2. Bố cục luận văn:
2.3.1. Đo đạc và kiểm soát QoE:
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 (Service Level Agreement - SLA) ký kết giữa nhà cung cấp và khách hàng, NSD. 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 NSD, 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 NSD đang có, nắm được yếu tố nào là nhân tố ảnh hưởng đến sự đánh giá chủ quan của NSD cho loại hình dịch vụ mà họ sử dụng.
Phát triển các phương pháp để có thể đo đạc, lượng hóa QoE không phải là vấn đề đơn giản vì ngoài các yếu tố thuần túy kỹ thuật (như trong trường hợp QoS) còn cần phải xem xét những yếu tố mang tính con người. Để đánh giá QoE có thể đi theo phương 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 phương thức này là tạo ra cách ánh xạ phản ánh được chân thực nhất những yếu tố mang tính chủ quan của NSD, ví dụ như những tính chất của hệ thị giác con người. 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 2.8 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 lượng trung bình (mean throughput) sang các mức độ QoE bao gồm xuất sắc (excellent), rất tốt (very good), trung bình (average), tạm chấp nhận được (fair), và kém (poor), dùng cho dịch vụ truy nhập web sử dụng WAP/ xHTML trong mạng di động.
Bảng 2.8: Ánh xạ từ các tham số QoS sang QoE của dịch vụ truy nhập web sử dụng WAP/ xHTML trong mạng di động.
QoS KPLs QoE-subjective scale
Excellent Very good Average Fair Poor End-to-end delay (median) ≤2s ≤4s ≤8s ≤15s ≥15s Packet loss ratio ≤0% ≤0.1% ≤1% ≤5% ≥5% Mean throughput ≥200kb/s ≥120kb/s ≥60kb/s ≥20kb/s ≤20kb/s
QoE cho IPTV có thể được đánh giá bằng phương pháp mang tính chủ quan qua tham số MOS. Một nhóm NSD sẽ được chọn lựa để cùng xem đoạn video và cho điểm chất lượng từ 1 đến 5 (5 tương ứng với chất lượng tốt nhất). Tham số MOS của đoạn video sẽ được lấy trung bình từ các kết quả cho điểm của NSD, phương pháp này chỉ khả thi trong môi trường phòng thí nghiệm, không áp dụng được trong môi trường ứng dụng thời gian thực.
Các phương pháp khác để đánh giá QoE cho IPTV dựa vào nguyên lý hoạt động truyền tải của IPTV. Các gói của luồng video được 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 (de-compression) với tốc độ khác nhau. Bộ đệm có nhiệm vụ cung cấp các gói với tốc độ đều đặn cho bộ giải mã để tái hiện hình ảnh cho người 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 hưởng 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 tượng các gói bị mất do bộ đệm chỉ có dung lượng giới hạn. Với người xem, ảnh sẽ bị biến dạng và những chi tiết trong ảnh bị nhòe, hoặc bị mất. Ngược lại, nếu các gói IP đến quá chậm thì bộ đệm không có gì để đưa vào bộ giải mã, dẫn đến hiện tượng ngừng hình, giật hình khi xem.
2.3.2. Các mô hình QoE:
QoE cho IPTV có thể được đánh giá một cách lượng hóa qua tham số MDI (Media Delivery Index). Về bản chất, MDI cũng là một tham số được 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 được hiển thị dưới dạng chuẩn DF:MLR. Ưu điểm của MDI là đại lượng này có thể được đo kiểm tại bất cứ điểm nào trên đường
truyền từ nguồn ảnh đến người xem (NSD) và từ giá trị MDI có thể ánh xạ đến QoE để có được những hành động, biện pháp xử lý kịp thời. MDI đáp ứng được 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 thường), VOD (Video on Demand: video theo yêu cầu) và 0.0005 cho HDTV (high-definition television: truyền hình phân giải cao).
Hình 2.31. Mô hình đánh giá QoE cần sự so sánh giữa hình ảnh gốc và hình ảnh đầu nhận
MPQM (Moving Picture Quality Metrics) và V-factor là hai mô hình khác để đánh giá QoE của dịch vụ IPTV. MPQM là mô hình đặt nền tảng trên những tính chất của hệ thống thị giác của con người và đánh giá sự suy giảm chất lượng qua vòng đời điển hình của ảnh video (nén, truyền, giải nén) có ảnh hưởng thế nào đến chất lượng hình ảnh qua cảm nhận của NSD đầu cuối. Về mặt cấu trúc hệ thống, vị trí đánh giá MPQM trên đường truyền luồng video được hiển thị trong Hình 2.32. Có thể thấy là khác với các giải pháp đánh giá chất lượng video thông thường được phát triển trong môi trường phòng thí nghiệm (xem Hình 2.31), MPQM không cần đến sự so sánh giữa hình ảnh gốc và hình ảnh nhân được. Điểm cơ bản này mang lại tính khả thi và độ mở rộng cao cho MPQM trong thực tế. Trong môi trường IPTV, địa điểm của hình ảnh nhận được nơi NSD đầu cuối có thể cách xa nhiều cây số so với địa điểm hình ảnh gốc. Hơn thế nữa có rất nhiều kênh IPTV được truyền tải đến NSD sẽ làm cho những phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh cần có so sánh giữa hình ảnh gốc với hình ảnh cuối khó có thể thực hiện được trong thời gian thực (realtime operation).
Từ đầu vào là xác suất mất gói (Packet Loss Probability), phân tích lượng thông tin được hình ảnh truyền tải (entropy analysis), độ biến thiên trễ (jitter), độ xung gốc (Program Clock Reference), loại mã hóa (MPEG2, H264), MPQM đưa ra thang điểm 5 cho chất lượng IPTV, “Excellent” tương ứng thang điểm 5, “Good” tương ứng thang điểm 4, “Fair” tương ứng thang điểm 3, “Poor” tương ứng thang điểm 2, “Bad” tương ứng thang điểm 1. Hình 2.33 mô tả mô hình MPQM ở mức tổng quan.
Hình 2.33. 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 lượng 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 lượng, ví dụ như các tham số ở lớp mạng Hình 2.34 mô tả mô hình V-Factor ở mức tổng quan.
Chương 3. ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG TRONG IPTV