【摘要】
随着网络电视（IPTV）在全球的逐渐升温，人们对使用因特网协议（IP）在网络上传输视频的技术也越来越关注。诚然，IPTV有诸多优势，但不可否认的是，它也存在不少问题，可靠性不高，服务质量（QoS）较难保证最为突出。
随着频道数量的剧增，监控网络中是否存在问题变得更加复杂。另外，节目本身也包含诸多语言、字幕和隐含字幕选项。注意到传输过程中存在问题是一回事，而找出问题的根源则是另一回事。因此，计划利用IP传输视频的公司需要有一套预防性监控系统，该系统应与供应商无关、能进行远程监控、并能在传输链路的每一阶段上进行检查和比较。该系统还应能在各种问题影响顾客之前发现这些问题，并能迅速找到各个问题的根源。
背景
随着数字视频压缩技术的成熟，因特网协议（IP）作为一种沿着传输链路传送数字视频的手段，得到了人们广泛的认可。利用MPEG-2压缩在IP网络上传送数字视频具有众多的优点。例如，它允许各公司卓有成效地利用昂贵的带宽；此外，这些相同的IP网络还可以传输数字音频、电话、数据和元数据等。对于那些想利用其现有的基础设施从事融合服务战略的有线电视公司和电话公司来说，这是其优势所在。
然而，尽管IP网络有很多优势，但也有很多严重的弊端，如QoS（服务质量）难以保证等。这一问题如不加以克服，将会直接导致客户流失。
顾客想要什么
正常收看是观众对IPTV的基本要求。如打开电视机即可快速浏览各频道的节目，选好频道后应能一直看下去而不会出现传输中断，平滑的即时的频道转换等等。
转换频道
对那些分发IPTV的公司来说，像频道浏览这样简单的事情都会成为一个复杂的网络工程问题。频道浏览是一件电视观看者们都会不假思索地去做的普通事情。但在IPTV业务中，频道浏览者就会遇到一种不愉快的感受，如在观众试图浏览频道时，电视信号会在显示下一个频道的图像之前消隐几秒钟。
在开路广播系统中，电视发射机通过无线电波同时发送出所有节目。在有线电视系统中，有线电视公司通过有线电视网络，将所有节目发送到机顶盒中。在这两种情况下，转换频道只不过是切换到电视机已经接收到但没有显示出来的节目。
但在基于IP的网络中，频道浏览就会成为问题，因为在任何一个时间里都只有一个视频流被传送到电视机中。当观众想转换频道时，他按一下遥控器，将一个信号发送给电视机，后者转而将另一个信号发送给网络中的路由器。然后，路由器必须停止传送原来的码流，然后再根据被请求的频道，重新传送新码流。这就导致路由器在停止发送原频道信号和开始发送被请求的新频道信号之间产生一个延时。
这一延时的长短取决于多个因素，如网速、网络设计及路由器的响应速度等。它可能会导致响应时间比大多数人预计的长。当路由器同时接到多个频道转换请求时，情况将更加糟糕。
一个可类比的例子就是世界杯赛。在IP网络上，世界杯赛的中场休息意味着：在网上观看世界杯比赛的观众有可能全都在同一时间转换频道，以便在恢复比赛之前找些其它节目来看。这可能会使各地的路由器超载，导致网络拥塞。更糟糕的是，人们能成功地转换频道，但却发现由于路由器的过载，他们不能及时转换回来观看比赛。
图像抖动问题
在IP网络上，数据被分解成许多小包，然后分包发送。在其最终目的地，这些数据包重新被组合在一起。当视频被放在IP网络上时，该视频也被分解成许多小包，然后从其源头（即广播机构）通过网络发送出去，最后再被重新组合成电视观众可收看的视频节目。尽管这一系统是传送普通数据文件的好办法，但当运用于视频时，则会带来问题。视频文件非常大，发送一个完整的文件可能需要好几个小时。
解决方法就是边下载数据包边播放视频。然而，由于路由改变、网络拥塞或定时的漂移等因素的影响，数据包不能以同样的速度，甚至不能按正确的顺序到达。这一问题被称之为抖动问题。解决这一问题的办法就是使用抖动缓存技术。抖动缓存在包进来时存储它们。这些数据包在使用前在缓存中被组合到一起，以便后续数据包能被添加进来。
遗憾的是，缓存方案并非是完美无缺的。受视频数据包到达速度的影响，缓存可能遇到下溢或溢出问题。下溢问题在数据包过于缓慢地到达时发生，这一问题导致图像因等待数据包的最终到达而断断续续；溢出问题则在数据的到达速度过快，以致于缓存来不及处理时发生，它导致数据包的丢失。
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建设IPTV网络时遇到的挑战
建设IPTV传输网络是一项富有挑战性的工作。视频的特殊性就在于视频文件的大小和即时性。在数据网络上传送视频，给网络带来了极大的压力，所以工程师们必须找出能更有效地传输数据的途径。
在IP网络上将视频传输到多个用户时，通常使用一种我们称之为多播的技术。多播不是用视频服务器来操作向每个电视观众发送一个独立的视频码流（即所谓的单播），而是将视频码流发送到路由器，后者复制数据、分离数据并将其发送到网络中不同位置上的其它路由器。这些路由器依次接收数据、复制并将其发送出去。这样，数据就以树状结构的方式被分配出去，从而给网络带来最小压力。然而，尽管这种方法非常有效，但也存在不少与这种结构的可缩放性有关的技术问题。
此外，实时视频通常是利用不同于其它数据的协议来发送的。在IPTV中，大多数数据是利用TCP（传输控制协议）来发送的。这种协议采用数据包的发送方式，所以如果出现数据包的丢失，信源就会得到通知，而丢失的数据包则会被重新发送，这就确保了所有被发送的文件都是完整的。然而，TCP并不适合于传输实时视频，原因在于反馈过程花费的时间过长。取而代之的是，视频通常是利用一种我们称之为UDP（用户数据报协议）的协议来传输的。UDP是一种非常简单的协议，它并不要求对传输的成功或失败做任何确认。即使出现数据包的丢失，它也不发送反馈信号或请求重新传输。所以，UDP本质上说是不可靠的。即便某个数据包丢失，信源也永远不会知道，接收方也永远无法检索到丢失的数据包。
令事情变得更糟糕的是，尽管人们都认为UDP是以协议方式被传输的，但并非所有的UDP传输都遵从这一标准。这就使整个传输过程变得更加复杂。
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严密监视
有鉴于此，IPTV运营商需要一个对其网络进行监视的途径，以确保能为用户提供高质量的服务。传统的做法是雇佣一批操作人员，瞪大眼睛盯着一组监视器，以查看视频传输过程中出现的问题。但在数字世界里，这种做法就不可行了。频道数目的激增意味着不可能用人工方法监视数以百计的频道，其中可能包括多种语言的节目以及关于声道和字幕的选项。
此外，由于当今网络的高复杂性，要确定造成某个问题的原因也是一个巨大的挑战。问题的根源可能隐藏在好几个地方：从多播路由器，到视频压缩方式，还可能存在于接收卫星信号的前端。既然使用IP网络时存在各种潜在的、与服务的分发有关的问题，对那些依靠IP生存的公司来说，拥有各种自动化的、节约成本的解决方案来帮助他们对网络进行监视，以便他们能根据其服务水平协议分发，是至关重要的。
最理想的情况是，这样一套系统能监视涵盖所有媒体的整个传输链路上的服务质量和信号完整性。监视系统应能在传输链路的各个阶段上进行检查和比较。
该系统