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1、BUPT无线网络的无线网络的QoEQoE北京邮电大学 信息与通信工程学院Date1通信及信息处理研究室BUPT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Date2通信及信息处理研究室BUPT背景介绍Date3通信及信息处理研究室BUPTQoE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， 则认为
2、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。 Date4通信及信息处理研究室BUPTQoE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。Date5通信及信息处理研究室BUPTQoS与QoE关系示意图 用户传输网业务网终端终
3、端接入网核心网外部网用户传输网 性能业务网 性能接入网 性能核心网 性能外网 性能端到端业务性能（QoS）用户业务感受性能（QoE）Date6通信及信息处理研究室BUPTQoE、KQI、KPIDate7通信及信息处理研究室BUPT无线网络的业务及其质量Date8通信及信息处理研究室BUPT如何解决？Date9通信及信息处理研究室BUPT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
4、来协调 GERAN（GSM/EDGE Radio Access Network）和UTRAN（UMTS 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
5、保证QoE指标的端到端协商。 Date10通信及信息处理研究室BUPT无线接入承载无线承载3G QoS实现实现 能力Date11通信及信息处理研究室BUPT3GPP2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）Date12通信及信息处理研究室BUPT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
6、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 量还处于研发阶段。 Date13通信及信息处理研究室BUPT发展现状运营商（1）Date14通信及信息处理研究室BUPT发展现状运营商（2）Date15通信及信息处理研究室BUPT发展现状运营商（3）Date16通信及信息处理研究室BUPT3G网络QoE监控系统的解决方案Date17通信及信息处理研究室BUPT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Date18通信及信息处理研究室BUPT对客
7、户端视频质量（QoE）进行评价利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。Date19通信及信息处理研究室BUPT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。Date20通信及信息处理研究室BUPT测试场景Date21通信及信息处理研究室BUPT开发QoE质量监控系统根据QoE与QoS映射模型和3G网络架构开发
8、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 。Date22通信及信息处理研究室BUPT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Date23通信及信息处理研究室BUPTVQEG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；Spearma
9、n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。Date24通信及信息处理研究室BUPT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：通过测量方块效应和模糊程度， 并联
10、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”Date25通信及信息处理研究室BUPT视频质量评价算法比较 视频格式比较对象均方根PearsonSpearmanOR Foreman（CIF ）Proposed0.65370.59750.81820.5455 Zhou0.95990.3710-0.07270.8181 PSNR0.43750.93100.92730.5000 DMOS0.13060.96110.95150.2000 Highway（ QCIF）Proposed0.68230.59090.90210.6667 Zhou0.59800
11、.49050.01400.8333 PSNR0.19590.94060.91820.5455 DMOS0.40630.94600.86360.6364 其他序列 （D1）Proposed1.43000.41550.11170.5000 Zhou1.26070.05260.11170.4286 PSNR2.07730.58860.61650.5000 DMOS1.14940.31150.44960.3214Date26通信及信息处理研究室BUPTForeman视频序列的部分关键帧 Date27通信及信息处理研究室BUPT关键帧图像Date28通信及信息处理研究室BUPTQoE与QoS的关系测试
12、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解码器。 Date29通信及信息处理研究室BUPTQoE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。 Date30通信及信息处理研究室BUPT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：01.6
13、999 中：1.72.0999 差：2.13.6Date31通信及信息处理研究室BUPT模型评定等级与实际等级的吻合情况 实测 DMOS实测评 价等级模型DMOS模型评价等级吻合否 0.89好1.0106好吻合 1.3好1.0106好吻合 0.86好1.2710好吻合 1.49好1.2710好吻合 0.86好1.5610好吻合 1.67中1.7560中吻合 1.5中1.7945中吻合 2.31中1.7945中吻合 1.5中1.8245中吻合 1.54中1.8245中吻合 2.48差1.8393中否 1.29好1.8500中否 1.74中1.8500中吻合 1.34好1.8605中否 1.05好
14、1.9977中否 1.65中2.0136中吻合 2.17中2.0297中吻合Date32通信及信息处理研究室BUPT目标与思考及时、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 InnovatingDate33通信及信息处理研究室BUPT端到端业务质量优化Date34通信及信息处理研究室BUPTDate35通信及信息处理研究室BUPT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Date36通
15、信及信息处理研究室BUPT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Date37通信及信息处理研究室BUPT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ATM 信元或GEM帧中进 行传送，而ATM是对QoS 支持相对成熟的一种方案， 项目初期可以ATM方式为主 。 Date38通信及信息处理研究室BUPT功能设想？提前预警：及时反映网络的承载状况；接入控制：当超过一定网络负载时，阻止用户接 入；交互界面：当前网络不适宜收看高清节目时，建 议用户更改节目；会员制：优先保证会员特定等级的视频质量。Date39通信及信息处理研究室BUPTQ&ADate40通信及信息处理研究室
