Методы оценки качества обслуживания IPTV

Citation preview

« г

г

г г

»

-

г г

М IPTV

)

)) 2012

1

65

537.8 33

,

. .

,

. .

ь

-

М

65

,

Г

, М. .

. .

.–

.:

IPTV: , 2012. – 16 .

-

/

.

«

«

».

»

IPTV, IPTV

,

. IPTV

. «

1, 2,

210406 «

Ы

», 210700

». У К 537.8 К 33

 

. ., 2012

.

.

«

-

. .

-

», 2012

2

1

2 3 4

.............................................................................................................................................. 3 .................................................................................................................................................. 4 IPTV ............................................................................................................... 4 1.1 IPTV .................................................................................................................................. 4 1.2 IPTV ......................................................................................................................... 6 1.3 IP................................................................ 12 NGN .................................................................................... 15 QШS NGN .............................................................................................. 16 IP ...................................................................... 17 4.1 ............................................................................................................... 17 4.1.1 MOS ........................................................................................................................................... 18 4.1.2 PQR ............................................................................................................................................ 18 4.1.3 DMOS ........................................................................................................................................ 19 4.1.4 SAMVIQ .................................................................................................................................... 20 4.1.5 QoE ............................................................................................................................................ 21 4.2 .................................................................................................................. 25 4.2.1 MDI ............................................................................................................................................ 26 4.2.2 VQM .......................................................................................................................................... 28 4.2.3 MPQM ....................................................................................................................................... 28 4.2.4 NQM .......................................................................................................................................... 29 4.2.5 PSNR.......................................................................................................................................... 29

3

В , TCP/IP,

IPTV (Internet Protocol Television) , NGN (Next generation Network).

NGN

. IPTV. ,

, , ,

.

,

,

IPTV, IPTV .

IP ,

IPTV. IP.

я IPTV IPTV (Internet Protocol Television) IP. IPTV , , .

IPTV"). . У

IPTV c Internet-TV. . IPTV , IPTV IP. IPTV ITU-T В.1910 Д1] ("

IPTV

NGN.

IPTV IPTV . .

— ,

IPTV

( . .

, - HDTV)

, IPTV

, 4

. STB. : .

,

IPTV «

» VOD (VТНОШ-on-DОЦКЧН). VOD :

, IPTV PVR

. IЧstКЧt PVR, TSTV.

.

,

3 VoD; 3.

; 2.

: 1.

: BTV, EPG, SO, NPVR, PLTV, ,

. BTV - Broadcast Television – ,

IPTV

.

IP

.

.

. EPG – Electronic Program Guide – , . .

«

.

. NPVR – Network Personal Video Recorder – » EPG. . « ( - , 24 72 ) SO – Start Over – – . PLTV – Pause Live TV ―pКusО‖ ―pХКв‖, Instant PVR – ―rОМШrН‖ ―rОМШrН‖ ―stШp‖. TSTV – Time-shift TV – ―PVR-ЛКsОН‖

. TSTV

PVR – »

.

. .

.

,

. EPG,

. .Э 5

« «

«

».

»

―rОаТЧН‖ , , , . .). » : VOD, SVOD, NVOD. VOD – Video on Demand – . , . ), , , ,

(10

( - , 6/12/24 .

. SVOD – Subscription Video on Demand –

VOD

.

.

. NVOD – Near Video on Demand –

.

.

,

JКЯК ( ICQ, ,

VOD ( - , 6/12/24

, .

,

-

),

,

,

,

,

).

, (ЦuХtТМКst). Э , . . ЦuХtТМКst.

,

,

,

.

. ,

,

,

:

, IPTV ,

SMS-

,

. .

,

IPTV

, . А

:

, ,

STB

IP,

, . .

.

IPTV

6

.

IPTV,

С

,

      

IPTV.

: (HОКНEЧН) ; (VТНОШ ШЧ DОЦКЧd); (MТННХОаКrО); (SОtTШpBШб); (Conditional Assess System). , : — 4 MЛps MPEG2 IPTV

MЛps

MPEG4.

.

MuХtТМКst IPTV.



.

,

QШS.

,

. ,

. . 

;



–

 /

. 1

,

,

–

– ;

–

MPEG-

; -

IP-

, .

(

47-826

,

IP-multicast / IP-unicast.

, , IP - IP Streamer. :

/



2,5

/ , IP ,

. ).

7

, . ,

SDI.

SECAM (

). MPEG-2

MPEG-4. C ,

. PAL,

SDI

.

,

,

SECAM.

1П VOD . 

,

«

–

VШD -

»

– –

,

,

.

 

:

,

. ,

.

,

, 8

VШD

. —

.

IPTV

,

"

.

, . . ,

. VШD

, «

, -

-

«

.

, , -

-

»

.

, »

(CMS)

.

".

.

, .2

,

,

CAS, ЦТННХОаКrО uЧТМКst

,

, (CAS), Middleware ,

. .

,

.

VoD. . CMS unicast

.

9

2– С Middleware –

VoD

Middleware -

, IPTV,

:

  



. Middleware ; EPG;

IPTV; ;



, STB-

CAS, VOD, .

,

Middleware

.

. 3

Middleware

.

.

. Middleware IPTV, . .). Middleware Middleware. , ,

(

(VoD, CAS ,

. .),

,

,

.

.

, , ,

10

3–

Middleware

STB (Set-top-Box) , Mpeg П C

. STB – ,

,

(Conditional Assess System) ,

/ (

,

.

,

,

. 4 )

MPEG. .

, , web-

-

.

,

ЦuХtТМКst

,

,

.

.

CAS , «

».

VLAN. .

STB

.

11

4– (VOD)

. ,

,

,

.

.

ч : multicast –

IPTV

,

VШD.

. ,

Multicasting -

,

.

,

.

.

,

. ,

unicast –

.

«multicast» /

CAS

я

IP-

,

STB

.

,

.

. Unicasting ,

.

, . .

12

(

), . , ,

,

,

.

.

. .

IPTV

.

:

IGMP, PIM, OSPF. П IGMP [2] (Internet Group Management Protocol, IGMPv2 — RFC 2236) , . IGMP IP . . . STB . , . , STB. , , . , « » « » . . , , , . , , . , IPTV , . , Multicast, . , Join . , , , , Multicast. , IGMP sЧШШpТЧР , . , , , , IPTV . , , 13

.

.

Э

, , IPTV-гКppТЧР

,

«

П

»

.

.

.

IPTV

.

OSPF Д3] (OpОЧ SСШrtОst PКtС FТrst, RFC 2328) .

,

. PIM Д4] (PrШtШМШХ IЧНОpОЧНОЧt MuХtТМКst, RFC 3973, 4601)

П

.

,

.

–

(spКrsО ЦШНО) PIM PIM

(НОЧsО ЦШНО), . IP.

PIM

,

,

. PIM . «

. Э

PIM-DM .

. (prune back)

PIM-SM » (pull).

,

.

»

. Э

,

. PIM-SM (

«

,

.

«

,

PIM (PIM Dense Mode – PIM-DM)

» (push)

,

.

,

.

),

PIM-SM 14

(RP).

Э

.

, ,

. .

PIM-

.

RP

.

,

PIM-

.

,

.

, .

ч

я

NGN ,

NGN ,

,

. ,

,

(QoS)

,

QoS

    

(

)

/

,

):

; ;

(%); — (

ITU-T В.1540 ;

. .

QoS ITU Y.1540 Д5] (

,

.

;

.

)

, ,

,

.

, 15

, ITU-T Y.1221.

/

,

t2-t1 t1 ≤ TЦКб.

IPTD (IP pКМФОt trКЧsПОr НОХКв) – t2,

, IPTD

,

,

IP-

,

,

IPDV (IP pКМФОt НОХКв ЯКrТКtТШЧ)

.

IP, .

,

.

t2 – t1

IP

. vk –

IP-

,

,

IP-

,

IPLR (IP pКМФОt ХШss rКtТШ) .

,

. ,

(

,

Э

TЦКб, IP. ,

. »,

М

t2 > t1

.

.

,

.

1,

.

100%-

,

, -

ч

,

.

.

,

,

,

) , «

,

я QoS

.

,

NGN 16

QoS

.

IP-

,

, . (CКХХ AНЦТssТШЧ CШЧtrШХ,

.

QoS

.

(

.

« ( RED), (WFQ, CBQ),

ки ка (

: ,

»),

,

ва

, IPTV

а и ви

в IP

я ,

).

,

.

,

.

«

,

.

ы

,

:

), QШS-

»

,

QШS

,

4М

:

Д7].

QoS

,

,

, IPTV. ,

,

.

.

,

,

. 4.1 ,

,

. IPTV 17

.

,

,

«Mean Opinion Score», MOS. .800,

ITU-T . ITU-R BT.500-11.

: 1. ; 2.

; 3.

.

. 4.1.1 MOS ,

MOS ,

, ;4–

,

;3–

;2– ,

. Э ;1–

.

IPTV. MOS,

,

(end-to-end)

,

MOS , ,

,

,

, , .

. .

,

: 5 – ,

, 15-50

,

, .

.

4.1.2 PQR BT.500-11 Д8] PQR (Picture Quality Rating) « » MOS . PQR difference»),

. , JND Д9] («just noticeable 18

.

,

: .

=

:

JND,

+k×(

-

: ),

– ;

,

,

,

, 0 < k < 1.

k

.

,

75 % 1

87 %, JND. ,

, . JND.

,

,

,

k

, JND,

2

. Э

,

,

50 %.

.

–

k

,

k,

.

;

PQR

« ,

,

»

,

,

. IPTV,

,

.

4.1.3 DMOS DMOS (Difference Mean Opinion Score) Д9] MOS . : , MOS.

).

DMOS ( ,

MOS 19

MOS, DMOS

DMOS.

.

.

(«

»

) .

. .

,

,

,

, «

DMOS »

DMOS

, . .

, »

«

.

, ,

,

PQR -

.

,

,

DMOS .

4.1.4 SAMVIQ SAMVIQ

[10] (Subjective Assessment Method for Video Quality evaluation) EBU (European Broadcasting Union), MSU Perceptual Video Quality tool .Э . Э , , , , . . « » . , . , , , , , . 1 100. Э . , , , , « ». .Э SAMVIQ,

-

,

. ,

-

,

, 20

. SAMVIQ

,

. 4.1.5 QoE

of Experience)

QoE (Quality . QoE

,

QoS, QoS,

,

.

QШE

. QoE

(

,

.

).

,

, . .

,

,

,

,

(

QoS) ,

Д11]

IPTV,

.

, QoE

,

,

.

,

.

, ,

,

. ,

Program Guide, EPG), QoE.

,

,

. . ,

.

, (Zapping time), (Electronic

, ,

, . . ,

.

,

,

.

, 21

,

«unicast»

,

,

«multicast». ,

.

IPTV

, ,

. .

.

.

Qo IPTV,

.

№ / 1

2

1

.

1– (

)

(

)

MOS (ITU-T P.800) SAMVI Q

,

-

,

.

,

. 3

PQR (ITU-R BT.50011)

-

22

4

SSCQE

5

-

,

10-20 DSIS

, -

6

7

SCAC7 (ITU-R BT.50011) QoE (ITU-T SG-12)

,

,

.

, ,

-

, ,

-

. .

23

, . . ,

,

,

, , . .

,

.

,

,

.

,

,

-

,

.

.

, ,

(

352 288 , «

). 720 576

.

,

.

.

,

,

«CШЦЦШЧ IЧtОrЦОНТКtО FШrЦКt», CIF «QuКrtОr CIF» QCIF ( 176 144 4:2:2 4:2:0 ( » MPEG-2. ,

)

.

, , . .

,

,

).

, ,

(CD, DVD, , -

. .

,

, .

,

, 2

. 24

№ / 1

2– И

С

(

М VQM, PSNR, MDI, MPQM

, )

2

MDI ,

3 4

, 5%

5

VQM, PSNR, MDI, MPQM

6

Э

7 8 9 10

VQM, PSNR, MDI, MPQM ,

MDI

4.2.1 MDI Delivery Index, MDI,

,

, . MDI Delay Factor), Loss Rate), .

,

Media MDI

IETF RFC 4445 Д12].

,

MPEG, VoIP, . , ,

. ,

.

MDI , :

(DF, (MLR, Media

, 25

. ,

0

,

50

5%

(

DF

.

0, 0,5%

,

188

MPEG-2

7

. ITU G.1050, ).

MLR

MPEG-2 TS . IP ,

1500

,

,

.

,

. . .

, MPEG-2. MPEG-2.

, IP

EtСОrЧОt

MDI , . . MDI

,

,

,

.

,

MDI

MPEG-2,

, .

.

MDI MDI ,

, .

MDI ,

.

,

, ,

MDI ,

,

,

Ethernet,

,

,

,

,

,

.

, , , 26

. .

I-

, -

,

, I-

,

-

). I, .

MPEG-2, ,

-

I-

-

I-

–

(

I-

.

, -

. .

4.2.2 VQM ITU-

VQM (Video Quality Measurement) R BT.1683 Д13]. VQM , ,

. ,

, ,

.

,

,

. .

,

,

,

,

VQM ,

,

,

, ,

.

,

. VQM

,

. VQM

,

,

,

,

.

4.2.3 MPQM 27

MPQM (Moving «V, .

,

.

, (

«

,

»

,

«

Picture Quality Metric) Д14] » «human vision system», . . . MPQM , , , 34 ,

»).

,

1

,

,

6

.

4.2.4 NQM NQM (Noise Quality Measure) Д15] . , . NQM ;

;

,

:

,

;

.

,

,

,

. .

. 4.2.5 PSNR PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) ,

. PSNR . PSNR

,

, . 28

,

PSNR

.

PSNR

. .

3.

29

3–

№ / 1

( MDI (RFC 4445 IETF)

) ,

(

)

,

, . .

. . .

+ . .

2

3

VQM (BT.168 3 ITU-R)

(

,

.

MPQM , .

,

,

. ), ,

.

. .

. , , ,

.

.

. .

.

+

,

IPTV. 4

NQM

30

,

.

,

.

.

, ,

, . 5

PSNR

.

.

.

MSE (

.

.

+ ). – 30-40

.

.

31

,

.Э

IPTV. , . », . .

,

«

,

(

«offline»

,

PSNR.

,

.

«per-stream»,

-

,

»:

«NoParse», «QuickParse» .

,

.

,

«NoParse»

• • • •

. .

. . «FullParse». (FullParse, QuickParse),

, .

:

MPEG-2

-

)

«

, «FullParse» , ,

,

, ,

,

,

( PSI (PrШРrКЦ SpОМТПТМ IЧПШrЦКtТШЧ).

.

,

«QuickParse» , . ),

PAT (PrШРrКЦ AssШМТКtТШЧ TКЛХО); PMT (PrШРrКЦ MКp TКЛХО); NIT (NОtаШrФ IЧПШrЦКtТШЧ TКЛХО); CAT (Conditional Access Table). «QuickParse» «FullParse», , 32

,

,

,

, «FullParse»

,

I-

,

«FullParse» «NoParse» . , «FullParse»

I.

,

, . , . -

, , . «QuickParse»

,

,

.

.

,

(bitstream). ,

,

«QuickParse»

,

«FullParse»

33

: 1. 2008. 2.

IPTV:

ITU-T Y.1910. –

Internet Group Management Protocol, IGMPv2: RFC 2236. –

1997.

3. Open Shortest Path First, OSPF: RFC 2328. – 1998. 4. Protocol Independent Multicast, PIM: RFC 4601. – 2006. 5. IP Packet Transfer and Availability Performance Parameters: ITU-T Y.1540. - 2002. 6. Network Performance Objectives for IP-Based Services: ITU-T Y.1541. – 2002. 7. . ., . ., . . .– : , 2009. 8. : ITU-R BT.500-11. – 2002. 9. «Understanding PQR, DMOS, and PSNR MОКsurОЦОЧts», www.tektronix.com. 10. MSU Perceptual Video Quality tool, www.compression.ru. 11. IPTV: ITU-T G.1080. – 2008. 12. A Proposed Media Delivery Index, MDI: RFC 4445. – 2006. 13. : ITU-R BT.168. – 2004. 14. C. J. Branden Lambrecht and O. Verscheure. ―PОrМОptuКХ QuКХТtв MОКsurО using a Spatio-TОЦpШrКХ MШНОХ ШП tСО HuЦКЧ VТsuКХ SвstОЦ,‖ PrШМ. SPIE Vol. 2668, p. 450-461, March, 1996. [cited by 96]. 15. D. NТrКЧУКЧ Оt КХ. ―IЦКРО QuКХТtв AssОssЦОЧt BКsОН ШЧ К DОРrКНКtion MШНОХ,‖ IEEE TrКЧsКМtТШЧ ШЧ IЦКРО PrШМОssТЧР, VOL. 9, NO. 4, AprТХ 2000. [cited by 53].

34