如何提高宽带视频业务的QoS

[摘要]宽带互连网的建设使视频业务应用水平上升到一个新的层次,解决视频业务的服务质量,为用户提供差异化服务,保证业务的安全性越来越得到重视。

[关键词]宽带网络视频业务服务质量

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0820117-01

一、宽带网络对视频业务的影响

目前宽带互联网上提供的视频业务总体上可以分为两大类:一类是以客户/服务器模式提供内容服务的流媒体业务,例如:视频点播、在线电影、IPTV等,另一类是以点到点或者点到多点的视频通信为主的业务例如:即时通信、视频会议、视频监控、远程医疗、远程教育等。随着视频业务的迅速发展,视讯业务图像质量向高清发展,多种新型的更高效率的编解码技术应用于高清晰视频通信系统,此时在图像分辨率上可达到4CIF甚至更高如1280×720的图像效果,帧率也可达到30帧/秒,同时占用系统带宽较小。

二、宽带网络支持视频业务策略

(一)服务质量保证。宽带网络上开展视频业务,QOS的保障策略可从业务层面和网络承载层面分别实施,或者两者配合实施。业务层的网络设备应该能够对IP网络的时延、抖动、包错序、丢包等问题采取策略进行恢复和补偿,可调整数据流量,以适应网络带宽的变化。主要包括下面几个方面的内容:

1.动态调整图像带宽。为提高QOS,可以利用RTP/RTCP报告,得到关于网络状况的信息,如丢包率、包抖动、延迟,根据这些信息动态调整图像带宽。当网络状况不好时,可以通知编码器,降低图像带宽,优先保证声音带宽;当网络状况好时,通知编码器,提高图像带宽。

2.数据包排序和重复控制。对于视频业务来说,数据包的丢失或延迟将导致视频图像的冻结或声音的中断。但由于数据的传输经过IP网络要想避免数据包的次序混乱事实上是不可能的。所以需要在业务层可对数据包的次序进行纠正。当数据包到达时,将对其次序进行验证无序的数据包(在一定的限度内)被退回,以维护发送给终端用户的音频和视频流的连续性。所以可以考虑在业务层对数据包的重复进行纠正。重复的数据包将被清除,以维护发送给终端用户的音频和视频流的连续性。

3.唇音同步和唇同步延迟调整。当音频和视频数据包离开发送端时,音频数据包与对应的视频数据包是同步的。但是,在经过IP网络时,各种队列算法会对音频数据包和视频数据包进行不同的处理。此时,可以通过使用数据包中的RTP时间邮戳信息来纠正这一问题。利用RTP时间邮戳,终端能够确定哪一音频数据包与哪一视频数据包相配对。进一步重新对齐相应的数据包将保证声音和口型的同步。

4.静音压缩。由于一个视频会话中,在总通信时间中静音时间占大约50%,因此,可选采用静音压缩技术,以在静音期间减少传送的比特数,从而节省了所需传输的总比特数。为了在语音间歇期间降低传输的比特率,采用了静音检测技术(VAD)和舒适噪声产生技术(CNG)。由于检测静音段存在误判和漏判,如果误判比较多,会造成语音的剪切,损伤音质;如果漏判比较多,会降低节省带宽的效果。因此,应当采取措施,尽量减少静音的误判和漏判。

5.采用p2P技术。对于互联网上众多计算机,P2P应用比其他应用要更多考虑那些低端PC的互联它们不具备服务器那样强的联网能力,同时对于以往的P2P应用技术,现在的硬件环境已经更为复杂,这样在通信基础方面P2P必须提供在现有硬件逻辑和底层通信协议上的端到端定位(寻址)和握手技术建立稳定的连接。涉及的技术有IP地址解析、NAT路由及防火墙。

(二)QOS。IP网络承载层对端到端通信的网络延迟、延时抖动、丢包率指标要限定在一定范围。承载网络应能够采取一定的策略保障QOS,在网络承载层主要包括下面几个方面的内容:

1.承载网络的Qos。网络承载层对视频业务的控制分为骨干网和城域网两个层面的控制。对于骨干网来说,都是以链路轻载方式为主、以快速路由收敛、区分服务(DiffServ)和快速重路由(FRR)等技术为辅实现QOS保证,链路带宽利用率为25-50%故障情况下为50-100%。城域网通过合理规划网络结构、配置网络带宽,保持网络稳定性,提供基本的QOS保证。服务质量控制分为核心层、汇聚层、接入层三个层面的控制,城域核心层和汇聚层采取以DiffServ为主的QoS技术(业务分类、标记、流量控制、队列调度等机制)提供QOS保证。目前的LAN switch、DSLAM、路由器都具备了按优先级标识排队(WFQ)、按优先级实现包丢弃(WRED)等能力在城域网的骨干层实现区分业务比较容易。

2.采用RSVP协议。RSVP是Internet综合服务(IIS)模型的一部分。RSVP(ResourceReservationProtocol,资源预留协议)定义了一组通信规则,它允许为视频及其他高带宽消息的组播传送预留信道或路径。它保证了尽最大努力的服务、实时服务、以及受控的链路共享。

3.优先级设置。在标准的IP包头中有一个字节,称之为服务类型字节。该字节被分成两部分:三位用于IP优先权,四位用于服务类型。一位保留给将来使用。IP优先权和服务类型都是对IP网络上的数据流区分优先次序的机制。对给定的应用,可以使用两种标志之一,但不是两者都用。利用该字节的IP优先权部分可对音频、视频和RTCP(MultiCast)数据流区分优先次序。

(三)提供差异化服务。IP网络上的所有业务平台都进行统一管理包括视频业务和其他宽带业务。IP网络的服务质量由策略控制服务器进行统一控制。当用户使用业务时,由业务层的相关业务平台下发对此次服务的网络性能要求策略服务器将请求映射为对承载网的调用,承载网的设备实现相关操作,保证此次服务的服务质量。这样在提供差异化服务的同时保证了业务的服务质量。

(四)安全性。1.网络安全性。平台服务器设备设置操作系统软件防火墙,针对协议和端口进行包过滤,只开放少数服务响应和设备维护端口。另外可根据需要在中心平台外添加硬件防火墙来进一步提高平台系统安全性。2.系统安全。视频业务系统的中心平台服务器的系统软件均要求安全性高的操作系统,杜绝从操作系统后门攻击的危险,同时减少被病毒侵袭的几率。对于客户资料,费用资料等重要数据建议采用可靠的存储方案,采用一定的冗余备份方案保证数据安全性。3.客户端安全。视频业务系统应该采用完善的多重密码权限认证体系,通过客户端专用软件,在中心平台进行权限集中认证管理,验证用户的合法性,杜绝非授权用户访问防止非法使用和操作。

三、结束语

随着宽带互联网的迅猛发展,视频业务的大众化,应用个性化的发展,视频业务也将得到更快的发展。宽带互连网的建设使视频业务应用水平上升到一个新的层次,解决视频业务的服务质量,为用户提供差异化服务,保证业务的安全性越来越得到重视。

作者简介:

张新慧(1977-),女,广东河源市人,研究方向:通信。