiān)測HAS視頻媒體流的分片QoS指標(biāo)，并對這些指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，從而對分片質(zhì)量進(jìn)行打分，并判斷HAS視頻質(zhì)量故障是由于流媒體服務(wù)器、終端設(shè)備還是傳輸網(wǎng)絡(luò)造成的。


圖1為HAS視頻分片下載存在五種可能情況的示意圖。
圖2為本發(fā)明針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一請參閱圖2，本發(fā)明揭示了一種針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，所述方法包括如下步驟步驟SI通過采集設(shè)備在固定互聯(lián)網(wǎng)或移動互聯(lián)網(wǎng)的某個中間點(diǎn)或終端設(shè)備上，進(jìn)行被動式數(shù)據(jù)采集和深度包解析，根據(jù)HTTP URL中的特征字符串識別并跟蹤HAS視頻媒 體流。步驟S2對HAS視頻媒體流中的各個視頻分片進(jìn)行QoS指標(biāo)測量，包括(I)分片的播放時(shí)長(PT):此參數(shù)可從HAS視頻的播放列表中獲取；(2)分片的下載時(shí)間(DT):從HAS客戶端發(fā)起分片下載請求至收到該分片全部字節(jié)內(nèi)容所經(jīng)歷的時(shí)間長度；(3)分片間隔時(shí)間(SD):兩個相鄰視頻分片的起始下載時(shí)間的間隔。步驟S3對HAS視頻媒體流的各視頻分片的QoS指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和質(zhì)量打分若(SD> PT* (1+R)) AND (DT > PT)，則判定該視頻分片質(zhì)量為差，OV-Score = I ；若(SD > PT* (1+R)) AND (DT < = PT)，則判定該視頻分片質(zhì)量為較差，OV-Score =2 ；若(PT< = SD < = PT*(I+R))OR((PT*(1-R) < = SD < PT)AND(DT > =PT*(1-R)))，則判定該視頻分片質(zhì)量為中等，OV-Score = 3 ；若(PT* (1-R) < = SD < PT) AND (DT < PT* (1-R))，則判定該視頻分片質(zhì)量為優(yōu)秀，OV-Score = 5 ；若SD < PT* (1-R)，則判定該視頻分片質(zhì)量為良好，OV-Score = 4。其中，R為分片下載臨界系數(shù)，可設(shè)置為O. 2 ；0V-Score是視頻分片的質(zhì)量分值。步驟S4對HAS視頻媒體流的各分片質(zhì)量分值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成專家系統(tǒng)提示若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值為1，則生成專家系統(tǒng)提示傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，導(dǎo)致HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象；若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值為2，則生成專家系統(tǒng)提示HAS視頻服務(wù)器或終端存在故障，導(dǎo)致HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象。在本實(shí)施例中，M = 10，N = 3。綜上所述，本發(fā)明提出的針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，通過監(jiān)測HAS視頻媒體流的分片QoS指標(biāo)，并對這些指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，從而對分片質(zhì)量進(jìn)行打分，并判斷HAS視頻質(zhì)量故障是由于流媒體服務(wù)器、終端設(shè)備還是傳輸網(wǎng)絡(luò)造成的。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改 變。
權(quán)利要求
1.一種針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟步驟S1:通過采集設(shè)備在固定互聯(lián)網(wǎng)或移動互聯(lián)網(wǎng)的某個中間點(diǎn)或終端設(shè)備上，進(jìn)行被動式數(shù)據(jù)采集和深度包解析，根據(jù)HTTP URL中的特征字符串識別并跟蹤HAS視頻媒體流；步驟S2 :對HAS視頻媒體流中的各個視頻分片進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量QoS指標(biāo)測量，包括分片的播放時(shí)長PT、分片的下載時(shí)間DT、分片間隔時(shí)間SD ；步驟S3 :對HAS視頻媒體流的各視頻分片的QoS指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和質(zhì)量打分若(SD > PT*(1+R))AND(DT > PT)，則判定該視頻分片質(zhì)量為差，OV-Score = I ；若(SD > PT*(1+R))AND(DT <= PT)，則判定該視頻分片質(zhì)量為較差，OV-Score = 2 ； 若(PT < = SD < = PT* (1+R)) OR ((PT* (1-R) <= SD < PT) AND (DT > = PT* (1-R)))， 則判定該視頻分片質(zhì)量為中等，OV-Score = 3 ；若(PT*(1-R) <= SD < PT)AND(DT < PT*(1_R))，則判定該視頻分片質(zhì)量為優(yōu)秀， OV-Score = 5 ；若SD < PT* (1-R)，則判定該視頻分片質(zhì)量為良好，OV-Score = 4 ；其中，R為分片下載臨界系數(shù)，OV-Score為視頻分片的質(zhì)量分值；步驟S4 :對HAS視頻媒體流的各分片質(zhì)量分值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并以此判斷造成HAS視頻質(zhì)量問題的原因；若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值OV-Score為1，則判斷HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象的原因?yàn)閭鬏斁W(wǎng)絡(luò)帶寬不足；若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值OV-Score為2，則判斷HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象的原因?yàn)镠AS視頻服務(wù)器或終端存在故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，其特征在于所述步驟S2中，分片的播放時(shí)長PT從HAS視頻的播放列表中獲??；分片的下載時(shí)間DT 為從HAS客戶端發(fā)起分片下載請求至收到該分片全部字節(jié)內(nèi)容所經(jīng)歷的時(shí)間長度；分片間隔時(shí)間SD為兩個相鄰視頻分片的起始下載時(shí)間的間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，其特征在于所述步驟S3中，R設(shè)置為O. 2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，其特征在于所述步驟S4包括，生成專家系統(tǒng)提示若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值OV-Score為1，則生成專家系統(tǒng)提示 傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，導(dǎo)致HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象；若在M個連續(xù)的分片中出現(xiàn)N個分片的質(zhì)量分值OV-Score為2，則生成專家系統(tǒng)提示 HAS視頻服務(wù)器或終端存在故障，導(dǎo)致HAS視頻出現(xiàn)卡片現(xiàn)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，其特征在于所述步驟S4中，M = 10, N = 3。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，包括通過采集設(shè)備在固定互聯(lián)網(wǎng)或移動互聯(lián)網(wǎng)的某個中間點(diǎn)或終端設(shè)備上，進(jìn)行被動式數(shù)據(jù)采集和深度包解析，根據(jù)HTTP URL中的特征字符串識別并跟蹤HAS視頻媒體流；對HAS視頻媒體流中的各個視頻分片進(jìn)行QoS指標(biāo)測量；對HAS視頻媒體流的各視頻分片的QoS指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和質(zhì)量打分；對HAS視頻媒體流的各分片質(zhì)量分值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并以此判斷造成HAS視頻質(zhì)量問題的原因。本發(fā)明提出的針對HAS的視頻質(zhì)量評價(jià)和故障診斷方法，通過監(jiān)測HAS視頻媒體流的分片QoS指標(biāo)，并對這些指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，從而對分片質(zhì)量進(jìn)行打分，并判斷HAS視頻質(zhì)量故障是由于流媒體服務(wù)器、終端設(shè)備還是傳輸網(wǎng)絡(luò)造成的。
文檔編號H04N17/00GK103024440SQ20131001106
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者吳雪波 申請人:德科仕通信(上海)有限公司