ITU-R BT 1720 SPANISH-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.pdf

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1、 Rec. UIT-R BT.1720 1 RECOMENDACIN UIT-R BT.1720*Mtodos de medicin y clasificacin de la calidad del servicio de los servicios de radiodifusin de vdeo digital a travs de redes de protocolo Internet de banda ancha (Cuestin UIT-R 100/6) (2005) Cometido La presente Recomendacin especifica los requisitos

2、 de calidad de funcionamiento y los mtodos de medicin objetiva de la calidad del servicio (QoS) aplicables a la distribucin de servicios de radiodifusin de vdeo digital a travs de redes protocolo Internet de banda ancha. Los requisitos de calidad de funcionamiento especificados se basan en una clasi

3、ficacin de la QoS IP a diversos niveles, que van desde excelente a fuera de servicio. Estos requisitos se fundamentan en la medicin objetiva de extremo a extremo de los valores de unos pocos parmetros en las secuencias IP transmitidas, que se lleva a cabo en los equipos de las instalaciones del clie

4、nte y se devuelven al extremo emisor. Los mtodos y parmetros de medicin objetiva recomendados influyen en la QoS que recibe el usuario. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que se est produciendo un amplio desarrollo de los sistemas de televisin mediante la radiodifusin y ot

5、ros medios y que con su desarrollo se dispone de nuevos niveles de calidad potencial de la imagen; b) que con el desarrollo de nuevas tecnologas de transmisin de imgenes de televisin mediante radiodifusin y otros medios pueden elegirse parmetros del sistema de televisin sobre la base de compromisos

6、entre la calidad de la imagen y el coste de la transmisin y presentacin de stas; c) que para la definicin de los requisitos de los sistemas de televisin y las diversas secciones que componen la cadena de suministro del servicio, el nivel potencial de la calidad de la imagen que deben dar estos siste

7、mas es un elemento importante; d) que la Norma MPEG-2 de la ISO/CEI especifica los mecanismos de codificacin y transporte para audio, vdeo y datos conexos, y es la adoptada para los servicios de vdeo digital, considerando adems a) que los servicios de televisin digital han comenzado a distribuirse e

8、n redes IP de banda ancha mediante tecnologas y protocolos multidifusin IP (la distribucin multidifusin IP es anloga a las tcnicas de radiodifusin en la transmisin radioelctrica); b) que en una red IP los servicios de televisin interactivos, por ejemplo vdeo a la carta (VoD), corresponden normalment

9、e a un mtodo de distribucin de contenido unidifusin y ya se ofrecen al usuario final; *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Comisin de Estudio 9 del Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones. 2 Rec. UIT-R BT.1720 c) que en una red IP los receptores de vdeo decodifican los canale

10、s de televisin emitidos por IP y los presentan en la pantalla del televisor, observando 1 que la tasa de prdida de paquetes, la latencia y la fluctuacin son requisitos cruciales del transporte IP para evaluar la calidad de funcionamiento de la red IP de extremo a extremo, recomienda 1 que los mtodos

11、 de medicin de la calidad de servicio (QoS) de los servicios de radiodifusin de televisin digital emitidos a travs de una red IP de banda ancha se adapten a las caractersticas concretas de los servicios de transporte ofrecidos por una red de comunicaciones IP; 2 que para los servicios de vdeo, se mi

12、dan y se empleen los requisitos del observando 1 para la calidad de funcionamiento de la red IP de extremo a extremo, como se indica en el Anexo 1; 3 que las mediciones de extremo a extremo se hagan en las secuencias de vdeo despus de haber eliminado la estructura de empaquetado IP, como se describe

13、 en el Anexo 2; 4 que se mida la QoS de extremo a extremo, a fin de lograr una buena aproximacin a la calidad ofrecida al usuario final, teniendo en cuenta los efectos de la red IP en las secuencias de vdeo; en el Anexo 3 se muestra un modelo de medicin del sistema de una cadena de transmisin IP de

14、servicios de televisin. Anexo 1 Capa IP 1 IP - requisitos de transporte Las redes IP constan de mltiples tramos, pueden ser complejas y normalmente emplean diferentes tecnologas de transmisin a lo largo de los trayectos de red. Para la pila del protocolo de control de transmisin/protocolo Internet (

15、TCP/IP) todo esto son capas inferiores a la capa 3. Gracias a las mediciones y a los parmetros de calidad en la capa IP, es posible definir valores de referencia para los requisitos de red que son independientes de las tecnologas de transmisin subyacentes y resultan convenientes para evaluar la cali

16、dad de extremo a extremo. El ruido introducido en una red de paquetes IP se describe mediante los siguientes parmetros: Tasa de prdida de paquetes (PLR, packet loss ratio): Relacin entre el nmero de paquetes perdidos en la red y el nmero total de paquetes transmitidos1. 1De acuerdo con el esquema de

17、 medicin y la metodologa propuesta en esta Recomendacin, el nmero total de paquetes perdidos en el parmetro PLR es la suma de paquetes perdidos IP (IP packet loss ratio (IPLR) y paquetes con error IP (IP packets error ratio (IPER), como define la Recomendacin UIT-T Y.1541. Una definicin ms completa

18、de este parmetro aparece en la Recomendacin UIT-T G.1020 donde el 7.7.1 se refiere a la prdida (trama/paquetes) general (incluido en red y destino) para tramas o paquetes. Como el encabezamiento de la medicin se encuentra en la parte superior de la capa de transporte, si para un paquete IP la suma d

19、e verificacin del IP del protocolo de datagramas de usuario (UDP) falla, este paquete no estar presente en la capa de medicin (o real time protocol (RTP). Rec. UIT-R BT.1720 3 Latencia: Intervalo de tiempo que transcurre entre la transmisin inicial y la recepcin final de un paquete. Fluctuacin: Vari

20、acin de la latencia. La calidad de las secuencias de vdeo impone un valor mnimo de los requisitos de caudal en sentido descendente; los requisitos del caudal de extremo a extremo en sentido ascendente dependern del grado de interactividad de la aplicacin. Este Anexo 1 no garantiza que la clasificaci

21、n que proporciona sea suficiente para evaluar la calidad percibida de una radiodifusin de TV a travs del sistema IP, ya que el comportamiento de la red de extremo a extremo IP se mide antes de que se aplique la correccin de errores en recepcin (FEC). 2 Clase de servicio IP de emisin de secuencias de

22、 vdeo Los servicios de vdeo, tales como VoD o servicios de televisin, se clasifican tambin como servicios de emisin de secuencias. En los entornos de televisin de alta definicin los requisitos de alto nivel son los siguientes: buena calidad de audio/vdeo; gran disponibilidad; interactividad media. E

23、stos requisitos de alto nivel se han de convertir en valores de los requisitos de transporte para una red IP. Como se indica en el Anexo 3, es el extremo emisor el que ha de introducir en la red contenido de buena calidad, de acuerdo con la mxima anchura de banda de extremo a extremo y la velocidad

24、de paquetes disponible para los servicios de vdeo. La prdida de paquetes reduce la calidad del vdeo. Para preservar una buena calidad de la imagen es indispensable que el valor de la tasa de prdida de paquetes sea pequeo. 3 Mediciones de transporte IP La red IP no debe saber si la seal de vdeo, o cu

25、alquier capa superior, emplea FEC o cualquier otra tcnica de correccin de errores, y slo debe garantizar que la calidad de funcionamiento sea la necesaria antes de que se apliquen tcnicas de correccin de errores en capas superiores. 3.1 Parmetros El Cuadro 1 contiene los parmetros de medicin de la r

26、ed IP. Todas las mediciones se realizan desde el punto B al punto C en el modelo de medicin del sistema descrito en el Anexo 3. 4 Rec. UIT-R BT.1720 CUADRO 1 Parmetro Equipo Motivacin Mtodo de supervisin PLR Equipo en las instalaciones del cliente (CPE, customer premises equipment) decodificador de

27、saln (STB, set top box Calidad de la imagen, estimacin de la prdida de informacin de vdeo Durante el servicio o mediante secuencias de prueba con (RTP/RTCP) o nmeros de secuencia en la cabecera de los paquetes Resumen peridico de la PLR: Informes cada minuto La medicin de la PLR exige el anlisis de

28、un nmero de paquetes al menos diez veces mayor que el correspondiente al valor de la PLR deseado Esto determina la velocidad a la que se puede informar de la PLR Latencia de la red Sonda de prueba en el lado usuario, dentro del CPE (STB) o lo ms prximo posible al enlace de acceso del usuario Reprodu

29、ccin fluida Secuencia de prueba Fluctuacin CPE (STB) Reproduccin fluida Durante el servicio o mediante secuencias de prueba con la RTP/RTCP o sellos de tiempo en la cabecera de los paquetes Caudal en sentido descendente CPE (STB) Clasificacin del servicio, supervisin Seal de prueba representativa de

30、l caso ms desfavorable de codificacin, prueba de caudal Caudal en sentido ascendente CPE (STB) Clasificacin del servicio, supervisin Prueba de caudal 3.2 Valores Antes de dar los valores de referencia para los requisitos de transporte, es importante observar que en la arquitectura de entrega de serv

31、icios de vdeo se emplea una memoria intermedia en el extremo del CPE (STB) para eliminar (hasta cierto punto) la fluctuacin introducida por la red y lograr as una reproduccin continua de los cuadros de vdeo. A continuacin se indican los valores que han de lograrse en la red y se explican los motivos

32、 de ello. 3.2.1 Valor de la PLR Es preferible especificar un valor de la PLR que sea independiente del cdec y sirva para el caso ms desfavorable. El valor de la PLR necesario para garantizar la entrega perfecta de servicios de vdeo por una red IP es de 105. Rec. UIT-R BT.1720 5 Este requisito de PLR

33、 es notablemente ms restrictivo que los objetivos IPRL actualmente especificados en la Recomendacin UIT-T Y.15412. Este valor puede parecer un requisito restrictivo. Se ha hecho una estimacin aproximada teniendo en cuenta que posiblemente el usuario se dar cuenta de toda prdida de informacin de vdeo

34、. El resultado real de prdida de paquetes es impredecible, dado que depende del tipo de cuadro errneo o de la parte del cuadro que falta en el decodificador (fondo, primer plano, espacial, temporal, etc.). El grado de recuperacin de la seal cuando se produce una cierta prdida depende de la potencia

35、del propio cdec. Por ltimo, el tipo de escena que se reproduce (imagen fija, en movimiento, etc.) tambin influye sobremanera en la posibilidad de que el usuario perciba una degradacin de la seal de vdeo. Para reducir an ms la proporcin de bits errneos (BER) que ofrece el decodificador de vdeo, puede

36、n aplicarse tcnicas de correccin de errores tpicas a las secuencias de vdeo. 3.2.2 Latencia y fluctuacin Los valores de latencia y fluctuacin pueden variar en funcin de las caractersticas concretas del servicio multimedios, por ejemplo la interactividad, y de acuerdo con el tamao de la memoria antif

37、luctuacin y del retardo de reproduccin del CPE (STB). Por ejemplo, en los servicios de emisin de secuencias de vdeo de gran calidad pueden tolerarse latencias del orden de cientos de milisegundos y fluctuaciones del orden de decenas de milisegundos. Cabe reconocer que la definicin de los valores obj

38、etivo para la fluctuacin y la latencia necesita ms estudio, aun teniendo en cuenta la diferente evolucin de la interactividad de las aplicaciones, tales como videoconferencia, que tendr repercusin en el tradicional servicio de televisin fundamentalmente unidireccional. 4 Disponibilidad del servicio

39、de extremo a extremo IP La disponibilidad del servicio de vdeo depende de todos los elementos que controla el operador y que ataen a la distribucin del servicio de vdeo, desde el dispositivo de red ms prximo a la fuente de vdeo hasta el dispositivo de acceso ms prximo al usuario. Puede definirse una

40、 funcin de disponibilidad de los servicios de emisin de secuencias vdeo utilizando la clasificacin de la disponibilidad del servicio IP indicada en la Recomendacin UIT-T Y.1540: Si PLR PLR_out, el servicio puede considerarse no disponible. Se propone un valor para PLR_out de 0,013. 5 Clasificacin de

41、 los servicios de red IP En relacin con los servicios vdeo, la calidad de funcionamiento de una red IP puede clasificarse segn el valor de la PLR ofrecida al usuario. La PLR debe medirse entre los puntos B y C del modelo de medicin del sistema descrito en el Anexo 3. 2Existen planes para soportar el

42、 transporte de vdeo digital con unas nuevas clases de QoS con valores de IPLR calidad de servicio media (ISQ) PLR calidad de servicio deficiente (PSQ) PLR servicio IP de extremo a extremo no disponible. El Cuadro 2 muestra las clases de servicio de la capa IP relacionadas con la QoS percibida por el

43、 usuario. La calidad de la imagen tambin depende de la codificacin (velocidad binaria, tamao de la imagen, mtodo de reactualizacin interna, etc.) y de los parmetros de transmisin (tamao del paquete, FEC, etc.). El intervalo de evaluacin para una disponibilidad de servicio de extremo a extremo es de

44、1 a 5 min. La clasificacin del servicio de red se basa en un intervalo de evaluacin de 30 min. La calidad de funcionamiento de extremo a extremo de una red IP puede calcularse sumando los intervalos de tiempo en los que el valor de la PLR medida estaba entre los umbrales anteriores durante el interv

45、alo de tiempo considerado, como se muestra en el siguiente ejemplo: CUADRO 2 Clase Tiempo ESQ % Tiempo ISQ % Tiempo PSQ % Nota A 99,8 entre 0 y 0,2 entre 0 y 0,1 Se calcula durante el servicio B 99,8 entre 0 y 0,1 entre 0,1 y 0,2 Se calcula durante el servicio D 99,8 Se calcula durante el servicio E

46、n este ejemplo no se incluye el tiempo durante el cual el servicio no est disponible de extremo a extremo. Rec. UIT-R BT.1720 7 Anexo 2 Mediciones de extremo a extremo En una red IP, cada CPE (STB) puede comportarse como un punto extremo de medicin. Esto ofrece la inestimable oportunidad de tener un

47、a sonda de medicin en cada CPE de vdeo instalado. Las mediciones y la supervisin realizadas en el CPE son las ms prximas a la percepcin real del servicio que experimenta el usuario. La utilizacin de un CPE como sonda de medicin plantea el problema de que el CPE no est bajo el control fsico del opera

48、dor de red y, por tanto, las mediciones pueden verse afectadas por el equipo de usuario (el cable no est bien enchufado, problemas de cableado vertical o uso inadecuado de la red domstica). El STB debe tener la capacidad de dar informacin adicional sobre la calidad de la seal de vdeo que se est decodificando; dos indicadores importantes de la disponibilidad del servicio y de la calidad de funcionamiento general son el desbordamiento de la memoria del receptor y la velocidad de cuadro. Las mediciones en el CPE deben emplearse para: medir la calidad de funcionamiento de la red IP de ext