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河南电力视频质量监测分析系统研制

范文

李永杰+崔志强+许东蛟+常颖

【摘要】结合河南电网视频会议系统运维实际，提出利用华三网络监控模块结合华为会议网管及会议终端调测信息综合开发研制出河南电力视频质量监测分析系统，可监测视频质量变化的主要影响因素，记录会议系统主要设备运行的实时数据，分析视频质量受影响的情况，并接入系统检验测试，各项功能指标全部合格，运行良好.为河南电网视频会议系统稳定运行提供有力支撑。

【关键词】视频质量监测分析会议系统

一、引言

河南电力目前部署多套不同功能会议系统，是公司生产经营管理的重要通信业务平台，每年国网、省网会议千余次，且呈上升趋势，涉及参会单位过万，对河南电网有着重要意义[1-3]。目前，各系统MCU、终端、交换机等诸多设备网元未纳入实时监测。当会议电视发生偶发视频质量变差，出现丢帧、马赛克等现象，影响会议召开与收听。会议电视受到影响后无警示，受到何等阈值干扰将影响会议亦无法判断。由于发生原因不明、影响阈值未知，进而无法进行针对性改进与预防措施。为了解决视频质量波动告警这个技术问题[4-7]，公司技术人员考虑研制视频质量监测分析系统，实现在运行中一旦检测到有视频质量波动就产生告警，提醒操作人员排查相关设备，使视频质量不再恶化继而出现马赛克、花屏等问题。

二、系统方案介绍

本文提出利用华三网络监控模块结合华为会议网管及会议终端调测信息综合开发研制出一套系统，可监测视频质量变化的主要影响因素，记录会议系统主要设备运行的实时数据，分析视频质量受影响的情况，并可对故障处理进行初步的引导，本文使用华三网络监控模块获得网络实时数据，从会议设备获取会议设备实时数据及告警标识，综合分析获取数据，形成视频质量波动告警。采用服务器1台、研制数据及告警获取、分析、输出系统。

平台研制分解为平台搭建、数据采集、数据分析、告警输出四个部分。

（1）平台搭建

利用应急监控备用服务器1台和会议网控制机2台，搭建平台。服务器配置至强八核十六线程CUP，16G内存，完全满足系统需要，大大节约了投资。功能强劲，利于开发、运行。服务器上已部署了windows server2008，安装了MySQL数据库，满足系统研制需求。空闲空间327G。保留了接口服務器功能。软件齐全，部署简单。保留了服务器原功能，紧急情况下易于恢复原状。兼顾原有需求，亦可满足系统研制需要。

（2）数据采集

通过接口工具库自动接收设备日志，获得设备配置及运行数据。同步速度快，平均实测时延<0.4秒。日志带有时间戳，易于核实准确性，方便后期数据分析。数据读取准确且可验证，采集时延小。通过接口工具库读取终端web管理页面，获得终端告警字段，告警信息获取简单、准确。后台读取，不影响终端工作。

（3）数据分析

基于路由分析已获取的设备数据及告警数据，判断告警所涉及的单位与设备，辅助以时间轴筛选验证。分析数据准确，不存在遗漏或冗余关联，辅助依据时间轴验证工作量小，分析速度快。辅助筛选量小。

（4）告警输出

在全网拓扑图上高亮显示，并上浮图层显示告警。告警清晰，位置直观。可在拓扑图上观看全局告警，易选中关注告警。适合会议管理员使用，可同时观看多个告警简要，符合隐患处理习惯，易使用。引入了视频质量分析软件MSU Video Quality Measure，对比分析实验条件下会场会议视频与本地视频录像，形成视频质量指数，记录丢包率与视频帧率变化，形成对比文件。（图2）

三、系统方案实施

实施一：平台搭建

利用应急会议系统现有组网环境，在应急会议MCU中建立5方会议，加入9039S 3台、TE50 1台测试会议终端共计4个及录播服务器1台。4个测试会议终端模拟与会各单位，分别使用省公司、郑州公司、送变电公司IP段地址。录播服务器用于留存测试视频。利用大文件持续下载、路由干扰等手段模拟带宽波动、时延变化、通道质量干扰等情况，收集整理相关数据。搭建完成后，小组对平台硬件日巡视，查看运行日志及性能指标，主要从无故障时间、cpu利用率等方面检查。截止10月7日，平台未发生停运事件，满足无故障时间大于30天的要求。60天平均CPU承载率为12.66%，满足承载率小于40%的要求。

实施二：数据采集

1、网元信息采集

对实验网络内设备配置日志推送服务，在服务器上部署了日志接收客户端。接受到数据后提取信息内的时间戳记，序列正确则写入数据库，否则要求设备在下次发送时重发该时间点数据。

2、告警信息采集

告警信息采集采用后台登录终端web管理页面，提取告警标识信息。（图3）

实施三：数据分析

提取获得的丢包率的时间标记，以时间标记为指针对比数据库内已获得的同路由设备配置、工况，筛选参数变化超阈值设备信息，推送至告警发布。为了保证告警信息的准确性，每天0点以会议系统MCU时钟为基准发布对时信号，统一全网设备时钟。

对页面内容的布局和各项功能的布置进行了讨论，绘制了发布页面草图。页面主要分为设备列表区、告警列表区和设备拓扑图。有告警推送时，点击告警，可弹出告警悬浮框显示告警详情，并高亮该告警发生时参数有变化的设备。页面依据告警数据表实时更新拓扑与告警信息。（图4）

实施四：告警输出

小组成员设计了告警输出界面，经过集体讨论选用了全网拓扑图设备突出显示，并上浮图层显示细节方案。（图5）

实施五：系统测试

平台研制完成后，将视频质量监测分析平台接入实验系统，变化实验网络参数与拓扑，引发视频质量波动，复核告警变化情况。期间充分完善系统，提高系统可靠性。

10月中旬，视频质量监测分析平台经国网河南省电力公司信息通信公司验收合格后，接入省公司应急高清视频会议系统试运行，开展现场验证。系统接入使用后，共记录无需告警的人眼不易察觉的视频质量波动（丢包率小于5%）19次，告警的视频质量波动事件6次。实际视频质量受到干扰6次，视频质量波动事件告警率100%.

四、小结

本文结合河南电网视频会议系统运行实际，提出利用华三网络监控模块结合华为会议网管及会议终端调测信息综合开发研制出河南电力视频质量监测分析系统，可监测视频质量变化的主要影响因素，记录会议系统主要设备运行的实时数据，分析视频质量受影响的情况，并可对故障处理进行引导，为河南电网视频会议系统稳定运行提供有力支撑。

参考文献

[1] 李永杰，常颖，王欣，等. 河南电力视频会议电视系统架构与分析[J]. 电视技术， 2014， 38（19）：221-224.

[2] 黄玉珲，王燕，潘洁. 电视视频信号质量评价[J]. 质量与标准化， 2007（8）：28-30.

[3] 顾翀，司占军. 视频质量评价方法的应用研究[C]// 2012中国印刷与包装学术会议. 2012.

[4] 韦学辉. 图像及视频质量的若干研究[D]. 浙江大学， 2008.

[5] 于京，周国烛，胡亦. 视频质量检测的方法及系统： CN， CN 103281559 A[P]. 2013.

[6] 庄自超. 面向视频监控的视频质量检测系统的设计与开发[D]. 华中师范大学， 2011.

[7] 梁志敏. 视频图像质量检测技术研究与实践[D]. 北京邮电大学， 2012.

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