ITU-R BT 1720 FRENCH-2005 Quality of service ranking and measurement methods for digital video broadcasting services delivered over broadband Internet protocol networks《宽带互联网协议网络上传.pdf

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1、 Rec. UIT-R BT.1720 1 RECOMMANDATION UIT-R BT.1720*Mthodes de classement et de mesure de la qualit de service pour les services de radiodiffusion vidonumrique fournis sur les rseaux du Protocole Internet large bande (Question UIT-R 100/6) (2005) Domaine de comptence La prsente Recommandation spcifie

2、 les critres de performance ainsi que les mthodes de mesure objective de la qualit de service applicables la fourniture de services de radiodiffusion vidonumrique sur les rseaux du Protocole Internet (IP) large bande. Ces critres reposent sur un classement de la qualit de service IP selon diffrents

3、niveaux allant de excellent hors service. Ils se fondent sur les mesures objectives de bout en bout des valeurs dun petit nombre de paramtres relatifs aux flux IP remis, effectues au niveau des quipements des locaux client et retransmises la tte de rseau. Les mthodes et paramtres de mesure objective

4、s recommands influent bien videmment sur la qualit de service fournie lutilisateur. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que le dveloppement de systmes de tlvision, destins la diffusion ou non, se gnralise et quainsi on pourra obtenir de nouveaux niveaux de qualit potentielle de

5、limage; b) que, grce au dveloppement de nouvelles techniques de transmission de limage en tlvision diffuse ou non, on peut choisir les paramtres des systmes de tlvision en optant pour des compromis entre qualit et cot de limage; c) que, pour la dfinition des spcifications des systmes de tlvision et

6、des diffrents maillons de la chane de fourniture de service, un lment important est le niveau de qualit de limage que peuvent offrir ces systmes; d) que le Groupe MPEG-2 de lISO/CEI a normalis les mcanismes de codage et de transport des signaux audio, vido et des donnes auxiliaires, qui sont adopts

7、pour les services vidonumriques, considre en outre, a) que lon commence distribuer des services de tlvision numrique sur des rseaux large bande du Protocole Internet (IP) au moyen de techniques et de protocoles multidiffusion IP (la distribution en mode multidiffusion IP est analogue aux techniques

8、de radiodiffusion traditionnelles); b) que, dans un rseau IP, les utilisateurs finals disposent dsormais de services de tlvision interactive, telle que la vido la demande, gnralement associs une mthode de distribution monodiffusion de contenus; *La prsente Recommandation doit tre porte lattention de

9、 la Commission dtudes 9 de normalisation des tlcommunications. 2 Rec. UIT-R BT.1720 c) que, dans un rseau IP, les rcepteurs vido dcodent les programmes de tlvision achemins par linfrastructure IP jusquau tlviseur, notant 1 que le taux de perte de paquets, la latence et la gigue sont les critres de t

10、ransport IP essentiels pour valuer la performance des rseaux IP de bout en bout, recommande 1 dadapter les mthodes de mesure de la qualit de service pour les services de radiodiffusion tlvisuelle numrique transmis en continu sur un rseau IP large bande aux caractristiques propres aux services de tra

11、nsport fournis par un rseau de communication IP; 2 pour les services vido, de mesurer et dutiliser les critres noncs au point 1 du notant pour valuer la performance des rseaux de bout en bout IP, comme il est dcrit lAnnexe 1; 3 deffectuer des mesures de bout en bout sur le flux vido aprs suppression

12、 de sa structure en paquets IP, comme il est dcrit lAnnexe 2; 4 de mesurer la qualit de service de bout en bout afin dobtenir une valeur approche de la qualit offerte lutilisateur final, compte tenu de linfluence du rseau IP sur le flux vido; lAnnexe 3 dcrit un modle type reprsentant les points de m

13、esure dune chane de transmission IP de services de tlvision. Annexe 1 Couche IP 1 Critres de transport IP Les rseaux IP, constitus de plusieurs bonds, peuvent tre complexes, tant donn que les techniques de transmission utilises sont gnralement diverses. Dans la pile de protocoles de commande de tran

14、smission (TCP)/IP, toutes ces oprations relvent des couches infrieures la couche 3. Les mesures et les paramtres de qualit au niveau de la couche IP permettent de dfinir des valeurs de rfrence pour les spcifications rseau qui sont indpendantes des techniques de transmission et qui peuvent tre utilis

15、es pour une valuation de la qualit de bout en bout. Le bruit introduit dans un rseau IP de transmission par paquets est dcrit par les paramtres suivants: taux de perte de paquets: (PLR, packet loss ratio): rapport entre le nombre des paquets perdus dans le rseau et le nombre total de paquets transmi

16、s1; 1Daprs le systme de mesure et la mthode proposs dans la prsente Recommandation, le nombre total de paquets perdus (paramtre taux de perte de paquets) correspond la somme des taux de perte de paquets IP (IPLR) et des taux derreur sur les paquets IP (IPER), tels quils sont dfinis dans la Recommand

17、ation UIT-T Y.1541. Une dfinition plus complte de ce paramtre est donne dans la Recommandation G.1020, au 7.7 Taux de perte global pour les trames ou les paquets. Len-tte de mesure tant au-dessus de la couche transport, si, pour un paquet IP, le total de contrle du protocole datagramme dutilisateur

18、(UDP, user datagram protocol) ou IP est erron, ce paquet ne sera pas prsent la couche de mesure (ou RTP, real time protocol). Rec. UIT-R BT.1720 3 latence: intervalle de temps qui scoule entre la transmission et la rception dun paquet; gigue: variation de la latence. La qualit des flux vido suppose

19、le respect dune valeur minimale pour le dbit en aval; les spcifications relatives au dbit de bout en bout en amont sont fonction des spcifications relatives linteractivit de lapplication considre. LAnnexe 1 ne garantit pas que la classification fournie est suffisante pour valuer la qualit perue au n

20、iveau dun systme de tldiffusion sur IP, tant donn que la performance du rseau IP de bout en bout est mesure avant lapplication de la correction derreur directe (CED). 2 Classes de service IP de streaming de vidos Les services de diffusion de vidos, tels que la vido la demande ou les services de tlvi

21、sion, sont classs comme tant des services de streaming. Dans un environnement de tlvision de qualit, ces services doivent satisfaire aux exigences suivantes: qualit audio/vido satisfaisante; disponibilit leve; interactivit moyenne. Il convient de convertir ces exigences en valeurs correspondant aux

22、exigences de transport pour un rseau IP. Comme il est indiqu dans lAnnexe 3, il revient la tte de rseau dintroduire des contenus vido de qualit satisfaisante dans le rseau en fonction de la largeur de bande de bout en bout maximale et du taux de paquets disponible pour les services vido. Toute perte

23、 de paquets rduira la qualit de la vido. Pour prserver la qualit satisfaisante de limage, il est ncessaire que la valeur de perte de paquets soit faible. 3 Mesures de transport IP La couche de rseau IP ne doit pas savoir si le signal vido, ou toute autre couche suprieure, emploie des techniques CED

24、ou toute autre technique de correction derreur, et doit simplement garantir la qualit de fonctionnement ncessaire avant que lune quelconque couche suprieure ne mette en uvre un mcanisme de correction derreur. 3.1 Paramtres Le Tableau 1 numre les paramtres de mesure de rseaux IP. Toutes les mesures d

25、oivent tre effectues entre le point B et le point C du modle type dcrit dans lAnnexe 3. 4 Rec. UIT-R BT.1720 TABLEAU 1 Paramtre Equipement Motif Mthode de vrification PLR Equipement des locaux client (CPE, customer premises equipment (unit terminale dabonn (STU) Qualit de limage, estimation de la pe

26、rte dinformations vido Pendant le service ou au moyen de squences dessais avec un RTP/protocole de commande de transport en temps rel (RTCP, real time control protocol) ou numros de squence figurant dans len-tte du paquet Rsum priodique du taux PLR: Rapports intervalle dune minute Pour mesurer le PL

27、R, il est ncessaire danalyser un certain nombre de paquets qui soit au moins dix fois suprieurs au nombre correspondant la valeur cible du PLR On obtient ainsi lintervalle de production des rapports PLR Latence du rseau Sonde de mesure du ct utilisateur, dans le CPE (STU) ou aussi prs que possible d

28、e la liaison daccs utilisateur Rgularit de la restitution Squence dessai Gigue CPE STU Rgularit de la restitution Pendant le service ou au moyen de squences dessais avec RTP/RTCP ou horodates disponibles dans len-tte du paquet Dbit en aval CPE STU Dfinition du service, vrification Signal dessai repr

29、sentatif du scnario de codage le plus dfavorable, essai de dbit Dbit en amont CPE STU Dfinition du service, vrification Essai de dbit 3.2 Valeurs Avant dattribuer des valeurs de rfrence aux critres de transport, il est important de noter que dans une architecture de distribution de services vido, on

30、 emploie un tampon de rception lextrmit de lquipement CPE (STU) pour supprimer (dans une certaine mesure) la gigue introduite par le rseau et pour obtenir une reproduction continue de la trame vido. Les valeurs atteindre dans le rseau sont nonces et justifies dans les paragraphes qui suivent. 3.2.1

31、Valeur du taux PLR Il est prfrable de spcifier une valeur PLR qui soit indpendante du codec et dtermine en fonction dun scnario correspondant au cas le plus dfavorable. La valeur du taux PLR ncessaire pour garantir la fourniture transparente de services vido par un rseau IP est de 105. Rec. UIT-R BT

32、.1720 5 Cette valeur du taux PLR est beaucoup plus stricte que les objectifs IPLR actuellement spcifis dans la Recommandation UIT-T Y.15412. Cette valeur peut sembler un peu trop stricte. On ralisera une estimation approximative sachant que lutilisateur remarquera toute perte ventuelle dinformations

33、 vido. Le rsultat rel dune perte de paquets nest pas prvisible dans la mesure o il dpend du type dimage qui est altr ou de la partie de limage manquante au niveau du dcodeur (avant-plan, arrire-plan, domaine spatial, domaine temporel, .). Le degr de rtablissement du signal en cas de perte dpend de l

34、a puissance du codec lui-mme. Enfin, la probabilit pour que lutilisateur peroive la dgradation du signal vido dpend grandement du type de scne reproduite (fixe, anime, etc.). Pour rduire davantage le taux derreur binaire (TEB) au niveau du dcodeur vido, on peut appliquer des mcanismes types de corre

35、ction derreur aux flux vido. 3.2.2 Latence et gigue Les valeurs de latence et de gigue peuvent varier en fonction des caractristiques propres aux services multimdias, telles que linteractivit, et en fonction de la taille du tampon de suppression de gigue et du retard la restitution employs du ct de

36、lquipement CPE (STU). Par exemple, dans le cas de services de vido streaming de haute qualit, une latence de lordre de centaines de millisecondes et une gigue de lordre de dizaines de millisecondes peuvent tre tolres. La dfinition de valeurs objectives pour la latence et la gigue doit, de toute vide

37、nce, faire lobjet dun complment dtude, mme si lon tient compte de lvolution diffrente de linteractivit des applications, comme la visioconfrence, qui aura une incidence sur le service traditionnel de tlvision essentiellement unidirectionnel. 4 Disponibilit de service de bout en bout IP La disponibil

38、it du service vido dpend de celle de tous les lments qui sont contrls par loprateur et qui sont importants pour la distribution du service vido, depuis le dispositif de rseau le plus proche de la source vido jusquau dispositif daccs le plus proche de lutilisateur. Un classement de la disponibilit de

39、 service IP figure dans la Recommandation UIT-T Y.1540. On peut dfinir la fonction de disponibilit des services de vido streaming au moyen de la mme mthode: Si PLR PLR_out, le service peut tre considr comme tant indisponible. Une valeur de 0,01 est propose pour lattribut PLR_out3. 5 Classification d

40、es services de rseau IP En ce qui concerne les services vido, on peut classer la performance dun rseau IP en fonction de la valeur du taux PLR offerte lutilisateur final. Le taux PLR doit tre mesur entre les points B et C du modle type dcrit dans lAnnexe 3. 2Il existe des plans pour prendre en charg

41、e le transport vidonumrique avec certaines nouvelles classes de qualit de service pour des valeurs de IPLR qualit de service moyenne (ISQ, intermediate service quality) PLR qualit de service mdiocre (PSQ, poor service quality) PLR service de bout en bout IP indisponible. Le Tableau 2 dfinit les clas

42、ses de service de couche IP correspondant la qualit de service perue par lutilisateur final. La qualit de limage dpend en outre des conditions de codage (dbit binaire, taille de limage, mthode de rgnration interne, etc.) et des paramtres de transmission (taille des paquets, CED, etc.). Lintervalle d

43、valuation pour la mesure de la disponibilit de service de bout en bout est compris entre 1 et 5 min. La classification des services de rseau est tablie sur la base dun intervalle dvaluation de 30 min. On peut ensuite calculer la performance de bout en bout dun rseau IP en additionnant les intervalle

44、s de temps pendant lesquels la valeur mesure du taux PLR tait situe dans les limites des seuils ci-dessus pour lintervalle de temps considr. Cela est reprsent dans lexemple qui suit: TABLEAU 2 Classe ESQ en pourcentage de temps ISQ en pourcentage de temps PSQ en pourcentage de temps Note A 99,8% Ent

45、re 0 et 0,2 Entre 0 et 0,1 A calculer pendant le service B 99,8% Entre 0 et 0,1 Entre 0,1 et 0,2 A calculer pendant le service D 99,8% - - A calculer pendant le service Le temps dindisponibilit de service de bout en bout nest pas compris dans lexemple ci-dessus. Rec. UIT-R BT.1720 7 Annexe 2 Mesures

46、 de bout en bout Dans un rseau IP, chaque quipement CPE (STU) peut galement servir de point dextrmit de mesure. On peut ainsi disposer dune sonde de mesure chaque quipement CPE vido install. Les oprations de mesure et de vrification effectues au niveau de lquipement CPE sont celles qui refltent le p

47、lus fidlement lexprience concrte que lutilisateur a du service. Lutilisation dun quipement CPE comme sonde de mesure ncessite une certaine vigilance dans la mesure o cet quipement nest pas sous le contrle physique de loprateur de rseau et o lquipement de lutilisateur peut avoir une incidence ngative sur les mesures (cble mal branch, problmes lis aux cbles verticaux, utilisation incorrecte du rseau dorigine). Lunit STU a la capacit de fournir des informations supplmentaires sur la qualit du signal vido qui est dcod; le remplissa