了解媒体流传输指标（MDI）
随着服务提供商积极开展三重播放网络（通过融合的基础设施传输话音、视频和数据）业务，网络设备制造商也在极力设计并测试可在这些网络中提供出色服务质量（QoS）的设备。
服务质量机制允许设备将政策应用到网络中不同类型的流量上，以确保每种流量均以最适当的方式被处理。例如，话音流对延迟非常敏感，所以通常具有更高的优先级。而数据流（例如网络或电子邮件）不受定时影响，因而不必得到相同的优先对待。
消费者通常不会关注流量的优先级和丢失的数据包：他们在意的是通话清晰，以及IPTV节目流畅显示而不出现视频障碍。从这个角度看，用户体验质量才是真正的关键所在。在竞争激烈的今天，挑剔的客户会毫不犹豫地将不能达到预期质量的供应商抛弃掉。因此，为了成功占领市场，服务提供商和网络设备制造商必须严格测试其三重播放设备，以确保他们提供恰当的服务质量。
三重播放设备中视频元件的带宽要求高，抖动及数据包丢失容限低，这就对网络提出了独特要求。媒体流传输指标（MDI）测量是在网络水平上的测量，用以表示预期的视频质量――即最终的用户服务质量。它不受视频编码方案的影响，是一种简单、可扩展的测量方案，可以代替对视频本身进行解码和检验的MPQM和V参数等测量方法。本文概括介绍了MDI和推荐的可接受测量值，并详细讨论了与测量视频质量相关的一些潜在应用。
媒体流传输指标中的两个要素（MDI）
图1显示了一组典型的网络基础设施。媒体流传输指标测量是遍及整个网络的连续测量，而且可以在视频源与机顶盒（STB）之间的任意点进行测量。一般情况下，MDI由两个数字显示，并用冒号隔开：延迟参数（DF）和媒体丢失率（MLR）。
DF:MLR
延迟参数（DF）
为了解MDI延迟参数，有必要重温一下抖动与缓冲之间的关系。抖动是端到端传输延迟随时间发生的一种变化。若数据包以稳定速率到达目的地则呈现零抖动；若数据包以不稳定速率到达目的地则呈现非零抖动。图2显示了两者之间的不同。
图1.典型的网络基础设施
数据包在网络中传输时，数据源和目的地可能会分开，并被各种干扰网元进行排序、路由和切换，当到达目的地时其传输速率会随时间发生一定变化。这可能是因为网络的瞬时拥塞造成的，比如大量对等（P2P）流量和用户的动态行为（进行VoIP通话占用了视频流，或数据包在IP网络选择了不同的路径）可引起网络瞬时拥塞。无论哪种情况，若数据到达的瞬时速率与目的地的处理速率不一致，那么数据包必须在接收之后进行缓冲。
以典型的3.75Mb/sMPEG视频传输流为例：目的地的解码器是以3.75Mb/s的恒定速率处理（或流出）数据，但是数据的到达速率可能高于或低于该流出速率。解码器中的缓冲器用于收集确定数量的数据包（其到达时速率不同），并将这些数据包以恒定速率送至解码引擎。
抖动越严重，需要消除抖动的缓冲器就越大。但是，采用较大缓冲器的代价是引起延迟。另外，缓冲器的大小有限，所以过多的抖动会导致缓冲器上溢或下溢。上溢是数据包到达缓冲器速率过高，以致占满缓冲器的空间而被接收机丢弃。
下溢是数据包的到达速率非常低，以致缓冲器没有足够的数据流入解码器。上溢和下溢都会降低用户的体验质量，是两种不希望出现的情况。若缓冲区出现上溢或下溢，由于媒体数据包的丢失，用户看到的视频就会时断时续，并且图像出现失真。
MDI的DF是一个时间值，它表示缓冲器必须包含多少毫秒的数据才能消除抖动。此值在数据包到达缓冲器时被计算出来，并以不变的间隔（一般为1秒）显示给用户。其计算过程如下：
1.每个数据包到达缓冲器时，计算流入的字节数和流出字节数之差。此差值就是MDI虚拟缓冲器的深度△。
流入的字节数
流出的字节数
2.一段时间之后，用最小值和最大值的差除以媒体传输速率：
最大值
最小值
媒体传输速率
例如，还以3.75Mb/sMPEG视频为例：如果在1秒的时间间隔内，虚拟缓冲器中的最大数据量是3.755Mb，最小数据量是3.740Mb，则延迟参数计算为：
因此，为了避免在出现抖动时丢失数据包，接收机的缓冲器必须有5kb容量，这将引起4毫秒延迟。
从用户是角度看，延迟参数可通过视频失真来评估视频质量，从而得到体验质量。延迟参数还可确定每个网元在视频流传输路径中的影响。通过比较流入设备的DF与流出设备的DF，可确定设备的占用空间。不注入抖动的设备具有较小的占用空间，更适于传输视频。
可接受的延迟参数（DF）
可接受的最大延迟参数
9-50ms
图3.建议的可接受最大延迟参数
缓冲器的大小各异，所以任何特定网络可接受的延迟参数也大不相同。大多数机顶盒都使用一个RAM模块。实际上，只有一部分RAM被用作缓冲器，以去除进入的P流量的抖动。这就是大多数机顶盒技术指标都未列出缓冲器大小的原因。因此每个机顶盒缓冲器的实际大小只能通过测试特定的硬件来得出。三重播放QoE的标准作为WT-126的一部分正在由DSL论坛进行开发；该标准建议引入网络的抖动必须低于50ms，然而，这明显低于中端到高端机顶盒的实际处理能力。安捷伦执行的测试确定特定低端机顶盒的最大可接受延迟参数为9ms。多媒体数字信号编解码器（codec）的流速率不同，就会使两个要素的数值发生轻微变化，但是变化量可以忽略不计（小于10％）。这两个推荐值不一致（50ms和9 ms），其根源在于市场上机顶盒的质量参差不齐，因此推荐值也因机顶盒缓冲器的大小而异。确切的最大可接受延迟参数必须依机顶盒缓冲器大小而调整；为此，须获得机顶盒在出现任何视频失真（保持零数据包丢失）之前所能处理的最大抖动量。
媒体丢失率（MLR）
媒体丢失率可以简单定义为每秒钟丢失的或非正常的媒体数据包数量。对非正常数据包的检测非常重要，因为许多设备往往不对接收到的数据包重新排序，而直接将其发送到解码器。任何数据包丢失――即出现非零MLR时――都会对视频质量带来不利影响，并造成视觉失真或异常以及不均匀的视频回放。在解释数据包丢失率方面，MLR简单易懂并符合服务等级协议（SLA）。结合上述DF要素的说明，当设备的MDI为4:0.001时，表示设备的延迟参数为4毫秒，媒体损失率为0.001媒体数据包/秒。
可接受的媒体丢失率（MLR）
图4：推荐适合所有服务和编解码器使用的最大可接受频道切换MLR
图5：推荐使用的最大可接受平均MLR
媒体丢失率是一个比率，可以指示丢失的重要信息，例如IP数据包的丢失是连续的或是非连续的。DSL论坛对WT-126的一项研究表明，几乎所有的单一IP数据包丢失都会造成明显的误差，用户通常比较偏爱在较低频率内查出严重误差，而不是较高频率内查出轻微误差。IPTV的QoE标准仍然存在争议，然而WT-126近期建议：在SDTV和VOD中，每30分钟不要连续丢失5个IP数据包；对HDTV的要求则是4小时。按照MLR的术语解释：假定指定时段内丢失的是一个单一的IP数据包。为了便于理解，我们假定MLR为在指定的时段内丢失5个IP数据包，那么计算得出的最大可接受MLR为0.019（假设一个IP数据包等于7个媒体数据包）：
这个比率意味着每30分钟允许5个非连续的丢失事件（每个事件由单一的IP数据包组成）是可以接受的，但这种情况不可能出现。这就是我们要假定丢失的是一个IP数据包或事件的原因。
最大可接受MLR还取决于采取的方案。在频道切换方案中，用户通常在较短的周期内观察频道，因此用户只对总体的数据包丢失结果感兴趣。这样，该方案的最大可接受MLR为0（如图4所示），如果MLR的值大于0，则意味着在较短的观察时间内丢失1个或多个数据包，这远远超过了目前QoE标准规定的可接受丢失数据包数量。
第二种方案是网络监测，其采样周期通常比较大。这意味着每秒丢失的数据包数量是以一个平均值表示的，而不是一个总值（见图5）。
MDI的应用
MDI用于定位和表征对媒体质量和用户的体验质量造成不利影响的网络故障。如果在传输网络的中间点跟踪MDI，则DF和MLR要素在连续网络元素之间的差值可以帮助迅速隔离潜在的问题或已经存在的损坏。如果数据流路径中前一次跳跃的MLR为零，而此时路由器中记录了一个较大的MLR，这就很明显表明该网格中存在不良故障，例如缓冲器上溢或数据包遭到破坏。同样，如果延迟参数DF在两个连续跳跃中的变化非常明显，表示由于数据包拥塞而造成较长的队列延迟，还可能会警告用户即将有数据包丢失。如上所述，通过添加延迟能够补偿较大缓冲造成的高抖动。对MDI的另一种解释是，DF可以用来表征对媒体质量造成不利影响之前，频道所需的裕量（缓冲区）。
MDI测量还可用于实验室环境中，帮助确定特殊设备对媒体质量的影响。向设备中注入大量具有已知MDI特征的数据流并观察数据流的输出MDI，对于确定该设备是否适合视频传输非常有用。在出现不同控制和数据流量激励时进行MDI测量，还能观察到各种网络事件（拥塞或路由协议更新）对用户体验质量的影响。
总结
总之，媒体流传输指标是一种简单、可扩展的标准，用于评估传输网络对视频和最终用户体验质量的影响。它由延迟参数和媒体丢失率两个要素组成，通过测量数据包丢失和抖动来预测IPTV的质量。使用MDI进行网络基础设施测试对于成功部署IPTV至关重要：只有提供优质的服务才能保证用户的忠诚度，而优质的服务必须经过严格的测试才能实现。
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