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IXIA公司Triple Play测试解决方案概述 |
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IPTV的未来发展正在成为业界的焦点话题。 据MRG市场研究公司的统计，全球IPTV用户将由2004年的200万增加至2010年的2000万，预计全球IPTV市场2005～2010年的复合增长率为102%。 在国内，IPTV产业尚处于试验阶段，中国电信、中国网通正在积极开展IPTV试验。
从技术的发展方向上来说， 在未来的几年， 各种各样和用户相关的语音、高速上网、 视频等业务（Triple Play 业务）也都会以IP 为基础。 所以对Triple Play 设备和网络的性能评估在部署前后的测试就显得非常重要。
目前国内外已经有很多设备厂家提供IPTV系统平台和设备，业界公认IPTV业务包含两种基本业务：VoD点播和TV直播。国内IPTV的发展如火如荼，但是对于IPTV 设备或者系统的测试基本上没有一个很好的工具和方法，在这里拟对全球领先的IP 性能测试设备供应商美国IXIA 公司的Triple Play性能测试方案进行简单的介绍。希望对IPTV技术研究机构、 网络设备制造商和网络运营商在研究开发IPTV 相关设备、 部署IPTV 网络时做参考。
IXIA 公司的IPTV （Triple Play） 测试项主要包括
– 频道切换时间测试
– 基于每个视频流在IP网络中传输的质量测试 ---- MDI
– VoD 和视频服务器的性能测试 （BTV 和 VoD）
– IP 机顶盒 (STB) 的测试
– IP DSLAM 和 IGMP Router 的性能测试
– 视频质量的测试评定
– 频道容量测试
– 承载网核心设备测试
– Triple Play 网络的性能测试
从整个IPTV 的网络结构设计上来说， IPTV 系统主要包括三个部分， 请参考下图。
• 接入（Broadband Access）部分
• IP 核心承载网（IP Backbone）部分
• 内容服务器(Content Severs)集群部分
从测试方法上来看， 我们的测试主要分为两个阶段
• 单个设备的性能测试
• 网络部署完成后对系统的整体性能测试
下面按照通常的测试步骤分别介绍。
单个设备的测试
作为一个很重要的组成部分， 宽带接入的方式也比较多， 比较常见的方式包括
• xDSL 接入
• FTTx 接入
• Cable Modem 方式接入
另外还有PON 接入， 无线接入等等。
在国内， ADSL 是最主要的一种宽带接入方式。 所以和这个接入方式的测试就显得更为重要。 IPTV 业务的开展， 对DSLAM 、BRAS的能力也提出了更高的要求，新建DSLAM设备要具备实现高性能硬件组播处理；具备充足的N*FE、N*GE的上行带宽；实现可控组播，支持频道权限控制、统计、用户管理等；支持单PVC方案和多PVC方案，保证组播业务的QoS；支持成百个组播频道，频道切换时间〈100ms；支持IGMPProxy和IGMP SNOOPING功能，减轻上层组播路由器的IGMP处理负担
使用IXIA 的IPTV 性能测试方案， 可以方便的评估各种接入设备的性能：
– 频道容量(Group Capacity) 测试
– DSLAM 的IGMP SNOOPING & PROXY 测试
– 接入设备的QoS 策略设置测试
– 频道切换时间测试
– CPE 的测试
– PPPoE 的相关测试
测试示意见下图。
另外和接入用户有关的DHCP 服务器、DNS 服务器、AAA 服务器的测试也可以很方便地用IXIA 的IPTV 测试包很方便地实现。测试示意见下图。
IP 核心承载网
– IP 核心承载网的测试包括两个层面：一个是数据的控制平面， 也就是路由表的容量、收敛时间、可靠性、组播能力和MPLS 的支持能力等。
– 另外一个是数据平面， 从测试方法上来说， 有两种流量类型， 一种流量是2-3层无状态的流量； 另外一种是4-7层有状态的各种Voice、Video 和 Data 等应用。测试内容主要包括设备的转发能力， 时延 （Latency）、丢包率 （Packet Loss）； 对于4-7 层的性能测试， 还要包括有效吞吐量 （Goodput）、反应时间 （Response Time）、语音（Voice）的质量 MOS 值和视频（Video）质量的MDI 值等指标。
关于MDI 指标的说明
MDI ---- Media Delivery Index，是2004年推出的关于评定媒体流在IP 网络上传输一个指标， 到2005年8月， 推出该草案的第3版。
MDI由两个部分组成：DF（Delay Factor）延迟参数和MLR （Media Loss Rate）媒体丢失率。DF是指对于每一个数据包在测试点被显示或者记录到达时间的间隔的计算值。该计算值以1秒钟为单位。每测到一个间隔的结束，DF值都会被刷新显示出来。用一个虚拟的缓冲区的大小以变量X表示：
X= [收到的字节数-流出的字节数]
则可以得到，
DF= [Max(X)-Min(X)]/传输带宽
传输带宽是以字节/秒为单位；Max（X）和Min（X）是指测量到的最大和最小间隔时间。被捕捉并显示出来的最大的Max（X）-Min（X）差值就是在整个测量时间段中最大和最小间隔的差值。测量时间段可以是对于指定的网络活动进行的几秒钟的测量，也可以是任意长时间的长期监测。
MLR=（理想中应该接受到的数据包的数量-实际接受到的数据包的数量）/以秒为单位的间隔时间，MLR的结果实际上就是每秒丢失的数据包的数量。
MDI可以用于安装，调试或者评估一个视频网络的质量：
• 通过测量MLR可以确认、定位并跟踪网络的丢包状况；
• 使用DF参数可以确认、定位并且跟踪网络的抖动情况；
视频内容服务器相关的测试
由于VoD点播网络和TV直播网络在网络结构上的不同，VoD分发需要依靠CDN网络，而BTV业务的分发则需要依靠组播网络，不需要CDN网络进行缓存，基于此，该两种业务性能测试的着重点也不尽相同。
VoD节目通常采用点播方式进行传送。点播用户可自由控制节目的进度，终止节目的播放，但每个点播用户都需要占用一定的网络带宽，因此并发用户数受到网络带宽、服务器性能的限制。
因此， VoD业务性能的测试指标主要有
• 最大并发流数目
• 所使用的平均带宽
• 丢包率和平均响应时间
BTV节目通常采用组播方式进行传送。组播源把数据包发送到特定组播组，而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。在IPTV里，组播源往往仅有一个，即使用户数量成倍增长，主干带宽也不需随之增加，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条主干链路上只传送单一视频流，即所谓“一次发送，组内广播”。组播提高了数据传送效率，减少了主干网出现拥塞的可能性。对于BTV系统而言，其所能够支持的用户数目仅仅受到接入网络能力的限制，与前端推送系统的推送能力无关。
因此，BTV业务性能的主要测试指标有
• 所推送的最大频道数目
• 频道平均带宽
• 平均频道切换时间
• 平均频道离开延时
• 平均频道加入延时
下图是服务器测试示意，
IPTV 系统的测试
在单个设备完成测试后， 最重要的是要做整个系统的性能测试， 通过测试， 可以知道
– IPTV 网络布署后是否能够达到预期的目标？网络是否能够承载预期的用户数量？
– IPTV 网络中， 瓶颈到底在哪里？ 是服务器？接入端还是承载网？
– 当用户数量增加时， 用户的视频质量是否降低？ 怎么评定？
– 当网络进行参数调整后，对用户有什么影响？
测试一般有两种方法， 一种是客户端和服务器端都由测试仪表来模拟， 这种方法有以下特点， 也是我们推荐用户采用的测试方法：
• 可以隔离服务器的影响， 真实的评估IP 承载网对各种应用 （Voice, Video 和 Data）的支撑情况， 并且可以得到voice 的质量MOS 值和 video 质量 MDI 指标。
• 在真实的网络环境中， 客户都是在不同地点接入网络， 通过该测试方案， 可以方便的模拟每个用户从不同地点接入服务器和使用的各种业务 （Voice, Video 还是 Data）。
• 测试示意见下图。
另外一种测试方法是测试仪表仅仅模拟大量的客户端来评估网络的性能。 这种测试方法应用也比较广泛， 但是有不能方便的仿真不同地点接入用户这个限制。测试示意见下图。
另外， IXIA 的测试方案中配合一些常见的视频播放软件， 可以实时地查看所播放的视频的图像质量。 还可以方便地仿真IP 网络中常见的损伤 （Impairment）比如， 丢包、 时延、误序等等。这些特点都为你完成全面的IPTV 系统测试和性能分析提供了强有力的帮助。
总之， 通过IXIA 提供的IPTV 测试方案， 可以方便地评估相关网络设备和整个IPTV 网络的性能。
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