无线网络的QoE.ppt

1、无线网络的QoE,北京邮电大学 信息与通信工程学院,2020/8/20,通信及信息处理研究室,2,主要内容,背景介绍 QoE的相关概念 无线网络的业务及其质量 发展现状 3G网络QoE监控系统的解决方案 思路与方法 实验及仿真验证 目标与思考 端到端业务质量优化 思路与方法,2020/8/20,通信及信息处理研究室,3,背景介绍,2020/8/20,通信及信息处理研究室,4,QoE与QoS的定义,QoE定义为一个应用或业务的总体可接受性，是终端用户的主观感知，或用户对网络服务的满意程度。 QoE可以用5个级别定性地界定，即优秀、好、一般、差、极差。 例如，某用户点播的视频节目画面不流畅、不满意

2、，则认为这个视频服务的QoE为一般，或给10分制的服务满意度评分为7。 ITU-T Rec E.800最初定义QoS为“决定用户满意程度的服务性能的综合效果”。 目前业界将QoS狭义地理解为底层分组数据传输的性能指标，如时延、抖动、带宽、误码等。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,5,QoE与QoS的区别,QoE与具体的业务相关联，如有些业务对时延敏感，而有些业务对丢包率敏感。 尽管良好的QoS可能会产生良好的QoE，但这只是一个必要条件。 QoS注重网络的整体表现，而QoE更加注重用户的每一项业务的个性化体验。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,6,QoS与QoE关系示意图,

3、2020/8/20,通信及信息处理研究室,7,QoE、KQI、KPI,2020/8/20,通信及信息处理研究室,8,无线网络的业务及其质量,2020/8/20,通信及信息处理研究室,9,如何解决？,2020/8/20,通信及信息处理研究室,10,发展现状标准（1）,3GPP R97/98 是移动网络QoS管理体系演进历程中的第一步, 定义了基于分组数据协议（Packet Data Protocol，PDP）上下文内容的QoS架构。 R99引入了新的属性和类别(会话类、流媒体类、交互类和背景类)，用来协调 GERAN（GSM/EDGE Radio Access Network）和UTRAN（UM

4、TS Radio Access Network）QoS的管理架构。 R5真正站在端到端角度上提出了QoS需求的协商, 通过引入IP多媒体子系统（IP Multimedia Sub-system，IMS）业务, 实现了承载QoS授权的标准化。 R6则更进一步, 在分组交换流媒体服务（Packet Switched Streaming Service，PSS）规范中对于实时流媒体协议（Real-time Streaming Protocol，RTSP）定义了一些扩展字段, 加入QoE头字段来保证QoE指标的端到端协商。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,11,无线接入承载,无线承载,3G

5、QoS实现能力,2020/8/20,通信及信息处理研究室,12,3GPP2发布的cdma2000 1x EV-DO Rev A标准已经开始为基于业务实例概念的端到端QoS规定了一些需求和参考模型。 随着业务实例的引入，根据所能提供的四类业务，3GPP2支持的QoS变得更加贴近于3GPP R99。,发展现状标准（2）,2020/8/20,通信及信息处理研究室,13,发展现状标准（3）,ETSI的QoS架构，充分考虑了端到端用户的体验。 对不同类别业务的性能指标，从用户角度加以定义和描述，提出了具体的统计方法和参考点，为QoE参数到网络性能参数的映射分析奠定了基础，但其中有关MOS测量还处于研发阶

6、段。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,14,发展现状运营商（1）,2020/8/20,通信及信息处理研究室,15,发展现状运营商（2）,2020/8/20,通信及信息处理研究室,16,发展现状运营商（3）,2020/8/20,通信及信息处理研究室,17,3G网络QoE监控系统的解决方案,2020/8/20,通信及信息处理研究室,18,思路与方法,第一步：对客户端视频质量（QoE）进行评价 在线模式 无参考视频度量 第二步：建立QoE与QoS的映射模型 第三步：根据模型和3G网络架构开发质量监控系统,2020/8/20,通信及信息处理研究室,19,对客户端视频质量（QoE）进行评价,利

7、用视频的时间相关特性描述帧间运动剧烈程度，将其峰值对应的帧选为关键帧； 对关键帧进行小波分析返回质量值； 对所有关键帧的质量值取加权平均得到整个视频的质量评定结果。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,20,建立QoE与QoS的映射模型,通过控制传输网络的QoS参数，评测不同网络条件下的客户端视频质量； 对测试数据进行相关性分析，找到影响QoE的主要QoS指标及其变化规律； 应用数学理论，建立QoE与QoS映射模型。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,21,测试场景,2020/8/20,通信及信息处理研究室,22,开发QoE质量监控系统,根据QoE与QoS映射模型和3G网络架构开

8、发QoE质量监控系统 在3G网络某些设备上获取QoS参数； QoS参数向QoE映射，并进行等级划分：为使等级区分度明显，首先采用GAP（Good Acceptable Poor）模型，将视频质量分为“好”、“中”、“差”三档。随着研究的深入及项目需要，可以进一步将质量等级细分为五档。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,23,实验及仿真验证,客户端视频质量评价算法的验证 QoE与QoS映射模型的验证,2020/8/20,通信及信息处理研究室,24,VQEG给出的质量评价算法性能评估参数,均方根误差：反映模型预测准确度，越小越好； Pearson线性相关系数：反应模型预测准确度，越大越好；

9、 Spearman秩相关系数：反映模型预测单调性，越大越好； 背离率（Outlier Ratio，OR）：反映模型预测一致性，越小越好。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,25,经典视频质量评价算法,PSNR：通过逐点比较原始图像与失真图像像素值之间的差异来计算图像的质量 需要原始视频进行比对 不能准确地反映人眼对失真图像的主观感受 DMOS：是原始视频MOS值与失真视频MOS值之差，采用了美国得克萨斯大学研究的MS-SSIM（multi-scale structure similarity）算法，与主观评分近似度高达92% 需要原始视频进行比对 Zhou等人提出的算法：通过测量方块效

10、应和模糊程度，并联合这两种特征失真评价图像的质量 不需要原始视频进行比对 具有很强的“素材依赖性”和“场景依赖性”,2020/8/20,通信及信息处理研究室,26,视频质量评价算法比较,2020/8/20,通信及信息处理研究室,27,Foreman视频序列的部分关键帧,2020/8/20,通信及信息处理研究室,28,关键帧图像,2020/8/20,通信及信息处理研究室,29,QoE与QoS的关系测试,测试采用Simena PTC 3000 网络仿真器，VideoClarity公司的ClearView QA系统，Envivio公司支持H.264标准的4CasterB3编码器和4ViewD10解码

11、器。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,30,QoE与QoS的映射模型,应用多元非线性回归分析，建立QoE与QoS的映射模型。,2020/8/20,通信及信息处理研究室,31,视频质量等级划分,按照人的主观评价，对于实测DMOS分值进行三个等级的划分，划分结果为： 好：0.81.4999 中：1.52.3999 差：2.44 对于分段模型映射的DMOS分值也进行三个等级的划分，拟划分区间为： 好：01.6999 中：1.72.0999 差：2.13.6,2020/8/20,通信及信息处理研究室,32,模型评定等级与实际等级的吻合情况,2020/8/20,通信及信息处理研究室,33,目标

12、与思考,及时、准确地监测QoE下降情况 通过必要的手段来维持和增强用户的QoE 基于用户满意度保证的资源调度 跨层设计,We are Thinking , and Innovating,2020/8/20,通信及信息处理研究室,34,端到端业务质量优化,2020/8/20,通信及信息处理研究室,35,2020/8/20,通信及信息处理研究室,36,思路与方法,对客户端体验质量（QoE）进行评价 在线模式 视频业务/音频业务/数据业务 建立QoS资源库 网络资源 用户资源 基于用户满意度保证的调度及资源分配,2020/8/20,通信及信息处理研究室,37,建立QoS资源库,网络资源：与网管系统结合，建立QoE与QoS映射模型 带宽 存储空间 处理器处理能力 等等 用户资源：与客户关系管理（CRM）结合，在GPON支持下，按照一定规则协同完成服务请求 用户及业务流数目 用户的应用需求 用户的重要程度,2020/8/20,通信及信息处理研究室,38,基于用户满意度保证的调度及资源分配,提出用户满意度准则，通过QoE来衡量用户对吞吐率、传输时延等QoS的感受，从而以保证用户满意度为目标进行调度，目标为最大化系统中用户的平均满意度。 充分发挥GPON的优势 具有QoS保证的DBA算法：根据ONU实时上报的带宽请求统筹安排，动态调整分配给ONU的带宽； GPON中的多业务可以映射到A