Các nhà khai thác dịch vụ viễn thông trên nền IP cần phải đảm bảo QoE nhằm đưa lại sự hài lòng cho khách hàng nhằm phát triển dịch vụ. Để đạt được điều đó thì họ cần thiết lập và triển khai các phương pháp kiểm thử để đánh giá QoE của các dịch vụ họ cung cấp.
Mục tiêu cần hướng tới của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông cũng như giới nghiên cứu là đồng nhất các nền tảng liên quan đến QoE trong cộng đồng viễn thông và có một sự chuẩn hóa chung.
Phan Đình Mạnh 80
CHƯƠNG V
PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA QOS VÀ QOE
Mục tiêu cuối cùng của QoS là đưa tới sự “thoả mãn” cho người sử dụng khi dùng dịch vụ nào đó. Mức độ thoả mãn của mỗi người là khác nhau đối với một loại dịch vụ nào đó và giữa các dịch vụ (chẳng hạn thoại và dịch vụ IPTV) cũng có yêu cầu khác nhau để làm thoản mãn ngưởi sử dụng. Do đó, cần định nghĩa nên một tập các tham số chung để cho phép ánh xạ từ yêu cầu dịch vụ vào các giao thức bên dưới, điều này sẽ dẫn tới việc: các dịch vụ khác nhau thì có các yêu cầu khác nhau về các tham số QoS và bản thân trong mỗi dịch vụ thì cũng cho phép người sử dụng lựa chọn các tham số chất lượng mà họ thích.
Mặc dù mang tính chủ quan của người đánh giá, QoE cũng nên được lượng hóa đến một mức độ nhất định để có thể được sử dụng hữu ích cho các mục đích khác nhau như đưa vào hợp đồng thống nhất mức dịch vụ ký kết giữa nhà cung cấp và khách hàng. Phương pháp để đánh giá mức độ hài lòng QoE một mặt cần bao hàm những yếu tố mang tính tâm lý chủ quan của người sử dụng, mặt khác cần phải đưa ra những kết quả sát thực tiễn và có thể tái dựng lại khi có nhu cầu. Điều này trước tiên đòi hỏi sự thấu hiểu về nhu cầu mà người sử dụng đang có, nắm được yếu tố nào là nhân tố ảnh hưởng đến sự đánh giá chủ quan của của người sử dụng cho loại hình dịch vụ mà họ sử dụng.
Qua phân tích đánh giá tại các phần trước ta có thể thấy QoE phụ thuộc rất nhiều vào các tham số của QoS và hệ thống cảm giác của con người vì vậy cần có một cơ chế tự đánh giá của người dùng feedback lại về nhà cung cấp. Các nhà cung cấp dịch vụ rất cần tìm một hàm liên hệ giữa các thông số QoS và QoE để đánh giá và tối ưu hệ thống. Trong phần này sẽ phân tích mối quan hệ giữa QoS và QoE của người dùng tìm ra hàm ánh xạ QoE và QoS để khuyến nghị các bộ tham số QoS cần thay đổi sao cho đạt được yêu cầu QoE.
Phan Đình Mạnh 81
Hình 5.1. Mô hình hệ thống testbed IPTV trên IMS
Các thành phần:
• Open IMS core : Open IMS Core là một dự án mã nguồn mở của viện FOKUS của Đức bao gồm :
+. CallSession Control Functions (CSCFs) : Định tuyến các yếu tố trung tâm cho tín hiệu IMS.
+. Home Subscriber Server (HSS) tuy nhiên ở dạng thu gọn và được gọi là FhoSS : Quản lý hồ sơ người dùng và liên kết các qui tắc định tuyến.
• Appication Server – AS : là một thành phần SIP, thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý dịch vụ. AS kết nối với S-CFCS thông qua giao tiếp SIP.
• Media streaming server : Lưu trữ và thực hiện truyền dữ liệu media. Ở đây ta dùng Darwin streaming server để lưu trữ và truyền dữ liệu video.
• IMS client : Được phát triển để chạy các dịch vụ qua IMS core.
5.2.Tương quan giữa MOS và các tham số của QoS [11]
Trong các thí nghiệm ở Testbed cũng như tính toán tương quan giữa MOS và các tham số của QoS, ta sẽ tập trung đánh giá sự phụ thuộc của thông số QoE là
Phan Đình Mạnh 82 phải thay đổi các thông số QoS nói trên rồi đo đạc các thông số QoE để xét sự phụ thuộc của các thông số này vào các thông số QoS.
Để đo đạc đặc điểm MOS, một nhóm người sẽ được cho xem các đoạn video được truyền qua hệ thống mô phỏng IPTV và tiến hành cho điểm theo thang điểm MOS theo cảm nhận cá nhân.
Để xét sự phụ thuộc của các thông số QoE vào các thông số QoS ta dùng công cụ hồi quy bằng phương pháp hồi quy bình phương nhỏ nhất của Excel để có thể đưa ra hàm hồi quy biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số QoE và các tham số QoS.
Thang điểm MOS theo cảm nhận của người sử dụng:
Phan Đình Mạnh 83 Để khảo sát mối quan hệ giữa MOS và PLR ta cho Delay = 0ms, Jitter = 0ms, sau đó ta thay đổi PLR tăng dần và tính điểm MOS ứng với các giá trị PLR đó. Kết quả thu được:
Bảng 5.1 : Kết quả khảo sát MOS và PLR qua khảo sát testbed trên IMS
PLR(%) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 2 2.5 3 4
Q-MOS 5 5 4 4 4 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 1
Hình 5.3. Mối quan hệ MOS và PLR qua khảo sát testbed trên IMS
Đánh giá: PLR ≤ 0.2%, chất lượng dịch vụ được đảm bảo Hàm tương quan theo số liệu thống kê:
y = -0.007x4 - 0.215x3 + 1.796x2 - 4.263x + 5.099 y : MOS; x : PLR(%)
5.2.2. Tương quan giữa MOS và Jitter
Với thí nghiệm này, ta cố định tham số Delay = 0ms, cho PLR = 0, thay đổi Jitter tăng dần và tính toán MOS với các giá trị đó của Jitter.
Kết quả thu được:
Bảng 5. 2 : Kết quả khảo sát MOS và Jitter qua khảo sát testbed trên IMS
Jitter(ms) 0 50 100 150 200 300 400 450 500 550 600
Phan Đình Mạnh 84
Hình 5.4. Mối quan hệ MOS và Jitter qua khảo sát testbed trên IMS
Đánh giá: Jitter ≤ 150ms , chất lượng dịch vụ được đảm bảo Hàm tương quan theo số liệu thống kê:
y = 1E-13x5 - 4E-10x4 + 3E-07x3 - 0.000x2 + 0.005x + 5.01 y: MOS; x : Jitter(ms) (y=5, 0 ≤ x ≤ 150)
5.2.3. Tương quan giữa MOS và Delay
Để khảo sát mối quan hệ giữa MOS và Delay ta cho PLR = 0, Jitter = 0ms, sau đó ta thay đổi PLR tăng dần và tính điểm MOS ứng với các giá trị PLR đó.
Bảng 5.3 : Kết quả khảo sát MOS và Delay qua khảo sát testbed trên IMS
Delay(ms) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1100 1200
Phan Đình Mạnh 85
Hình 5.5. Mối quan hệ MOS và Delay qua khảo sát testbed trên IMS
Đánh giá: Delay ≤ 400ms , chất lượng dịch vụ được đảm bảo. Hàm tương quan theo số liệu thống kê:
y = -4E-14x5 + 1E-10x4 - 8E-08x3 + 2E-05x2 - 0.001x + 5.003 y : MOS ; x : Delay(ms), (x ≥ 0)
5.3. Phân tích mối quan hệ giữa QoE và các tham số QoS
Việc phân tích mối liên hệ giữa QoE và bộ các tham số : Bit rate(Br), Delay(Dl), Jitter(Jt), Packet loss(Plr) dựa trên mô hình hồi quy tuyến tính đa biến.
- Phương trình liên hệ Qmos (Br,Dl,Jt,Plr) có dạng như sau : Qmos = Constant + a.Br + b.Dl + c.Jt + d.Plr
Constant : hằng số.
a,b,c,d là các hệ số .
Các đơn vị của tham số: Br(kbps), Dl(ms), Jt(ms), Plr(%)
Việc tính toán đưa ra phương trình liên hệ : Sử dụng phần mềm SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) [25]
- Phần mềm dựa trên bộ số liệu đã đo được về Qmos, Br, Dl, Jt, Plr để phân tích đưa ra hàm.
Cách thực hiện :
+ Bộ dữ liệu đo được lưu trong file dataQoE.sav + Bảng dữ liệu có dạng như sau.
Phan Đình Mạnh 86 ID
channel (kbps) Br (ms) Dl (ms) Jt (%) Plr Qmos channel ID (kbps) Br (ms) Dl (ms) Jt (%) Plr Qmos 1 768 500 0 0 5 37 768 500 100 2.5 2 2 768 400 50 0 5 38 768 500 0 2.5 2 3 768 400 100 0 5 39 768 500 500 2.5 1 4 768 200 150 0 5 40 768 500 450 2.5 2 5 768 200 250 0 5 41 768 500 0 3 1 6 768 200 300 0 5 42 64 500 500 5 1 7 768 500 500 0 3 43 64 400 0 0 3 8 768 500 450 0 4 44 64 400 400 2 1 9 768 300 300 0 5 45 64 200 200 1 3 10 768 300 550 0 2 46 64 700 0 0 2 11 768 300 600 0 1 47 64 800 0 0 1 12 768 300 0 0.5 4 48 64 500 0 1 3 13 768 150 50 0.5 4 49 64 500 0 2 2 14 768 500 100 0.5 4 50 64 300 100 0 4 15 768 500 400 0.5 2 51 64 300 150 1 2 16 768 500 350 0.5 3 52 64 300 200 3 1 17 768 500 250 0.5 3 53 64 300 120 0 3 18 768 500 200 0.5 4 54 64 150 120 0 3 19 768 500 0 1 4 55 64 500 450 1 1 20 768 500 100 1 4 56 64 500 400 1 2 21 768 500 300 1 3 57 64 500 300 1 2 22 768 500 500 1 1 58 64 500 200 1 2 23 768 500 450 1 2 59 64 500 100 1 3 24 768 500 350 1 3 60 64 500 100 2 2 25 768 500 0 1.5 2 61 64 500 200 2 1 26 768 500 50 1.5 2 62 64 500 100 3 1 27 768 500 200 1.5 2 63 64 500 200 3 1 28 768 500 300 1.5 1 64 64 500 100 4 1 29 768 500 0 2 2 65 64 500 150 1 2 30 768 500 200 1 3 66 64 500 150 2 2 31 768 500 150 1 3 67 64 500 150 3 1 32 768 500 150 2 2 68 64 500 0 5 1 33 768 500 200 2 2 69 64 500 0 3 1 34 768 500 250 2 2 70 64 0 0 5 1 35 768 500 300 2 1 71 64 0 0 4 2 36 768 500 0 2.5 2 72 64 0 0 3 2
Phan Đình Mạnh 87 thuộc) còn Br, Jt, Plr lần lượt đưa vào Independent(biến độc lập).
Hình 5.6. Phần mềm SPSS – Linear Regression
+ Sau khi ấn OK ta được 4 bảng :
Bảng 5.5. Các thông số QoS Variables Entered/Removedb Model Variables Entered Variables Removed Method 1 Plr, Dl, Jt, Bra . Enter a. All requested variables entered.
Phan Đình Mạnh 88 Model Summary Model R R Square Adjusted R Square Std. Error of the Estimate 1 .815a .664 .644 .760 a. Predictors: (Constant), Plr, Dl, Jt, Br
Bảng 5.7. Đánh giá sự phù hợp của mô hình hồi quy
ANOVAb
Model
Sum of
Squares df Mean Square F Sig. 1 Regression 75.389 4 18.847 32.669 .000a
Residual 38.076 66 .577 Total 113.465 70
a. Predictors: (Constant), Plr, Dl, Jt, Br b. Dependent Variable: Qmos
Bảng 5.8. Đánh giá ý nghĩa của các hệ số hồi quy
Coefficientsa Model Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients t Sig. B Std. Error Beta 1 (Constant) 4.367 .355 12.313 .000 Br .001 .000 .303 3.950 .000 Dl -.003 .001 -.286 -3.986 .000 Jt -.002 .001 -.311 -4.231 .000 Plr -.604 .075 -.608 -8.025 .000
Phan Đình Mạnh 89 Từ bảng này ta suy ra được các hệ số của phương trình :
Constant = 4.367; a = 0.001; b = -0.003; c = -0.002; d = -0.604 Rút ra được phương trình Qmos(Br,Dl,Jt,Plr) là:
Qmos = 4.367 + 0.001Br – 0.003Dl – 0.002Jt – 0.604Plr
Nhận xét: Dựa vào phương trình Qmos(Br,Dl,Jt,Plr) ta thấy được mối liên hệ giữa các thông số Bit rate, Delay, Jitter, Packet loss tới Qmos. Các thông số có ảnh hưởng khác nhau tới giá trị Qmos vì đơn vị các thông số là khác nhau các khoảng tính toán di chuyển trong từng đoạn phù hợp với mỗi thông số.
Với hệ số a > 0 chứng tỏ thông số Bit rate tỉ lệ thuận với Qmos, Bit rate càng cao thì thông số Qmos càng cao. Đây cũng là điều dễ hiểu, vì với bit rate cao đồng nghĩa với hình ảnh sẻ có độ phân giải cao và mượt mà hơn nên người sử dụng sẽ đánh giá cao hơn.
Với hệ số b,c,d < 0 chứng tỏ các thông số Delay, Jitter, Packet loss sẽ làm giảm chất lượng dịch vụ, gây nên khó chịu dành cho người sử dụng. Với d = -0.604 tương ứng với Packet loss(có trị tuyệt đối lớn hơn nhiều lần so với b,c tương ứng với thông số Delay, Jitter). Nhưng độ di chuyển thông số của Packet loss chỉ là từ 0% đến 5%, còn Delay và Jitter thì độ di chuyển là từ 0ms đến 800ms, điều đó làm cho giá trị Qmos không quá phụ thuộc vào một thông số QoS nào mà chịu sự ảnh hưởng của tất cả các thông số.
5.4.Kết luận chương
Căn cứ vào số liệu và kết quả khảo sát của testbed IPTV trên IMS, để đảm bảo chất lượng cho người xem, có trải nghiệm tốt thì các thông số QoS cần phải đảm bảo các thông số QoS ở một mức độ nhất định như:
PLR (%) ≤ 0.2%; Jitter ≤ 150 ms; Delay ≤ 400ms
Mặt khác dựa vào phương trình liên hệ Qmos(Br,Dl,Jt,Plr) ta thấy được sự ảnh hưởng các thông số QoS lên QoE là khác nhau. Nhà cung cấp dịch vụ cần nâng cao thông số Bit rate cũng như giảm thiểu các thông số Delay, Jitter, Packet loss để dịch vụ đến người sử dụng là tốt nhất. Tuy nhiên, phương trình còn phụ thuộc vào số lượng người đánh giá để đưa ra thống kê đầy đủ và gần đúng nhất.
Phan Đình Mạnh 90
KẾT LUẬN
Xét trên khía cạnh công nghệ, xu hướng công nghệ hiện nay là sự hội tụ của nhiều công nghệ để đưa ra những loại hình dịch vụ tổng hợp cho khách hàng, đồng thời tận dụng được những cơ sở hạ tầng sẵn có để giảm thiểu chi phí đầu tư nâng cấp. Dịch vụ IPTV chính là một sản phẩm của sự hội tụ đó khi mà chỉ với một thiết bị đầu cuối khách hàng có thể sử dụng nhiều loại hình dịch vụ. Nhằm thỏa mãn nhu cầu giải trí ngày càng cao của con người thì cùng với đó là yêu cầu ngày càng cao về chất lượng dịch vụ, việc đánh giá chất lượng trải nghiệm(QoE) trong mạng IPTV ngày càng giữ vai trò quan trọng để đưa dịch vụ đến người sử dụng một cách hoàn thiện nhất.
Tuy nhiên, việc đánh giá QoE hiện nay gặp còn nhiều khó khăn do chưa có một quy chuẩn và mô hình nào để đánh giá QoE trong dịch vụ IPTV. Bước đầu, chúng em đã xây dựng mô hình testbed IPTV trên nền IMS tương đối nhỏ gọn để phần nào đó đánh giả đầy đủ chất lượng trải nghiệm của người sử dụng. Để dịch vụ IPTV phát triển bùng nổ trong thời gian tới thì khái niệm QoE cần được nhắc tới nhiều hơn nữa, và phải bổ sung thêm nhiều yếu tố như channel zapping, công thức ánh xạ đầy đủ từ QoS sang QoE, và các vấn đề về tính bảo mật, tin cậy.
Trong khuôn khổ luận văn này, em đã cố gắng đánh giá được sự phụ thuộc cũng như tương quan giữa các thông số QoE và các thông số QoS như Bit rate, PLR, Jitter, Delay. Luận văn đã đưa ra được các thông số về QoS để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người sử dụng. Và các thông số đó cũng bám sát với thông số thực tế dịch vụ IPTV mà Digicom-VTC đang triển khai mà em đo đạc được.
Tuy nhiên, do đây là đề tài khá mới mẻ, cũng như hạn chế về tài liệu, thời gian và kiến thức chuyên sâu nên các đánh giá này còn chưa thực sự đầy đủ. Vì thế em rất mong sự quan tâm và đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để nội dung luận văn hoàn thiện hơn.
Phan Đình Mạnh 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Anne Bodzinga (2008), “Interworking IPTV Services with IMS”, Lucent Tecnology.
[2] Bjørn Hestnes, Peter Brooks, Svein Heiestad , “QoE (Quality of Experience) – measuring QoE for improving the usage of telecommunication services”. [3] David Soldani, Man Li and Renaud Cuny (2006), “QoS and QoE Management
in UMTS Cellular Systems” John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: 0-470-01639-6. [4] Fernando Kuipers, RobertKooij , Danny De Vleeschauwer, Kjell Brunnström,
“Techniques for Measuring Quality of Experience”.
[5] Gerard O’Driscoll (2008), “Next Generation IPTV Services and Technologies”. First edition, John Wiley & Sons, Inc.
[6] Georg Mayer, Hisham Khartabil and Aki Niemi (2006), “The IMS IP Multimedia Concepts and Services”, Second Edition Miikka PoikselkäJohn Wiley &Sons.
[7] Gilbert Held (2007), “Understanding IPTV”, First edition, Auerbach Publications.
[8] ITU (11-18 December 2007), “Quality of Experience Requirements for IPTV Services”, 7thFG IPTV meeting: Qawra, St Paul’s Bay, Malta.
[9] Network performance objectives for IP-based services - ITU-T Recommendation Y.1541 (2006).
[10] Jinyun Zhang, Yige Wang, Bo Rong (August 2009) “QoS/QoE Techniques for IPTV Transmissions”, TR2009-010.
[11] Trương Thu Hương (Năm học 2010-2011), bài giảng “Chất lượng trải nghiệm cho mạng nội dung số IPTV” viện Điện tử - Viễn thông , ĐH Bách Khoa Hà