河南電力視頻質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)研制

李永杰+崔志強(qiáng)+許東蛟+常穎

【摘要】 結(jié)合河南電網(wǎng)視頻會議系統(tǒng)運(yùn)維實(shí)際，提出利用華三網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊結(jié)合華為會議網(wǎng)管及會議終端調(diào)測信息綜合開發(fā)研制出河南電力視頻質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)，可監(jiān)測視頻質(zhì)量變化的主要影響因素，記錄會議系統(tǒng)主要設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)，分析視頻質(zhì)量受影響的情況，并接入系統(tǒng)檢驗(yàn)測試，各項(xiàng)功能指標(biāo)全部合格，運(yùn)行良好.為河南電網(wǎng)視頻會議系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支撐。

【關(guān)鍵詞】 視頻質(zhì)量 監(jiān)測分析 會議系統(tǒng)

一、引言

河南電力目前部署多套不同功能會議系統(tǒng)，是公司生產(chǎn)經(jīng)營管理的重要通信業(yè)務(wù)平臺，每年國網(wǎng)、省網(wǎng)會議千余次，且呈上升趨勢，涉及參會單位過萬，對河南電網(wǎng)有著重要意義[1-3]。目前，各系統(tǒng)MCU、終端、交換機(jī)等諸多設(shè)備網(wǎng)元未納入實(shí)時監(jiān)測。當(dāng)會議電視發(fā)生偶發(fā)視頻質(zhì)量變差，出現(xiàn)丟幀、馬賽克等現(xiàn)象，影響會議召開與收聽。會議電視受到影響后無警示，受到何等閾值干擾將影響會議亦無法判斷。由于發(fā)生原因不明、影響閾值未知，進(jìn)而無法進(jìn)行針對性改進(jìn)與預(yù)防措施。為了解決視頻質(zhì)量波動告警這個技術(shù)問題[4-7]，公司技術(shù)人員考慮研制視頻質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行中一旦檢測到有視頻質(zhì)量波動就產(chǎn)生告警，提醒操作人員排查相關(guān)設(shè)備，使視頻質(zhì)量不再惡化繼而出現(xiàn)馬賽克、花屏等問題。

二、系統(tǒng)方案介紹

本文提出利用華三網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊結(jié)合華為會議網(wǎng)管及會議終端調(diào)測信息綜合開發(fā)研制出一套系統(tǒng)，可監(jiān)測視頻質(zhì)量變化的主要影響因素，記錄會議系統(tǒng)主要設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)，分析視頻質(zhì)量受影響的情況，并可對故障處理進(jìn)行初步的引導(dǎo)，本文使用華三網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊獲得網(wǎng)絡(luò)實(shí)時數(shù)據(jù)，從會議設(shè)備獲取會議設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)及告警標(biāo)識，綜合分析獲取數(shù)據(jù)，形成視頻質(zhì)量波動告警。采用服務(wù)器1臺、研制數(shù)據(jù)及告警獲取、分析、輸出系統(tǒng)。

平臺研制分解為平臺搭建、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、告警輸出四個部分。

（1）平臺搭建

利用應(yīng)急監(jiān)控備用服務(wù)器1臺和會議網(wǎng)控制機(jī)2臺，搭建平臺。服務(wù)器配置至強(qiáng)八核十六線程CUP，16G內(nèi)存，完全滿足系統(tǒng)需要，大大節(jié)約了投資。功能強(qiáng)勁，利于開發(fā)、運(yùn)行。服務(wù)器上已部署了windows server2008，安裝了MySQL數(shù)據(jù)庫，滿足系統(tǒng)研制需求?？臻e空間327G。保留了接口服務(wù)器功能。軟件齊全，部署簡單。保留了服務(wù)器原功能，緊急情況下易于恢復(fù)原狀。兼顧原有需求，亦可滿足系統(tǒng)研制需要。

（2）數(shù)據(jù)采集

通過接口工具庫自動接收設(shè)備日志，獲得設(shè)備配置及運(yùn)行數(shù)據(jù)。同步速度快，平均實(shí)測時延<0.4秒。日志帶有時間戳，易于核實(shí)準(zhǔn)確性，方便后期數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)讀取準(zhǔn)確且可驗(yàn)證，采集時延小。通過接口工具庫讀取終端web管理頁面，獲得終端告警字段，告警信息獲取簡單、準(zhǔn)確。后臺讀取，不影響終端工作。

（3）數(shù)據(jù)分析

基于路由分析已獲取的設(shè)備數(shù)據(jù)及告警數(shù)據(jù)，判斷告警所涉及的單位與設(shè)備，輔助以時間軸篩選驗(yàn)證。分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，不存在遺漏或冗余關(guān)聯(lián)，輔助依據(jù)時間軸驗(yàn)證工作量小，分析速度快。輔助篩選量小。

（4）告警輸出

在全網(wǎng)拓?fù)鋱D上高亮顯示，并上浮圖層顯示告警。告警清晰，位置直觀?？稍谕?fù)鋱D上觀看全局告警，易選中關(guān)注告警。適合會議管理員使用，可同時觀看多個告警簡要，符合隱患處理習(xí)慣，易使用。引入了視頻質(zhì)量分析軟件MSU Video Quality Measure，對比分析實(shí)驗(yàn)條件下會場會議視頻與本地視頻錄像，形成視頻質(zhì)量指數(shù)，記錄丟包率與視頻幀率變化，形成對比文件。 （圖2）

三、系統(tǒng)方案實(shí)施

實(shí)施一：平臺搭建

利用應(yīng)急會議系統(tǒng)現(xiàn)有組網(wǎng)環(huán)境，在應(yīng)急會議MCU中建立5方會議，加入9039S 3臺、TE50 1臺測試會議終端共計(jì)4個及錄播服務(wù)器1臺。4個測試會議終端模擬與會各單位，分別使用省公司、鄭州公司、送變電公司IP段地址。錄播服務(wù)器用于留存測試視頻。利用大文件持續(xù)下載、路由干擾等手段模擬帶寬波動、時延變化、通道質(zhì)量干擾等情況，收集整理相關(guān)數(shù)據(jù)。搭建完成后，小組對平臺硬件日巡視，查看運(yùn)行日志及性能指標(biāo)，主要從無故障時間、cpu利用率等方面檢查。截止10月7日，平臺未發(fā)生停運(yùn)事件，滿足無故障時間大于30天的要求。60天平均CPU承載率為12.66%，滿足承載率小于40%的要求。

實(shí)施二：數(shù)據(jù)采集

1、網(wǎng)元信息采集

對實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備配置日志推送服務(wù)，在服務(wù)器上部署了日志接收客戶端。接受到數(shù)據(jù)后提取信息內(nèi)的時間戳記，序列正確則寫入數(shù)據(jù)庫，否則要求設(shè)備在下次發(fā)送時重發(fā)該時間點(diǎn)數(shù)據(jù)。

2、告警信息采集

告警信息采集采用后臺登錄終端web管理頁面，提取告警標(biāo)識信息。（圖3）

實(shí)施三：數(shù)據(jù)分析

提取獲得的丟包率的時間標(biāo)記，以時間標(biāo)記為指針對比數(shù)據(jù)庫內(nèi)已獲得的同路由設(shè)備配置、工況，篩選參數(shù)變化超閾值設(shè)備信息，推送至告警發(fā)布。為了保證告警信息的準(zhǔn)確性，每天0點(diǎn)以會議系統(tǒng)MCU時鐘為基準(zhǔn)發(fā)布對時信號，統(tǒng)一全網(wǎng)設(shè)備時鐘。

對頁面內(nèi)容的布局和各項(xiàng)功能的布置進(jìn)行了討論，繪制了發(fā)布頁面草圖。頁面主要分為設(shè)備列表區(qū)、告警列表區(qū)和設(shè)備拓?fù)鋱D。有告警推送時，點(diǎn)擊告警，可彈出告警懸浮框顯示告警詳情，并高亮該告警發(fā)生時參數(shù)有變化的設(shè)備。頁面依據(jù)告警數(shù)據(jù)表實(shí)時更新拓?fù)渑c告警信息。（圖4）

實(shí)施四：告警輸出

小組成員設(shè)計(jì)了告警輸出界面，經(jīng)過集體討論選用了全網(wǎng)拓?fù)鋱D設(shè)備突出顯示，并上浮圖層顯示細(xì)節(jié)方案。（圖5）

實(shí)施五：系統(tǒng)測試

平臺研制完成后，將視頻質(zhì)量監(jiān)測分析平臺接入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，變化實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與拓?fù)?，引發(fā)視頻質(zhì)量波動，復(fù)核告警變化情況。期間充分完善系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性。

10月中旬，視頻質(zhì)量監(jiān)測分析平臺經(jīng)國網(wǎng)河南省電力公司信息通信公司驗(yàn)收合格后，接入省公司應(yīng)急高清視頻會議系統(tǒng)試運(yùn)行，開展現(xiàn)場驗(yàn)證。系統(tǒng)接入使用后，共記錄無需告警的人眼不易察覺的視頻質(zhì)量波動（丟包率小于5%）19次，告警的視頻質(zhì)量波動事件6次。實(shí)際視頻質(zhì)量受到干擾6次，視頻質(zhì)量波動事件告警率100%.

四、小結(jié)

本文結(jié)合河南電網(wǎng)視頻會議系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際，提出利用華三網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控模塊結(jié)合華為會議網(wǎng)管及會議終端調(diào)測信息綜合開發(fā)研制出河南電力視頻質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)，可監(jiān)測視頻質(zhì)量變化的主要影響因素，記錄會議系統(tǒng)主要設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)，分析視頻質(zhì)量受影響的情況，并可對故障處理進(jìn)行引導(dǎo)，為河南電網(wǎng)視頻會議系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支撐。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李永杰， 常穎， 王欣，等. 河南電力視頻會議電視系統(tǒng)架構(gòu)與分析[J]. 電視技術(shù)， 2014， 38（19）：221-224.

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[3] 顧翀， 司占軍. 視頻質(zhì)量評價方法的應(yīng)用研究[C]// 2012中國印刷與包裝學(xué)術(shù)會議. 2012.

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[7] 梁志敏. 視頻圖像質(zhì)量檢測技術(shù)研究與實(shí)踐[D]. 北京郵電大學(xué)， 2012.