III, QoE
3, Đo đạc và kiểm soát QoE
Mặc dù mang tính chủ quan của ngƣời đánh giá, QoE cũng nên đƣợc lƣợng hóa đến một mức độ nhất định để có thể đƣợc sử dụng hữu ích cho các mục đích khác nhau nhƣ đƣa vào hợp đồng thống nhất mức dịch vụ (Service Level Agreement - SLA) ký kết giữa nhà cung cấp và khách hàng.
Phƣơng pháp để đánh giá mức độ hài lòng QoE một mặt cần bao hàm những yếu tố mang tính tâm lý chủ quan của NSD, mặt khác cần phải đƣa ra những kết quả sát thực tiễn và có thể tái dựng lại khi có nhu cầu. Điều này trƣớc tiên đòi hỏi sự thấu hiểu về nhu cầu mà NSD đang có, nắm đƣợc yếu tố nào là nhân tố ảnh hƣởng đến sự đánh giá chủ quan của NSD cho loại hình dịch vụ mà họ sử dụng.
Phát triển các phƣơng pháp để có thể đo đạc, lƣợng hóa QoE không phải là vấn đề đơn giản vì ngoài các yếu tố thuần túy kỹ thuật (nhƣ trong trƣờng hợp QoS) còn cần phải xem xét những yếu tố mang tính con ngƣời. Để đánh giá QoE có thể đi theo phƣơng thức là tạo ra ánh xạ từ các thông số kỹ thuật thuần túy QoS sang thông số mang tính chủ quan QoE. Sau đó chỉ cần đo đạc và kiểm soát các thông số QoS để qua đó kiểm soát và điều chỉnh QoE. Khó khăn lớn nhất của phƣơng thức này là tạo ra cách ánh xạ phản ánh đƣợc chân thực nhất những yếu tố mang tính chủ quan của NSD, ví dụ nhƣ những tính chất của hệ thị giác con ngƣời. Hơn thế nữa, phải tổng hợp nhiều tham số QoS mới có thể ánh xạ sang QoE một cách hợp lý. Sự ánh xạ đòi hỏi phải có sự đúc kết từ nhiều thử nghiệm thực tế. Bảng 4.9 là một ví dụ về cách ánh xạ từ các tham số QoS bao gồm độ trễ (end-to-end delay), tỷ lệ mất gói (packet loss ratio), thông lƣợng trung bình (mean throughput) sang các mức độ QoE bao gồm xuất sắc (excellent), rất tốt (very good), trung bình (average), tạm
111
chấp nhận đƣợc (fair), và kém (poor), dùng cho dịch vụ truy nhập web sử dụng WAP/ xHTML trong mạng di động
Bảng 4.9: Ánh xạ từ các tham số QoS sang QoE của dịch vụ truy nhập web
Nhƣ đa đề cập, QoE đƣợc quan tâm nhiều nhất trong lĩnh vực VoIP và IPTV. Đây là hai mảng dịch vụ có thể nói là đầu tàu của các nhà khai thác viễn thông trên nền mạng IP hiện nay. Khái niệm QoE cho VoIP có thể đƣợc đánh giá bằng cách thực hiện thu thập đánh giá trải nghiệm về dịch vụ VoIP của số lƣợng lớn NSD và sau đó lƣợng hóa kết quả qua khái niệm MOS (Mean Opinion Score). MOS là thang điểm từ 1 đến 5. MOS càng cao thì QoE càng tốt, tức là NSD càng hài lòng với chất lƣợng dịch vụ VoIP. Từ khía cạnh kỹ thuật, để đánh giá QoE cho VoIP còn có thể sử dụng phƣơng pháp “3SQM” đƣợc chuẩn hóa trong tài liệu ITU-T Rec. P. 563 (ITU-T Rec. P. 563: Single ended method for objective speech quality asessment in narrow-band telephony applications), hoặc phƣơng pháp “E-model” chuẩn hóa trong tài liệu ITU-T Rec. G.107 (ITU-T Rec. G.107: The E-model, a computational model for use in transmission planning). Các phƣơng pháp này ánh xạ các tham số kỹ thuật QoS của kết nối VoIP sang thang điểm MOS, tham số đánh giá của QoE. Hai phƣơng pháp này không yêu cầu thực hiện so sánh tín hiệu âm thanh gốc với tín hiệu nhận đƣợc.
QoE cho IPTV cũng có thể đƣợc đánh giá bằng phƣơng pháp mang tính chủ quan qua tham số MOS, định nghĩa trong tài liệu ITU-R BT 500 (ITU-R, “Recommendation BT. 500: Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures”). Một nhóm NSD đƣợc chọn để cùng xem đoạn video và cho điểm chất lƣợng từ 1 đến 5. Tham số MOS của đoạn video sẽ đƣợc lấy trung bình từ các kết quả cho điểm của NSD. Tuy nhiên, giống nhƣ trƣờng hợp xác định MOS của VoIP qua ý kiến NSD, phƣơng pháp này chỉ khả thi trong môi trƣờng phòng thí nghiệm, không áp dụng đƣợc trong môi trƣờng ứng dụng thời gian thực.
Các phƣơng pháp khác để đánh giá QoE cho IPTV dựa vào nguyên lý hoạt động truyền tải của IPTV nói riêng và của hình ảnh qua mạng IP nói chung. Các gói của luồng video đƣợc chuyển từ bộ mã hóa/nén của nguồn ảnh (compression), thành luồng dữ liệu (streaming) đi qua mạng (network) đến bộ đệm của bộ giải mã decompression) với tốc độ khác nhau. Bộ đệm có nhiệm vụ cung cấp các gói với tốc
112
độ đều đặn cho bộ giải mã để tái hiện hình ảnh cho ngƣời xem. Tác động của mạng (network impairments) gây ra những biến đổi cho các gói trong luồng dữ liệu hình ảnh, làm cho các gói có thể đến bộ đệm với tốc độ nhanh chậm khác nhau, làm ảnh hƣởng trực tiếp đến mức độ hài lòng (QoE) của NSD đầu cuối. Nếu các gói IP đến quá nhanh sẽ làm tràn bộ đệm, dẫn đến hiện tƣợng các gói bị mất do bộ đệm chỉ có dung lƣợng giới hạn. Với ngƣời xem, ảnh sẽ bị biến dạng và những chi tiết trong ảnh bị nhòe, hoặc bị mất. Ngƣợc lại, nếu các gói IP đến quá chậm thì bộ đệm không có gì để đƣa vào bộ giải mã, dẫn đến hiện tƣợng ngừng hình, giật hình khi xem. QoE cho IPTV có thể đƣợc đánh giá một cách lƣợng hóa qua tham số MDI (Media Delivery Index). Về bản chất, MDI cũng là một tham số đƣợc ánh xạ từ các nhân tố QoS lớp mạng, cụ thể là độ trễ (Delay Factor - DF) và tỷ lệ mất nội dung (Media Loss Rate - MLR). MDI đƣợc hiển thị dƣới dạng chuẩn DF:MLR. Ƣu điểm của MDI là đại lƣợng này có thể đƣợc đo kiểm tại bất cứ điểm nào trên đƣờng truyền từ nguồn ảnh đến ngƣời xem (NSD) và từ giá trị MDI có thể ánh xạ đến QoE để có đƣợc những hành động, biện pháp xử lý kịp thời. MDI đáp ứng đƣợc yêu cầu QoE về ảnh là DF vào khoảng 9-50ms, MLR tối đa là 0.004 cho SDTV (Standard Definition Television: truyền hình độ phân giải thông thƣờng), VOD (Video on Demand: video theo yêu cầu) và 0.0005 cho HDTV (high-definition television: truyền hình phân giải cao)
113
Hình 4.11 Mô hình MPQM đánh giá QoE của IPTV
MPQM (Moving Picture Quality Metrics) và V-factor là hai mô hình khác đểđánh giá QoE của dịch vụ IPTV. MPQM là mô hình đặt nền tảng trên những tính chấtcủa hệ thống thị giác của con ngƣời và đánh giá sự suy giảm chất lƣợng qua vòng đờiđiển hình của ảnh video (nén, truyền, giải nén) có ảnh hƣởng thế nào đến chất lƣợnghình ảnh qua cảm nhận của NSD đầu cuối. Về mặt cấu trúc hệ thống, vị trí đánhgiá MPQM trên đƣờng truyền luồng video đƣợc hiển thị trong Hình 4.11 Có thểthấy là khác với các giải pháp đánh giá chất lƣợng video thông thƣờng đƣợc pháttriển trong môi trƣờng phòng thí nghiệm (xem Hình 4.12), MPQM không cần đến sự sosánh giữa hình ảnh gốc và hình ảnh nhân đƣợc. Điểm cơ bản này mang lại tính khảthi và độ mở rộng cao cho MPQM trong thực tế. Trong môi trƣờng IPTV, địa điểmcủa hình ảnh nhận đƣợc nơi NSD đầu cuối có thể cách xa nhiều cây số so với địađiểm hình ảnh gốc. Hơn thế nữa có rất nhiều kênh IPTV đƣợc truyền tải đến NSD sẽlàm cho những phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng hình ảnh cần có so sánh giữa hìnhảnh gốc với hình ảnh cuối khó có thể thực hiện đƣợc trong thời gian thực (realtimeoperation).
Từ đầu vào là xác suất mất gói (Packet Loss Probability), phân tích lƣợng thông tin đƣợc hình ảnh truyền tải (entropy analysis), độ biến thiên trễ (jitter), độ xung gốc (Program Clock Reference), loại mã hóa (MPEG2, H264), MPQM đƣa ra thang điểm 5 cho chất lƣợng IPTV, “Excellent” tƣơng ứng thang điểm 5, “Good” tƣơng ứng thang điểm 4, “Fair” tƣơng ứng thang điểm 3, “Poor” tƣơng ứng thang điểm 2, “Bad” tƣơng ứng thang điểm 1. Hình 5 mô tả mô hình MPQM ở mức tổng quan.
114
Hình 4.12. Mô hình MPQM
V-factor cũng là một sự triển khai dựa trên mô hình gốc MPQM. Tuy nhiên, ngoài việc “cho điểm” đánh giá chất lƣợng của hình ảnh, V-factor còn cung cấp thêm những thông tin cần thiết cho việc theo dõi và phân tích các nguyên nhân gây ra vấn đề chất lƣợng, ví dụ nhƣ các tham số ở lớp mạng đƣợc định nghĩa trong tài liệu ITU Y. 1540/1541 (ITU Y. 1540/1541:Network performance objectives for IP-based services) hoặc IETF RFC2330 (RFC 2330: Framework for IP Performance Metrics). Hình dƣới mô tả mô hình V-Factor ở mức tổng quan.
Hình 4.13. Mô hình MPQM 4. Đề xuất mô hình quản lý QoE trong IPTV
115
Hình 4.14 sơ đồ quản lý chất lƣợng mạng IPTV
Hệ thống quản lý chất lƣợng dịch vụ IPTV thƣờng đƣợc thiết kế nằm giữa cấu trúc mạng của nhà cung cấp dịch vụ và cấu trúc mạng của ngƣời sử dụng. Sơ đồ bố trí hệ thống quản lý đƣợc mô tả nhƣ hình trên.
Thuật toán của tiến trình QoE có thể biểu diễn ở hình dƣới: Các tham số QoS lấy từ mạng lƣới Đạt tiêu chuẩn Tính toán QoE từ các tham số QoS Các tham số QoS và QoE chuẩn
Thay đổi các tham số của mạng
Kết thúc No
Yes
Hình 4.15: Thuật toán tiến trình QoE
Đầu tiên, hệ thống đo các tham số QoS từ các phần tử trên cấu trúc mạng ứng với mỗi kênh IPTV. Các tham số QoS này đƣợc đƣa vào để tính toán QoE tƣơng ứng. Việc tính toán đƣợc thực hiện qua việc so sánh các tham số QoS này với các tham
116
số QoS và QoE chuẩn (có đƣợc từ các tính toán nhƣ trong phần phƣơng pháp đánh giá QoE). Nếu các tham số đo đƣợc nằm trong phạm vi cho phép, hệ thống không tác động gì. Nếu các giá trị đo đƣợc vƣợt quá các giá trị quy định, hệ thống thực hiện các thay đổi trên mạng để cải thiện các tham số QoS đến giá trị cho phép hoặc đƣa ra các thông báo để ngƣời quản trị có các biện pháp khắc phục các sự cố làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ.
Hình 4.16 : Mô hình triển khai Quản lý QoE và QoS trong thực tế
Đánh giá hoạt động của mô hình:
Hệ thống quản lý chất lƣợng dịch vụ IPTV đƣợc thiết kế nằm giữa cấu trúc mạng truyền tải và việc quản lý QoS tại tất cả các vị trí trên toàn mạng giúp nhà quản lý dễ dàng xác định vị trí cần tác động để nâng cao chất lƣợng dịch vụ, rút ngắn thời gian sửa chữa.
Việc quản lý chất QoE nhƣ trong mô hình trên hƣớng đến tiêu chí có thể dự đoán trƣớc việc suy giảm chất lƣợng dịch vụ phía khách hàng để có biện pháp khắc phục kịp thời nhằm mang lại sự hài lòng về chất lƣợng dịch vụ từ khách hàng.
117
KẾT LUẬN
Phân hệ đa phƣơng tiện IP (IMS) đƣợc xây dựng nhằm cung cấp, kết hợp các dịch vụ đa phƣơng tiện và hội tụ di đông-cố định. Trong đó IPTV là dịch vụ đƣợc pháttriển trên nền IMS đặc trƣng cho sự hội tụ giữa thoại, số liệu và băng rộng.
Luận văn thạc sĩ khoa học: “Nghiên cứu và thực hiện mô hình đánh giá QoE và ánh xạ QoE-QoS trong môi trƣờng IMS IPTV”, đã hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao và đạt đƣợc kết quả sau:
- Tìm hiểu kiến trúc mạng NGN
- Tìm hiểu đƣợc về khái niệm IPTV, cấu trúc và các thành phần mạng IPTV cùng với các phƣơng thức truyền phát tín hiệu IPTV.
- Tổng hợp đƣợc những khái niệm cơ bản về IMS. Cấu trúc chức năng các phần tử trong IMS, và các giao thức quan trọng sử dụng trong IMS, kiến trúc IPTV trên nền IMS.
- Khái niệm, ánh xạ QoE, QoS. Các vấn đề đảm bảo QoE, QoS và các mô hình quản lý QoE, QoS trong IPTV
Tuy nhiên, do thời gian ngắn, thiếu thực tiễn, nội dung kiến thức của luận văn còn rất mới nên nội dung của luận văn này còn một số hạn chế nhƣ:
- Chƣa mô phỏng đƣợc hoạt động của dịch vụ IPTV trên nền công nghệ IMS - Chƣa đi sâu ánh xạ QoE- QoS
Hƣớng phát triển của đề tài:
- Nghiên cứu và phát triển tiếp các ứng dụng của phân hệ IMS nhƣ: - Các yêu cầu dịch vụ cho phân hệ IMS
- Luồng báo hiệu trên các giao diện Cx và Dx
- Điều khiển cuộc gọi đa phƣơng tiện IP dựa trên SIP và SDP
Trên đây là một số kết quả mà tác giả thu nhận đƣợc trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn, rất mong các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn và có thể ứng dụng trong thực tế.
118
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.http:// www.tapchibcvt.gov.vn
2.TS. Lê Nhật Thăng, KS. Bùi Vân Anh, KS. Nguyễn Thu Hiên, Th.S Vũ Thúy Hà, Th.S Nguyễn Xuân Hoàng: “Công nghệ IPTV trên IMS- NGN”, 2011
3.KS. Nguyễn Thu Trang, TS. Lê Nhật Thăng,TS. Nguyễn Chấn Hùng, Th.S. Lâm Quang Tùng: “Quá trình chuyển đổi từ Softswitch lên IMS”, 2010
4. Gerard O’Driscoll, “Next Generation IPTV Services and Technologies”, John Wiley & Sons, 2007
5.Eugen Mikoczy, Dmitry Sivchenko, Veselin Rakocevic “IMS based IPTV services - Architecture and Implementation”
6.Jyh-Cheng Chen, Tao Zhang “IP-Based Next-Generation Wireless Networks”, John Wiley & Sons, 2007
7.Miikka Poikselka, Georg Mayer, Hisham Khartabil, Aki Niemi: “The IMS IP Multimedia Concepts and Services” John Wiley & Sons
8. John Williams, “IPTV QoS/QoE Quality Model”, 2008
9.Jonatan Johansson : “An IMS-based VOD Service Supporting Session Continuation”