Tóm tắt luận văn Thạc sỹ Kĩ thuật viễn thông: Nghiên cứu phương pháp đánh giá QoE dựa trên các tham số Q0S

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

94
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt luận văn Thạc sỹ Kĩ thuật viễn thông: Nghiên cứu phương pháp đánh giá QoE dựa trên các tham số Q0S trình bày truyền thông đa phương tiện trên nền tảng IP, các phương pháp đánh giá QoE, phương pháp đánh giá QoE dựa trên QoS.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận văn Thạc sỹ Kĩ thuật viễn thông: Nghiên cứu phương pháp đánh giá QoE dựa trên các tham số Q0S

H C VI N CÔNG NGH BƯU CHÍNH VI N THÔNG --------------------------- VŨ MINH KHÁNH NGHIÊN C U PHƯƠNG PHÁP ÁNH GIÁ QoE D A TRÊN CÁC THAM S QoS CHUYÊN NGÀNH : K THU T VI N THÔNG MÃ S : 60.52.02.08 LU N VĂN TH C S K THU T NGƯ I HƯ NG D N KHOA H C : TS NG TH NG C HÀ N I – 2013
Lu n văn ư c hoàn thành t i: H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông T p oàn Bưu chính Vi n thông Vi t Nam Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. ng Th Ng c …………………………………………………… Ph n bi n 1: …………………………………………………… …………………………………………………… Ph n bi n 2: …………………………………………………… …………………………………………………… Lu n văn s ư c b o v trư c h i ng ch m lu n văn t i H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông Vào lúc: ....... gi ....... ngày ....... tháng ....... .. năm 2013 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Thư vi n H c vi n Công ngh Bưu chính Vi n thông
M CL C M C L C .................................................................................................................... 1 M U ...................................................................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TRUY N THÔNG A PHƯƠNG TI N TRÊN N N M NG IP ..... 3 1.1 Mô hình ki n trúc M ng TCP/IP .......................................................................... 3 1.2 Các d ch v a phương ti n trên n n m ng ............................................................... 3 1.2.1 D ch v VoIP .................................................................................................. 3 1.2.2 D ch v IPTV .................................................................................................. 3 1.2.4 D ch v truy n hình tương tác: ........................................................................ 4 1.3 Các công ngh nén tín hi u a phương ti n .............................................................. 4 1.3.1 MPEG-2 .......................................................................................................... 4 1.3.2 H.263 .............................................................................................................. 4 1.3.3 MPEG-4 .......................................................................................................... 4 1.3.4 H.264 .............................................................................................................. 4 1.4 Ch t lư ng d ch v trong m ng IP ........................................................................... 5 1.4.1 Khái ni m ch t lư ng d ch v .......................................................................... 5 1.4.2 T m quan tr ng c a vi c ki m tra ch t lư ng d ch v trong IPTV ................... 6 1.4.3 Các tham s QoS ............................................................................................. 6 1.4.4 M t s mô hình ánh giá QoS cho d ch v IPTV ............................................ 8 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁNH GIÁ QOE .......................................... 9 2.1 Ch t lư ng tr i nghi m c a khách hàng (QoE) ......................................................... 9 2.1.1 Khái ni m QoE ............................................................................................... 9 2.1.2 M i quan h gi a QoS và QoE ........................................................................ 9 2.1.3 Mô hình ch t lư ng trong IPTV ...................................................................... 9 2.2 Mô hình MDI (Media Delivery Index) ................................................................... 10 2.2.1 Gi i thi u v MDI ......................................................................................... 10 2.2.3 Ki m tra QoE qua vi c phân tích MDI .......................................................... 11 2.2.4 o ki m MDI ................................................................................................ 12 2.3 MPQM (Moving Pictures Quality Metric).............................................................. 12 2.3.1 Gi i thi u v MPQM..................................................................................... 12 2.3.2 H th ng th giác ngư i ................................................................................. 12 2.3 So sánh MDI và MPQM ........................................................................................ 13 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ÁNH GIÁ QoE D A TRÊN QoS ...................... 13 3.1 nh hư ng c a các tham s QoS lên QoE .............................................................. 13 3.1.1 nh hư ng c a dung lư ng b m: ............................................................. 13 3.1.3 nh hư ng c a t l m t gói ........................................................................ 14 3.1.4 nh hư ng c a t l x p l i gói tin ................................................................ 14 3.1.5 nh hư ng c a băng thông: .......................................................................... 14 3.1.6 nh hư ng c a tr ư ng truy n ................................................................... 14 3.2 Phương pháp ánh giá QoE d a trên QoS .............................................................. 15 3.2.1 Phân tích các tham s QoS liên quan n QoE. ............................................. 15 3.2.2 Mô hình tương quan QoS/QoE cho vi c ánh giá QoE c a IPTV ............... 15 K T LU N ................................................................................................................ 16 1
M U Hi n nay v i s phát tri n vư t b c v công nghê thông tin trên toàn th gi i cùng v i s bùng n và các d ch v ti n ích trên m ng làm a d ng hoá các mô hình kinh doanh d a trên Internet. M t trong các lĩnh v c ang l n m nh theo xu hư ng này chính là d ch v IPTV (truy n hình giao th c Internet) ây là bư c ngo t trong s phát tri n c a công ngh truy n hình. V i nh ng ưu i m vư t tr i khi s d ng các d ch v trên n n m ng IP: Tính năng tương tác gi a h th ng v i ngư i s d ng d ch v , cũng như các nhà cung c p d ch v khi tri n khai h th ng r t thu n ti n và d dàng nâng c p, nên các d ch v trên n n m ng IP th c s ã thay i hoàn toàn so v i các d ch v truy n th ng trư c kia s d ng công ngh analog. ây là m t bư c phát tri n, ti n lên h i t m ng vi n thông – xu hư ng chung c a truy n thông toàn c u ngày nay và tương lai. Trên cơ s nhìn nh n t m quan tr ng c a vi c m b o ch t lư ng d ch v (QoS) và ch t lư ng ánh giá b i chính c m nh n c a con ngư i (QoE) cho d ch v IPTV, lu n văn này ã ư c xây d ng v i nh ng n i dung chính như sau: Chương I: Truy n thông a phương ti n trên n n m ng IP. Nghiên c u v truy n thông a phương ti n và v n ch t lư ng d ch v trong m ng IP Chương II: Các phương pháp ánh giá QoE Nghiên c u các phương pháp ánh giá ch t lư ng tr i nghi m c a khách hàng Chương III: Phương pháp ánh giá QoE d a trên QoS Nghiên c u nh hư ng c a các tham s QoS lên QoE và ưa ra phương pháp ánh giá QoE d a trên QoS. 2
CHƯƠNG 1. TRUY N THÔNG A PHƯƠNG TI N TRÊN N N M NG IP 1.1 Mô hình ki n trúc M ng TCP/IP Giao th c TCP/IP ư c phát tri n t m ng ARPANET và Internet và ư c dùng như giao th c m ng và giao v n trên m ng Internet. TCP (Transmission Control Protocol) là giao th c thu c t ng giao v n và IP (Internet Protocol) là giao th c thu c t ng m ng c a mô hình OSI. H giao th c TCP/IP hi n nay là giao th c ư c s d ng r ng rãi nh t liên k t các máy tính và các m ng v i nhau. Hi n nay các máy tính c a h u h t các m ng có th s d ng giao th c TCP/IP liên k t v i nhau thông qua nhi u h th ng m ng v i k thu t khác nhau. Giao th c TCP/IP th c ch t là m t h giao th c cho phép các h th ng m ng cùng làm vi c v i nhau thông qua vi c cung c p phương ti n truy n thông liên m ng. Các t ng c a mô hình tham chi u TCP/IP B qu c phòng M g i t t là DoD (Department of Defense) ã t o ra mô hình tham chi u TCP/IP vì mu n m t m ng có th t n t i trong b t c i u ki n nào, ngay c khi có chi n tranh h t nhân. DoD mu n các gói d li u xuyên su t m ng vào m i lúc, dư i b t c i u ki n nào, t b t c m t i m n m t i m khác. ây là m t bài toán thi t k c c kỳ khó khăn mà t ó làm n y sinh ra mô hình TCP/IP, vì v y ã tr thành chu n Internet phát tri n hi n nay. B giao th c IP dùng s óng gói d li u hòng tr u tư ng hóa (thu nh l i quan ni m cho d hi u) các giao th c và các d ch v . Nói m t cách chung chung, giao th c t ng cao hơn dùng giao th c t ng th p hơn t ư c m c ích c a mình. Ch ng. 1.2 Các d ch v a phương ti n trên n n m ng 1.2.1 D ch v VoIP D ch v VoiIP là d ch v i n tho i ư ng dài trong nư c và qu c t s d ng giao th c IP. ây là d ch v vi n thông (bao g m i n tho i và fax) trên băng t n tho i cơ b n s d ng công ngh nén ch t các d ch v a phương ti n trên n n m ng Các l i ích khi s d ng d ch v VoIP − Thu n ti n, ơn gi n trong s d ng, yêu c u h tr d ch v . − Ti t ki m chi phí khi th c hi n cu c g i − Ch ng qu n lý ư c ngân sách. − Không ph i ăng ký s d ng d ch v . − Ch t lư ng d ch v cao, n nh − H tr d ch v 24/24 gi 1.2.2 D ch v IPTV D ch v IPTV là d ch v truy n hình trên Internet qua giao th c IP ư c cung c p t i khách hàng d a trên công ngh IPTV (Internet Protocol Television). Tín hi u truy n 3
hình ư c chuy n hóa thành tín hi u IP, truy n qua m t h t ng m ng băng thông r ng n thi t b u cu i là b gi i mã Set top box, phát hình t i TV c a khách hàng 1.2.4 D ch v truy n hình tương tác: Trên m t ư ng k t n i Internet ngư i dùng IPTV có th ư c s d ng cùng m t lúc r t nhi u d ch v khác nhau như truy c p Internet, truy n hình, i n tho i c nh và di ng, VoIP (Voice over Internet Protocol)...mang l i cho ngư i dùng s ti n l i trong quá trình s d ng. 1.3 Các công ngh nén tín hi u a phương ti n 1.3.1 MPEG-2 MPEG-2 ư c s d ng trên các DVD và trong h u h t ho t ng qu ng bá video s và các h th ng phân ph i cáp. MPEG-2 codec d a trên khái ni m r ng d li u video bao g m nhi u ph n dư th a. B ng cách lo i b t dư th a không gian và th i gian, t ng băng thông yêu c u s ít i. Dư th a th i gian ư c s d ng mô t c i mc ad li u video là có n n tương t cho m i nh. N n này gi nguyên d c theo m t s nh tu n t , ho c n u có thay i thì r t ít. Dư th a không gian là c i m c a d li u video trong ó m t s vùng c a nh ư c sao chép trong cùng m t khung c a video. 1.3.2 H.263 Codec này ã ư c công b b i ơn v vi n thông qu c t ITU-T dư i chu i H các khuy n ngh cho các h th ng nghe nhìn và a phương ti n. Khuy n ngh này bao trùm s nén nh ng t i t c bit th p và ư c h tr b i các khuy n ngh ITU khác trong ó có H.261. u ra t c bit th p cho phép nó ư c s d ng cho h i ngh truy n hình và video trên Internet. Codec này cung c p m t s c i ti n trong kh năng nén iv i video và ư c s d ng r ng rãi trên các trang Internet cho các video phát ra. 1.3.3 MPEG-4 Sau thành công c a MPEG-2, nhóm chuyên gia nh ng ti p t c phát tri n m t chu n m i, linh ng, có xu hư ng mang n các kh năng b sung cho vi c qu ng bá video và h tr s phát tri n c a video s . ư c ch p nh n như m t tiêu chu n ISO năm 1999, nó ã ư c ch nh s a bao g m m t s m r ng. MPEG-4 có th ư cs d ng cho video trên Internet, qu ng bá IPTV và trên phương ti n lưu tr , cùng v i nhi u ch c năng khác. Nó bao g m các tính năng mã hoá hư ng i tư ng, s gia tăng kh năng nén và các cơ ch an ninh. Qua m t th i gian, các h p STB m i và các ng d ng ph n m m IPTV ã ư c chu n b h tr chu n nén này, có th làm cho nén hi u qu hơn 1.3.4 H.264 Chu n nén H.264 (còn g i là MPEG-4 part 10/AVC cho mã hoá video tiên ti n) là m t chu n m , có ăng kí, h tr các kĩ thu t nén video hi u qu nh t hi n nay. B mã 4
hoá H.264 có th làm gi m kích c c a t p tin video s n 50% so v i chu n MPEG-4 part 2. i u bày có nghĩa là băng thông m ng yêu c u s ít i, không gian lưu tr cũng ít i i v i t p tin video. Nói cách khác, ch t lư ng video cao hơn có th t ư c i v it c bit cho trư c. 1.4 Ch t lư ng d ch v trong m ng IP 1.4.1 Khái ni m ch t lư ng d ch v Thu t ng “Ch t lư ng d ch v ” (QoS) hi n nay ư c s d ng r ng rãi, không ch trong lĩnh v c vi n thông mà còn c trong các lĩnh v c có liên quan, ch y u là các d ch v trên n n IP băng r ng, không dây và a phương ti n. Các m ng và h th ng d n d n ư c thi t k có xem xét n hi u năng u cu i, hi u năng này ư c yêu c u b i các ng d ng ngư i dùng. Tuy nhiên, thu t ng QoS thư ng ít khi ư c nh nghĩa m t cách kĩ lư ng. Theo ISO 8402, “ch t lư ng” là thu t ng ch toàn b các c tính c a m t th c th có kh năng th a mãn các nhu c u cho trư c. ISO 9000 nh nghĩa “ch t lư ng” là m c mà ó các c tính v n có tho mãn các yêu c u. nh nghĩa c a ISO 8402 dư ng như t t hơn t nhìn nh n c a khách hàng. ITU-T Rec. E.800 nh nghĩa QoS là tác ng t ng th c a các hi u năng d ch v , ch t lư ng d ch v s xác nh m c hài lòng c a khách hàng i v i d ch v y. 1.4.1.1 M i quan h gi a QoS và hi u năng m ng Hi u năng m ng góp ph n hư ng n QoS khi ư c tr i nghi m b i ngư i dùng/khách hàng. Hi u năng m ng có th ho c không d a trên cơ s u cu i. Ví d , hi u năng truy c p thư ng ư c chia ra t hi u năng m ng lõi trong các toán t c a m t m ng IP ơn, trong khi hi u năng Internet thư ng ph n nh hi u năng ph i h p c a m t vài m ng t tr . 1.4.1.2 B n quan i m v QoS Ma tr n nh nghĩa QoS trong b ng 1.1 ưa ra tiêu chu n ánh giá ch t lư ng các ch c năng truy n thông c a m t d ch v nào ó. Tuy nhiên, ma tr n nh nghĩa có th ư c nhìn nh n t nhi u quan i m khác nhau. - Các yêu c u QoS c a khách hàng - S cung c p QoS c a nhà cung c p d ch v (hay QoS ã ư c ho ch nh) - QoS nh n ư c ho c ư c phân ph i n - X p h ng QoS qua i u tra t khách hàng 1.4.1.3 M i quan h gi a b n quan i m QoS Các yêu c u QoS c a khách hàng có th ư c coi là i m b t u logic. M t t p h p các yêu c u QoS c a khách hàng s ư c x lý riêng cho n khi có ư c các m i liên quan. Yêu c u này là u vào cho nhà cung c p d ch v xác nh QoS d nh cung c p. Nhà cung c p d ch v có th không luôn luôn cung c p cho khách hàng m c 5
QoS h yêu c u. Nh ng i u c n xem xét như giá c ch t lư ng, các khía c nh chi n lư c c a kinh doanh, ánh d u chu n (benchmarking) hay còn g i là “best in class”- m c hi u năng l n nh t trong kinh doanh và các y u t khác s nh hư ng n m c d ch v ưa ra. Các yêu c u c a khách hàng cũng có th nh hư ng n nh ng gì mà h th ng giám sát ư c d nh cài t nh m xác nh QoS nh n ư c trong các báo cáo nh kỳ. 1.4.1.4 Thách th c cho QoS liên quan n IP Có m t s v n ư c trình bày b i s s d ng các m ng và d ch v IP, như là thi u các cơ ch tiêu chu n có kh năng m r ng, có v ng m nh và ã ư c ch ng minh y 1.4.2 T m quan tr ng c a vi c ki m tra ch t lư ng d ch v trong IPTV S phát tri n c a các kĩ thu t truy nh p Internet thông qua truy c p có dây và không dây làm cho s lư ng khách hàng s d ng Internet ngày càng tăng lên. S gia tăng này t o ra các ho t ng truy n thông th c hi n qua vi c trao i b n tin, video, audio, do v y còn g i là a phương ti n qua các m ng IP. V i s gia tăng c a truy n thông a phương ti n qua các m ng IP, nhi u ng d ng m ng và d ch v ang phát tri n thúc y các ho t ng này. D ch v IPTV có thu n l i trong vi c ưa ra d ch v qu ng bá giá r thông qua ư ng dây truy c p Internet t c cao. Ngoài phân ph i ki u n l c t i a, m ng t c cao này có kh năng h tr các d ch v th i gian th c như tho i và video. Do các khách hàng c a IPTV ã quen v i các chương trình truy n hình và s d ng i n tho i mà không c n ph i chú ý nb tc i u gì liên quan n jitter hay tr , cho nên vi c b o m ch t lư ng d ch v cũng như m b o s hài lòng c a khách hàng v d ch v (hay còn g i là ch t lư ng tr i nghi m) là m t y u t then ch t trong s tri n khai d ch v IPTV qua các m ng IP. i u này tr nên c c kì quan tr ng là vì, khi băng thông kh d ng trên t ng khách hàng tăng lên, thì các i m d ch v ang n i lên s yêu c u th m chí nhi u băng thông hơn n a, t o nên ngh n c chai, mà hi n 1.4.3 Các tham s QoS Sáu thông s cơ b n v ch t lư ng d ch v là băng thông, tr , jitter, m t gói, tính kh d ng và b o m t. B ng 1.2 Các tham s QoS cơ b n Tham s QoS Các giá tr ví d Băng thông (nh nh t) 64 kb/s, 1.5 Mb/s, 45 Mb/s Tr (l n nh t) 50 ms, 150 ms Jitter (bi n ng tr ) 10% c a tr l n nh t, 5 ms bi n ng M t thông tin ( nh hư ng c a l i) 1 trong 1000 gói chưa chuy n giao Tính s n sàng (tin c y) 99.99% B om t Mã hoá và nh n th c trên t t c các lu ng lưu lư ng 6
1.4.3.1 Băng thông Băng thông luôn là thách th c i v i các nhà cung c p d ch v IPTV. N u băng thông có th s d ng tho i mái, không gi i h n, thì các nhà v n hành s không ph i lo n các y u t ngh n, tr …; tuy nhiên ây là i u không th x y ra. 1.4.3.2 Tr Tr liên quan ch t ch v i băng thông khi nó là m t thông s QoS. V i các ng d ng gi i h n băng thông thì băng thông càng l n tr s càng nh . Tr ư c nh nghĩa là kho ng th i gian chênh l ch gi a hai th i i m c a cùng m t bít khi i vào m ng (th i i m bít u tiên vào v i bít u tiên ra) . V i băng thông có nhi u cách tính, giá tr băng thông có th thư ng xuyên thay i. Nhưng thông thư ng giá tr băng thông ư c nh nghĩa là s bit c a m t khung chia cho th i gian trôi qua k t khi bit u tiên r i kh i m ng cho n khi bit cu i cùng r i m ng. 1.4.3.3 Jitter (Bi n ng tr ) Bi n ng tr là s khác bi t v tr c a các gói khác nhau trong cùng m t dòng lưu lư ng. Bi n ng tr có t n s cao ư c g i là jitter v i t n s th p g i là Wander. Nguyên nhân ch y u gây ra hi n tư ng jitter do s sai khác trong th i gian x p hàng c a các gói liên ti p nhau trong m t hàng gây ra.Trong m ng IP jitter nh hư ng r t l n t i ch t lư ng d ch v c a t t c các d ch v . Thông s QoS jitter thi t l p gi i h n lên giá tr bi n i c a tr mà m t ng d ng có th g p trên m ng. Jitter không t m t gi i h n nào cho giá tr tuy t i c a tr , nó có th tương i th p ho c cao ph thu c vào giá tr c a thông s tr . 1.4.3.4 M t gói hay m t thông tin Internet ư c coi là m ng c a các m ng và không có cơ ch giám sát y nào m b o ch t lư ng thông tin truy n. Hi n tư ng m t gói tin là k t qu c a r t nhi u nguyên nhân : Quá t i lư ng ngư i truy nh p cùng lúc mà tài nguyên m ng còn h n ch . Hi n tư ng xung t trên m ng LAN. L i do các thi t b v t lý và các liên k t truy nh p m ng. 1.4.3.5 Tính s n sàng ( tin c y) Là t l th i gian m ng ho t ng cung c p d ch v . Y u t này b t kỳ nhà cung c p d ch v nào t i thi u cũng ph i có. T n th t khi m ng b ngưng tr là r t l n. Tuy nhiên, m b o ư c tính s n sàng chúng ta c n ph i có m t chi n lư c úng n, ví d như: nh kỳ t m th i tách các thi t b ra kh i m ng th c hi n các công vi c b o dư ng, trong trư ng h p m ng l i ph i ch n oán trong m t kho ng th i gian ng n nh t 7
có th gi m th i gian ng ng ho t ng c a m ng. T t nhiên, th m chí v i m t bi n pháp b o dư ng hoàn h o nh t cũng không th tránh ư c các l i không th tiên oán trư c. 1.4.3.6 B o m t B o m t là m t tham s m i trong danh sách QoS, nhưng l i là m t tham s quan tr ng. Th c t , trong m t s trư ng h p b o m t có th ư c xét ngay sau băng thông. G n ây, do s e do r ng rãi c a các hacker và s lan tràn c a virus trên m ng Internet toàn c u ã làm cho b o m t tr thành v n hàng u. B o m t liên quan t i các v n như tính riêng tư, s tin c n và xác nh n khách và ch . Các v n liên quan n b o m t thư ng ư c g n v i m t vài hình th c c a phương pháp m t mã, như mã hoá và gi i mã. Các phương pháp m t mã cũng ư c s d ng trên m ng cho vi c xác th c. 1.4.4 M t s mô hình ánh giá QoS cho d ch v IPTV Ch t lư ng video d ch v IPTV b nh hư ng b i r t nhi u y u t như b mã hoá/gi i mã, tr , băng thông, t c ngh n… Hi n nay các mô hình ánh giá QoS ư c chia 1.4.4.1 Mô hình tham chi u y Nh ng thu t toán trong mô hình tham chi u y th c hi n so sánh chi ti t gi a hình nh u vào và u ra c a h th ng. Vi c so sánh này là m t quá trình tính toán ph c t p không ch bao g m quá trình x lý theo i m nh mà còn theo th i gian và không gian gi a dòng d li u video u vào và u ra. K t qu c a các thu t toán tham chi u y khá phù h p v i các k t qu ánh giá ch quan (MOS). Do v y, mô hình tham chi u y ư c ánh giá là có chính xác cao. M t trong nh ng gi i thu t ra i s m nh t c a mô hình tham chi u y là PSNR (Peak Signal to Noise Ratio), ánh giá t s gi a giá tr l n nh t c a tín hi u trên t p âm, giá tr này tính theo dB. 1.4.4.2 Mô hình không tham chi u Các thu t toán cho mô hình không tham chi u có th ư c áp d ng cho lu ng video u ra mà không yêu c u truy c p lu ng u vào; do ó phù h p v i vi c giám sát, phân tích ch t lư ng video m c d ch v theo t ng ngày. Ki u thu t toán này không c n quá m nh v tính toán, và có th ư c tích h p vào m t thi t b ki m tra m ng.Các h th ng thăm dò thư ng s d ng mô hình này. 1.4.4.3 Mô hình tham chi u rút g n Gi ng như các thu t toán tham chi u y , các thu t toán tham chi u rút g n th c hi n so sánh lu ng video u vào và u ra r i tính ư c m c nhi u, méo x y ra. Các thu t toán trong mô hình tham chi u rút g n không s d ng toàn b tín hi u video tham chi u, ch m t ph n thông tin tham chi u ư c truy n n b so sánh thông qua m t kênh d li u riêng. i u này giúp gi m ph c t p tính toán và th i gian x lý yêu c u có ư c k t qu . 8
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ÁNH GIÁ QOE 2.1 Ch t lư ng tr i nghi m c a khách hàng (QoE) 2.1.1 Khái ni m QoE Tiêu chu n ITU P.10/G100 cung c p nh nghĩa QoE như sau : “QoE là toàn b tính ch t ch p nh n ư c c a m t ng d ng ho c m t d ch v , khi ư c c m nh n ch quan b i m t ngư i s d ng cu i.” Nó bao g m toàn b các tác ng h th ng u-cu i (khách hàng, thi t b u cu i, m ng, cơ s h t ng d ch v ,…) và có th b nh hư ng b i ngư i dùng cu i và i v i nh ng ngư i s d ng khác nhau thì QoE cũng khác - i. Tuy nhiên, QoE cũng có th ánh giá s d ng các phép o khách quan. Góp ph n vào QoE là các phép o hi u năng d ch v khách quan như là m t thông tin và tr . Các phép o khách quan này cùng v i các thành ph n thu c con ngư i như c m xúc, thái , n n t ng ngôn ng , ng cơ thúc y… xác nh m c ch p nh n t ng th c a m t d ch v . Hình 2.1 cho th y các y u t óng góp vào QoE. Các y u t này ư c t ch c thành hai ph n, m t ph n liên quan n QoS và m t ph n liên quan n các y u t con ngư i. 2.1.2 M i quan h gi a QoS và QoE Ch t lư ng tr i nghi m (QoE) và ch t lư ng d ch v (QoS) thư ng ư c coi là như nhau nhưng th c ra là hai khái ni m khác nhau. QoE là toàn b hi u năng h th ng t quan i m ngư i s d ng. QoE là phép o hi u năng t u n cu i t i m c d ch v t nhìn nh n c a khách hàng và là ch th cho bi t h th ng áp ng nhu c u c a ngư i s d ng t t t i m c nào. M t tham s QoE i n hình là i m ý ki n trung bình MOS. MOS thư ng ư c s d ng là phép o ch quan ánh giá tác ng v c m nh n c a nhi u d ng suy gi m d ch v khác nhau. QoS thì l i o hi u năng m c gói, t quan i m m ng. QoS cũng ư c coi là m t t p các kĩ thu t (cơ ch QoS) cho phép nhà qu n tr m ng qu n lý các tác ng c a t c ngh n lên hi u năng ng d ng cũng như cung c p d ch v phân bi t cho các lu ng lưu lư ng m ng ư c ch n l a ho c t i các khách hàng ã ư c ch n l a. Các tham s QoS có th g m các phép o như m t gói, tr hay jitter. 2.1.3 Mô hình ch t lư ng trong IPTV Ngư i s d ng cu i ho c ch thuê bao s xác nh ch t lư ng video d ch v . Ch t lư ng tr i nghi m QoE là môi trư ng tr c quan mà các thành ph n c a nó r t khó, n u không mu n nói là g n như không th , o c tr c ti p theo các toán t th c ti n. Hơn n a, các nhà cung c p d ch v có th t o các phép o khách quan v i m t t p các tham s , hay chính là các tham s QoS – có th ư c dùng ánh giá hi u năng c a m ng và s phân ph i c a nó v i m c QoE ch p nh n ư c. M t mô hình ánh x các tham s ch ch t này t i các ch s QoE quan tr ng cung c p cho ta m t chương trình b o m ch t lư ng video u cu i t t xét v t ng th . 9
2.1.4.2 T s tín hi u nh trên nhi u (PSNR) PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) ư c l y t vi c thi t l p l i trung bình bình phương MSE tương quan v i giá tr l n nh t có th c a chói (luminance) ( i v i giá tr 8 bit i n hình thì s là 28 -1 = 255) nhi u màu và k t h p chúng v i m t tham s ơn. 2.1.4.4 Thông s ch t lư ng nh ng (Moving Pictures Quality Metric – MPQM) PSNR không chú tâm n hi n tư ng che khu t th giác. Nói cách khác, m i l i pixel ơn u góp ph n làm suy gi m PSNR, ngay c n u l i không c m nh n ư c. V n này ư c ti p c n b ng cách k t h p m t s mô hình h th ng th giác ngư i. C th hơn, hai hi n tư ng c m nh n thu c con ngư i ư c nghiên c u t m : nh y tương ph n và che ph . Hi n tư ng th nh t là nguyên nhân cho th c t r ng m t tín hi u ư c phát hi n b i m t ch khi tương ph n c a nó l n hơn m t ngư ng nào ó. nh y m t thay i như m t hàm theo t n s không gian, hư ng, và t n s th i gian. Hi n tư ng th hai liên quan n s h i áp th giác con ngư i iv is k th pm t vài tín hi u. M t kích thích g m hai lo i tín hi u (c n c nh (foreground) và n n (background)). Ngư ng phát hi n c a foreground s ư c i u ch nh như m t hàm tương ph n c a background. 2.1.4.5 Ch s phân ph i phương ti n (Media Delivery Index) RFC 4445 (MDI) là m t phép o có th ư c th c hi n trên lưu lư ng video IP tr c ti p. Phép o MDI ã ư c tri n khai ư c coi là lý tư ng cho vi c o ki m các m u lu ng video IP trong các m ng v n hành và lab. MDI s d ng ho t ng c a t i video so sánh s n c a gói IP v i t c bit c a t i tin. Phép o MDI ư c bi u di n như sau : 2.2 Mô hình MDI (Media Delivery Index) Phép o MDI ưa ra m t ch s v ch t lư ng video mong i, và cu i cùng là QoE c a ngư i s d ng - d a trên các phép o m c m ng. Nó không ph thu c vào mô hình mã hoá video và là bi n pháp thay th có kh năng m r ng. 2.2.1 Gi i thi u v MDI Các lu ng truy n t i video MPEG ph i ch u nh ng s t p nhi u v th i gian g i là jitter khi ư c truy n b i các m ng chuy n m ch gói như là Ethernet. Vi c nh n d ng và o ki m jitter và m t gói trong các m ng này là chìa khoá b o trì phân ph i video ch t lư ng cao. Ch s phân ph i phương ti n (MDI) là m t t p h p các phép o s d ng giám sát và s a ch a các m ng mang b t kỳ lo i phương ti n x p lu ng nào. MDI có th ư c s d ng c nh báo các l i h ng, suy y u gây ra s phân ph i ch t lư ng không ch p nh n ư c và c nh báo các i u ki n gây ra vi c m ng kém, khó ch p nh n, trư c khi ch t lư ng video b nh hư ng. MDI g m hai thành ph n: H s tr (DF) và t l m t phương ti n (MLR); cùng v i nhau, chúng cung c p phép o ch t 10
lư ng d ch v c a m t lu ng phương ti n phân ph i, có th liên quan tr c ti p n ch t lư ng tr i nghi m cu i cùng c a ngư i s d ng. 2.2.2.2 MLR MLR là lư ng gói tin lu ng b m t ho c l ch th t (out-of-order) trên m t kho ng th i gian ư c ch n, trong ó các gói lu ng là các gói mang các thông tin ng d ng lu ng. Có th có không ho c nhi u hơn các gói lu ng trong m t gói IP ơn. Ví d , thư ng thì mang 7 gói lu ng v n chuy n MPEG 188 byte trong m t gói IP ơn. Trong trư ng h p như v y, s t n th t gói IP ơn s gây ra 7 gói b m t m ư c (n u 7 gói b m t không g m các gói null). Vi c tính n các các gói tin h ng cũng là r t quan tr ng, b i vì nhi u thi t b ki u khách hàng không c g ng yêu c u l i các gói tin ã ư c nh n mà h ng. 2.2.3 Ki m tra QoE qua vi c phân tích MDI 2.2.3.1 Quan h Jitter và m hi u thêm v thành ph n DF, ta s xem l i m i quan h gi a jitter và buffering. Jitter là s thay i trong tr u cu i v m t th i gian. Các gói n ích v i t c c nh s có jitter là 0. Các gói có t c n không n nh có jitter khác 0. Hình 2.12 minh ho s khác bi t này. 2.2.3.2 Thành ph n MLR và ch t lư ng video T l hao h t phương ti n truy n thông ư c nh nghĩa ơn gi n là s gói b m t i ho c b l ch th t trên m t giây. Các gói b l ch th t (out-of-order) là v n r t quan tr ng vì nhi u thi t b không c g ng l nh có l i các gói này trư c khi ưa t i b gi i mã. B t kỳ s m t gói nào - ư c bi u di n là MLR khác 0 - s u nh hư ng x u t i ch t lư ng video và có th t o ra nhi u ph n nhìn ho c video ch y không u. MLR là m t nh d ng ti n l i cho vi c xác nh các tho hi p m c ng d ng (SLA) dư i d ng t l m t gói. Vì th , cùng v i h s DF, m t thi t b v i MDI 4:0.001 s cho th y r ng thi t b ó có h s tr là 4 ms và t l m t phương ti n là 0.001 gói/s. 2.2.3.3 ng d ng c a MDI MDI là h u ích cho vi c nh v và mô t các v n m ng mà có th nh hư ng x u n ch t lư ng phương ti n và QoE ngư i s d ng. N u MDI ư c theo dõi t i các i m trung gian trong m ng phân ph i, thì l ch trong các thành ph n DF và MLR gi a các ph n t m ng k ti p có th giúp cô l p ngu n c a các s c l i h ng có th x y ra ho c ang x y ra m t cách nhanh chóng. N u t i m t b nh tuy n có MLR l n trong khi MLR b ng 0 t i hop trư c trong ư ng truy n, thì có nghĩa là có m t cái gì ó không mong mu n ã x y ra trong o n m ng y, ch ng h n như tràn b m ho c h ng gói tin. Tương t như v y, n u h s tr DF bi n thiên nhanh gi a hai h p ch ng liên ti p, thì có th là do t c ngh n gây tr hàng i dài. Nó cũng là m t c nh báo v 11
vi c m t các gói ang n. V i các b m l n hơn, thì có th bù cho jitter l n, nhưng ph i tr giá v tr . 2.2.4 o ki m MDI Thi t b chính là NetSim và có th thay i các tham s ch t lư ng d ch v trong m ng, ví d như tr , m t gói, các gói l ch th t ,…Thi t b BX100A ư c thi t l p th c hi n mô ph ng set-top-box và tính toán MDI. PC ( a ch IP 192.168.21.205) là tr m i u khi n c a NetSim. PC bao g m t p tin video v i ch t lư ng SDTV ư c g i qua chương trình VLC trên m ng. Lu ng video có th ư c g i b ng cách s d ng hai phương th c unicast hay multicast. 2.3 MPQM (Moving Pictures Quality Metric) 2.3.1 Gi i thi u v MPQM Thông s ch t lư ng nh ng (MPQM) ã ư c gi i thi u cho vi c ánh giá video phân ph i qua m ng. Mô hình MPQM d a trên m t phương th c ánh giá khách quan, có kh năng l c các s suy gi m ch t lư ng gây ra do m ng b ng các thu c tính c a h th ng th giác ngư i. Nó cũng xem xét các kĩ thu t che khu t th giác có th th c hi n hi u qu các kĩ thu t che gi u l i trong k t qu QoS, sao cho hình nh ư c n nh iv is ánh giá c a con ngư i, ư c phân lo i theo thang i m t 5 (R t t t) n 1 (R t t i). MPQM là h th ng o khách quan mô ph ng tr i nghi m ch quan c a ngư i quan sát. Nó d a trên mô hình nh nghĩa các ph n t th giác ngư i. 2.3.2 H th ng th giác ngư i H th ng th giác ngư i ư c mô hình hoá như m t h th ng mô t b i m t áp ng liên quan n u ra i v i kích thích u vào. Các mô hình ang ư c th c thi b i các thí nghi m tâm – v t lý trong ó các i tư ng con ngư i ư c yêu c u ánh giá kh năng nhìn nh n kích thích. Các mô hình như v y có th ư c th c hi n hi u qu b ng cách xem xét 3 khía c nh l n c a th giác: C u trúc a kênh, nh y tương ph n và s che ph . 2.3.2.1 C u trúc a kênh Các thí nghi m i n – sinh lý th c hi n trên các t bào c a v não th giác chính (vùng V1) ã cho th y r ng s áp ng c a các nơ-ron ư c ch nh n m t ph n gi i h n băng t n c a mi n t n s . Các d li u ư c xác nh n b i thí nghi m sinh lý, ưa ra b ng ch ng t ng não phân tích ph thành các thành ph n g i là các kênh c m nh n, là các d i trong t n s không gian, s nh hư ng và t n s th i gian. M i kênh có th ư c nhìn nh n là u ra m t băng l c, ư c mô t b i s áp ng hư ng nm tt n s không gian, hư ng và t n s th i gian c th . 2.3.2.2 nh y tương ph n S áp ng c a m t ngư i thay i như m t hàm c a t n s . i u này thư ng ư c coi là nh y tương ph n. Nói chính xác hơn, m t tín hi u ch ư c nh n bi t b i 12
m t khi tương ph n c a nó l n hơn m t ngư ng nào ó g i là ngư ng nh n bi t (detection threshold). Ngư ng nh n bi t thay i như m t hàm c a t n s . nh y ư c nh nghĩa là ngh ch o c a ngư ng nh n bi t, và do ó cũng là m t hàm c a t n s . Thu t ng Hàm nh y tương ph n (CSF) thư ng ư c s d ng kí hi u hàm này. Nó ch ra s tương ph n mà m t kích thích t i m t t n s th i gian - không gian c th nên có có xác su t ư c nh n bi t là 0.5. Nói cách khác, CSF là ư ng cong ngh ch o c a ngư ng nh n bi t như m t hàm t n s . M t CSF i n hình ư c minh h a trong hình 2.3.2.3 Che ph CSF có th gi i thích cho s c m nh n m t kích thích ơn. Tuy nhiên, các tương tác xu t hi n khi m t s kích thích cùng xu t hi n. Trong s ánh giá ban u, ta thư ng coi r ng giao thoa gi a hai kích thích ch có th x y ra n u chúng trong cùng m t kênh. Các giao thoa như v y gây ra s i u ch nh ngư ng nh n bi t c a m t kích thích, do s có m t c a kích thích khác. M t mô hình chung c a hi n tư ng này, g i là che ph (masking). 2.3.2.4 Xây d ng mô hình Hành vi c a h th ng th giác ngư i có th ư c mô hình hoá b ng cách ưa ra m t băng l c 3 chi u và b chuy n i phi tuy n giúp mô hình hoá s che ph . Băng l c s d ng trong mô hình này là tách bi t theo các hư ng t n s không gian và th i gian. Có 17 b l c không gian và 2 b l c th i gian. B l c không gian th p-th p là ng hư ng. Các b l c khác ư c ch nh trong 4 hư ng (0, π / 4 , π / 2 và 3π / 4 ) 2.3.2.5 Các thông s C u trúc chung c a mô hình ư c minh h a trong hình ư ng mũi tên to ch ra m t t p các thành ph n c m nh n. ư ng mũi tên bé bi u di n các chu i tu n t . 2.3 So sánh MDI và MPQM Thông s MPQM ư c gi i thi u như là m t phương pháp ánh giá video cho mã hoá video và ư c phân tích r ng rãi có liên quan n PSNR và ư c phân tích ch quan trong môi trư ng thí nghi m. Ngư c l i, MDI ang phát tri n v i vai trò m t công c ánh giá m ng, ánh giá hi u năng m ng liên quan n phân ph i th i gian th c. Thông s MDI có th ư c s d ng phát hi n và phân bi t s phân ph i mong i v i video b suy gi m. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ÁNH GIÁ QoE D A TRÊN QoS 3.1 nh hư ng c a các tham s QoS lên QoE 3.1.1 nh hư ng c a dung lư ng b m: B m ng d ng là lư ng b nh ư c s d ng cho s p hàng i cho các gói tin c a m t lu ng traffic a phương ti n trư c khi chúng ư c phân ph i n ng d ng. B 13
m ng d ng ư c s d ng trong ng d ng audio/video và vai trò chính là i u ch nh h tr trong trư ng h p jitter ho c d n c m lưu lư ng a phương ti n. 3.1.2 nh hư ng c a bi n i tr gói/ Jitter Bi n ng tr gói/ Jitter là kho ng th i gian gi a tr nh nh t và l n nh t gi a hai gói tin c a cùng m t lu ng. Giá tr bi n ng tr cao hơn trong m ng cho th y hi n tư ng ngh n ho c lu ng lưu lư ng d n c m. M ng có giá tr bi n ng tr cao hơn thư ng mang l i ch t lư ng tr i nghi m th p i v i lưu lư ng a phương ti n qua m ng ó. 3.1.3 nh hư ng c a t l m t gói T l m t gói là t l gói tin b m t trên t ng s gói tin nh n ư c. Các thí nghi m ư c ti n hành v i d i giá tr khuy n ngh b i ITU-R (2002). MOS ư c duy trì là 1 cho t t c các giá tr t l m t gói l n hơn 3%. Khi ta gi m giá tr t l m t gói xu ng 2% MOS tăng thêm là 2. Khi ta gi m giá tr t l m t gói MOS tăng thêm và xu hư ng này ti p di n cho n khi tr i nghi m hài lòng nh t và t l m t gói còn kho ng 0.1 % và MOS là 5. Trong các thí nghi m mô ph ng ta th y n u t l m t gói tăng, ch t lư ng tr i nghi m gi m i. T l m t gói gây hi n tư ng gi t t i máy thu và ch t lư ng tr i nghi m gi m. Ch t lư ng tr i nghi m nghèo nàn là do m ng có giá tr t l m t gói cao. Ngư i dùng không nh n ư c lu ng audio mư t mà. Các trư ng h p khác cho t l m t gói nh hơn 0.1% và cho tr i nghi m ngư i dùng l n nh t 5, v i t l m t gói 0.5%, MOS là 4. T l m t gói làm gi m ch t lư ng d ch v m ng. 3.1.4 nh hư ng c a t l x p l i gói tin T l gi a s gói tin không ư c s p x p trên t ng s gói tin nh n ư c t i m t node trong 1 kho ng th i gian ư c g i là Ph n trăm s p x p l i gói tin. ITU-R (2002) không ch ra b t kỳ giá tr ngư ng nào cho vi c s p x p l i gói tin. Do ó, các k t qu ch ra ư c l y t các thí nghi m l p l i cho trư ng h p mô ph ng. K t qu ư c t p h p t 20 l p l i cho 4 trư ng h p c th . Xu hư ng tuy n tính ư c ch rõ như trong hình 3.4 dư i ây: 3.1.5 nh hư ng c a băng thông: Các giá tr này l y t các kh o sát th c hi n cho các trư ng h p ư c ch n. Các giá tr c th c a băng thông ư c gán cho m i ư ng d n trong môi trư ng xây d ng mô ph ng. Các k t qu trên t p h p t 20 l p l i cho 4 trư ng h p. Xu hư ng tuy n tính cũng ư c ch rõ. 3.1.6 nh hư ng c a tr ư ng truy n tr ư ng truy n là kho ng th i gian bit u tiên vào m t ư ng truy n và bit cu i cùng r i kh i ư ng truy n. 14
3.2 Phương pháp ánh giá QoE d a trên QoS 3.2.1 Phân tích các tham s QoS liên quan n QoE. Phân tích các tham s liên quan n tr i nghi m ngư i s d ng. Ta s tìm hi u các tham s QoS có liên quan n vi c ánh giá QoE. Dung lư ng truy n d n là m t tham s QoS cơ b n có nh hư ng nhi u n hi u năng c m nh n b i ngư i dùng cu i. R t nhi u ng d ng ngư i dùng có yêu c u dung lư ng nh , các yêu c u này có th ư c coi là th a thu n d ch v . Các bit b m t có th ư c lo i ra kh i t ng s bit g i i t m th i xác nh dung lư ng m ng. 3.2.2 Mô hình tương quan QoS/QoE cho vi c ánh giá QoE c a IPTV Giá tr QoS chu n hóa Như chúng ta ã bi t, s hài lòng c a ngư i dùng v IPTV ch u nh hư ng b i các tham s QoS. Do ó chúng ta gi i h n ph m vi QoE v s hài lòng v QoE c a video IPTV. M i quan h QoS/QoE cho th y r ng các danh m c QoE có liên quan n các tham s QoS. R t nhi u danh m c QoS cho th y m i tương quan tích c c v i các danh m c QoE. ph n nh các tham s ch t lư ng QoS trong ánh giá QoE,ta c n th t c tính toán QoS chu n hóa 3.1.3 Mô hình tương quan QoS/QoE cho vi c ánh giá IPTV Video QoE Công th c s hóa ánh giá IPTV Video QoE b ng cách s d ng các tham s QoS chu n hóa như sau: QoE_V 5 Users Very satisfied 4 Users satisfied 3 Some users disatisfied 2 Many users dissatisfied 1 Nearly all users dissatisfied 0.2 0.4 0.6 0.8 QoS (X) Hình 3.6 Mô hình tương quan QoS/QoE Bi n s và h ng s dùng trong mô hình này ư c xác nh b i các thành phàn gây nh hư ng lên QoE. Các thành ph n này có môi trư ng d ch v , lo i hình d ch v , lo i codec s d ng,… Hoành ph n nh giá tr QoS chu n hóa trong ó môi trư ng m ng ư c ph n ánh, và hài lòng d ch v c a thuê bao (QoE) ư c ph n ánh theo tr c tung. hài lòng c a ngư i dùng ư c ph n ánh qua thang i m MOS cao nh t là 5. 15
K T LU N Lu n văn ã khái quát chung v t m nh hư ng c a ch t lư ng d ch v trên n n m ng IP như c i m v c u trúc, công ngh , d ch v và ch t lư ng d ch v . Trên cơ s các c i m c a d ch v IPTV ã i sâu vào nghiên c u phân tích nh hư ng gi a các tham s QoS c a m ng t i ch t lư ngc a âm thanh và hình nh. Các giá tr này ư c làm b giá tr tham kh o ph c v vi c Phương pháp ánh giá QoE d a trên QoS Lu n văn Lu n văn ã hoàn thành các n i dung nghiên c u và ã t ư c m t s k t qu v lý thuy t và th c nghi m như sau: Khái ni m IPTV, các d ch v chính cung c p b i IPTV, t m quan tr ng c a vi c m b o QoS và QoE cho d ch v IPTV. Khái ni m và các thông s liên quan n QoS và QoE. QoE là toàn b hi u năng h th ng t quan i m ngư i s d ng, nó ch u nh hư ng c a QoS và nhi u y u t ch quan khác n a và các Phương pháp ánh giá c a QoE nh m m b o cung c p m t chương trình có ch t lư ng t ng th m c t t nh t. M t phương pháp ánh giá trong ó có phương pháp ánh giá c a QoE d a trên các tham s c a QoS ph n nào ã làm rõ ư c các v n liên quan n ch t lư ng d ch v c a nhà cung c p d ch v IPTV, t các phương pháp trên ã ưa ra ư c các tiêu chu n sao cho nhà cung c p d ch v IPTV s cho ra m t s n ph m d ch v t t nh t làm hài long cho t t c các khách hàng s d ng. 16