MPEG视频传输质量的监控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种MPEG视频传输质量的监控方法及系统，涉及视频传输质量监控领域。该方法的DF计算流程包括：监控节点将MPEG格式的IP数据包的视频编码数据净荷进行分段后，写入MR文件；监控节点通过遍历MR文件的方式，获取PID序列号相同的2个文件分段，根据2个文件分段的PCR和遍历偏移量，计算MR；监控节点计算IP数据包接收前后的虚拟缓存VBpre和VBpost后，根据指定时间内计算的VBpre和VBpost，计算DF；MLR计算流程包括：监控节点根据IP数据包的SEQ字段或CC字段来计算MLR。本发明专利技术能够精准而高效的计算视频流的DF和MLR，并通过DF和MLR来监控MPEG视频的传输质量。

【技术实现步骤摘要】
MPEG视频传输质量的监控方法及系统
本专利技术涉及视频传输质量监控领域，具体涉及一种MPEG(MovingPictureExpertsGroup，动态图像专家组)视频传输质量的监控方法及系统。
技术介绍
随着IPTV(交互式网络电视)业务和新兴网络视频业务的广泛开展，各大运营商对网络承载视频的视频质量和用户体验越来越重视。与此同时，随着视频业务的普及和用户对视频服务更高的要求，运营商迫切希望能及时响应用户故障投诉，进而实现快速定位和解决影响视频服务质量的因素。一般承载网对视频数据的影响通过以下几个视频质量指标体现：(1)延迟：表现为视频观看时间的延迟，不影响节目的观看，对实时性要求较高的业务数据会有较大影响；延迟通过DF(DelayFactor，延迟因子)质量指标去量化。(2)抖动：即网络出现拥塞，网络设备性能变化都会导致视频流的抖动，监控视频流的抖动可以帮助运维人员提前发现视频传输质量恶化的趋势。(3)丢包：即直接影响视频的播放质量，无论丢失哪种类型的包均会对视频质量有不同程度的降低。目前，业界主流的视频质量监控标准为：采用RFC4445定义的IP层传输视频流的视频质量指标，该指标可直接应用于MPEG视频；该指标通过持续监视网络抖动和丢包来表明设备的网络传输质量，进而快速识别出造成抖动和丢包的设备或区域；该指标定义了两个评估参数：DF和MLR(MediaLossRate，媒体丢失速率)。DF用于表明视频流的延迟和抖动状况，单位是毫秒，视频解码设备通过建立视频缓冲区的方法，来屏蔽网络延迟和抖动对播放质量的影响；DF的值就是用来指导视频解码设备缓冲区开辟的大小。当解码设备的缓冲区容纳的视频内容时间不小于被测视频流的DF读数时，将不会出现视频播放质量的下降。MLR用于表明视频流的传输丢包速率，由于视频信息的封装包丢失将直接影响视频播放质量，因此理想的IP视频流传输要求MLR数值为零。MLR用特定采样周期内媒体封装包的丢失数来反应，媒体封装包实际为有效的MPEG-TS封装包(MPEG-TransportStream，MPEG格式的传输流，有效的定义为不含有填充包)。如果一个IP数据包中含有7个有效的MPEG-TS封装包，则丢失一个IP数据包时，记为丢失7个媒体封装包。MLR主流的测试标准有三个：(1)每秒钟丢包率，(2)每15分钟丢包率，(3)每24小时丢包率；丢包率的计算公式为计算时间内丢失媒体封装包的数量，除以计算时间内应接收媒体封装包。但是，目前业界没有明确标准化的解决方案，来实现质量指标DF和MLR的计算，因此，业界急需一种效率和精度较高的计算DF和MLR的方法，进而通过该方法去监控视频质量。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术解决的技术问题为：如何计算视频流的DF和MLR，并通过DF和MLR来监控MPEG视频的传输质量。为达到以上目的，本专利技术提供的MPEG视频传输质量的监控方法，包括DF计算流程、MLR计算流程和视频质量分析流程；DF计算流程包括：S1：监控节点将MPEG格式的IP数据包的视频编码数据净荷进行分段后，写入预先创建的MR文件，转到S2；S2：监控节点通过遍历MR文件的方式，获取PID序列号相同的2个文件分段，根据2个文件分段的PCR和遍历偏移量，计算MR，转到S3；S3：监控节点计算IP数据包接收前的虚拟缓存VBpre、以及IP数据包接收后的虚拟缓存VBpost后，根据指定时间内计算的所有VBpre和VBpost，计算DF；MLR计算流程包括：S4：监控节点确定IP数据包的应用层的封装格式：若MPEGTS流封装在基于UDP的RTP负载中，则根据RTP首部的SEQ字段来计算MLR；若MPEGTS流直接封装在UDP的负载中，则根据MPEG首部的CC字段来计算MLR；视频质量分析流程包括：当DF计算流程完成后，根据DF确定视频质量；当MLR计算流程完成后，根据MLR确定视频质量。在上述技术方案的基础上，S1的流程包括：S101：监控节点接收到IP数据包时，当IP数据包满足预先设置的IP数据包的配置信息时，转到S102；S102：当前IP数据包为MPEGTS封装包时，获取当前IP数据包中的视频编码数据净荷，转到S103；S103：将视频编码数据净荷以标准188字节为偏移量进行文件分段后，写入预先创建的MR文件，转到S104；S104：判断MR文件中的分段数量是否达到指定数量，若是，转到S201，否则丢弃当前IP数据包，收到下一个IP数据包时，重新执行S101。在上述技术方案的基础上，S2的流程包括：S201：通过文件读取指针遍历MR文件中的文件分段，遍历到含有PCR的文件分段时，将该文件分段记为文件分段1，将文件分段1中的PCR记为PCR1，将此时的文件读取指针位置偏移量记为offset1，获取PCR1对应的PID序列号，记为PID1，转到S202；S202：继续遍历MR文件中的文件分段，判断整个MR文件中，是否存在与PID1相同的其他文件分段，若是，转到S204，否则转到S203；S203：将文件读取指针复位至初始值，采用默认MR，转到S301；S204：确定第一个遍历到的其他文件分段，将该文件分段记为文件分段2，获取文件分段2的PCR，记为PCR2，将此时的文件读取指针位置偏移量记为offset2，转到S205；S205：根据S201中的offset1和PCR1，以及S204中的offset2和PCR2，计算MR，计算公式为：MR＝188·7·27·1000000·(offset2–offset1)/(PCR2–PCR1)，转到S301。在上述技术方案的基础上，S3的流程包括：S301：将S101中接收的IP数据包放入DF计算消息对列，转到S302；S302：从DF计算消息对列中取出最后1个IP数据包，记为第j个IP数据包；计算第j个IP数据包的间隔时间差delta，计算公式为delta＝Tj–T0，其中Tj为第j个IP数据包的收包时间戳，T0为初始收包时间戳，转到S303；S303：判断delta是否超过1ms，若是，转到S305，否则转到S304；S304：计算第j个IP数据包接收前的虚拟缓存VBpre、以及第j个IP数据包接收后的虚拟缓存VBpost，计算公式为：VBpre＝H-MR/1000，其中H为DF计算消息对列中前j-1个IP数据包的视频编码数据净荷的长度之和；VBpost＝VBpre+Hj，其中Hj为第j个数据包的视频编码数据净荷长度，结束；S305：将T0至Tj时间内计算出的所有VBpre和VBpost，形成DF计算数组，转到S306；S306：根据DF计算数组中的最小值VBmin和最大值VBmax，计算DF，计算公式为：DF＝(VBmax–Vbmin)/MR；将第j-1个IP数据包的收包时间戳作为T0并保存，结束。在上述技术方案的基础上，S4的流程包括：S401：监控节点接收到IP数据包时，确定IP数据包的应用层的封装格式：若MPEGTS流封装在基于UDP的RTP负载中，则转到S402，若MPEGTS流直接封装在UDP的负载中，则转到S403；S402：定位并保存携带RTP报文头的SEQ字段，判断当前SEQ字段的取值与上次保存的SEQ字段的取值是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MPEG视频传输质量的监控方法，其特征在于，该方法包括DF计算流程、MLR计算流程和视频质量分析流程；DF计算流程包括：S1：监控节点将MPEG格式的IP数据包的视频编码数据净荷进行分段后，写入预先创建的MR文件，转到S2；S2：监控节点通过遍历MR文件的方式，获取PID序列号相同的2个文件分段，根据2个文件分段的PCR和遍历偏移量，计算MR，转到S3；S3：监控节点计算IP数据包接收前的虚拟缓存VBpre、以及IP数据包接收后的虚拟缓存VBpost后，根据指定时间内计算的所有VBpre和VBpost，计算DF；MLR计算流程包括：S4：监控节点确定IP数据包的应用层的封装格式：若MPEG TS流封装在基于UDP的RTP负载中，则根据RTP首部的SEQ字段来计算MLR；若MPEG TS流直接封装在UDP的负载中，则根据MPEG首部的CC字段来计算MLR；视频质量分析流程包括：当DF计算流程完成后，根据DF确定视频质量；当MLR计算流程完成后，根据MLR确定视频质量。

【技术特征摘要】
1.一种MPEG视频传输质量的监控方法，其特征在于，该方法包括DF计算流程、MLR计算流程和视频质量分析流程；DF计算流程包括：S1：监控节点将MPEG格式的IP数据包的视频编码数据净荷进行分段后，写入预先创建的MR文件，转到S2；S2：监控节点通过遍历MR文件的方式，获取PID序列号相同的2个文件分段，根据2个文件分段的PCR和遍历偏移量，计算MR，转到S3；S3：监控节点计算IP数据包接收前的虚拟缓存VBpre、以及IP数据包接收后的虚拟缓存VBpost后，根据指定时间内计算的所有VBpre和VBpost，计算DF；MLR计算流程包括：S4：监控节点确定IP数据包的应用层的封装格式：若MPEGTS流封装在基于UDP的RTP负载中，则根据RTP首部的SEQ字段来计算MLR；若MPEGTS流直接封装在UDP的负载中，则根据MPEG首部的CC字段来计算MLR；视频质量分析流程包括：当DF计算流程完成后，根据DF确定视频质量；当MLR计算流程完成后，根据MLR确定视频质量。2.如权利要求1所述的MPEG视频传输质量的监控方法，其特征在于，S1的流程包括：S101：监控节点接收到IP数据包时，当IP数据包满足预先设置的IP数据包的配置信息时，转到S102；S102：当前IP数据包为MPEGTS封装包时，获取当前IP数据包中的视频编码数据净荷，转到S103；S103：将视频编码数据净荷以标准188字节为偏移量进行文件分段后，写入预先创建的MR文件，转到S104；S104：判断MR文件中的分段数量是否达到指定数量，若是，转到S201，否则丢弃当前IP数据包，收到下一个IP数据包时，重新执行S101。3.如权利要求1所述的MPEG视频传输质量的监控方法，其特征在于，S2的流程包括：S201：通过文件读取指针遍历MR文件中的文件分段，遍历到含有PCR的文件分段时，将该文件分段记为文件分段1，将文件分段1中的PCR记为PCR1，将此时的文件读取指针位置偏移量记为offset1，获取PCR1对应的PID序列号，记为PID1，转到S202；S202：继续遍历MR文件中的文件分段，判断整个MR文件中，是否存在与PID1相同的其他文件分段，若是，转到S204，否则转到S203；S203：将文件读取指针复位至初始值，采用默认MR，转到S301；S204：确定第一个遍历到的其他文件分段，将该文件分段记为文件分段2，获取文件分段2的PCR，记为PCR2，将此时的文件读取指针位置偏移量记为offset2，转到S205；S205：根据S201中的offset1和PCR1，以及S204中的offset2和PCR2，计算MR，计算公式为：MR＝188·7·27·1000000·(offset2–offset1)/(PCR2–PCR1)，转到S301。4.如权利要求1所述的MPEG视频传输质量的监控方法，其特征在于，S3的流程包括：S301：将S101中接收的IP数据包放入DF计算消息对列，转到S302；S302：从DF计算消息对列中取出最后1个IP数据包，记为第j个IP数据包；计算第j个IP数据包的间隔时间差delta，计算公式为delta＝Tj–T0，其中Tj为第j个IP数据包的收包时间戳，T0为初始收包时间戳，转到S303；S303：判断delta是否超过1ms，若是，转到S305，否则转到S304；S304：计算第j个IP数据包接收前的虚拟缓存VBpre、以及第j个IP数据包接收后的虚拟缓存VBpost，计算公式为：VBpre＝H-MR/1000，其中H为DF计算消息对列中前j-1个IP数据包的视频编码数据净荷的长度之和；VBpost＝VBpre+Hj，其中Hj为第j个数据包的视频编码数据净荷长度，结束；S305：将T0至Tj时间内计算出的所有VBpre和VBpost，形成DF计算数组，转到S306；S306：根据DF计算数组中的最小值VBmin和最大值VBmax，计算DF，计算公式为：DF＝(VBmax–Vbmin)/MR；将第j-1个IP数据包的收包时间戳作为T0并保存，结束。5.如权利要求1所述的MPEG视频传输质量的监控方法，其特征在于，S4的流程包括：S401：监控节点接收到IP数据包时，确定IP数据包的应用层的封装格式：若MPEGTS流封装在基于UDP的RTP负载中，则转到S402，若MPEGTS流直接封装在UDP的负载中，则转到S403；S402：定位并保存携带RTP报文头的SEQ字段，判断当前SEQ字段的取值与上次保存的SEQ字段的取值是否连续，若是，结束，否则转到S404；S403：获取当前IP数据包中的MPEGTS视频编码数据净荷，将视频编码数据净荷以标准188字节为偏移量进行文件分段后，获取每一段文件分段的CC字段的取值；判断相邻文件分段的CC字段的取值是否连续，若是，结束；否则转到S404；S404：将MLR值+1，本次流程结束。6.一种MPEG视频传输质量的监控系统，其特征在于：该系统包括设置于监控节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄韬，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42