Система контроля качества видео в сетях IPTV и CATV Cheetah Technologies

Компания Cheetah Technologies – лидер в области интегрированных решений контроля качества для сетей КТВ и IPTV Решение Cheetah позволяет оперативно отслеживать проблемы, связанные с перегрузками сети или неадекватной работой сетевого оборудования, а так же находить их источники и способы решения

Мониторинг и проверка качества IPTV

Решение Cheetah позволяет осуществлять мониторинг качества передачи каналов IPTV так, как это сделал бы абонент (субъективная оценка качества видео). Правильная настройка сети является ключевым фактором при развертывании услуг IPTV. При этом единственным спобосом оценки работы сети является получение субъективной оценки качества передачи видео (QoE) с точки зрения конечного пользователя. QoE может заметно отличаться от QoS оцененного в ядре сети.

Для оценки QoE и QoS используется новый параметр, основанный на алгоритмах, разработанных Cheetah Technologies – V-Factor.

В отличие, от передачи трафика данных или VoIP, трафик видео неоднороден, и разные пакеты имеют разное значение. Другими словами, потеря пакета при передаче данных приведет к повторной отсылке пакета, при передаче голоса – к потере маленького фрагмента речи, но при передаче видео потеря пакета может привести к потере целого ряда кадров.

Основные задачи системы:

• Мониторинг качества принимаемых от контент провайдеров каналов
• Поиск источников деградации качества пакета программ IPTV
• Мониторинг качества аудио и видео сигналов в каждой из программ и создание отчетов по каждому каналу или узлу сети для быстрого поиска неисправностей в случае сбоев.

Для мониторинга качества IP видео используется такие приложения, как:

• активный мониторинг IPTV. При этом подходе пробник присоединяется к одному либо к группе каналов IPTV. Каждый канал при этом декодируется и собирается следующая информация
• ошибки в заголовках MPEG2-TS согласно ETSI 101290
• качество видео картинки (V-Factor) согласно модели MPQM
• пассивный мониторинг IPTV/VoD. При этом подходе пробники включаются в зеркальные порты коммутаторов или маршрутизаторов и слушают весь трафик. В трафике выделяются отдельные видео потоки, и оценивается их качество (V-Factor). Данный подход удобен тем, что становится возможным не только просматривать широковещательные потоки но и потоки точка-точка, характерные для VoD

Мониторинг головных станций
Решение Cheetah способно оценивать качество входящих каналов на головных станциях. Для этого были разработаны алгоритмы, способные анализировать видео на уровне картинки для поиска артефактов в потоках SDI/HD-SDI и DVB-ASI.

Поддержка шифрованных каналов
Для IPTV характерно шифрование не только содержимого пакетов MPEG-2TS, но и некоторых заголовков MPEG2-TS, без которых оценить качество видео становится проблематичным. Cheetah разработал оригинальный алгоритм, позволяющий без декодирования оценивать качество шифрованных потоков.

Поддержка MPEG4 и HDTV
Система поддерживает MPEG2/MPEG4 как в SDTV, так и в HDTV. Поддерживается вещание как при помощи MPEG2-TS, так и непосредственная упаковка MPEG-4 в UDP. Так же возможна поддержка кодеков, используемых в видеоконференциях.

Уникальный набор метрик
Для каждого потока выставляются интегральные оценки:

• Статистика согласно ETSI TR101290 (приоритеты 1,2)
• V-Factor – субъективная оценка качества видео
• MOS – качество звуковой дорожки (для каждого канала отдельно)
• MDI – простая оценка качества видео
• Quant – параметр характеризующий степень сжатия опорных кадров (I-Frame)
• Минимальную и максимальные скорости видео и аудио потоков для VBR трафика, необходимые для контроля кодеров и гарантии того, что видео потоки будут проходить через ADSL каналы последней мили
• Частоту и длительности заморозки картинки (video freeze), блочность (наличие различимых взглядом «квадратиков»)
• Черный экран — пропадание видео при нормальных заголовках потока  MPEG-2TS

Помимо сбора полного набора KPI система позволяет записывать и хранить фрагменты некачественного видео, как в виде видео роликов так и в виде снимков.

Решение Cheetah Technologies

В линейку Cheetah входит серверное ПО Q-Advisor и аппаратные пробы V-SM и V-SP. Сочетание этих элементов идеально подходит для тестирования и мониторинга головных станций и крупных узлов IPTV

Центральное ПО Q-Advisor
Q-Advisor – это центральная система мониторинга в решении Cheetah Technologies, предназначенная для сбора информации с пробников, а так же ее хранения и дальнейшей обработки.

Q-Advisor позволяет:

• конфигурировать программы тестов и запускать различные тесты на различных пробниках согласно заданному расписанию
• собирать, обрабатывать и хранить результаты измерений на различных узлах сети, полученные с помощью пробников
• оповещать операторов о недопустимой деградации качества обслуживания (нарушении SLA)
• осуществлять мониторинг доступности услуг сети конечным пользователям

Полученная от пробников информация хранится во внешней СУБД. Доступ к Q-Advisor осуществляется с помощью встроенного web-интерфейса. Так же возможна стыковка Q-Advisor с NMS или OSS третьего производителя на основе стандартных интерфейсов SOAP/XML при помощи дополнительного пакета WebServices. Q-Advisor работает на платформе Linux.

Пробники
Семейство аппаратных пробников Cheetah Technologies, предназначено для мониторинга и анализа качества видео в ядре IP сети и на головных станциях. Они используются как для мониторинга качества услуг в существующих сетях, так и для  проверки производительности сети при включении новых клиентов

Пробники Cheetah это промышленные компьютеры, предназначенные для монтажа в стойку 19’’. Возможно использование питания 220В или 48В. Все пробники работают под управлением Linux.

Доступны следующие модификации аппаратной платформы V-SP:

• V-XX-111 – сервер высотой 2U
• V-XX-120 – блейд сервер высотой 1U, рассчитанный на монтаж до двух модулей
• V-XX-140 – блейд сервер высотой 2U, рассчитанный на монтаж до четырех модулей
• V-XX-7100 – сервер высотой 7U, рассчитанный на монтаж до четырнадцати модулей

Каждый модуль аналогичен по производительности базовому серверу V-XX-111

Пробники для головных станций V-SM
Пробники V-SM предназначены для оценки качества традиционных видео потоков SDI/HD-SDI/DVB-ASI. Пробники могут использоваться как для контроля входящих потоков от контент провайдеров или спутниковых операторов.

Пробники V-SM могут работать как в режиме постоянного мониторинга так и в режиме скользящего мониторинга (оценивать качество каналов по очереди).

Базовый пробник V-SM-111 способен анализировать:

• до 8 каналов SD или до 2х каналов HD в режиме постоянного мониторинга
• до 32 каналов SD или до 8ми каналов HDв режиме скользящего мониторинга

Пробники для сетей IPTV V-SP
Доступны две модификации ПО V-SP:

• V-SP Adv – данный пробники способны использовать все метрики поддерживаемые системой. Они предназначены для контроля качества нешифрованных каналов
• V-SP Bas – данный пробник предназначен для оценки качества на узлах сети где существенная часть видео каналов зашифрована. На этих узлах невозможна оценка параметров качества, требующих анализа непосредственно видео потока. V-SP Bas оценивают проблемы по нешифрованным заголовкам (TR 101290) и параметры, связанные с ухудшением качества видео вследствие проблем с IP сетью (потери, джиттер) и метрики которые могут быть вычислены на их основе (MDI). Дальнейшая оценка качества ведется при помощи приложения корреляции на Q-Advisor

Базовый пробник V-SP-111 способен анализировать:

• до 120 каналов SD MPEG-2 или до 30 каналов HD H.264 AVC с ПО V-ASP Adv
• до 160 каналов SD MPEG-2 или до 40 каналов HD H.264 AVC с ПО V-ASP Bas

Таким образом, V-SP в максимальной забивке способен осуществлять мониторинг крупных головных станций во всех ключевых точках, обще количество потоков может доходить до 600 HD потоков или до 2400 SD потоков.

Пробники V-SP способны оценивать качество шифрованных каналов следующим образом:

• на головной станции, до системы CAS/DRM, устанавливается пробник V-SP Adv, способный собрать полный набор KPI и оценить качество видео сигнала
• в распределительной сети устанавливаются пробники V-SP Bas способные оценить насколько ухудшился сигнал при прохождении через IP сеть
• система Q-Advisor осуществляет корреляцию результатов, т.е. зная исходное качество видео на головной станции и насколько качество ухудшилось при прохождении через четь выставляет оценку качества видео для любого узла, где установлены V-SP Bas