Испытания на качество видео в мобильных сетях
В этом руководстве по применению рассматриваются передовые методы испытаний качества видео в сетях мобильной связи, а также различные типы видеосервисов и недавние изменения в потоковой передаче видео.
Измерительная задача
Видеосервисы занимают значительную долю данных, передаваемых в современных сетях мобильной связи, и эта доля будет только расти. Новые службы для приложений расширенной и виртуальной реальности используют аналогичные технологии передачи и потребляют еще больше данных. Разрешение увеличивается вместе с пропускной способностью, а чем выше разрешение экрана смартфона, тем требовательнее становятся пользователи. Качество видеосервисов оказывает значительное влияние на удовлетворенность потребителей. Принимаемое оператором решение о повышении или снижении разрешения и качества может иметь существенные последствия для инфраструктуры сети мобильной связи ввиду огромного количества передаваемых данных.
Оценка конечных пользователей зависит от таких факторов, как время ожидания (время до появления первого изображения), качество изображения и гладкость воспроизведения видео (отсутствие зависаний, достаточная частота кадров). В поисках оптимального баланса между этими показателями качества восприятия (QoE) поставщики видеоконтента непрерывно подстраивают сжатие, доставку и буферизацию видео, чтобы справляться с сетевыми проблемами, потенциальными сбоями в работе и участками с ограниченной пропускной способностью.
Влияние рабочих характеристик сети на качество видео
Видео не всегда передается непрерывным потоком. Потоковая передача с общей платформы сравнима скорее с последовательным скачиванием отдельных файлов. Фрагменты видео сохраняются в буфере, поэтому всегда имеются периоды времени, когда передача данных в сети мобильной связи не выполняется. Такая загрузка видео отдельными фрагментами помогает преодолевать потенциальные проблемы в сети, сглаживать перерывы в работе и ухудшения пропускной способности. Если оператор сети не имеет возможности собирать информацию об этих проблемах, они могут оставаться незамеченными.
Адаптация между клиентом и сервером имеет определенный запас, позволяя реагировать на проблемы сети с помощью буферизации и скачивания отдельных фрагментов. При прямой трансляции видео в реальном времени свобода действий ограничена. Потоковое телевещание характеризуется малой задержкой, и буферизация видео на устройстве возможна только на несколько секунд. Требуется частая и почти непрерывная передача данных. Поскольку буфер способен перекрывать лишь краткие перерывы в работе, имеется повышенный риск зависания изображения. Ввиду повышенной активности в сети возможен почти непрерывный мониторинг рабочих характеристик сети.
Использование сетевых ресурсов зависит от способа доставки видео. Во всех видеосервисах имеется установленный на смартфоне клиент, запрашивающий и принимающий кодированную видеоинформацию с сервера, который обычно принадлежит стороннему поставщику видеоконтента и находится за пределами сети мобильной связи. При работе не в реальном времени видео предварительно вносится в буфер на несколько секунд и лишь затем воспроизводится. В реальном времени заблаговременная буферизация невозможна, здесь воспроизведение видео начинается с ближайшего синхронизирующего кадра. Существуют различные стратегии передачи видеофайла в буфер смартфона:
- Полное скачивание
- Последовательное скачивание (красный график)
- Передача отдельных фрагментов видео (синий график)
- Прямая трансляция видео/ТВ (зеленый график)
- Поток видео в реальном времени (оранжевый график)
На сегодняшний день по-прежнему преобладает потоковая передача не в реальном времени. Однако все более широкое распространение приобретают такие сервисы в реальном времени, как пульты дистанционного управления с визуальной обратной связью, системы видеонаблюдения и т. д. Передача в реальном времени должна выполняться непрерывно, т. к. малейшие сбои и задержки видны на экране. Видеосервисы уже накладывают высокие требования к сетям, а условия реального времени дополнительно повышают сложность.
Испытание качества видео в графическом пользовательском интерфейсе QualiPoc Android
Испытание качества видео в графическом пользовательском интерфейсе QualiPoc Android
Открытый Lightbox
Решение компании Rohde & Schwarz
Необходимо измерять такие ключевые технические параметры, как разрешение, частота кадров, ожидаемая скорость передачи и количество зависаний. В конечном итоге эти показатели определяют уровень качества, воспринимаемый пользователями. Сжатие видео является предельно масштабируемым процессом на основе алгоритмов и настроек. Качество изображения может различаться несмотря на одинаковые разрешение и скорость передачи. Интегративная концепция измерений на основе восприятия наиболее надежно демонстрирует эффекты сжатия и ухудшения разрешения, включая прерывистое воспроизведение и зависание видео. Эти факторы комбинируются в едином индексе. Измерения воспринимаемого качества видео должны проводиться на основе непосредственного анализа изображения и расчета средней экспертной оценки (MOS), которая зависит от восприятия качества видео реальными пользователями.
Средняя экспертная оценка (MOS) — это общепринятый стандартизированный метод измерения и прогнозирования воспринимаемого качества видео. Сектор стандартизации электросвязи МСЭ одобрил метод TU-T J.343.1, разработанный в компании Rohde & Schwarz SwissQual AG. Этот метод применяется для анализа фактической принимаемой видеоинформации и выводимых изображений, чтобы предсказывать качество визуального восприятия средним пользователем. Как и пользователь, алгоритм исследует лишь полученное видео. Сравнение с эталонным исходным видео не требуется, поэтому данный метод также пригоден для видео в реальном времени и применяется во всех имеющихся на сегодня мобильных сервисах потоковой передачи видео, в том числе в зашифрованном виде. J.343.1 в ETSI TS 102 250-2 рекомендует проводить измерения визуального качества для всех мобильных видеосервисов.
Этот новый алгоритм оценки качества видео разработан для смартфонов, полностью интегрирован в ОС Android и поддерживается во всех решениях Rohde & Schwarz для испытаний сетей мобильной связи. Ассортимент испытательных решений Rohde & Schwarz включает в себя все необходимые средства от портативного приложения QualiPoc Android до крупномасштабного ПО Benchmarker3. Простое приложение QualiPoc способно оценивать принимаемые видео в реальном времени, включая видеотрансляцию (наиболее сложный тестовый сценарий в сетях мобильной связи). Оценка качества видео является частью автоматизированной системы испытаний видеосервисов с полным набором технических параметров и ключевых показателей эффективности. Базовые версии решений Rohde & Schwarz позволяют оценивать качество видеороликов YouTube и идеально подходят для работы с различными скоростями передачи и разрешениями, которые в настоящее время используются на этой платформе.
Результаты и ключевые преимущества
С помощью решений Rohde & Schwarz для испытаний качества видео операторы сетей мобильной связи могут проверять работу популярных видеоприложений в своих сетях. Удовлетворенность пользователей напрямую зависит от качества видеосервисов, поэтому для операторов сетей мобильной связи эффективные решения для испытаний означают большее количество довольных абонентов, снижение их оттока и возможность переманивать клиентов у конкурентов.
При измерении потоковой передачи видео анализируются все участки тракта передачи — от серверов видеоконтента до пользовательских устройств и установленных на них клиентских приложений. Рабочие характеристики сети мобильной связи являются лишь одним из множества факторов.
Дополнительная информация
Для получения подробной информации о наших контрольно-измерительных решениях и продуктах (например, QualiPoc Android, ранцевая система R&S®FR4 Freerider 4 и ПО Benchmarker3) обратитесь в местное торговое представительство Rohde & Schwarz или посетите сайт www.rohde-schwarz.com.
Сопутствующие товары
