Разработка и исследование моделей оценки качества передачи видео в IP-сетях

• Автор: Маколкина, Мария Александровна
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ КОНЦЕПЦИЙ
ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ УСЛУГ IPTV
1.1 Структура построения IPTV
1Л.1 Услуги 1PTV
1.1.2 Архитектура IPTV
1.1.2Л Головная станция и узел кодирования
1.1.2.2 Подсистема Видео по требованию
1.1.2.3 Сервисная платформа Middleware
1.1.2.4 Абонентское устройство
1.1.2.5 Подсистема условного доступа
1.1.3 Режимы передачи графика и протоколы в ТР-сетях
Выводы по главе
ГЛАВА 2 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЦЕНЮ! КАЧЕСТВА
ОБСЛУЖИВАНИЯ В IPTV
2.1 Показатели качества обслуживания в NGN
2.2 Механизмы обеспечения QoS в NGN
2.3 Методы оценки качества передачи видео
2.3.1 Субъективные методы
2.3.1.1 Mean Opinion Score
2.3.1.2 Picture Quality Rating
2.3.1.3 Difference Mean Opinion Score
2.3.1.4 Subjective Assessment Method for Video Quality evalution
2.3.1.5 Quality of Experience
2.3.2 Объективные методы
2.3.2.1 Media Delivery Index
2.3.2.2 Video Quality Measurement
2.3.2.3 Moving Picture Quality Metric
2.3.2.4 Noise Quality Measure
2.3.2.5 Peak Signal to Noise Ratio
Выводы по главе

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ МОДЕЛИ ОБЪЕКТИВНОЙ
ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПЕРЕДАЧИ ВИДЕО В 1Р-СЕТЯХ
3.1 Базовая модель
3.2 Моделирование влияния различных кодеков
3.3 Оценка разработанной модели
3.3.1 Оценка модели с помощью 1хСЬапо
3.3.2 Экспериментальная оценка
3.3.3 Моделирование влияния различных кодеков
в зависимости от уровня потерь
3.4 Выводы по результатам моделирования
3.5 Относительная метрика оценки качества видео
Выводы по главе
ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ САМОПОДОБИЯ ТРАФИКА
НА ОЦЕНКУ КАЧЕСТВА ВОСПРИЯТИЯ
4.1 Исследование аномалий трафика
4.1 Л Описание иммитационной модели
4.1.2 Методы оценки параметра Хёрста
4.1.3 Расчёт параметра Хёрста
4.1.4 Результаты моделирования
4.2 Взаимосвязь коэффициента Хёрста с субъективной оценкой
качества передачи видео
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Листинг программы
Приложение Б. Акты о внедрении

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Современное общество характеризуется проникновением бизнеса во все области человеческой жизни. При этом в деловом мире можно наблюдать две основные тенденции -к укрупнению бизнеса и к всё большей роли, которую в нём играют инфокоммуникации. Но современные услуги связи необходимы не только деловым заказчикам, связь всё чаще используется рядовыми пользователями: она становится неотъемлемой частью общения людей, доступом к популярным развлечениям, элементом престижа, средством заработка и т. д.
По мере развития и усложнения услуг связи, они обычно становятся более требовательными к ресурсам сети связи, на базе которой они предоставляются.
Концепция сетей связи следующего поколения Next Generation Network (NGN) дает оператору большие возможности по организации практически неограниченного количества услуг, в то же время она ставит новые задачи с точки зрения создания и внедрения новых методов для оценки качества восприятия Quality of Experience (QoE).
Современным телекоммуникационным операторам, стремящимся к увеличению средней прибыли с пользователя Average Revenue Per User (ARPU), необходимо не только постоянно внедрять вновь появляющиеся услуги, но и для того, чтобы оставаться конкурентно способными, следует не забывать о качестве предоставляемых услуг. Сегодня услуги Internet Protocol Television (IPTV) завоевывают все большую популярность среди рядовых пользователей, и большинство операторов уже развернули или разворачивают площадки для их внедрения. Данный тип услуг является нетривиальным с точки зрения оценки качества. Существует ряд методов для оценки качества передаваемого видео, но нет однозначного мнения и как следствие подхода, дающего четкое представление оператору, что же видит на экране телевизора пользователь, поэтому сложно спрогнозировать и предотвратить возникающие проблемы в вещании, предупредить клиента и повысить тем самым его лояльность. Объём

Всякий раз, когда пользователь 1PTV переключает канал, в сети начинается активный обмен информацией. Во-первых, пользователя нужно отключить от группы Multicast, к которой он подключен. Во-вторых, командой Join подключить его к новой группе. В-третьих, если канал вещания вообще отсутствует в данный момент, так как его никто не смотрит, значит, нужно инициировать вещание и создать новую группу Multicast. В-четвёртых, в случае использования процедуры IGMP snooping все перечисленные изменения должны быть переданы по сети, чтобы обновить соответствующие реестры групп вещания.
Добавим к этому, что каждый из перечисленных шагов предусматривает не просто передачу одного-двух сообщений, а выполнение целой протокольной процедуры, и тогда станет понятно, что простое нажатие клавиши на пульте IPTV запускает довольно сложный механизм. Иногда из-за настроек сети, задержек, перегрузок на направлениях и т. д. переключение каналов может существенно запаздывать.
Это доставляет неудобство пользователям, привыкшим к мгновенному переключению каналов на традиционном телевизоре (при кабельном телевидении, например). По мнению некоторых специалистов, IPTV-zapping time представляет собой не столько техническую проблему, сколько социальную болезнь. Многие пользователи любят довольно интенсивно «пощелкать» каналами. Но в условиях IPTV такой пользователь становится источником существенной сигнальной нагрузки на сеть.
Протокол OSPF (Open Shortest Path First, RFC 2328) [30] является протоколом динамической маршрутизации и использует алгоритм поиска оптимального пути по состоянию каналов. Работает на основе алгоритма поиска кратчайшего пути, предложенного Дейкстрой. При изменении топологии OSPF вычисляет маршруты заново, используя минимальный служебный трафик протокола маршрутизации (так называемые «обновления») за счёт расчёта таблицы маршрутизации на каждом маршрутизаторе. Обновление таблицы маршрутизации происходит в среднем каждые 4 с.