Ивченко Александр Владимирович разработка и исследование

Пакетные потери, %	Загрузка ЦП, количество ядер, %	Потери в полезном трафике,%
Коэффициент избыточности трафика
0	1.4	0.0	1.05
5	11, 5-13	0.17-0.18	3.7
10	10, 6-27	0.02-0.03	5.3
11	11, 6-27	0.01	6-7
12	10, 6-27	0.01	8-10
14	10, 6-27	0.01	10-13
15	10, 6-27	0.01	13-15

Вторым тестом была видеоконференцсвязь на полосе пропускания в 100 Мбит/с, размер пакетов динамический: 70-1400 байт. Разрешение Full HD (1920x1080), видео кодек H.264, аудио кодек G.711, отключена автоподстройка абонентских терминалов и алгоритмы восстановления пакетов. Качество связи признано зрителями неудовлетворительным на TCP при 5-10% потерь, на UDP – при 15%, PPPXoE стабильно работает при 50% потерь и выше.
При уменьшении или увеличении ширины транспортного канала в 10 раз (то есть для значения 10 или 1000 Мбит/сек), полученные значения максимальной скорости UDP-потока также масштабируются в 10 раз в соответствии с графиком на рисунке 22 и таблицей 7.

Рисунок 22. Протокол «съедает» часть полосы пропускания из-за дополнительных заголовков и кодов исправления ошибок
Таблица 7. Показатели передачи UDP-трафика

% потерь в транспорте, заданный командой tc	% потерь в транспорте, фиксируемый монитором адаптивного протокола	Полученная максимальная скорость UDPпотока, Мбит/сек
0	0 - 4.5	31
5	4.7 - 6.7	18
10	9.0 - 11.3	13
15	13.0 - 15.4	11
20	16.7 - 17.6	10
25	19.9 – 20.7	9
30	23.0 – 23.9	8.2
35	25.9	7.6
40	28.4 – 30.0	7
45	31.0 – 31.6	6.8
50	33.3 – 33.4	6.2
55	35.5 – 35.8	5.8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе исследованы и разработаны методы оценки и повышения качества восприятия потокового видео. Для оценки восприятия проанализировано влияние различных признаков и метрик и использованы методы машинного обучения для создания и исследования моделей оценки. Для улучшения качества восприятия в общем и для повышения утилизации канала в частности в работе поставлены и выполнены задачи разработки адаптивного поведения сетевых протоколов, введены параметры адаптивной настройки и создана программная реализация протокола канального уровня. В ходе исследований получены следующие основные научные и практические результаты:

1. 
   Выполнен анализ современных технологий передачи потокового контента с помощью транспортных протоколов передачи на основе HTTP. Анализ показал характерные искажения при передаче потоковых данных и причины их возникновения, понижение утилизации работы сети, возрастающие задержки вплоть до невозможности передачи вследствие потерь пакетов, Таким образом, была поставлена задача разработки технологии, которая бы могла повысить качество восприятия благодаря повышению утилизации канала благодаря внедрению адаптивных кодов исправления ошибок и перемежения.
   
2. 
   Проанализирована концепция метрологии QoE, факторы, влияющие на QoE, включая QoS. Были проанализированы стандарты получения экспертных оценок и факторы, которые оценивают эксперты. Были проанализированы существующие методики оценки QoE, благодаря чему удалось сформировать перечень метрик и признаков, которые другими исследователями выделены как имеющие высокий уровень влияния на человеческое восприятие.
   
3. 
   Проанализированы имеющиеся в открытом доступе наборы данных с потоковым видео. Проведенный анализ позволил выбрать наиболее полный и корректно созданный датасет Waterloo SQoE-III, а также отметить некорректность разработки методик оценки восприятия на синтетических данных с ограниченным набором искажений, уровней кодирования и вариабельностью эталонных последовательностей.
   
4. 
   Проведенный анализ стандартного эмулятора сети, который был использован при разработке протокола PPPXoE, а также был применен при разработке базы данных Waterloo SQoE-III, показал наличие всплесков потерь пакетов на характерных промежутках в 200 пакетов при сохранении среднего числа потерь. Были выбраны настройки, снижающие амплитуду и частоту всплесков, тем не менее, модуль построен так, что иначе он работать не может. Поэтому в дальнейших исследованиях будет необходимо крайне тщательно подходить к эмулированию состояния сети.
   
5. 
   Проведено изучение математического аппарата с целью проведения корреляционного анализа признаков различных типов и комбинаций шкал. Данный анализ позволил выбрать подходящие корреляционные коэффициенты и провести анализ уровня ассоциации и статистической значимости метрик и признаков, полученных на основе датасета Waterloo SQoE-III.
   
6. 
   Получена логарифмическая зависимость человеческого восприятия от интегрального показателя качества, отличная от сигмоидальной, которая рекомендуется МСЭ. Использование знания вида зависимости позволило увеличить уровень корреляции линейных моделей и уменьшить количество деревьев в модели градиентного бустинга при разработке моделей оценки качества восприятия.
   
7. 
   Разработаны референсные и безреференсные модели оценки качества восприятия, которые демонстрируют значение корреляции Спирмана с целевым показателем MOS до 0.9647, что значительно превосходят модель, рекомендуемую ITU-T P.1203 – 0.8454, а также ряд моделей, описанный в иных исследованиях, включая работу авторов Waterloo SQoE-III.
   
8. 
   Разработана и испытана программная реализация адаптивного протокола PPPXoE в лабораторных условиях, а также на исследовательском стенде во внешней организации АО «Воентелеком», показавшая эффективную передачу как файлов, так и видеоконференцсвязи в условиях каналов «без потерь» и канала с динамически меняющимся уровнем пакетных потеть до 23%, при которых стандартные протоколы не обеспечивают удовлетворительное качество восприятия, а также практически не способны передавать данные. Кроме того, производилась передача видеоконференцсвязи, на которой PPPXoE показал приемлемое зрителями качество при 50% потерь, в то время как поток TCP и UDP на
   

10% и 15% соответственно.