CNTV安全监控系统技术建议书.docx
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CNTV安全监控系统技术建议书
CNTV安全监控系统
技术建议书
目录
第一章项目背景4
1.1系统概述4
1.2播控平台面临的问题5
1.3建设目标6
第二章系统总体方案7
2.1需求分析7
2.1.1集成播控总平台7
2.1.2省级集成播控分平台7
2.1.3电信网络分发平台7
2.2总体架构8
2.2.1数据处理层10
2.2.2数据展现层12
第三章分级码流质量监控14
3.1功能需求16
3.2功能特征17
3.3指标参数18
第四章播控平台管理24
4.1拓扑管理24
4.2网元管理24
4.3配置管理25
4.4机房管理25
4.5数据库监控25
4.6中间件监控26
第五章离线视频分析28
5.1容器检测28
5.2视频检测28
5.3音频检测28
第六章多画面分割显示29
6.1视音频层监测29
6.2多画面显示功能30
6.3多画面报警方式30
6.4屏幕防灼伤功能（可选）30
6.5故障画面自动恢复功能31
第七章安全管理32
7.1角色管理32
7.2用户管理32
7.3用户组管理33
7.4权限管理33
7.5用户行为控制34
7.6系统日志管理34
7.7在线用户监控35
第八章系统管理36
8.1监控范围36
8.2主要功能36
8.3系统软件的监控管理36
8.4健康检查报告37
8.5系统数据保障37
8.6采集任务设置37
8.7数据采集监控37
8.8扩展功能要求38
第九章系统对外接口39
8.1用户操作维护界面39
8.2综合告警平台接口39
8.3北向接口39
8.4通用标准接口39
第十章主要设备清单40
第十一章系统特点41
8.1接口标准性、一致性41
8.2开放性、灵活性41
8.3模块化、兼容性41
8.4可用性、容错性、可靠性41
8.5集中式报警发布与控制41
8.6系统支持RAID存储方式42
第一章项目背景
1.1系统概述
IPTV、作为一种集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。
在其发展上，广电行业具有包括内容、网络等多方面的优势。
并且，广电行业对保障电视前端的播出质量及在音视频用户体验质量（qualityofexperience,QOE）方面，更具有丰富的经验，而这也是iptv业务得以成功发展和推广的关键所在。
安全监控系统可以有效的保证IPTV的安全播出，他是广电的一条重要的生命线。
同时伴随广电IPTV的大力发展，如何全面的保障IPTV前端的安全播出，为IPTV的推广打造稳定、安全的大后方，成为每一个广电IPTV运营人必须面对的难题。
而IPTV前端的监控系统，作为前端人员的“眼睛”，在保障前端安全播出的过程中扮演着最重要的角色。
但由网络设施、协议和业务的复杂性,广电运营商在日常的前端监控、维护工作中面临许多新的问题。
以CNTV播控前端为代表，互动IPTV前端主要包括节目采集、编码和业务平台3个部分。
●节目采集部分
CNTVIPTV前端的信号源往往来自至经过严格内容监控及审核的模拟或数字电视前端或拥有相关资质的内容提供商，CNTV的IPTV前端不同于互联网上的网络电视，其节目内容安全需得到严格有效的保障。
以CNTV前端为例，其直播节目源来自于已建立完善的内容及传输安全保障体系的CCTV前端，而点播节目的采集及各种互动业务的内容来自于其他的媒体中心。
其节目源的可靠性和合法性有着强有力的保障，但是编解码和格式转换后的视频质量变化是节目采集部分的一大难点，赛特斯的离线分析系统模块有效的解决了这一难题。
●编码部分
根据IPTV目前的编码技术的发展和已公布的编码标准来看，能够适合码流在2~4Mbit/S,同时，同时又能保证DVD以上的图像质量，比较好的标准有MPEG-4、H.264、VC-1和AVS几种。
目前提供的响应产品支持较全的是MPEG-4和H.264。
编码器是决定IPTV信号质量的最为重要的部分，其编码质量的好坏直接影响用户的体验。
CNTV的IPTV前端通过其编码器将数字前端ASI信号编码为H.264信号，视频信号压缩至3.8Mbit/S左右，即使通过40寸以上的大电视进行检测，也能保持良好的图像质量。
赛特斯的多画面监测模块和多级质量监测模块提供了对编码后的视频流综合监测的最有效的手段。
●互动业务平台
IPTV互动业务平台是整个IPTV前端的核心，一个成熟的IPTV互动前端，必须有一个安全的、稳定的互动业务平台为终端用户提供包括直播电视、音视频点播及各种灵活丰富的应用，这也是这个IPTV前端在用户体验方面是否区分于传统的模拟、数字电视的关键。
在实际运用上，CNTV采用全球领先的UT斯达康的解决方案，使用运行在通用硬件设备上的一整套UT斯达康软件组件进行系统管理，并根据CNTV的实际情况开发集成业务，再通过运营商的IP网络进行分发，以实现交互式数字电视服务，给用户提供多种高质量业务服务。
在IPTV节目监控方面，IPTV前端需要对多路直播节目音视频进行终端24H监控。
除此之外，由于IPTV可能会提供了多种包括点播、DVR、PIP、网页浏览、互动游戏等多种服务，其所需的业务监控同样必不可少。
以CNTV前端为例，要达到快速发现、快速解决的要求，不但要在终端设置监控子系统，更需要对整个前端进行监控，包括如下方面：
●编码器输出信号质量
●互动平台各服务器的应用状态及服务器之间的网络通信
●整个前端互动平台与编码器之间的网络通信
●用户端的节目播出质量
1.2播控平台面临的问题
●责任划分
现有业务流如下：
图1-1播控平台业务流
由于在传送的过程中，没有对信号监控的中间环节，用户发现信号有问题，将向电信提出投诉，电信接到投诉后会直接反诉CNTV，但是根据实际情况来看，并不是所有问题均出现在信源侧，所以需要码流监控系统对各分级信号进行监控，若接到投诉，可根据监控数据与电信方面进行沟通解决。
●信号源监控
现有的信源监控手段为通过安排工作人员进行人工监看，缺点在于监控的频道较多，不能第一时间发现问题。
且目前部分信源以IP形式从外部引入，该部分的信源不能接入到现有的监控大屏，不能第一时间发现信源故障问题。
●编码器监控
目前直播编码器的网管系统支持的报警方式为设备层的报警，若编码器设备未出现故障，但对于信源的编码出现的问题则无法报警。
该问题直接导致不能第一时间发现并解决信号类故障。
●回传监控
目前对于回传信号的监看主要通过人工轮询的方式，通过技术人员手动调节机顶盒的遥控机器来监测各个地方的回传信号，此方式费时费力且不能及时发现故障，也不能及时处理相关问题。
赛特斯的安全监控系统在对以上各节点的有力监控的同时，还能快速准确地发现前端的故障点，保证系统的安全运行。
解决方案针对IPTV前端系统的组件结构复杂，涉及的服务机器、硬盘阵列众多，若发生服务器服务进程故障、数据库故障等软件故障，难以像模拟、数字前端一样迅速发现处理的现实，提出了IPTV质量平均意见得分（MOS），综合评估IPTV播出环节的状态和目前状态所能造成的影响。
同时又由于播控前端对局域网的稳定性依赖度很高、以太网自身具有一定的限制，要在其上传输时延和抖动比较敏感的电视业务，还必须对前端网络链路采取严格的技术监控，从而满足电视图像实时、高质量的要求。
1.3建设目标
●提供报警数据发布和测量数据的存储，在不同的业务平台上提供数据记录；当播出异常，
通过系统提供的不同业务平台监测点的数据，快速判断故障点。
●通过对直播信号早中央级播出平台的监测，从码流ES编码层面、ES图像质量层面、
TS码流层面、MDI传输质量层面，保障信号播出的安全、质量，同时也对IP通道的质量进行监测保证。
同时可将省平台监测的数据和中央播出平台的监测数据进行对比，以了解各个分平台运行状况，并提出指导意义。
●建立基于全IP化得多画面监看系统，对大屏的播出节目监看，同时根据业务的需要，
对各地回传的节目进行轮询监看。
网管系统，信号统一平台的开发，可以分为不同的子系统，最终的目的是保证整个播出平台的优质运营，及时发现问题后及时的分析处理，通过数据为运营商提供系统运营的评估，根据数据的统计了解系统运营的状态，对频发的故障给出应急的预案。
第二章系统总体方案
2.1需求分析
2.1.1集成播控总平台
CNTV集成播控总平台直播信源通过各种途径汇集到CNTV播控平台的核心交换机，然后通过核心交换机分发下传到各省级分播控平台。
在IPTV信源监测环节中，系统方案设计直接从核心交换机拿取直播码流，监测所有直播信源的码流内容和传输质量。
同时多画面监测服务器也在这个节点拿取直播频道的IP码流进行多画面的监看，实现全自动和全方位的监测目标。
2.1.2省级集成播控分平台
由IPTV播控总总平台通过电信专用网络分发的H.264OVERIP信号接入到各省的播控分平台，信号在接入省平台核心交换机之前通过光分路器，其中一路光信号进入到省核心交换机，另外一路进入到监测交换机或直接引入到基于IP码流的监测设备上，通过拿取电信链路的组播码流，通过轮询监测的方式对所接收信号的码流质量和视频ES层播出质量以及IP通道MDI的指标进行监测。
对省级分前端的监测的数据通过网络通道回传到IPTV监测总平台，并把回传的数据与总平台监测的数据作对比，来监测播出节目内容的一致性。
2.1.3电信网络分发平台
各地信号（电信网络分发平台）通过专网回传到中央播控总平台，然后通过对应的IPTV机顶盒解调出AV信号，模拟当地用户接收IPTV信号的情况，监测用户对该业务的感受度、信号质量的清晰度、业务响应时间等。
设计的回传监看系统能模拟用户的观看体验，同时采用专门的服务器，将机顶盒解出的音视频信号通过监测系统处理并进入到多画面监测系统中，通过多画面服务器对节目的质量进行监测；该回传监测系统还能提供给相关的业务部门做EPG下发的验证。
2.2总体架构
图2-1IPTV安全监测系统
进入互动电视时代，随着前端信号载体的改变，整个IPTV业务方式发生质的改变。
交换、互联成为IPTV各设备之间信号传输的主要方式。
北京CNTVIPTV业务体系主要由CNTV集成播控总平台、省级集成播控分平台、电信网络分发平台、几个个部分组成，CNTV安全监测系统如图2-1所示。
图2-2安全监控系统软件结构
IPTV信源监测环节是整个监测系统的核心，是保证全系统播出安全的首要目标，因此在信源监测环节配备了最为完善的监测设备和网络管理系统等。
集成播控总平台侧的安全监测系统能够对码流历史报警信息进行统计，并可生成报警类型分布统计柱状和饼图，并可导出。
监测数据保存12个月以上，生成日报、月报、年报。
能够对设备参数按照指定设备报警进行查询、统计并可导出。
点击快捷键，能够自动生成和下载Excel值班日志表，报表内容包含：
码流状态统计数据、设备数据；
具有值班人员、值班日志、事件记录等栏目表格。
用户角色的管理，不同的操作人员有不同的权限；实现人员的自动排班；实现班次交接的电子记录；实现对信号报警、设备报警的历史数据查询，可以按照报警级别、报警类型、报警时间、节目名称、组播码流地址等等进行查询。
可以根据用户的需要根据报警的类型、时间生成统计数据，可以分时日报、周报、月报、年报，值班系统可以给出报警统计原饼图、柱状图，直观的了解日、周、月、年的报警情况，发生故障报警的比例，给出故障报告。
可以实时监测指标数据的查询，值班系统对所有的监测数据进行采集，含带宽数据、包抖动数据、MDI的指标，并可以根据用户的需求进行统计查询，并可以生成EXCEL数据或者是曲线图，给出系统数据运营报告。
为用户提供应急预案的录入、统计、快速处理的方式。
平台侧拓扑图可以呈现整个机房的运营设备情况；支持多级级拓扑的呈现；通过拓扑图可以实现对监测设备的管理；可以实现对播出设备的统一管理；快速发现播出设备、监测设备的报警提示；全面反应整个前端运营设备的工作情况；在不同的播出环节可以通过拓扑调取节目的图像内容。
可以根据用户的需求录制可以录制不同播出点的节目码流。
统一的报警发布，按内容、级别、报警点分类，并可以提供相关的报警到电信运营商侧。
2.2.1数据处理层
2.2.1.1资源管理模块
资源管理模块可以通过数据采集层得到系统的设备、服务器、终端等对象，也可以通过厂商的网管系统或者第三方的管理软件得到资源数据。
资源管理模块可以通过手工方式修改系统的设备、服务器、终端以及这些对象之间的拓扑关系。
资源管理模块上的修改都是可以追溯的。
资源管理模块主要完成管理对象的配置、拓扑关系的配置管理等，并且可以为其他模块使用资源管理模块当采集到资源对象发生变更时，资源管理可产生相关的告警，说明变更的对象、时间和内容，并且发送到告警管理。
2.2.1.2告警模块
根据报警信息汇总生成故障，并根据专家知识规则对故障进行分析，从而得出故障发生原因。
当库中有新增规则或者是原有的规则被修改后，该模块利用该规则对以前的故障记录重新做一次故障原因的分析。
图2-3告警模块
●事件合并
当告警管理收到内容相同的事件时，能够清除合并重复的事件，只保留最初一条告警内容，同时记录重复次数、最初发生时间和最后一次发生时间。
●事件过滤
告警管理应该具备过滤器功能，以此控制对用户无关的告警上报。
其中需要支持各种过滤条件，其中包括告警时间范围、事件分类、事件级别、事件类型、告警源等。
●关联分析
能够对多条相关的事件信息进行关联分析，从中分析出根源事件和影响事件，在进行相关信息展现时能明确区分出根源事件及其相关的影响事件。
能够设定策略，根据多条事件的内在关系派生出新的事件信息。
●告警前转
告警管理应提供前转条件的设置，包括告警时间范围、告警级别、类型、告警源、时间段等，允许创建多个前转条件。
告警管理应提供将告警前转条件关联到相关的运维人员的功能。
告警通知的规则应能够灵活定义，如分时段、分地域的告警通知。
●告警升级
系统可以通过图形配置界面设定告警升级策略，对历时过长而未解决的的告警自动提升其告警级别。
●告警确认
系统允许用户设置自动确认的方式，根据设置的方式，告警处理模块根据告警级别、告警清除状态自动确认指定告警。
手工确认是指由用户在当前告警列表中对指定告警进行确认操作。
●告警清除
告警清除后，告警条目自动从当前告警列表中转移到历史告警列表中，并自动记录执行告警确认和清除操作的用户名称以及操作时间。
告警清除支持自动清除和手工清除，添加/编辑/删除专家知识库规则，通过该界面用户可以对专家知识库规则进行添加/编辑/删除及修改功能。
2.2.1.3性能管理模块
完成机顶盒和指定频道、节目的性能采集管理，及监测平台自身的性能管理，各节目提供点的性能数据。
●预处理
基于性能指标模型，性能管理预处理能够对采集的原始数据进行格式转换、汇总和相关计算等。
●性能门限处理
性能门限支持多种方式，包括：
系统实时对性能指标进行监控，在每次采集数据后，根据各门限表的设置而产生相应的性能告警，告警可定义告警分类和严重程度。
提供多种性能预警策略：
性能阀值预警，性能突变预警。
性能阀值预警是指当采集性能参数值超过阀值时产生预警；性能突发预警是指当采集性能参数值在一定时间段突变值超过阀值时产生预警；性能阀值预警的阀值以及性能突变预警的时间段、阀值均可定制，且支持多个阀值的多次预警。
●实时性能处理
支持各类实时性能数据的处理，可配置实时性能监控的采样时间间隔。
●历史性能处理
支持设置查询条件快速查看对象的当前性能数据，查询条件包括地区、对象名称、时间范围等。
系统可按照不同位置、对象、时间范围、性能指标等条件组合进行统计。
统计的结果可以表格和图形方式（直方图、折线图、饼图、曲线图等）显示。
用户可以自定义图形的显示方式。
系统提供定义查询结果字段是否显示的功能，当查询结果数量较多时，提供分页显示功能。
2.2.2数据展现层
2.2.2.1告警及故障管理
支持提供当前告警和历史告警列表，以颜色标示不同的告警级别，并支持通过告警记录定位到拓扑视图中的资源对象。
系统支持告警查询功能，能够根据告警对象名、对象类别、告警级别、清除状态、确认状态、清除人、确认人、告警类型、原因、产生时间、清除时间、确认时间等组合条件对告警信息定义查询规则。
系统支持定义告警显示的过滤，可以按照节点、告警分类、告警级别等进行过滤。
系统支持告警监视方案的功能，可以按照节点、告警类型、告警级别等条件配置告警监控方案，提供告警监视概览界面，对登录用户定义的每个告警监控方案，以柱图显示当前每个级别的告警数目。
支持不同的告警统计方式，例如统计在不同时间段内各种告警级别、类型的数量。
统计的结果可以表格和图形方式（如直方图、曲线图、饼图）显示。
系统建立告警及故障专家库，根据定义的规则对告警信息进行适当的处理后呈献给管理者，并且为管理者提供处理建议。
2.2.2.2性能管理
支持对象的实时性能监控和历史性能数据查询。
可以采用列表和波动图的方式显示。
在性能监控中，可以通过不同的颜色显示超出告警阀值的指标值。
支持在同一个视图中显示同一资源对象的多个指标、或者多个资源对象的不同指标，以便进行深入的性能比对分析。
提供频道和节目监控入口，用户可以定制指定的节目和频道进行监控；用户可以点击相应的节目，查看性能指标。
2.2.2.3资源管理
系统提供资源信息的查询功能，支持条件查询和模糊查询等。
系统能按对象的各种属性对配置信息进行灵活的条件组合查询，并可灵活地重置查询的条件。
系统对查询的结果以表格形式显示，当数据较多时应能够支持分页显示。
系统能够按时间段、按区域、按厂商、按设备类型等对资源信息进行灵活统计，并能将结果以图形方式（如直方图、曲线图、饼图等）和表格方式显示。
2.2.2.4统计分析和报表
系统支持报表模版的配置，可以对模版进行增、删、查、改以及查看详细信息等操作。
提供告警、性能、资源等各种专题报表。
按各监测点的基于时间维度的MOS分布、频道MOS达标率。
第三章分级码流质量监控
从系统角度来看，IPTV监测系统在不同的节点所关注的质量情况是不同的，因此当监测代理工作在不同的模式下或部署在不同的节点时，所采集的质量参数也不尽相同。
从整个系统的架构可以看出，上述系统基本覆盖了IPTV端到端各个环节，所采集的参数能够帮助完成质量模型客观QoE各个层面的分析，能够协助IPTV平台及网络运维部门监控网络运行中的质量状态，从而帮助定位故障和解决问题。
图3-1IPTV业务质量模型和IPTV协议栈的关系
如图所示，IPTVQoE的参数模型覆盖了OSI7层模型的所有层次。
其中，客观QoE相关的分层质量对应于IPTV的协议栈中各个协议，各层次的质量参数可以通过采集对应的协议及其字段获得。
本产品中客观QoE包含以下几方面的内容：
●内容质量和业务控制质量：
主要指直播频道、时移节目、VOD节目、图片、文字
等内容的品质和业务控制的性能指标。
例如对于直播频道质量，需要采集和分析媒体编码参数、分辨率参数等；对于业务控制质量，需要采集HTTP和RTSP请求的响应速度、页面数据呈现完整度、组播加入/退出的时延等。
●流媒体质量：
主要指流媒体传输层的性能指标，以采用MPEG2TS协议传输IPTV节目为例，DVB系统测试标准TR101-290根据各参数对质量影响的程度不同，定义了3个级别，每个级别分别对应一组质量参数，这些参数同样可供采用MPEG2TS协议的IPTV系统参考，例如需要采集第一级别中的同步错误字段（syncloss）、包识别丢失（PIDmissing），第二级别中的数据传输错误（transporterror）、节目参考时钟抖动错误（PCR，jittererror）等参数。
如果采用RTSP作为VOD节目的流控制协议，则要采集RTSP信令参数。
●网络传输层质量：
主要指网络传输层相关协议的性能指标，包括TCP/UDP的重传
次数，在采用了RTP的情况下，需要监测RTP丢包率、RTP抖动等。
●网络层质量：
主要指传统IP网络层的性能指标，根据ITU-TY.1540建议，主要为
IP丢包率、IP包时延、IP包抖动及其相关参数。
●链路层质量：
根据不同的链路层类型，需要采集不同的性能指标。
由于这个层次的
质量保障是面向全业务而不仅仅是IPTV业务，在现有网络中已有专门质量监测的系统来进行链路层的质量监控。
●监测前端设备输出的TSOVERIP的单播/组播流进入多画面监测记录仪，多画面
监测设备对输入的码流进行实时解码并输出到大屏上进行显示。
同时多画面设备支持监测的视频格式为MPEG2和H.264等；支持音频格式为MP3、AAC、AC3、MPEG2等，监测内容包括：
图像静帧、黑场、彩条、音频丢失、音量过低、音量过高、视频丢失、数据中断、无法解码等，监测指标准确，误报、漏报率很低。
多画面监测记录仪支持双路TSOVERIP输入和VGA/DVI双屏输出，每台多画面支持多达50套标清节目的监测与解码显示，同时支持高清节目的监测与解码显示。
●根据电视墙尺寸、显示器数量、节目数量进行显示规划。
方案可根据用户需求灵活
调整。
图3-2平均意见得分（MOS）
本产品中主观QoE主要是指MOS：
平均意见得分（MeanOpinionScore）。
MOS是一种提供在线路终端（特别是以互联网为代表的语音通讯）的语音质量的量化测量的方法。
此种机制采用算术平均处理以获取系统运行状况的量化指标的主观测试（意见分数）。
本产品对MOS进行扩展，应用到视频质量的量化测试（模型如图2-2所示），可作为QoE的量化指标，来对影响到视频质量的编码参数、分辨率参数、流媒体传输层的性能指标等进行综合评价。
图3-3分级质量监测
分级质量监控系统的目的是为了保障多级构架下的IPTV播出安全，即：
节目视频能清晰正确的播出，播控平台内各项业务正确稳定的运行，EPG能正确的发布且不被篡改，用户体验可以被感知并反馈等。
保障系统要支持两级构架，能将各地保障系统的信息与中央保障系统进行交互。
保障系统要能提供丰富的图表，直观的显示当前播控平台内部以及播控平台与外部接口的运行状态。
图3-4分级质量监测
对于省级平台而言，也需要知道从中央平台发送来的视频以及自身发布到运营商网络的视频质量，因此在省级平台监控点进行视频质量监控。
监控点的视频质量可以发送到中央服务质量保障系统。
3.1功能需求
视频源监测可以同时测试视频流的网络传输质量（MDI媒体传输质量指标、视频流速率、封包丢失、网络带宽利用率等参数）、码流质量（ISOTR101290三级告警）、视频质量参数以及视频内容的详细信息。
支持UDP、TCP等多种网络传输封装方式；支持MPEG4、MPEG2overTS，H264等多种音视频编码格式；支持传输质量分析的实时曲线显示；支持远程视频回传功能。
详细如下：
●提供千兆网卡接口，可以同时测量分析数百路视频的视频质量。
●可采用镜像和分光方式被动捕获数据流，同时支持组播IGMP、单播RTSP模拟拨测方式进行组播/单播视频流质量监测
●在一个页面显示所有节点传来的视频质量，超过门限以红色进行告警。
视频质量参数的详细信息包括编号、频道名称（自定义，可改为监控节点）、IP地址、端口、MOS-VQ质量、DVBTR101-290、PCRJitter、PacketL
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