流媒体质量评测及移动网络质量提升的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信技术领域，特别设及一种流媒体质量评测及移动网络质量提升的 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动网络应用的爆发式增长，对于移动网络质量的要求越来越高，流媒体作 为一种能实时感知所在网络质量的应用。被广泛的应用于移动网络质量的评测装置中。
[0003] 对于流媒体质量的评测，主流的评测参数多是基于流媒体播放成功率，音视频的 抖动，播放缓冲时延，播放响应时延，运些KQI参数都只能从点上反应移动网络的空口问 题，无法从面上反应移动网络空口的问题，本发明装置对于流媒体质量的评测主要是通过 对流媒体卡顿参数的评估来反应移动网络的质量问题，它能通过卡顿周期和卡顿时长来定 位移动网络空口的问题区域及故障程度。
[0004] 对于流媒体卡顿参数的评测，目前使用比较多的方法是基于下载速率，视频被率， 下载数据量大小来判定，本发明提出一种新的分析方法，通过视频被的下载时长与已下载 视频被可播放时长的差值来分析流媒体的卡顿参数。
【发明内容】
阳〇化]本发明的主要内容是通过在移动网络各端对流媒体质量进行定量的分析，通过分 析的结果关联移动网络信令分析模块所提供的空口KPI指标，通过网优专家模块进行空口 网络质量定位并提供网络优化的解决方案。
[0006] 本发明对于流媒体质量评测主要是对于最能直观反应用户感知的卡顿周期、卡顿 次数和卡顿总时长指标。
[0007] 目前对于流媒体卡顿的主流判断是通过指定时间内理论播放数据量和实际下载 数据量进行对比分析，若所述理论播放数据量大于实际下载数据量，则确定在播放流媒体 文件时出现卡顿，达到识别播放流媒体文件是否出现卡顿的效果。该方法主要是通过对数 据量的比较分析来判定是否出现了卡顿，本发明对于卡顿的判定主要是基于时间差的判 定。
[0008] 在流媒体播放中，一般决定流媒体是否卡顿主要是基于流媒体的视频被，本装置 对于卡顿的判定也是基于视频被。
[0009] 本发明基于卡顿的判定有W下的预设条件：
[0010] 本发明主要是基于RTP包视频被的判定，无法获得客户端缓冲区的大小，本发明 设定客户端缓冲区阔值为3秒的视频被内容。
[0011] 本发明判定在开始播放后的首次缓冲时间不算作卡顿。 阳012] 本发明采用如下技术方案实现：
[0013] 一种流媒体质量评测及移动网络质量提升的系统，其特征在于：包括依次连接的 网络抓包捕获模块、流媒体质量测评模块、移动网络空口信令分析模块、网优专家模块。
[0014] 一种流媒体质量评测及移动网络质量提升的方法，通过流媒体评估的KQI卡顿周 期从移动网络空口分析模块定位空口的KPI指标，然后通过网优专家模块对流媒体参数和 空口KPI参数进行联合分析，诊断空口网络问题，并给出网络优化解决方案。
[0015] 具体包括W下步骤；
[0016] 步骤1，通过网络抓包捕获模块抓取数据包，之后进入步骤2 ;
[0017] 步骤2,通过流媒体质量测评模块分析流媒体质量评估参数；
[001引步骤3,通过移动网络空口信令分析模块定位空口网络问题；
[0019] 步骤4,网优专家模块通分析空口网络问题，给出优化解决方案。
[0020] 所述步骤2中，对于流媒体卡顿参数的评估是利用视频被的下载时长与所下载的 视频被可播放时长之间的差值来评估流媒体的卡顿参数。
[0021] 所述步骤2中，对于流媒体质量评测卡顿周期，卡顿次数及卡顿总时长的分析方 法步骤如下：
[0022] 步骤2. 1，通过流媒体RTP包中的时间戳计算当前视频被的传输时长，具体公式 为：Duration(down) =ArrivaLTime(当前视频帖）-ArrivaLTime(视频第一帖）；其中 Duration(Down)表示视频被的传输总时长，ArrivaLTime(当前视频帖）表示当前视频被 采集的真实时间，Arrival_Time(视频第一帖）表示第一帖视频被的时间。
[0023] 步骤2. 2,通过RTP视频被中视频内容的采样时间戳与视频采样率计算视频被数 据可播放时长。具体公式为duration(Play) =TimeStamp(Video)/SampleRate(Video); Duration(Play)表示视频被数据可播放时长，TimeStamp(Video)表示视频内容的采集时 间戳，SampleRate(Video)表示视频采样率。
[0024] 步骤2. 3,由于下载时长Duration值own)是实际的下载时间，因此如果可播放时 长Duration(Play)小于下载时长Duration值own)，那么在时间段Duration值own)内播放 时长为Duration(Play)的视频数据会出现差值时间DValue的卡顿。具体公式为：DValue =Duration值own)-Duration(Play)； 阳〇2引 步骤2. 4,计算当Duration(play) = 3s(缓冲区阔值）时的DValue化ase)为基准 差值，Arrival_Time(base)为卡顿计算初始时间点。
[00%] 步骤2. 5,通过滑动窗口宽度为5的移动均值滤波器对差值序列做数据降噪，消除 由于异常数据包造成的噪声对于评估质量的影响。具体公式为：
[0027] 微^ ~马'二。(窃输!滅鴻:夺|)…絞織技級辣微销：
[0028] 步骤2. 6,通过对数据降噪后的数据序列求取极大值点。当一个数据大于它在数 据序列中前后相邻位置的两个数据时，它就是一个极大值点，公式为DValue(极大值）= DValue(n) 0Value(n)〉DValue(n-1),DValue(n)〉DValue(n+1))。
[0029] 步骤2. 7,通过对极大值点的数据序列进行比较分析。分析卡顿周期个数，卡顿总 时长，统计方法就是使用冒泡法从极大值点数据序列找出最大值的过程，其中卡顿总时长 是极大值点数据序列的最大值。卡顿周期个数就是找最大值过程中最大值的变换次数。
[0030] 所述步骤2中，把降噪后数据序列的极大值点的单调上升区间作为一个卡顿周 期。就是当下载时间与可播放时长的差值单调上升达到一个极大值的过程作为一次卡顿周 期。
[0031] 所述步骤2中，当某一个极大值Extremum(n)大于他前面n-1个极大值时，那么 Extremum(n)就是一个新的卡顿周期单调上升的极大值点。新的卡顿周期的计算时间从本 次单调上升过程中与前n-1个极大值点中的最大值相等的位置算作本次卡顿周期的开始， 极大值Extremum(n)作为本次卡顿周期的结尾。
[0032] 本发明对于通过流媒体的KQI指标卡顿参数分析空口网络问题并通过网优专家 模块给出优化建议的步骤如下：
[0033] 所述步骤3具体包括W下步骤：
[0034] 步骤3. 1，通过流媒体请求的IP地址从移动网络信令分析模块中找出流媒体测试 所对应的空口测试数据。
[0035] 步骤3. 2,通过流媒体卡顿周期的起止时间找出具体的小区及流媒体各个卡顿周 期中客户端所在小区的物理位置、小区的信号强度，载干比，邻区信号强度等。
[0036] 步骤3. 3,网络优化专家模块通过小区位置，信号强度，载干比，流媒体的卡顿指标 定位空口的网络问题。
[0037] 所述步骤4中，网络优化专家模块通过流媒体KPI指标及其所对应的空口KPI指 标分析空口网络问题，给出网络优化解决方案。
[0038] 本发明的优点是可W通过流媒体质量的KQI指标卡顿参数从面上来定位空口侧 的网络故障。它可W通过卡顿周期从移动网络信令分析模块中获取流媒体测试过程中卡顿 发生的地理区域或空口KPI指标。运种方式为大片区域空口故障定位提供了更加便利条 件。
[0039] 对于流媒体卡顿的分析主要基于抓包时间与RTP视频被的时间戳，因此在分析过 程中只需对RTP包头进行解析，由于协议解析工作量小，分析更加的快捷。
[0040] 本发明对于流媒体卡顿的分析主要是基于真实的时间与视频可播放时间的比较， 因此对于卡顿的分析更加的准确，更能反应人的直观感受。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明实施例的流媒体质量评测设备与网优设备示意图。
[0042] 图2为本发明实施例中的具体流媒体质量评测流程示意图。
[0043] 图3为本发明实施例中的具体流媒体质量指标标意图。
【具体实施方式】
[0044] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实 施例的上述目的、特征和优点能够更加明显和易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术 方案作进一步更加详细的说明。
[0045] 首先对本发明所用到的专业术语进行解释：
[0046] 极大值，函数在某个极小区间内，存在自变量取值X，且存在比其大与比其小的自 变量，运些自变量所对应的函数值均小于X对应的函数值。那么此函数值称为极大值。极 大值点不一定是最大值点。
[0047] 最大值，最大值是指在某个区域内，所有的函数值均比该值小。
[0048] 对于本发明所用到的技术进行解释：
[0049] 移动均值滤波，移动均值滤波也称为移动线性滤波，其采用的主要方法为邻域平 均法。线性滤波的基本原理是用均值代替数据序列中的各个值，即对待处理的当前数据，选 择一个模板，该模板由其近邻的若干数据组成，求模板中所有数据的均值，再把该均值赋予 当前数据，公式为纖!-"I 罐411。在本发明中m的值为5.
[0050] 冒泡法，重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把 他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经 排序完成。本发明只使用了冒泡法的第一次数据遍历比较。
[0051] 本发明包括了W下的步骤：
[0052] 步骤1，通过网络抓包捕获模块抓取数据包，如图1中标号101所示。进入步骤2.
[0053] 步骤2,分析流媒体质量评估参数，如图1中标号102所示，具体的质量评估流程如 图2所示。
[0054] 首先做包判定分析流媒体的协议类型，如图2中标号201所示。 阳化5] 对于RTSP协议，解析RTSP包头，确定RTSP的消息类型，如图2中标号