视频业务原理分析.docx

1 视频播放流程概述视频服务凭借着生动而又直观的画面，表现形式和娱乐性更加的丰富的优势，深受用户的喜爱。在GPRS时代，手机用户上网主要以浏览网页文字为主；在3G时代，手机用户上网富含图片和文字的触屏版网页为主；到了LTE时代，手机用户上网的趋势将向丰富多彩的多媒体视频业务发展。目前，国内主流视频类APP（优酷、搜狐、腾讯、爱奇艺等）均是基于TCP/HTTP的OTT视频，OTT视频是指基于HTTP协议和开放互联网的视频服务，同传统的IPTV视频协议栈（基于UDP/RTP的MPEG-TS视频码流）不同，OTT视频采用标准HTTP/TCP协议来递送媒体数据。OTT视频也是本次用户视频感知研究分析的目标对象。OTT视频主要分为HTTP的渐进下载(Progressive Download) OTT视频和HTTP自适应流播放（HTTP Adaptive Streaming）OTT视频。基于HTTP的渐进下载(Progressive Download) OTT视频是PD客户端在开始播放之前仅需等待一段较短的时间用于下载和缓冲该媒体文件最前面的一部分数据，之后便可以一边下载一边播放。基于HAS的OTT视频根据当前可用带宽自动向视频服务器请求合适的视频质量的分片文件，用户发起多条TCP连接分别下载视频分片文件。OTT下载流媒体播放采用标准HTTP协议来在Web服务器和客户端之间递送媒体数据，而HTTP又承载于TCP之上。目前主流的视频有mp4、flv、3gp、letv等，此次基于用户感知分析视频业务主要从TCP建链、HTTP业务数据传送等二个重要环节进行主流视频业务分析。视频观看可在多种应用场景中出现，本次主要是针对比较常见的APP观看，使用浏览器观看以及观看嵌入视频这几个场景进行研究，发掘其中典型的信令流程。2 视频播放信令流程当用户使用客户端在线播放视频，客户端会向服务器请求相应的视频信息，服务器响应请求下发视频的相关信息，客户端根据获得的视频下载地址发起资源下载请求，服务器响应资源请求消息即发送相应的视频数据。当客户端收到的视频数据超过初始缓冲门限后，客户端即可一边进行下载一边播放视频。整个视频流程如下图所示：整个视频在线播放过程包括DNS过程、TCP建链拆链、HTTP业务过程，本文重点研究TCP和HTTP业务过程，整个OTT视频的完整的信令流程包括多个TCP流，服务器返回的视频地址信息与手机终端的操作系统相关，文中只列出其中一种视频地址的转换方式。步骤1：TCP三次握手过程每个TCP流建立都必须经过TCP三次握手建立TCP连接，信令流程上都是一样，以下为其中一个TCP连接建立例子。TCP三次握手过程步骤2：获取视频信息客户端向服务器请求视频的相关信息，服务器响应请求返回script，包括视频的文件大小，播放时间，下载地址等视频相关信息。下图是响应消息的一个例子：视频下载地址文件大小视频时长文件大小文件大小文件大小文件名文件大小步骤3：获取真实地址信息根据服务器返回的视频下载地址，随机抽取一个发起视频下载请求。如果之前服务器返回的地址并非真实地址，则请求视频资源下载后，服务器会返回响应消息，提供转向地址，地址转向方式有多种，主要与客户端的操作系统有关，这里不一一举例。该过程交互跟访问的网站或者网站资源有关，此步骤在访问的资源发生转向或者变化时才有，如果没有转向或者变化则不会有该过程。下图是地址转向的一个例子：转向地址信息文件大小步骤4：下载视频数据客户端根据得到的视频下载信息，向服务器发起视频下载请求。对于OTT视频这种方式，通常视频是分段下载，然后由客户端再重新组合成完整的视频文件，因此会有多个视频下载请求的消息，下图是测试过程中的一个例子：步骤5：视频开始播放根据OTT视频的原理，视频初始缓冲一段后即可进行播放，这里的交互过程跟视频提供商的设计有关，部分视频提供商需要手动点击播放按钮才能开始播放，某些则可自动开始播放。步骤6：视频观看结束客户结束视频观看，包括客户观看完整段视频结束观看或者是中途退出，这里与视频下载结束不是一个概念。3 重点视频播放信令流程3.1APP客户端观看视频下文以Android版本腾讯视频客户端播放视频为例描述视频播放的详细信令流程。视频播放的一般过程如下图所示：1、 播放视频时，在频道列表选择要播放的视频，如上图1所示，选择“小时代3：刺金时代”，会弹出播放界面进行视频播放，如上图2所示，播放页面包括视频窗口、网页文字、图片等。2、 点击“播放”按钮，这一步与视频提供商的软件设计有关，有些需要点击播放，有些则不需要，在打开窗口后完成初始缓冲后，即可进行播放。3、 视频播放，播放可分成几个部分：广告播放，视频初始缓冲，播放视频，视频卡顿，卡顿后缓冲再播放等，同时也会有视频暂停，视频拖动，更改清晰度等个性化操作。其中广告播放，如上图3所示，有无广告及广告时长则根据视频提供商的播放内容和要求而有差异。4、 视频观看结束，由用户感知的角度，用户观看过程中退出视频观看，完整观看后退出以及软件原因导致退出都视为观看结束。视频业务分析重点分析点击进入视频播放页面到视频播放结束的全过程总体流程如下图所示：步骤1、进入视频播放页面步骤2、获取视频信息步骤3、点击播放视频步骤4、视频地址转换步骤5、视频下载步骤6、视频播放结束1、 进入视频播放页面，获取播放信息从“GET /getvinfo?vid=t0015wlwzgf&platform=10303.”消息可以得到视频相关的一些信息，包括文件大小，视频时长，文件名，vkey等信息，具体如下图所示：视频时长文件大小文件大小文件大小文件名文件大小下载资源转换服务器地址文件大小2、 点击播放视频腾讯视频不是一键式播放设计，需要在进入页面后点击播放按钮进行视频播放，APP与服务器交互APP客户端的状态信息，它们传递的内容是进行加密处理的，如下图所示：点击播放视频与加载视频资源两者的顺序不是固定的，当获得视频信息后，客户端即会发起资源下载请求，而点击视频播放是用户行为，在进入页面后任何时间段均可。3、 加载视频资源客户端根据获得的视频信息，向资源地址转换服务器发起资源请求，通常获得的服务器会有多个，客户端会随机向一个或者多个服务器发起请求，这些转换服务器通常不是真实的资源下载地址，转换服务器会根据客户端的操作系统，向客户端返回不同格式的资源下载地址信息，如ios 6以前的版本，转换服务器会返回m3u8文件，ios 7以后版本则会返回302地址重定向消息，对地址进行重定向，下图是一个具体的例子：向三个不同的资源转换服务器发起请求均返回302地址重定向响应消息文件大小根据重定向地址，发起资源下载请求文件大小OTT视频会对整个视频进行分段下载，上图的几个资源下载请求的具体信息如下所示：对于资源的请求，服务器响应206 Partial Content：4、 视频播放结束与点击视频播放相似，APP与服务器交互APP客户端的状态信息，它们传递的内容是进行加密处理的，如下图所示：3.2 浏览器观看视频使用浏览器观看视频，其信令过程与APP客户端相似，也是首先请求视频的相关信息，然后根据服务器返回的转换服务器地址，向服务器发起资源下载请求，转换服务器返回真实的资源下载地址，客户端请求资源下载，具体的流程图如下所示：步骤6、视频播放结束步骤5、视频下载步骤4、视频地址转换步骤3、点击播放视频步骤1、进入视频播放页面步骤2、获取视频信息与APP客户端的信令过程的区别在于客户观看视频操作的交互信令，即点击视频播放及视频结束播放这类信令消息。对于APP客户端，这类消息是加密的，而对于浏览器观看，这类消息则是明码的，具体的例子如下所示。点击播放信令：结束播放信令：4 业务指标4.1 业务指标描述1. 流媒体播放成功率%：当用户浏览视频网站播放音频、视频等多媒体文件时，从点击“播放”按钮开始，到多媒体文件开始播放的成功率TCP建立成功率* 视频类业务GET操作成功率*初始缓冲成功率说明：初始缓冲成功率= 初始缓冲成功次数/初始缓冲请求次数2. 流媒体播放等待时长ms：当用户浏览视频网站播放音频、视频等多媒体文件时，从点击“播放”按钮开始，到多媒体文件开始播放的时长TCP建立平均时长 视频类业务GET操作平均时延 +初始缓冲平均时长说明：初始缓冲平均时长 =初始缓冲总时长/初始缓冲