Система мониторинга цифрового телевидения NET-xTVMS

Система NET-xTVMS предназначена для мониторинга сетей IPTV и DVB-C различных масштабов. Она информирует об аварийных ситуациях в ТВ-сети и определяет важные показатели передачи ТВ-программ. Для любого показателя можно задать пороговое значение, в случае превышения которого будет выдано аварийное сообщение. Это основанное на ПО решение является гибким, легко переносимым на будущие аппаратные платформы и адаптируемым к новым технологиям доставки медийного контента.

Система NET-xTVMS предоставляет информацию по аварийным ситуациям и ключевым показателям передачи ТВ-программ как в реальном масштабе времени, так и за определенные периоды времени в прошлом. Она выводит матрицу аварийных ситуаций по всем каналам, географическую карту с агрегированной информацией об авариях и журнал аварийных сообщений, в котором с помощью фильтров удобно просматривать сведенья о текущих и прошлых авариях. Среди определяемых системой показателей — битовая скорость видео и звука, показатели, которые рекомендует контролировать документ TR 101 290 (Priority 1 и 2), число потерянных и отброшенных пакетов, оценка MOS. Для всех показателей могут быть заданы пороговые значения, в случаях выхода за эти пределы выдаются аварийные сообщения.

В архитектуре системы NET-xTVMS предусмотрена распределенная обработка трафика в собирающих данные удаленных пробниках NET-XXX, способных работать независимо от центрального компонента системы — сервера NET-ESVR. Разнообразие мощностей этих пробников позволяет реализовывать конфигурации систем мониторинга, наилучшим образом соответствующие требованиям операторов. Кроме сервера NET-ESVR и пробников NET-XXX, в состав системы NET-xTVMS входят клиенты системы управления сетью NET-NMSC, пробник NET-MOZAIC (выводит контрольные изображения и анализирует их качество) и комбинированный компонент NET-HDEND (выполняет функции NET-xTVMS и NET-XXX). В составе системы могут использоваться и менее мощные пробники NET-20 и µNET. Для запуска нового сервиса IPTV в эксплуатацию применяется IPTV-анализатор NetProbe 2000 IPTV.

Мониторинг сети IPTV и DVB-C крупного оператора

Крупный оператор обычно имеет от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов абонентов. В сети такого масштаба система NET-xTVMS используется для мониторинга головной станции и до 200 распределительных узлов, где находятся граничные маршрутизаторы и граничные QAM-узлы (в сегменте DVB-C).

В зависимости от числа транслируемых видеопотоков используются пробники NET-100, NET-200, NET-300 или NET-500. Качество изображения контролируется с помощью пробника NET-MOZAIC.

Мониторинг сети оператора IPTV среднего масштаба

Оператор IPTV среднего масштаба обычно имеет до нескольких сотен тысяч абонентов. В сети такого оператора система NET-xTVMS используется для мониторинга головной станции и десятков распределительных узлов, где находятся граничные маршрутизаторы. Для снижения затрат может быть использован комбинированный компонент NET-HDEND, в котором сервер NET-ESVR интегрирован с пробником NET-XXX. Число контролируемых потоков — до 500. Качество изображения контролируется с помощью пробника NET-MOZAIC. С помощью пользовательских пробников возможно проведение сквозного мониторинга.

Мониторинг сети малого оператора IPTV

Малый оператор IPTV обычно имеет от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч абонентов. В сети такого масштаба система NET-xTVMS используется для мониторинга головной станции. Для снижения затрат может быть использован компонент NET-HDEND, в котором сервер NET-ESVR интегрирован с пробником NET-XXX. Число контролируемых потоков — до 500. Качество изображения контролируется с помощью пробника NET-MOZAIC. С помощью пользовательских пробников, таких как µNET и NetProbe 2000, возможно проведение сквозного мониторинга.

см. также

Компоненты системы NET-xTVMS

Наименование		Описание

NET-ESVR		Центральный компонент системы. Он собирает и хранит аварийные сообщения, выводит матрицу аварийных ситуаций, обеспечивает клиентам NMS доступ к пробникам, соотносит показатели при сквозном мониторинге и др.

NET-CLIENT		Единственный пользовательский интерфейс системы. Дает возможность конфигурировать пробники (задавать каналы, пороговые значения показателей, ошибочные PID и др.). Отображает матрицу или карту аварийных сообщений, детальную информацию о показателях, журналы аварийных сообщений

NET-500		Самый высокопроизводительный пробник из серии пробников NET-XXX. Может обрабатывать до 500 потоков (каналов) SD и HD, сжатых по стандарту H.264. Подключение к сети — посредством интерфейса 10GE

NET-300		Второй по производительности пробник из серии пробников NET-XXX. Может обрабатывать до 300 потоков (каналов) SD и HD, сжатых по стандарту H.264. Подключение к сети — посредством интерфейса 10GE

NET-200		Средний по производительности пробник из серии пробников NET-XXX. Может обрабатывать до 200 потоков (каналов) SD и HD, сжатых по стандарту H.264. Подключение к сети — посредством интерфейса 1GE

NET-100		Наименее производительный пробник из серии пробников NET-XXX. Может обрабатывать до 100 потоков (каналов) SD и HD, сжатых по стандарту H.264. Подключение к сети — посредством интерфейса 1GE

NET-20		Этот пробник может быть использован в качестве устанавливаемого на территории абонента устройства мониторинга для контроля до 20 потоков (каналов) и сквозного тестирования. В совсем небольших системах IPTV он может быть использован рядом с граничными маршрутизаторами для контроля всех каналов, как это делает пробник NET-XXX

NET-HDEND		Для экономии затрат, уменьшения энергопотребления и занимаемого пространства в данном компоненте объединены функции NET-ESVR и пробника NET-XXX. Как правило, это единственный пробник NET-XXX в системе

NET-MOZAIC		Подключается к группе из 16 незашифрованных каналов на головной станции и циклически сканирует остальные каналы. Декодирует изображение каждого из 16 потоков (каналов) SD/HD, проверяет его на наличие черных или замороженных экранов, пикселизации, размытости и др. Отображает мозаику из 16 каналов с выводом видео и звука

μNET		Недорогой пробник для мониторинга одного канала в проходном режиме на территории абонента. Автоматически регистрируется на NET-ESVR

NetProbe 2000 IPTV		Портативный анализатор IPTV для запуска сервиса в эксплуатацию и его обслуживания. Эмулирует приставку STB, автоматически сканирует все каналы, измеряет качество видео

Сервер NET-ESVR

Это центральный компонент системы NET-xTVMS, который каждые 5 секунд получает аварийные сообщения от всех пробников NET-XXX, сохраняет эти сообщения и обновляет матрицу аварийных ситуаций. Кроме того, он поддерживает связь с несколькими клиентами системы управления сетью NET-NMSC.

Также NET-ESVR обеспечивает анализ взаимозависимости аварийных сообщений и показателей передачи ТВ-программ, получаемых от пробников из любых частей сети. Он автоматически регистрирует все обнаруженные пробники, установленные у абонентов, сохраняет полученные от них аварийные сообщения и обобщенные результаты контроля качества передачи ТВ-программ.

Для осуществления распределенной обработки информации каждый пробник накапливает и хранит результаты мониторинга на собственном жестком диске. Поэтому сервер NET-ESVR избавлен от сбора больших объемов данных и не нуждается в дорогостоящих накопителях и процессорном оборудовании.

Клиент NET-NMSC

Клиент NET-NMSC — это Windows-приложение, обеспечивающее удаленное подключение к серверу NET-ESVR из любого места, где есть доступ в Интернет. Множество пользователей могут обращаться к системе NET-xTVMS одновременно.

Данный клиент — главный и единственный интерфейс системы. Он отображает в реальном масштабе времени следующую получаемую от сервера информацию:

Матрицу аварийных ситуаций по всем каналам и местам.
Географическую карту с агрегированной информацией об авариях.
Журнал аварийных сообщений с возможностью просмотра (с помощью фильтров) информации о текущих и прошлых авариях.
Детальную информацию о показателях передачи (текущих и за прошлые периоды времени), полученную от выбранного пробника NET-XXX.
Показатели QAM для выбранной несущей частоты DVB-C (только в сетях кабельного ТВ).

Матрица аварийных ситуаций в системе из пяти пробников. Ниже выведен журнал аварийных сообщений. Справа показаны детальные показатели передачи

Детальная характеристика сети DVB-C. Показаны результаты РЧ-измерений (включая сигнальное созвездие QAM), метрики MPEG2-TS TR 101 290 и другие показатели передачи

Пробники NET-XXX (NET-500, NET-300, NET-200 и NET-100)

Анализатор NET-XXX является неотъемлемой частью передовой системы мониторинга NET-xTVMS. Он предназначен для установки на магистральной или распределительной сети и может функционировать автономно в течение продолжительного периода времени в случае прерывания связи с сервером NET-ESVR. Опционально возможен мониторинг двух QAM-несущих DVB-C. NET-XXX — программное решение, работающее под управлением стабильной и безопасной ОС Linux на компьютерах серверного класса, выбираемых заказчиком.

Основные характеристики:

Постоянный (24/7) мониторинг до XXX каналов SD и/или HD в формате MPEG-2 TS одновременно в реальном масштабе времени. XXX = 500, 300, 200 или 100.
Активное подключение ко всем этим каналам на граничном маршрутизаторе или узле QAM.
Поддержка транспортных потоков MPEG2, идущих от головной станции IPTV или DVB-C.
Поддержка инкапсуляции UDP или UDP/RTP.
Сквозной мониторинг параметров QoS IP-транспорта.
Определение и сохранение более 30 показателей передачи, включая рекомендованные в документе TR 101 290 (Priority 1 и 2), долю потерянных пакетов, PCR-джиттер и др.
Предоставление информации по этим показателям и аварийным сообщениям в реальном масштабе времени и за периоды времени в прошлом посредством сервера NET-ESVR и клиентов NET-NMSC.
Все показатели имеют задаваемые пользователем пороговые значения, в случае превышения которых выдаются аварийные сообщения.
Отправка аварийных сообщений с пятисекундным интервалом на сервер NET-ESVR для отображения в матрице аварийных сообщений и на карте.
Безопасный перезапуск в случае сбоя по питанию.
Подключение к сети через интерфейс 1GE для контроля до 200 каналов и через интерфейс 10GE для контроля от 200 до 500 каналов.

Спецификация пробников NET-XXX

Содержание ключевых аварийных сообщений:

Наличие потока.
Потери пакетов:

Число потерянных пакетов.
Число отброшенных пакетов.
Число пакетов, доставленных с нарушением порядка их следования.
Число дублированных пакетов.
Доля потерянных пакетов (в %).

Параметры TR 101 290 Priority 1 (число ошибок):

TS Sync Loss
Sync Byte Error
PAT Error
PAT2 Error
Continuity Error
PMT Error
PMT2 Error
PID Error

Параметры TR 101 290 Priority 2 (число ошибок):

Transport Error
CRC Error
PCR Error
PCR Repetition Error
PCR Discontinuity Error
PCR Accuracy Error
PTS Error
CAT Error

Изменение разрешения видеопотока

Интервал передачи показателей и аварийных сообщений: 5 с.

Опциональный интерфейс DVB-C:

Два демодулятора.
Отображение сигнального созвездия QAM 256.
Определение уровня радиосигнала (в дБмВ).
Измерение BER.
Определение MER (0–40 дБ).
Вывод частоты несущей (в МГц).

Подсчитываемые показатели:

Битовая скорость видео (кбит/с).
Битовая скорость звука (кбит/с).
Ошибки (8) TR 101 290 Priority 1.
Ошибки (8) TR 101 290 Priority 2.
Доля потерянных пакетов (%).
Число отброшенных пакетов.
Число пакетов, доставленных с нарушением порядка их следования.
Число принятых пакетов.
Число дублированных пакетов.
Видео PID.
Аудио PID.
Джиттер.
Видеокодек.
Аудиокодек.
Протокол инкапсуляции.
Разрешение видеопотока.
Общее потребление сетевой полосы пропускания.
Оценка MOS.
Type of Service.
Time to Live.

Требование к компьютерному оборудованию:

ОС: Linux.
Объем ОЗУ: 8 Гбайт.
Объем жесткого диска: 512 Гбайт.
Число USB-портов: 4.
Число графических интерфейсов RGB: 1.
Корпус: серверного класса, монтируемый в 19-дюймовую стойку.
Диапазон рабочих температур: 0…+40 °С (при относительной влажности до 90%).

Пробник	Рекомендуемые процессоры	Интерфейс Ethernet

NET-500	Два Xeon E5-2690	Один 10-Gigabit (XFP)

NET-300	Два Xeon E5-2650	Один 10-Gigabit (XFP)

NET-200	Два Xeon E5-2630	Один 1000Base-T

NET-100	Два Xeon E5-2620	Один 1000Base-T

NET-HDEND	Два Xeon E5-2690	Один 1000Base-T, опция 10-Gigabit (XFP)

Пробник NET-MOZAIC

Данный пробник можно использовать как отдельное устройство или в составе системы NET-xTVMS, осуществляющей мониторинг сервисов IPTV в реальном масштабе времени. NET-MOZAIC обычно устанавливают на головной станции, где его подключают к незашифрованным ТВ-каналам. Он декодирует заданную пользователем группу из 16 каналов и анализирует качество их картинки. Можно анализировать сотни циклически переключаемых каналов.

Основные характеристики:

Обеспечение предварительного просмотра (полностью подвижное видео) и анализ изображения до 16 каналов SD и/или HD.
Циклический контроль сотен каналов.
Интеграция с системой NET-xTVMS для централизации управления и доступа.
Поддержка MPEG-2 и H.264/AVC.
Поддержка аудиокодеков AC-3, MPEG-1 Level 2, MPEG-2 AAC, MPEG-4 AAC.
Поддержка инкапсуляции UDP или UDP/RTP.
Для всех показателей могут быть заданы пороговые значения, в случае превышения которых выдаются аварийные сообщения.
Долговременное хранение информации о показателях.
Опциональное HDMI/IP-кодирование группы до 16 каналов для добавления рекламы.

Формат выводимых NET-MOZAIC изображений конфигурируется пользователем

Рекомендуемая конфигурация компьютера

ОС		Windows 7 64-бит

Объем жесткого диска		512 Гбайт

Объем ОЗУ		8 Гбайт

Процессор		Два 8-ядерных Xeon E5-2690

Интерфейс Ethernet		Два 1000Base-T или оптических (SFP)

Графическая плата		Gigabyte GeForce GTX650 OC 2 GB DDR5 PCI-E

Пример работы NET-MOZAIC: вывод одного большого и 12 небольших TB-изображений

Анализ изображений осуществляется для контроля видеопотоков на наличие: блочности, замороженных изображений, черных экранов, неравномерности движения, проблем с яркостью и контрастностью, шума в изображении, размытости изображения, пропуска блоков, мерцания изображения, прерывистости и клиппинга звука.

Блочность

Из всех артефактов блочность является самым заметным искажением видеоизображения. Она характерна для всех методов блочного кодирования. Известно, что во всех методах сжатия видеоизображения оно делится на небольшие блоки, а затем эти блоки сжимаются отдельно.

Замороженное изображение
Прерывистость движения, часто наблюдаемая в высокодинамичных сценах, передаваемых в потоках IPTV. На экране видна последовательность отдельных кадров изначально непрерывной сцены.

Черный экран
Виден при исчезновении изображения. Это происходит вследствие потери всех пакетов данных или в результате неправильной записи видео.

Пропуск блоков
Происходит, когда некоторые пакеты данных, которые образуют видеосигнал, теряются на какой-либо стадии их передачи. В результате этой потери один или более черных блоков вставляются в кадр вместо первоначальных (утраченных) блоков.

Мерцание
Это одно из самых раздражающих временных искажений изображения, присущих предсказательному кодированию видео. Как известно, современные алгоритмы кодируют видеоизображение в виде последовательности кадров. Первый кадр из этой последовательности является основным (I), а другие кадры (предыдущий (P) и последующий (B)) — дополнительными. Все последовательности кодируются с помощью алгоритмов компенсации движения. Когда зритель смотрит декодированное видео, он замечает мерцание вследствие различий между основными (I) и другими (P и B) кадрами.

Неравномерность движения
Передача цифрового видео по каналу с недостаточно широкой полосой пропускания часто приводит к нарушению плавности показа видео.

Проблемы с яркостью и контрастностью
Искажения изображения, зависящие от времени экспозиции, проявляются в виде несбалансированной яркости картинки (слишком темные или слишком светлые кадры). Причина — неправильное время экспозиции или запись видео без использования осветительного прибора.

Размытость изображения

Представляет собой снижение четкости краев пространственных деталей. Причина — потеря высокочастотной информации при кодировании.

Прерывистая передача звука
Пропадания звукового сигнала являются одними из самых распространенных ухудшений потоковой передачи звука при низкой битовой скорости. Пользователь слышит тишину, за которой следует клиппированный звук. Причиной этих временных прекращений передачи звука может быть потеря пакетов в пакетной сети или ошибка при записи звука.

Клиппинг звука
Исходный звуковой сигнал может быть клиппирован (обрезан по амплитуде) при записи из-за воздействия внешнего шума или неправильной работы звукозаписывающей аппаратуры. Максимальная амплитуда клиппированного сигнала обычно ограничена постоянным предельным уровнем. Клиппинг приводит к появлению неприятного шума. Субъективное восприятие качества звука значительно ухудшается при большой интенсивности клиппинга и значительной частоте его появления.

Пробник NET-20

Этот пробник активно подключается к 20 каналам (через расположенную рядом с ним распределительную панель) для контроля качества передачи видео между абонентским портом тестируемого DSLAM и головной станцией или граничным маршрутизатором. NET-20 также может анализировать качество изображения на одном не зашифрованном канале.

Пробник µNET

Устройство µNET предназначено для включения в проходном режиме между абонентским модемом и приставкой STB (Set Top Box). После автоматической регистрации в системе NET-xTVMS данный пробник можно использовать для локального или сквозного тестирования на просматриваемом абонентом канале, что позволяет определить, изолировать и устранить причины недовольства абонента. Опционально пробник µNET может быть запитан от приставки STB.

NetProbe 2000 IPTV

NetProbe 2000 IPTV — это портативный анализатор IPTV, который может эмулировать приставку STB или пассивно контролировать ТВ-каналы в проходном режиме. Это устройство можно использовать для запуска нового сервиса в эксплуатацию, для чего оно будет автоматически сканировать все каналы и контролировать их качество, а также для диагностики неполадок в работе сервиса IPTV. Анализатор NetProbe 2000 IPTV функционирует от батареи, он достаточно прост в использовании, чтобы с ним смог работать любой специалист службы технической поддержки первого уровня.