Hình dưới đây mô tả các yếu tố cấu thành nên QoE [11] . Theo đó, các yếu tố này được phân loại thành các yếu tố liên quan đến QoS và các yếu tố liên quan đến nhân tố con người.
Phan Đình Mạnh 61
Hình 4. 2: Cấu trúc QoE [11]
Mặc dù trải nghiệm của NSD là thể hiện của các phép đo lường thuộc về tâm lý, nhưng việc thể hiện nó trong mối quan hệ với mạng và các thiệt bị có ảnh hưởng đến hành vi người dùng và kết quả trong một mức độ nào đó của QoE cũng là rất quan trọng. Bởi vậy, dữ liệu QoE được coi là tốt khi mà nó có sự kết hợp giữa trải nghiệm người dùng và các đo đạc về mặt kỹ thuật. Ví dụ, để cung cấp một trải nghiệm của NSD khi sử dụng một dịch vụ cụ thể nào đó với những hiểu biết nhất định về QoS. Số lượng biến liên quan vì vậy sẽ rất lớn, và việc có một cấu trúc cũng là rất quan trọng.
Một cấu trúc tiếp cận QoE có thể thu được khi áp dụng mệnh đề sau đây[17]: IF <communication situation>;
USING <service prescription>; WITH <technical parameters>; THEN <user experience>.
Các thuộc tính này bao gồm nhiều thông số. Một trong các thông số chính được liết kê trong ví dụ dưới đây như trong bảng 4.1. Như trong bảng, các thuộc tính <technical parameters> bao gồm các thông số QoS, và các thông số <user experience> bao gồm các thông số đo đạc QoE chủ quan và khách quan sẽ được đề cập ở các mục sau đây.
Phan Đình Mạnh 62
Bảng 4.1. Ví dụ về các thông số chính QoE
Thuộc tính Thông số Ví dụ
Communication situation
Nhiệm vụ Đưa ra hướng dẫn thương lượng Nhóm người dùng Doanh nhân, người cao tuổi, … Môi trường sử dụng Phòng hội nghị, nơi đậu xe Service
prescription
Kiểu dịch vụ Video call, audio call, video on demand, IPTV…
Loại thiết bị Laptop, điện thoại di động Technical
parameter
Bit rate 1 Mb/s, 64 Kb/s.. Media protocol H.264, MPEG-2, AAC Network prptocol TCP-IP, UDP-IP, RTSP…
Delay 50ms, 500ms, 1s
Đồng bộ video và audio 0,5 – 100ms
Jitter 50ms, 500ms, 1s
Packet loss 0.5%, 1%, 5% Video frame rate 7 fr/s, 25fr/s, 30fr/s Video resolution CIF, 1920x1080,XGA.
User experience Hiệu lực công việc Sự chính xác, giá trị thỏa thuận đàm phán
Hiệu suất công việc Thời gian thực hiện, số lần bị ngắt cuộc gọi
Sự hài lòng khách hàng Tính chấp nhận được dịch vụ, sự hài lòng về thông tin liên lạc Sự yêu thích khách hàng Mức độ cam kết và mức độ vui vẻ
4.1.4. QoE khách quan và QoE chủ quan [17]
4.1.4.1. QoE khách quan
Các khái niệm về trải nghiệm NSD hay chất lượng của trải nghiệm ban đầu được thúc đẩy bởi các nhà nghiên cứu tương tác con người- máy tính nhằm nhấn
Phan Đình Mạnh 63
mạnh mối quan tâm của các kết quả đầu ra là công nghệ. Điểm chủ yếu trong việc đo đạc trải ngiệm NSD hay QoE là quan tâm đến hiệu năng sử dụng dựa trên việc sử dụng thực tế.
Hiệu năng sử dụng sẽ khác nhau cho mỗi loại hình dịch vụ mạng khác nhau. Ví dụ, một sự phân biệt sẽ được tạo ra giữa các dịch vụ được đưa ra cho sự tương tác giữa con người- nội dung ( IPTV, Video on demand) và các dịch vụ đưa ra cho sự tương tác con người- con người (ví dụ như VoIP hay hội thảo truyền hình). Các thông số được liệt kê ở bảng 4.2 sau đây là khách quan vì nó không phụ thuộc vào quan điểm người dùng. Thay vào đó, chúng là các phép đo đạc trực tiếp các tiến trình hay kết quả của hành vi người dùng. Với mỗi phép đo, một ví dụ sẽ được đưa ra cho cả trường hợp tương tác con người- nội dung và trường hợp tương tác con người-con người. Các dữ liệu khách quan được minh họa trong bảng 4.2 có thể được thu thập theo nhiều cách khác nhau cho các lĩnh vực thử nghiệm khác nhau cũng như cho các dịch vụ khác nhau và các trường hợp sử dụng khác nhau. Lấy tính chính xác của công việc làm ví dụ, cho dịch vụ mobile TV có thể là sự nhận dạng chính xác một cầu thủ bóng đá, trong khi đối với việc sủ dụng máy trợ thính cho người khiếm thính thì tính chính xác ở đây là việc hiểu đúng đắn các thông tin được nói ra của người nói.
Bảng 4.2. Ví dụ về đo đạc khách quan hiệu suất sử dụng
Thông số Ví dụ
Tương tác con người – nội dung
Tương tác con người – con người
Tính chính xác của công việc hoàn thành
Nhận được đúng thông tin hình ảnh Mức độ chia sẻ 1 vấn đề được thực hiện đúng đắn Lợi ích hay sự mất mát của người dùng
Điểm số game Giá mua được nhờ sự đàm phán với khách hàng
Phan Đình Mạnh 64
thành mục tiêu
Số đầu vào Số lần click chuột Số từ được nói ra Thời gian giữa các
đầu vào
Thời gian giữa các lần click chuột
Thời gian tạm dừng trong cuộc đàm thoại
Số lượng các hành động đồng thời
Sử dụng đầu vào trùng với đầu ra của máy
Số lần đồng thời nói trong cuộc hội thoại
4.1.4.2. QoE chủ quan
Cho đến nay, các điểm chính của QoE khách quan có thể được thu thập từ các bài kiểm tra của NSD, từ đó các đo đạc này có thể mở rộng dựa trên cảm nhận của NSD thành trải ngiệm của họ. Tuy nhiên, hiểu biết về quan điểm người dùng vẫn rất quan trọng và một sự kết hợp giữa các biến khách quan và chủ quan sẽ phản ánh tốt hơn QoE hoàn chỉnh. Ví dụ, mặc dù nhiều hành vi giao tiếp là vô thức và cần được đo lường khách quan, thì một vài hành vi khác lại là có ý thức( ví dụ như hiệu ứng thị giác) và là kinh nghiệm chủ quan( sự hài lòng) và có thể đo lường bằng cách trực tiếp hỏi NSD. Cũng như các thông số khách quan như ở bảng 4.2, các biến chủ quan cũng được xác định để đo lường các tiến trình và kết quả của việc sử dụng dịch vụ. Bảng 4.3 sau đây sẽ liệt kê các thông số chủ quan. Cũng như các đo lường khách quan, các ví dụ cũng được đưa ra cho cả các trường hợp tương tác con người- nội dung và tương tác con người- con người và các đo lường này cũng được thực hiên theo các cách khác nhau cho các ứng dụng, dịch vụ và các trường hợp sử dụng khác nhau.
Bảng 4.3. Ví dụ về đo đạc chủ quan hiệu suất sử dụng
Thông số Ví dụ
Tương tác con người – nội dung
Tương tác con người – con người
Hiệu lực Đánh giá thông tin hình ảnh nhận được chính xác như thế nào
Đánh giá phạm vi mà các mục tiêu truyền thông đạt được
Phan Đình Mạnh 65
Hiệu suất Đánh giá nỗ lực yêu cầu để xem Mobile TV
Đánh giá nỗ lực yêu cầu để giao tiếp bằng video
Sự hài lòng Đánh giá sự hài lòng tổng thể về nội dung
Đánh giá sự hài lòng tổng thể với liên lạc
Sự yêu thích Đánh giá sự cam kết ràng buộc với một website
Đánh giá sự vui vẻ với một trò chơi thời gian thực
4.2. QoE cho dịch vụ IPTV
4.2.1. Các yếu tố của QoE cho IPTV
Muốn đo đạc IPTV QoE thì trước hết ta cần phải biết các yếu tố của nó. IPTV QoE bao gồm nhiều yếu tố, chúng mô tả trải nghiệm khách hàng về công nghệ, giá trị dịch vụ và khả năng sử dụng dịch vụ.
Các yếu tố kỹ thuật của IPTV QoE có mối quan hệ chặt chẽ với các công nghệ và thiết bị đang được áp dụng để cung cấp dịch vụ IPTV. Các yếu tố kỹ thuật của IPTV QoE bao gồm:
Hình 4.3. Các yếu tố kỹ thuật của IPTV QoE
- Chất lượng Media (Video and Audio) : Khách hàng cảm nhận về chất lượng video và audio của dịch vụ IPTV tốt như thế nào?
Phan Đình Mạnh 66
- Tính tin cậy: Dịch vụ IPTV có đáng tin và ổn định không?
- Tính bảo mật: Dịch vụ IPTV có được bảo mật trong mạng IP hay không? Liệu các thuê bao có phải chịu sự gián đoạn gây ra bởi các hacker hoặc những user độc hại khác không?
QoE của mỗi một thuê bao cá nhân là không đủ để đánh giá dịch vụ. Trải nghiệm của người dùng phải được đánh giá trong dự kiến tải tối đa. Khả năng mở rộng số lượng tối đa các thuê bao có thể được hỗ trợ là những vấn đề quan trọng cần được xem xét đầy đủ ( hiệu suất hệ thống dưới tải và lưu lượng).
Các yếu tố thương mại của IPTV QoE bao gồm giá cả và nội dung. Chúng không thể được đo lường bởi các thiết bị kiểm tra. Các thuê bao sẽ so sánh dịch vụ IPTV với dịch vụ truyền hình cáp và vệ tinh, và họ sẽ trông chờ vào dịch vụ phù hợp với khả năng chi trả của họ. Giá cả hợp lý và cùng với nội dung được yêu thích sẽ giúp IPTV trở thành một thị trường giải trí có tính cạnh tranh cao.
Các yếu tố về tính khả dụng, được mô tả như vấn đề dễ sử dụng, cũng không thể đo đạc bởi các thiết bị kiểm tra. Tốc độ cài đặt STB, bản hướng dẫn điện tử dễ dàng sử dụng, điều khiển từ xa dễ dàng cũng ảnh hưởng đến trải nghiệm của NSD về IPTV.
Sự mong đợi của NSD là sự kết hợp của tất cả các yếu tố IPTV QoE. Sự thiếu hiểu biết về bất kỳ yếu tố nào cũng có thể dẫn tới sự thất bại của dịch vụ. Tuy nhiên, dưới góc nhìn của nhà kỹ thuật, trong phạm vi đồ án này chúng ta sẽ chỉ rập trung vào các yếu tố kỹ thuật.
4.2.2. Làm thế nào đểđảm bảo IPTV QoE [11]
Đảm bảo IPTV QoE là một thách thức rất lớn với các nhà cung cấp dịch vụ. Và để có thể đảm bảo được IPTV QoE, ta có thể thực hiện theo các bước sau đây[11]:
• Bước 1: Hiểu được các thách thức chủ yếu đối với mỗi yếu tố IPTV QoE. Xác định thiết bị và công nghệ nào có thể ảnh hưởng nhiều nhất đến chất lượng dịch vụ.
• Bước 2: Đưa các yếu tố QoE chủ quan vào các phép đo khách quan, xây dựng kịch bản thử nghiệm và số liệu để mô tả hiệu suất và khả năng mở rộng.
Phan Đình Mạnh 67
IPTV QoE.
• Bước 4: Phân tích kết quả thử nghiệm, sửa chữa và tối ưu các thiết bị mạng và hệ thống.
4.2.3. Thách thức chính của các yếu tố IPTV QoE
4.2.3.1. Chất lượng Media(Video và Audio)
Chất lượng Media là thách thức to lớn đối với IPTV QoE. TV về cơ bản là thiết bị media cung cấp các dịch vụ giải trí nghe nhìn cho các thuê bao. Cảm nhận vê chất lượng media của dịch vụ IPTV rất nhạy cảm với các tổn hao mạng như packet loss, delay, jitter và lỗi trình tự gói. Các vấn đề video gây ra bởi các tổn hao này như blocking, blurring, edge distortion, sự rung và nhiễu sẽ làm giảm QoE. Audio cũng rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng video. Nhiễu âm thanh hoặc âm thanh không đồng bộ đều không thể chấp nhận được.
IPTV được truyền trên nền mạng IP, một môi trường truyền dẫn truyền thống “best effort” lý tưởng cho các dịch vụ dữ liệu không nhạy cảm với tổn hao mạng. Một vài thách thức chính cần được giải quyết trước khi triển khai thực tế dịch vụ IPTV bao gồm:
• Sẵn có băng thông: Một kênh IPTV tiêu chuẩn sử dụng mã hóa MPEG-2 đòi hỏi 1,5-4Mbps. Nếu nhà cung cấp dịch vụ cho phép mỗi hộ gia đình có từ 2-3 TV, ngoài ra còn có các dịch vụ mạng khác hoạt động trên cùng một kết nối vật lý thì yêu cầu tối thiểu cho băng thông truy nhập sẽ là 10Mbps hoặc là hơn. Hơn nữa, các dịch vụ TV cũng được NSD sử dụng đồng thời nhiều hơn các dịch vụ dữ liệu khác, do vậy mạng biên và mạng lõi cũng cần nâng cấp băng thông đáng kể.
• Hiệu suất chuyển tiếp: IPTV quảng bá sử dụng multicast để truyền tải nội dung nhằm làm giảm thiểu băng thông tiêu thụ. Tuy nhiên, hầu hết việc cài đặt thiết bị mạng không hiệu quả cho chuyển tiếp lưu lượng multicast. Routers, switches, B- RASs và DSLAMs đều cần nâng cấp lớn nhằm nâng cao dung lượng và hiệu suất multicast. Bởi vì các ứng dụng unicast phải chia sẻ băng thông với IPTV quảng bá, nên các thiết bị mạng phải chuyển tiếp hỗn hợp cả lưu lượng unicast và multicast trên đường truyền.
Phan Đình Mạnh 68
• Quản lý băng thông: Đơn giản chỉ tăng băng thông sẵn có là không đủ để đảm bảo rằng IPTV có thể đáp ứng yêu cầu về băng thông. Riêng các ứng dụng chia sẻ tập tin Peer-to-Peer (P2P), đã chiếm tới 50-80% băng thông toàn cầu. Nhiều trong số các ứng dụng P2P đã được khéo léo ngụy trang bằng cách mang trên một số cổng dịch vụ nổi tiếng ( trong đó bao gồm cả cổng 80), đóng gói trong các giao thức ứng dụng khác (như HTTP) và bằng cách sử dụng tải mã hóa dữ liệu. Nhằm bảo vệ các luồng lưu lượng IPTV nhạy cảm với tồn hao, các chính sách về QoS phải được thực hiện từ đầu đến cuối mạng. Một mẹo khác để quản lý băng thông trên mạng là hạn chế lưu lượng có hại trên mạng, như là P2P hay email virus hay spam. Thiết bị kiểm tra băng thông thông minh thực hiện kiểm tra gói tin kỹ càng cũng cần được xem xét.
4.2.3.2. Channel Zapping
Các thuê bao có thể chuyển kênh nhanh và chính xác như thế nào cũng là một phần quan trọng của IPTV QoE. Trễ chuyển kênh chấp nhận được thường được cho vào khoảng 1.5s. Thời gian chuyển kênh vào khoảng 100-200ms thường được coi là xem được ngay lập tức. Nguyên nhân trễ chuyển kênh bao gồm các thiết bị mạng (như B-RASs, DSLAMs và switch tổng hợp) và STBs. STBs, thiết bị giải mã IPTV tại nhà của thuê bao cũng làm tăng thêm vài trăm ms trễ khi chuyển kênh do xử lý lệnh, trễ bộ đệm, trễ bộ giải mã MPEG và trễ bộ đệm video. May mắn thay, mỗi STB chỉ phục vụ 1 hộ gia đình (vì vậy không cần quan tâm đến khả năng mở rộng) và các chức năng chính của STB là được xử lý trong phần cứng. Do vậy, hiệu suất của STB là tương đối ổn định.
Các giao thức Multicast được sử dụng như là kỹ thuật kích hoạt channel zapping của cơ sở hạ tầng mạng. IGMP (Internet Group Management Protocol) hay MLD (Multicast Listener Discovery) rời/gia nhập trễ chính là nguồn chính gây trễ chuyển kênh. Để giữ cho trễ chuyển kênh tổng thể vào khoảng 1s, thì mục tiêu trễ rời/gia nhập muticast của mỗi thành phần mạng cần vào khoảng 10-200ms.
Việc thử nghiệm channel zapping có những thách thức chính sau đây:
Phan Đình Mạnh 69
mà bình thường vẫn được điều khiển bởi CPU. Tuy nhiên việc thực hiện đo lường dựa trên CPU thường có độ chính xác chỉ 10s, do đó không đủ chính xác. Do vậy, đòi hỏi phần cứng dựa trên đo đạc rời/gia nhập IGMP.
- Môi trường mô phỏng hệ thống thực: Trong môi trường sử dụng thực tế “Multiplay”, các giao thức tại lớp multiple như PPPoE (Point to Point Protocol over Ethernet), DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) và TCP cũng như lưu lượng multicast và unicast là chạy cùng một lúc. Do đó, giải pháp thử nghiệm phải mô phỏng được thực tế trong những điều kiện phức tạp. Điều này cũng chính là một thách thức không nhỏ cần được giải quyết.
- Khả năng mở rộng: Testbed kiểm tra IPTV channel zapping phải mô phỏng được hàng ngàn thuê bao và hàng trăm kênh chỉ trong một kịch bản duy nhất. Chỉ có quy mô mô phỏng lớn mới giúp ta đánh giá hiệu suất thực tế dưới tải, từ đó xác định ngưỡng khả năng mở rộng.
4.2.3.3. Tính tin cậy
Các thuê bao luôn mong đợi các nhà cung cấp dịch vụ đảm bảo cung cấp dịch vụ IPTV đáng tin cậy. Trước khi thảo luận về tính tin cậy mà NSD mong chờ ở dịch