（电路与系统专业论文）3g流媒体业务服务质量监测研究.pdf

签名瑚饲索触 日期：4 厶j 啦 关于论文使用授权的说明 本人完全了解j e 宝王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 鹳：撇翩摊：纭哆醐： 、d眵 随着我国3 g 网络部署工作的r 益深入，移动流媒体业务得到了飞速发展， 电信运营商对于流媒体业务服务质量监测的需求也日益迫切。3 g 流媒体业务服 务质量监测工作的开展对于我国3 g 网络的建设、三网融合工作的顺利进行，具 有十分重要的意义。此外，移动流媒体质量监测对于移动运营商拓展业务范围， 提高市场占有率也具有极其重要的作用。 本文首先通过对流媒体质量监测领域的发展现状以及中国联通3 g 流媒体业 务质量监测规范的分析和研究，确定以感知业务质量( q o e ，q u a l i t ) ro f e x p e r i e n c e ) 指标数据的采集作为质量监测工作中的核心内容。随后论文从提取用户播放体验 的角度出发，对相应的指标参数加以筛选，确定以时延、丢包率、客户主观i 播放 评价等对q o e 具有直接或间接影响的重要参数作为质量监测工作中的主要采集 数据。同时，借助于对移动流媒体业务中所使用传输协议的会话流程和文本格式 的分析，本文给出了相关指标参数的计算和采集方法。为了弥补客户主观评价方 法的局限性，论文还对流媒体播放效果的客观评估方法进行了研究，利用d s c q s 方法或通过计算p s n r ，对图像质量进行客观评测。 其次，本文根据中国联通3 g 流媒体业务服务质量监测工作的需求，提出了 相应的监测系统部署设计方案。并完成了监测系统内部的通信协议设计，用以实 现各个监测设备问的远程数据传输。 最后，本文完成了手持式客户监测终端设备的软件设计与实现。借助于 l i v e 5 5 5 协议栈等相关工具，监测终端设备实现了对流媒体数据传输功能的支 持，同时利用在通信协议栈中内嵌传输协议分析处理程序模块，实现对关键指标 参数的采集。在软件设计完成后，通过进行系统联调测试，对监测终端设备的功 能进行了验证。根据验证结果，手持式客户监测终端设备可以完成对相关质量监 测数据的采集，并能够提供对数据通信以及远程控制功能的支持。 关键词3 g ；流媒体；r t p ；q o e ；质量监测 北京工业大学工学硕十学位论文 a b s t r a c t a b s tr a c t a l o n gw i t hm r t h e rd e p l o y m e n to f3 gc o m m u n i c a t i o nn e t v 旧r ki nc h i m ，m o b i l e s t r e 锄m e d i ab u s i n e s sh a sb e e ne x p e r i e n c i n gm p i dd e v e l o p m e n t n l ed e m a l l d sr r s e i c eq u a l i t yc o n t r o lf r o mt e l e c o mo p e r a t o r sb e c o m ei n c r e 硒i n g l yu 玛e m q u a l i t y m o n i t o r i n go f3 gs t r e 锄m e d i as e r v i c ei sv e r yi m p o r t 觚tf o rn e t 、v o r kc o n s t r i l c t i o na n d n e t w o r i ( s i n t e g r a t i o n a d d i t i o n a i l y ，t h eq u a l i t ym o n i t o r i n g c o u i d t l e l p t e i e c o m o p e r a t o r se x p a n dt h e i r b u s i n e s ss c o p e sa 1 1 dm a r k e ts h a r e s f i r s to fa l l ，t l l i sp a p e re m p l o y e dc o l l e c t i o no fq o e r e l a t e di n d e xp a r 锄e t e r s 弱t h e c o r ej o bo fq u a l i t ym o n i t o r i n go nt l l eb a s i so fa n a l y s e sa i l dr e s e a r c ho nc u r r e n t d e v e l o p m e n to fs t r e 锄m e d i aq u m i t ) ，m o n i t o r i n ga n d c h i n a u n i c o m s q 叫i t ) ， m o n i t o r i n gs t a n 出砌o fs t r e a mm e d 讧f r o mt l l ep o i n to fc u s t o m e re x p e r i e n c e ，t h j s p a p e rf i l t e r e dc o r r e s p o n d i n gp 姗e t e r sa n dd e c i d e dt 0u s em ep a 瑚m e t e r st l l a ti m d i r e c to ri i l d i r e c t 访n u e n c eo nq o e ( e g d e l a y ，p a c k e tl o s t ，s u 巧e c t i v ec o m m e n t sf r o m c u s t o n l e r s ) 嬲k e yd a t at 0b ec o l l e c t e di i lq u a l i t ym o l l i t o r i n g m e 锄w i l i l e ，m i sp a p e r g a v et h em e t l l o d 0 1 0 9 yt oc o l l e c ta n d 咖c u l a t er e l e v 觚tp 觚吼e t e r sa r e ra 1 1 a l y s e s0 n s e s s i o na i l dt e x tf o 册a t so ft r a i l s p o r tp r o t o c o l i nm o b i l es n e a mm e d i a t br e m e d yn l e r e s t r i c t i o no fm e t h o do fc u s t o m e rs u b j e c t i v ec o m m e n t ，t h i sp a p e rs t u d i e dm e m o d so f o b j e c t i v ea s s e s s m e n to fs t r e a mm e d i aq u a l i t ) ，a n da d o p t e dd s c q s ，a sw e l la sp s n r c 烈c u l a t i o n ，t oe v a l u a t ei m a g eq u a j i t yo 场e c t i v e l y s e c o r l d l y ，“sp 印e rp r o p o s e dad e p l o y m e mp l a no fm o n i t o r i i 培s y s t e mf o r3 g s t r e 锄m e d i am o i l i t o 血gj o bo fc l l i n au n i c o m f i r l a l l y ，“sp 印e rd i s c u s s e dd e s i 印a i l dr e a l i z a t i o n o fm o i l i t o r i n gt e i l i n a j s o 胁，a r e w i t hl i v e 5 5 5p r o t o c o ls t a c ka l l do t h e rt o o l s ，m o n i t o 血gt e 咖i 1 1 a l sw e r e a b i et os u p p o r t l ed e l i v e r yp r o t o c o io fs t r e 锄m e d i ad a t a t b g e t h e r 、i t hp r o c e s s i n g p r o g r a m m em o d u l e s ( f o rp r o c e s s 觚d 删y s ed e l i v e r yp r o t o c 0 1 ) e m b e d d e di n c o m m u l l i c a t i o np r 0 白0 c o ls 乞a c k s ，c o l l e c t i o no fk e yi n d e xp a r a m e t e r sc o u i db er e a l i s e d u p o nc o m p l e t i o no f s 0 小a r ed e s i g n ，m n c t i o l l so fm o l l i t o 血l gt e 姗i n 越、v e r ev e r i 丘e d b ys y s t e mt e s t t h eo u t c o m er e v e a l sh a n d e dc u s t o m e rm o m t o r i n gt e m i n m sc o u l d c o l l e c t r e i a t e dq u a l i t ) r m o n i t o r i i l gp a r a 吼e t e r s a i l dw e r ea b l et o s u p p o r t d a _ t a c o m m u n i c a t i o na n dt l l ef 、m c t i o no fr e m o t ec o n t r 0 1 k e yw o r d s ：3 gs t r e 锄m e d 试r t p ，q o e ，q u a l i t ym o n i t o r i n g i i i 北京下业大学t 学硕十学位论文 目录 目录 摘寻要i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论一l 1 1 课题研究背景l 1 2 研究现状2 1 - 2 1 主动式监测2 1 2 2 被动式监测3 1 2 3q o s 与q o e 3 1 2 4q o e 评定方法的研究现状5 1 3 本文的研究内容及结构6 1 3 1 研究内容6 1 3 2 论文结构一6 1 4 本章小结7 第2 章3 g 流媒体业务质量监测中的关键技术9 2 1 移动流媒体技术9 2 1 1 流媒体技术9 2 1 2 移动流媒体业务架构分析1 0 2 1 3 移动流媒体业务服务类型1 2 2 1 4 移动流媒体业务中的流媒体传输协议1 2 2 1 5 移动流媒体业务会话过程18 2 2 提高流媒体业务服务质量的方法。1 9 2 2 1q o s 模型19 2 2 2 质量控制算法。2 0 2 3 本章小结2 l 第3 章3 g 流媒体业务质量监测研究2 3 3 13 g 流媒体业务质量监测需求分析2 3 3 1 1 质量监测的目的2 3 3 1 - 2 质量监测需求分析2 3 3 1 3 流媒体业务质量监测数据分析2 3 3 2 质量监测相关参数研究2 4 3 2 1 网络性能参数2 4 3 2 2 媒体属性参数2 6 v 北京丁业大学丁学硕十学位论文 3 3 质量监测相关参数的计算方法研究2 7 3 3 1 网络性能参数的计算2 7 3 3 2 媒体属性参数采集3 3 3 4 流媒体播放质量评价方法的研究3 4 3 4 1 客观评价方法3 4 3 4 2 主观评价方法3 6 3 53 g 流媒体业务质量监测中流媒体播放质量评价方法的确定3 8 3 6q o e 分析3 8 3 7 本章小结4 0 第4 章3 g 流媒体业务质量监测系统。4 l 4 1 质量l 监测系统的部署4 l 4 1 1 质量监测系统的总体部署方案4 1 4 1 2 质量监测系统的部署依据4 l 4 1 3 质量监测系统的部署方案设计4 2 4 2 参数的采集4 3 4 3 质量监测流程4 4 4 3 4 被动拨测流程4 4 4 3 5 主动拨测流程4 6 4 4 质量监测系统通信协议设计一4 7 4 4 1 质量监测系统通信协议设计目的4 7 4 4 2 质量监测系统通信协议设计分析4 7 4 4 3 通信协议参数4 8 4 4 4 通信协议数据包格式4 8 4 4 5 通信协议数据包格式设计依据5 0 4 4 6 通信流程设计原理5 l 4 4 7 通信流程设计5 1 4 4 8 数据通信中的错误处理5 6 4 5 本章小结5 8 第5 章拨测终端软件的设计与实现5 9 5 1 拨测终端功能研究5 9 5 1 1 拨测终端功能需求分析。5 9 5 1 2 拨测终端业务流程分析5 9 5 2 拨测终端硬件环境。5 9 5 3 拨测终端的软件设计6 0 5 - 3 1 拨测终端软件设计与软件运行环境6 0 5 3 2 拨测终端软件的总体设计6 0 v i 目录 5 3 3 拨测终端通信模块的总体设计与实现6 6 5 3 4u v e 5 5 5 简介与源代码移植6 6 5 3 5 流媒体数据接收部分的设计与实现6 8 5 - 3 6 拨测终端指标数据采集与处理模块的设计与实现7 0 5 - 3 7 拨测终端中其他功能模块的设计与实现7 4 s 4 拨测终端软件测试与分析7 4 5 4 1 软件测试范围7 5 5 4 2 软件测试环境7 5 5 4 3 软件测试标准7 5 5 4 4 主动拨测测试7 6 5 4 5 被动拨测测试8 0 5 4 6 数据统计测试8 3 s 4 7 测试结果分析8 4 5 5 本章小结8 4 总结8 5 参考文献8 7 攻读硕士学位期间所发表的学术论文9 1 致谢9 3 v i i 第1 章绪论 1 1 课题研究背景 第1 章绪论 随着移动通信技术的飞速发展，第三代移动通信技术已日臻成熟。我国3 g 网络的部署工作已经大规模展开，并于2 0 0 9 年正式发放了3 g 牌照。第三代移 动通信技术在为人们提供传统的短信、语音等业务的同时，以其更高的服务带宽、 更广泛的覆盖范围、更全面的信息安全保障，等技术优势，为许多新的移动增值 业务的推广和普及提供了技术保证。众所周知，上一代移动通信网络对于数据和 多媒体业务的支持能力较为有限。而随着3 g 网络的启用，使得移动通信网络与 互联网的结合成为可能。与此同时，随着流媒体技术等相关技术的逐步完善，电 信网、广播电视网和互联网的融合已经成为可能。目前针对我国三网融合1 2 j 例 方面的研究已逐步展开。作为三网融合后的主要业务之一，移动流媒体服务势必 成为今后移动增值业务的个重要发展方向。目前，各大电信运营商已纷纷启动 了自己的移动流媒体业务拓展计划，以期抢占更多的市场份额。 移动流媒体技术的发展为人们带来了更为丰富和便利生活，诸如手机电视、 移动视频会议、远程医疗、远程教学等服务正逐步走入人们的日常生活。与此同 时，技术的发展也给移动运营商带来了全新的挑战。与传统的数据业务不同，用 户对于移动流媒体业务的服务感受更为关注。根据有关数据显示，对于移动流媒 体业务，如果有1 个用户对服务质量表示不满，实际上会有另外2 9 个客户对服 务持同样的否定态度。而当9 0 以上的用户对服务质量产生抱怨时，用户会停止 订购此项服务【4 】。可见，只有提供方便、直观、无缝连接、透明、舒适的移动流 媒体服务，才能使用户得到良好的使用体验，并愿意使用此项服务，从而有效提 高移动运营商的市场竞争力。 为了达到向用户提供更加便捷舒适的移动流媒体业务的目的，这就要求移动 运营商对所开展的业务拥有良好的监测手段，并可以有效的对业务质量进行评估 和判定。这包括两方面的内容。一方面要求移动运营商继续将关键网络性能指标 ( k p i ) 作为移动网络优化的依据；另一方面由于更加注重服务感受，这就要求 运营商从仅仅关注狭义的网络服务质量( q o s ) p j l 6 j ，向关注感知业务质量( q o e ) 【7 1 【8 l 【9 】倾斜，以用户体验感受作为网络运维、系统升级的导向，从而为用户提供 更为优质的流媒体服务。 根据移动运营商的实际需求，本课题旨在通过对相关移动流媒体服务质量监 北京t 、l 旦大学下学硕七学何论文 测技术的研究，完成质量监测系统部署方案的设计，以及系统中无线手持客户监 测终端设备的软件实现。 质量监测系统的部署、无线手持客户监测终端设备的使用，对于移动运营商 所开展的流媒体业务服务质量监测工作，具有十分重要的意义。首先，通过无线 手持终端设备，可以主动发起对移动流媒体服务的质量测试，完成对相关的k p i 【i o l 指标，和所需的用户体验的采集。同时利用系统中的网络探针设备，可以对时延 等相关网络指标数据进行采集，为网络运营商及时掌握网络运行状态、判定网络 故障提供有力支持。其次，通过对流媒体服务质量的监测与分析，可以为网络规 划、路由策略，以及网络的升级提供可靠依据。第三，利用监测系统所侦测的数 据，可以为后期相关网络质量控制算法的设计以及网络服务质量模型的建立提供 有力的实验数据保障。从而为移动运营商从根本上掌握服务质量，改善网络配置， 提高网络运营状况提供有力的技术支持。 1 2 研究现状 由于3 g 网络在我国的部署实施还处于起步阶段，流媒体技术的广泛使用也 是近几年的事情，所以从总体上说对于移动流媒体服务质量的监测还处于探索和 研究阶段。目前针对质量监测有多种不同的方法。根据监测主体的参与行为，即 测量过程中测试设备是否主动发送测试分组，可以将监测行为分为主动式监测和 被动式监测；根据被测网络中节点设备的参与程度，可以分为基于路由器的监测、 路由器辅助的测量和端到端的监测；根据被测数据包的类型，可以分为基于组播 的监测和基于单播的监测。 此外，由于移动流媒体服务自身的特点，用户往往对服务的感官体验更为关 注。用户尤其对于服务的时效性、可获得性、操作的便捷性、节目观看的舒适性 更为敏感。这就要求移动运营商改变过去仅仅关注关键网络性能指标的服务质量 监测方式。需要运营商将用户体验感受( q o e ) 作为服务质量评定、服务策略调 节的主要指标。目前国内外主要移动运营商和相关研究机构、组织已经开始着手 对q o e 的量化评定进行针对性研究。但是目前对于q o e 的主要判定指标和评价 方法，还没有明确的规范。 1 2 1 主动式监测 主动式监测是在所选定的关键网络节点处主动发送实际的业务流量，注入网 络，此后根据对数据流的传输情况分析，确定网络的性能。测试分组通常利用互 联网控制消息协议( i c m p ) 或数据报协议( u d p ) 来发送。在向网络中发送测试分组 的同时，利用部署于网络内部各个关键节点处的测量代理对测试分组的某些关键 第1 章绪论 性能指标进行采集，利用采集到的关键性能指标，判定网络联通状态和服务质量。 目前互联网工程任务组( i e t f ) 的i p 性能度量工作组( i p p m ) 定义了3 类主要的、 可以从接收到的测试分组中流提取的网络性能测量参量。它们分别是：分组大小、 分组丢失参量和分组延迟参量。利用以上指标可以通过计算获取如吞吐率、丢包 率、时延抖动等网络性能数据。 主动式监测具有易于控制、部署灵活、针对性强、时效性高等特点。尤其适 用于端到端的服务质量监测工作。其主要的缺点足，由于需要向网络中有目的的 注入测试分组，势必会加大网络的负担。主动式监测在网络服务质量测量中的应 用十分广泛，目前大多数测量系统都属于主动式监测。 要对一个网络进行主动式监测，需要建立部署一个测试系统。主动式监测系 统一般包括以下四个部分：测量节点、中心服务器、中心数据库和分析服务器。 由中心服务器对测量节点进行控制，由测量节点执行测量任务，测量数据由中心 数据库保存，数据的后期分析则由分析服务器完成。 1 2 2 被动式监测 被动式监测是通过向网络中的特定节点( 例如路由器或接入服务的网络节 点) 部署监测设备，通过对节点处网络流量信息的分析，实现对网络流量和关键 性能指标的获取。被动式监测可以在微观或宏观水平上进行，微观被动式监测是 在监测点处，通过存储分析所采集到的分组头信息来进行的，需要对监测过程中 所提取的大量业务数据进行离线处理，从而获得网络中应用数据流的到达分布和 动态特性等有价值的信息。宏观被动式监测通常监测的是聚合时间段内，穿过监 测点的所有流量或应用数据流量，测量结果常被用于网络管理【i 。 被动式监测的主要优点在于，被动式监测在理论上不会向网络中注入数据， 也就不会为网络造成额外的负担，对网络的整体运行不会产生影响。可以为网络 运行状态、业务服务质量给出较为客观准确的评定结果。而其不足也是较为明显 的，包括以下几方面。首先，被动式监测基本上是基于单个或部分网络节点处的 监测，很难对网络端到端的性能进行分析；其次，实时采集的数据量过大，可能 会发生数据难于保存或处理的情况；第三，由于采用被动采集方式，其时效性、 针对性、可操控性，无法得到有效保证，特别是针对处于试运行期间的业务，往 往无法达到及时反馈相关的业务服务质量的目标；最后，被动式监测还存在着用 户数据泄漏等安全和隐私问题。 1 2 3q o s 与q o e q o e 可以理解为用户体验或者用户感知。即终端用户对移动网络所提供业务 性能的主观感受。q o e 的评价主体是终端用户，评价对象是业务服务质量和支撑 北京t 业大学下学硕十学位论文 业的网络( 主要包括核心网络、无线网络和业务平台) 性能。 i t u tr c ce 8 0 0 最初定义q o s 为“决定用户满意程度的服务性能的综合效 果”。q o s 包含多个层面较为广泛的内容。q o s 提出的最终目标就是保证终端用 户在使用一个特定服务时可以得到最好的体验。可见q o s 在定义上与q o e 类似。 只是在实际的应用过程中，由于终端用户对q o s 的关注重点随着应用类型的差 异而有所不同，因此有时也将q o s 狭义地理解为底层分组数据传输的性能指标， 如时延、时延抖动、带宽、误码率等。从i t u t 的定义中可见q o s 的本质是和 q o e 相吻合的。 q o s 机制主要负责从网络的角度进行业务质量管理，网络根据不同的质量需 求来处理不同的业务。但从终端用户的角度来看，o o s 是一个更广、更主观的概 念，即q o e 所定义的范畴。所以从移动通信网络的角度来说，要想获得更好的 q o e ，其最佳方案就是提供一个优良的端到端的q o s 。 尽管q o e 具有十分重要的意义，然而目前其相关标准的制定还处于探索阶 段。在3 g p pr 5 版本中，明确提出了端到端q o s 需求协商，通过引入i p 多媒体 子系统( i m s ) 业务，实现承载q o s 授权的标准化，但其中并未提及q o e 。直 到3 g p pr 6 版本中才明确提出了q o e 的概念。其主要目的是使3 gp s s ( 应用层 服务) 服务器能够接收客户端产生的质量反馈，从而对控制服务器进行适当的调 整。同时该规范中还提议对信息包丢失数量和终端情况进行测量。但是，在3 g p p i 版本中，没有包括q o e 测量的处理方法和q o e 测量值的有效性处理。另外， 在3 g p p 的t s2 6 3 4 6 和t s2 6 2 3 4 7 4 0 规范中，虽然给出了q o e 的评测模型，但 这些评测模型的参数指标大体上与以前用来衡量网络性能的k p i 参数相同。由于 目前网络服务质量评价及其管理越来越多地体现出以用户为中心的发展趋势，所 以采取了使用之前面向网络的参数指标，经综合计算和处理后，得出q o e 的参 考值的方法。 i t u t 对于q o e 的工作始于i p t v 。它将q o e 定义为“从用户角度出发衡量 业务质量的指标，它受端到端系统各部分的影响，同时还受到用户自身对于业务 的主观期望和所处环境的影响。”但是在目前的相关文件中还未见到有关q o e 指 标、测量方法等方面的详细内容。当前主要将视频图像质量和用户互动质量( 如 频道切换时间) ，作为i p t v 中q o e 的主要内容。 e t s i 的q o s 架构中，已经涉及到端到端的用户体验质量。利用网络关键性 能指标( k p i ) ，初步提出了针对q o e 的统计方法。并以此为基础建立k p i 到 q o e k q i ( 业务层面关键指标) 的分析模型。 在实际的运营中，国内外主要移动运营商对于q o e 的定义和管理主要采用 t m f 提出的用户体验管理( c e m ) 。其重点在于实时测量用户体验以及定义用户 体验指标( c e i ) 。从t m f 的研究角度而言，c e m 是从属于q o e 管理范畴的概 念；c e i 是反映q o e 级别的相关关键指标，着眼点是用户，与用户行为相关；因 第1 章绪论 此针对c e i 的c e m 可以被理解成为q o e 管理架构中业务管理的优选方案。其对 于q o e 主要影响因素的定义，如表1 一l 所示。 表1 1q o e 的主要影响因素 t 曲i e1 - 1k e yf k t o r so f q o e q o e 的技术冈素q o e 的非技术因素 端剑端的q o s 保证机制 用户主观行为和运营服务质量 端到端的业务质量k q i 业务的便利和快捷性 k p i 服务内容 网络和服务覆盖状况 价格 终端功能性能 客服支持 用户耐受力和行为习惯 综上所述，由于移动流媒体业务更加注重客户对于服务的体验感受。传统的 仅仅以网络关键性能指标为服务质量评测依据的移动业务质量评价体系已经不 再适应当前的质量管理需求。目前各大组织和移动运营商已经将3 g 时代移动流 媒体业务服务质量监测工作转向了针对获得用户体验结果方面的研究。但是就目 前的研究现状和实际业务运营情况来分析，q o e 的评测方法、应将哪些指标列入 o o e 的范畴，以及如何获取相应的q o e 指标，还未有定论。 1 2 4q o e 评定方法的研究现状 目前，对于q o e 评定方法的研究主要集中在以下几方面。 ( 1 ) 端到端路径性能的检测方法【汜j 。通过对端到端路径性能的检测，利用 所观察到的网络路径特征参数的变化，获得资源的使用状况和性能趋势。同时利 用特征参数的变化结果作为网络路径性能评价和实时的端到端性能管理的依据。 该方法将延时抖动有界比例系数和平均抖动最大抖动系数作为主要的评测指 标。 ( 2 ) i p t v 中的0 0 e 评价方法i b 】。此类方法主要以i p t v 业务作为研究对 象，通过对i p t v 业务特点的分析和研究，重点对网络抖动和丢包率进行采集， 同时将网络利用率( n u ) 、瞬时流动率( i f r ) 、平均带宽( a r ) 、流利用率( s u ) 作为辅助参量进行考量。用以实现对i p t v 业务的服务质量评判。 ( 3 ) 通过k p i 指标量化评定q o e f h j 。此类方法根据不同的流媒体业务( 直 播、点播、下载) 将k p i 指标划分为影响用户使用舒适度和影响使用可靠性的指 标。首先根据所侦测业务的特点选取合适的k p i 指标作为质量判定参数，然后设 定每个k p i 指标的权重，最后利用测定的k p i 性能指标进行加权统计，得到量 化的q o e 数值。 北京t 业大学下学硕十学位论文 1 3 本文的研究内容及结构 l - 3 1 研究内容 本文主要根据中国联通公司提出的3 g 流媒体业务服务质量监测需求，通过 对目前中国联通3 g 网络部署情况以及流媒体业务运营情况的分析，设计相应的 质量监测系统部署方案。同时完成质量监测系统中手持客户监测终端设备软件部 分的设计与实现。 本文具体研究的问题如下： ( 1 ) 流媒体传输协议研究：对无线流媒体业务中使用的传输协议通信流程、 相关协议包结构进行分析和研究。 ( 2 ) 3 g 流媒体业务质量监测数据采集方法研究：对与流媒体业务播放体验 以及与网络服务性能相关的网络性能指标进行分析研究。以实现对q o e 的评测 为目的，判定应予采集的参数。同时，通过对流媒体传输协议的分析，确定质量 监测任务中需采集性能指标参数的采集方法。 ( 3 ) 监测系统部署方案设计与手持客户监测终端设备软件部分的实现。对 监测系统部署方案进行研究，完成相应的设备间通信协议的设计，以及监测业务 流程的制定。完成手持客户监测终端设备软件部分的设计与实现。 1 3 2 论文结构 本文的结构安排如下： 第l 章是本文的绪论部分，介绍了本课题的研究背景、质量监测工作研究现 状。对质量监测工作中由关注狭义q o s 到关注q o e 的需求转变进行了分析。对 目前q o e 的研究结果进行了简要概述。最后概括了本文研究的主要内容和文章 的结构。 第2 章介绍3 g 流媒体业务质量监测工作中的关键技术。主要对流媒体传输 协议、流媒体传输控制协议、实时流协议的流程以及数据包格式进行分析和研究。 同时对改善移动流媒体业务质量的技术进行了分析和说明。 第3 章介绍质量监测工作中相关性能指标参数的计算方法，以及流媒体播放 质量的客观评定方法。主要对与流媒体播放体验相关的网络性能指标参数进行遴 选，对指标参量的测算方法进行设计和研究。同时根据对目前主流的流媒体播放 质量客观评定方法的分析，确定了中国联通3 g 流媒体业务质量监测工作中流媒 体播放质量的客观测评方法。 第4 章介绍监测系统部署方案设计。对质量监测系统的整体设计进行介绍， 并对各部分的功能、在质量监测中的作用、可采集的参数进行论述。对质量监测 系统中的数据通信协议实现细节进行介绍。 第1 章绪论 第5 章介绍手持客户监测终端设备软件部分的设计与实现。对软件的总体设 计进行说明，对本课题中主要涉及的软件模块设计方法进行介绍。并对软件的测 试过程和测试结果，进行论述。 最后是文章的总结和参考文献。 1 4 本章小结 本章首先对课题提出的背景、课题研究的迫切性以及课题研究的重要意义进 行了阐述。此后对课题研究所涉及的移动流媒体业务质量监测工作的发展现状进 行了分析。并特别对移动流媒体业务自身特点所决定的，由面向网络性能指标的 监测体系，向面向客户体验的监测评价体系的转变进行了简要的说明。此后，本 章对o o e 研究现状进行了简要概括。最后对本课题的研究内容和论文整体结构 进行了介绍。 第2 章3 g 流媒体业务质量监测中的关键技术 第2 章3 g 流媒体业务质量监测中的关键技术 3 g 流媒体业务作为一项新兴的移动增值业务，涉及到的技术领域很多，这 主要包括移动通信技术、流媒体技术、音视频编解码技术、客户权限管理技术等。 为了对3 g 流媒体业务进行实时监测，从而获得准确、客观、及时的服务质量反 馈，同时通过反馈结果指导网络运维和网络升级，并最终达到提供良好的端到端 用户体验效果的目的。本章主要对流媒体业务的部署架构、视频传输协议等关键 技术进行分析。并对q o s 保障机制进行简要研究。 通过对流媒体业务部署结构以及视频传输协议进行分析，一方面可以从总体 上，为监测系统的设计、部署，关键指标数据采集位置的确定提供有力依据；另 一方面也为手持式客户终端的设计，终端中关键指标数据的采集方法的研究，提 供必要的技术保证。 2 1 移动流媒体技术 移动流媒体业务是流媒体技术在移动网络和终端上的应用，主要是利用目前 的移动通信网，为手机终端提供音频、视频等流媒体服务。 2 1 1 流媒体技术 流媒体是指在i n t e m e t i n t r a n c t 中使用流式传输技术的连续时基媒体( 如音 频、视频或多媒体文件) 【1 5 】。在流式传输过程中，流媒体服务器首先通过编码、 压缩等相关算法将储存在本地的音视频文件以数据流的形式传输给客户端。客户 端在接收到服务器端发来的数据包后，利用播放软件播放媒体内容。 流式传输的最大优势在于，利用流式传输技术可以极大地缩短音视频文件的 播放延时，同时对于系统缓存容量的需求也大为降低。传统的音视频文件传输方 式中，首先需要将文件从服务器下载到本地，这常常需要花费数小时甚至更长的 时间。而流媒体传输采用边下载边播放的方式进行。即客户端无需等到完整的音 视频文件下载完毕，在收集到一定量的流媒体数据包后，就可以开始进行解码播 放，与此同时客户端在后台继续对后续的数据包进行下载，从而实现边下载边播 放的目的【1 6 】。利用这种传输方式，可以有效地将客户端播放延时降低到几秒或几 十秒以内。同时从性能角度看，此类播放方式对于系统缓存的需求，较传统方式 也大幅降低。 北京t 业大学t 学硕十学何论文 目前流式传输儿惜j 主要分为顺序流式传输和实时流式传输两大类。 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用户可观看在线媒体。在给定 时刻，用户只能观看已下载的那部分内容，而不能跳到还未下载的部分。顺序流 式传输不象实时流式传输，无法在传输期间根据用户的连接速度做调整。顺序流 式传输一般采用有链接协议，可以较好的保证文件播放质量，但是其播放延时往 往也比较大。此类传输方式目前主要用于片头广告等内容的传输。 实时流式传输可以保证媒体流量与网络可用带宽相配匹，使媒体可被实时观 看到。实时流式传输与顺序流式传输不同，它往往需要特定的应用层协议，并使 用无连接的传输协议。实时流式传输总是实时传送，特别适合现场事件，也支持 随机访问，用户可快进或快退，用以观看相应部分的内容。实时流式传输一般无 法保证良好的播放效果。目前多数的流媒体业务使用实时流式传输进行。 2 1 2 移动流媒体业务架构分析 中国联通音视频业务系统逻辑架构如图2 1 所示( 其中黄色阴影部分表示与 目前部署的移动流媒体业务相关的部分) 。 图2 1 中国联通音视频系统逻辑架构 f i 9 2 一ll o g i c a la r c h i t e c t u r eo fc h i n a u n i c o ma ，vs y s t e m 第2 章3 g 流媒体业务质帚监测中的关键技术 下面给出各个部分的简要说明。 业务系统中包括以下四部分。 接入层 接入层包括视频呼叫接入网关、无线应用协议( w 廿) 网关和w 曲网关。 视频呼叫接入网关负责视频呼叫的接入。w a p 网关负责w a p 访问的接入。w 曲 网关负责w 曲访问的接入。 能力层 能力层包括视频网关、流媒体播放服务器、流媒体下载服务器。视频网关负 责电路交换域( c s ) 视频电话接入控制，并负责实现c s 与分组交换域( p s ) 媒 体流的协议转换。流媒体播放服务器负责为最终用户直接提供内容服务，如直播、 点播，以及播放过程中的快进、快退等控制功能。流媒体下载服务器负责实现下 载协议解析和下载控制，根据客户终端能力和下载内容等具体情况，选择合适的 传输协议，实现媒体内容下载功能。 应用层 应用层包括手机视频应用、3 g 手机音乐应用。手机视频应用负责手机电视 业务的应用逻辑控制，如视频播放列表、插播广告、电视节目指南( e p g ) 下发 等。3 g 手机音乐应用负责3 g 手机音乐业务的应用逻辑控制，这包括整曲下载、 音乐在线播放等功能，以及音乐收藏夹、音乐排行榜等特色应用。 此外应用层根据不同的业务需求将应用方式分为直播、点播、下载、互动等 几种类型。直播实现音视频直播的逻辑控制，涉及流媒体播放服务器、内容编码 服务器、视频网关等网元。点播实现音视频在线点播的逻辑控制，涉及流媒体播 放服务器、视频网关等网元。下载实现音视频下载的逻辑控制，涉及流媒体下载 服务器等网元。互动负责基于音视频服务的用户互动业务逻辑控制，涉及w a j p 网关、w 曲网关等网元。 展现层 展现层包括交互式语音及视频应答门户( v r ) 、w a j p 门户、w 曲门户、 客户端门户等几部分。其中，w a j p 门户为w a p 用户提供业务展现。w 曲门户为 w 曲用户提供业务展现。客户端门户为手机电视音乐客户端用户展现业务频道。 内容系统包括用户视频上传分享平台、手机电视牌照内容供应商( c p ) 、音 乐c p 、内容管理平台等几部分。内容管理平台负责内容的统一接入，在线编码 ( 直播) 和离线编码( 点播下载) ，音视频内容的统一存储和管理，并实现内容 的分发以及版权管理等功能。用户视频上传分享平台负责接收从啪网关、w | e b 网关、视频网关、视频合作伙伴网站等节点上传的视频内容，同时具备对内容进 行存储和分类审核的功能。审核通过的内容将被发布到内容管理平台。手机电视 牌照c p 负责将具备相应广播电视资质的内容供应商提供的音视频内容直接提供 给移动流媒体业务运营商，无需审核。其版权和安全责任由相应的内容供应商承 北京t 业大学工学硕十学位论文 担。音乐c p 负责提供整曲音乐内容。 v a c 主要用于完成增值业务运行中的用户认证、用户鉴权、c p 状态鉴权、 业务鉴权、定购关系鉴权、付费属性鉴权等功能，并产生用户原始使用记录，供 业务支撑系统( b s s ) 采集后计费。 在移动终端中，可以通过视频电话终端访问i v v r 门户，使用流媒体平台视 频业务；也可以通过w a p w 曲浏览器访问w a p w 曲门户，进而使用流媒体平 台音视频业务。 2 1 3 移动流媒体业务服务类型 根据播放方式不同，移动流媒体业务可以分为下载、点播和直播三大类。 ( 1 ) 流媒体点播业务 流媒体点播属于在线播放业务。内容提供商预