TWI533688B - Network protocol television service network anomaly node judgment method - Google Patents

Description

網路協定電視服務網路異常節點判斷方法

本發明係一種網路異常節點判斷方法，尤指一種用於網路協定電視服務網路之網路異常節點判斷方法。

隨著網路速度的高速提升，網路協定電視(Internet Protocol Television，簡稱：IPTV)為使用者提供豐富的隨選影音服務，然而隨著用戶的大規模增加，提供IPTV服務的頭端與用戶端機上盒(Set-Top Box，簡稱：STB)之間的節點數目與結構複雜度也隨之遽增，造成了網路管理者在服務發生異常時的診斷困難度日漸提高。

為解決IPTV服務的異常診斷問題，目前習知計有幾種常見的方式：例如分析用戶端之使用者所提供申告障礙資訊中之關鍵字，或對申告障礙之大範圍地理位置來進行綜合判斷。然而分析用戶端申告的障礙關鍵字資料來判斷故障點時需要相當程度的藉由人工進行判讀與歸納，進一步說明之，由於用戶端描述的障礙往往是模糊的現象，例如畫面有馬賽克、常常停格，或是黑畫面等等。而由於造成前述原因往往是多種障礙所疊加而成，使得管理端難以直接界定出精準的障礙點或障礙區間。而透過用戶端之地理位置進行判斷時，雖可較為精確的界定發生障礙的地區，但此方法仍無法精準的檢測出特定的故障區間。

習知技術更透過網路及伺服器設備上進行自動回報網管數 據，以讓管理端來判斷該單一設備本身是否正常。該方法雖可讓網管人員了解整個IPTV服務網路中各單一設備是否處於正常運作狀態，並在某設備發生故障時，即可快速的檢修該設備並使其恢復正常。然而此方式之缺點在於無法得知設備間鏈路所造成之障礙。再者，若故障設備需數量眾多且需要逐一加以檢修時，其檢修的優先順序若無法以最佳化方式顯示給網管人員，將會使檢修流程冗長且無效率，而嚴重影響服務品質。

習知技術更於IPTV服務的各個地理或網路組織點廣泛建置主動型測試設備。該偵錯方法係對用戶端IPTV服務品質量測及分析，獲取障礙查測訊息以及維護服務鏈路品質，據以提昇終端用戶之品質服務感受度的目標。然而此方式因係獨立於主要IPTV服務設備之外，需要投注一定之額外經費，而此方法亦不能精準判斷出特定的障礙區間。

綜上所述，習用之各種IPTV網路障礙檢測方式並無法兼顧精確性、低成本以及快速檢測等多方面之考量。由此可見，上述各習用方式實非一良善之模式，而亟待加以改良。

為解決前揭之問題，本發明之目的係提供一種透過分析用戶端機上盒之單位時間封包損失事件數來判斷網路是否異常之判斷方法。

為達上述目的，本發明提出一種網路異常節點判斷方法，其係應用於一網路協定電視服務網路，網路協定電視服務網路之末端係與複數個機上盒通訊連接，網路協定電視服務網路更包含複數階層，階層係包含複數服務節點以形成複數階層，本方法包含下列步驟：首先，依據機上盒提供之單位時間封包損失事件數，以計算第n階層之服務節點之一節點加 權封包事件數值。接著，依據第n階層之節點加權封包事件數值以及第n+1層之節點加權封包事件數值以計算至少一第一品質參數。再者，依據第n階層之第一品質參數之平均數，以計算一第二品質參數。接著，依據第一品質參數以及第二品質參數，以計算一第三品質參數。最後，依據第一品質參數、第二品質參數或第三品質參數其中之一，或擇二以上之組合以提供管理端判斷任二階層之服務節點間之線路品質。

綜上所述，本發明提供之方法毋需藉由網路中間之服務節點設備的本身內建網路品質回報資訊，亦無需加掛外加之儀器設備，即可達成故障區間判斷的目的。

1‧‧‧機上盒

2‧‧‧頭端

3‧‧‧服務節點

301‧‧‧彙接埠

302‧‧‧用戶卡板組

3021‧‧‧用戶卡板

4‧‧‧單位時間封包損失事件數

5‧‧‧節點單位時間封包損失事件數

6‧‧‧線路品質索引值

S101~S104‧‧‧步驟

第1圖係為本發明之網路異常節點判斷方法流程圖。

第2圖係為本發明之網路協定電視服務網路結構圖。

第3圖係為本發明之服務節點模組結構圖。

第4圖係為本發明之服務節點之加權封包損失事件數值()計算示意圖。

第5圖係為本發明之相對於第n個服務節點之第一品質參數()計算示意圖。

第6圖係為本發明之相對於第n個服務節點之第二品質參數()計算示意圖。

第7圖係為本發明之相對於第n個服務節點之第三品質參數()計算示意圖。

以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。

請參閱第1圖，為本發明之一網路異常節點判斷方法，其係應用於一網路協定電視服務網路，網路協定電視服務網路之末端係與複數個機上盒通訊連接，網路協定電視服務網路更包含複數服務節點以形成複數階層，本方法包含下列步驟：

S101：依據機上盒提供之單位時間封包損失事件數，以計算第n階層之服務節點之一節點加權封包事件數值。

S102：依據第n階層之節點加權封包事件數值以及第n+1層之節點加權封包事件數值以計算至少一第一品質參數。

S103：依據第n階層之第一品質參數之平均數，以計算一第二品質參數。接著，依據第一品質參數以及第二品質參數，以計算一第三品質參數。

S104：依據第一品質參數、第二品質參數或第三品質參數其中之一，或擇二以上之組合以提供管理端判斷任二階層之服務節點間之線路品質。

請參閱第1圖至第7圖，其為本發明之一實施例。請參閱第2圖，其為本發明IPTV服務網路之架構圖。一般IPTV服務網路主要是由用戶端的機上盒1(STB)、提供IPTV影音源之頭端2，以及位於用戶端之機上盒1與頭端2間之服務節點3三大部分所組成。

由於目前客戶端的機上盒1中已廣泛的內建網路品質統計功能，因此網路管理端可以取得所提供服務區域之機上盒單位時間內封包損 失事件數值4，其中單位時間可為每小時至每日，其時間單位不在此限。第2圖中其機上盒(STB)的單位時間封包損失事件數值4係標記為u _stb 。

網路管理端利用網路管理系統的網路設備彙接資訊，並取得任一用戶端機上盒至提供IPTV服務的頭端2之間所經過的所有服務節點3的節點設備清單。請參閱第3圖，對於每一服務節點3而言，可以區分為兩大功能區塊，分別為彙接到更上層設備的彙接埠301及接受下層設備信號匯入的多埠用戶卡板組302，用戶卡板組302包含複數個用戶卡板3021，各個用戶卡板3021係用以連接下一階層之服務節點3或機上盒1。

請再參閱第2圖，各個服務節點3可進一步計算出單位時間內之節點加權封包損失事件數值5(標記為u _group )，u _group 係求取節點用戶卡板組302所包含的機上盒之u _stb 之算數平均數。請參閱第4圖，各服務節點3均可求得一相對應之節點加權封包損失事件數值5，第n個節點之加權封包損失事件數值則標記為。依此類推，第n+1個服務節點設備加權封包損失數值則以表示，前述之或皆可選擇的用算數平均數求取。

在計算得知服務節點3之節點加權封包損失事件數值5後，接下來為判斷哪兩個服務節點3設備之間的線路區塊為最可能的故障區間時，本案藉由一個客觀且明確的線路品質指標索引值6作為主要判斷依據。為達此目的，下述說明將引進一系統化轉換模型的協助，對兩個相鄰服務節點3之節點加權封包損失事件數值，經多層次計算後整合轉換來求取單一服務節點線路品質指標索引值6。以下為說明如何由服務節點3之節點加權封包損失事件數值5求得節點線路品質指標索引值6之流程。

請接著參閱第5圖，本案首先引進一相對應於第n個服務節點的第一品質參數()，該參數係用以表示對某一機上盒及提供該用戶服務的全路徑上各節點而言，由上一層(同第2圖所示，係指往頭端方向)第n+1個節點內的某用戶卡板埠以下通過節點n一直到該STB的封包損失事件數。其表示方式為：

其中表示第n個服務節點之節點加權封包損失事件數。表示第n+1個服務節點之節點加權封包損失事件數。

此第一品質參數的推導係藉由引入一雙變數型式之聯合機率密度函數搭配一表示上層節點加權封包損失事件數貢獻程度的機率因子參數所達成，詳細說明如下：假設X為代表節點n所服務的其中一路STB用戶上所觀察到的封包損失事件數之隨機變數，Y為代表節點n+1所服務的其中一路STB用戶所觀察到的封包損失事件數之隨機變數，參數ω則表示Y對X的封包損失事件數貢獻機率，依封包損失事件數性質設定X與Y的合宜機率密度f(x)與f(x)為負指數機率密度函數如下：

對於某節點n而言，扣除節點n+1以上直到頭端的封包損失 事件數貢獻後，其下行封包損失事件數定義為第一品質參數，可表示為：

調校上層節點封包損失事件數貢獻因子ω如下：

可得到對於某節點n而言之第一品質參數，記為：

請參閱第6圖，引進相對應於某節點n的第二品質參數，依上述第5圖定義方式，節點n上的每一用戶卡板均會有一對應的第一品質參數值，對所有用戶卡板的此值加以算數平均運算，即為對應於某節點n的第二品質參數。

藉由節點n上的第一及第二品質參數(及)，可以計算得對於某特定STB而言，位於節點n上的第三品質參數，如第7圖所示，其計算方式為：

此相對應於節點n的第三品質參數，涵蓋範圍為節點n 的單一彙接埠301到上層節點n+1的某特定用戶卡板3021之間，可用以作為此區間的線路品質異常程度指標。

以上第一、第二或第三品質參數均可直接或間接作為線路品質的比較依據。為讓管理端方便比較優劣，將相應於節點n的第三品質參數進行正規化(normalize)處理，例如使用負指數型轉換得到單一之線路品質指標索引值6(標記為)，其轉換公式為：

此值即為對於某STB而言，對應於提供該STB服務的第n節點之線路品質指標索引值(Quality Index)6。其中係數中之5是為了可將此品質指標索引值範圍與ITU-T G.107建議的MOS品質分數相類比，設定以5分為上限，分數越高表示品質越好；係數-0.223則是取加權轉換封包損失數值為1時，設定約略降為滿分時的80%水準而估算得出。

當取得此服務節點設備線路品質指標索引值6後，即可加以比較用戶端至頭端間所有的各個索引值，該數值最低者即為最可能的故障區間。

舉例說明之，某用戶端機上盒至頭端間共有四個服務節點3，分別以節點A、節點B、節點C以及節點D表示之，其中經上述計算後，可得相對應於各服務節點3之一線路品質指標索引值6，故除節點D與頭端外共會有三個線路品質指標索引值6。若其中相對應於節點B的線路品質指標索引值6為各索引值中最低者，則表示節點B的彙接埠301與節點C之用戶卡板組302間為最可能之故障區間，即可優先派工加以檢查修復。同理可擴充適用到各種服務節點數目之情況，以快速達到異常判斷及後續處理之目的。

本發明之IPTV服務網路異常節點判斷方法主要目的在快速提高IPTV網路異常診斷的效率，並大幅減少逐級偵錯的人力與時間資源花費，其特點及功效可綜述如下：

(1)此發明方法的估算用參數可以相當低之成本加以取得。

(2)此發明方法僅需以用戶端STB的封包損失事件數及全路徑上的配置節點清單即可進行結合及預估異常區間。

(3)此發明方法應用在服務節點數越多的案例時，越能凸顯其快速診斷的優點，所節省的查修人力物力及時間資源更為巨大。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

S101~S104‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種網路異常節點判斷方法，應用於一網路協定電視服務網路，該網路協定電視服務網路之末端係與複數個機上盒通訊連接，該網路協定電視服務網路更包含複數個服務節點以形成複數階層，該方法包含下列步驟：依據該等機上盒提供之單位時間封包損失事件數，以計算該第n階層之該服務節點之一節點加權封包事件數值；依據該第n階層之該節點加權封包事件數值以及該第n+1階層之該節點加權封包事件數值以計算至少一第一品質參數；依據該第n階層之該至少一第一品質參數之平均數，以計算一第二品質參數；依據該第一品質參數以及該第二品質參數，以計算一第三品質參數；以及依據該第一品質參數、該第二品質參數或該第三品質參數其中之一，或擇二以上之組合以提供管理端判斷該任二階層之該等服務節點間之線路品質。
2. 如請求項1所述之方法，其中該至少第一品質參數係定義扣除該第n+1階層至該網路協定電視服務網路之頭端之封包損失事件數。
3. 如請求項1所述之方法，其中該第三品質參數係定義該第n階層之該服務節點至該第n+1階層間之線路品質。
4. 如請求項1所述之方法，其中該第一品質參數()之計算公式為： 其中該第一品質參數()係指第n個該服務節點由上一層第n+1個該服務點節點內以下通過第n該服務節點到該機上盒之封包損失事件數； 其中係該節點加權封包事件數值，其中該節點加權封包事件數值係該等服務節點之該單位時間封包損失事件數之平均數，係該第n+1階層之加權封包事件數值。
5. 如請求項1所述之方法，其中該節點加權封包事件數值係該等單位時間封包損失事件數之算術平均數。
6. 如請求項1所述之方法，其中該第二品質參數係該第n階層之該等第一品質參數之算術平均數。
7. 如請求項1所述之方法，其中該第三品質參數()之計算公式為： 其中，係該第一品質參數，係該第二品質參數；其中，相對應於第n個該服務節點之該第三品質參數係涵蓋範圍為第n個該服務節點至上層該服務節點n+1之區間的線路品質異常程度指標。
8. 如請求項1所述之方法，其中更對該第三品質參數進行正規化處理，以計算一線路品質指標索引值。
9. 如請求項8所述之方法，其中該正規化處理係對該第三品質參數進行負指數轉換，以計算該線路品質指標索引值。
10. 如請求項9所述之方法，其中該負指數轉換公式為： 其中係該第三品質參數，係該線路品質指標索引值。