Made available in DSpace on 2014-06-12T16:00:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6682_1.pdf: 2308333 bytes, checksum: 5288087ce949732edf33c6cd81fe9491 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Com a evolução do mercado de banda larga e a diminuição dos serviços de telefonia tradicionais, os provedores de serviço de telefonia têm a necessidade de oferecer uma grande gama de serviços para se manter competitivo e obter novas fatias do mercado. Novos serviços de áudio e vídeo podem ser oferecidos como nunca antes. Com a junção de serviços de voz, dados e vídeo, serviços Triple Play (3P) são essenciais para que as operadoras e provedores de serviço mantenham sua base seus usuários atuais. O oferecimento de serviços IPTV usando conexões DSL é uma tecnologia emergente que traz novas oportunidades de negócios para os provedores de serviços. Tecnologias de banda larga como o ADSL2+ possuem taxas de dados que tornam possível combinar serviços de voz, vídeo e dados utilizando uma única linha telefônica. Levando em consideração essas melhorias tecnológicas, o padrão ADSL2+ consegue obter taxas de 24 Mbps na teoria, o que seria o suficiente para oferecer alguns canais SDTV (1.5~4 Mbps dependendo do codec utilizado) e HDTV (8~12 Mbps dependendo do codec utilizado) para o usuário residencial. Entretanto outros fatores como ruídos e a distancia entre o usuário e o provedor de serviços pode tornar esse cenário impraticável. Na maioria das vezes o provedor de serviços de vídeo codifica o sinal utilizando o MPEG-2 ou MPEG-4. Aplicações de vídeo em rede requerem transferência de dados ininterrupta, pois a perda de poucos pacotes pode resultar em uma grande perda de qualidade do vídeo. Perda de pacotes pode ser causada de duas maneiras distintas. Por ruídos, que podem ser encontrados em qualquer ambiente de transmissão e podem gerar um efeito indesejável, introduzindo mais erros que o esperado durante a transmissão, ou por estouro do buffer em diferentes elementos da rede. Além do mais, em determinados cenários, a influência do delay e do jitter pode ser crucial na entrega do vídeo para o usuário. Este trabalho aborda os problemas presentes na transmissão de vídeo numa infra-estrutura ADSL, ilustrando diferentes cenários, tais como ambientes com ruído, com tráfego concorrente e diferentes distancias entre o usuário e a provedora de serviço. Variáveis relacionadas à infra-estrutura ADSL, como, por exemplo, proteção a ruído e mecanismos de QoS são observados e ajustes são realizados na intenção de oferecer ao usuário final uma melhoria na qualidade do vídeo. Parâmetros relacionados as Camada 1, 2 e 3 e a nível de aplicação são estudados e analisados. Além disso, diferentes tipos de ruídos na transmissão, tal como REIN, serão inseridos no intuito de simular problemas existentes em um cenário real. Os resultados gerados pelos experimentos mostram que para diferentes tipos de problemas agregados a linha, existem muitos fatores, tais como INP, SNR, Interleaving Delay, que podem ser ajustados visando a melhoria da qualidade do vídeo. No final deste trabalho é apresentada uma configuração desejável para sistemas ADSL no processo de transmissão de vídeo visando minimizar os problemas existentes na linha

Atualmente existe uma grande variedade de serviços de telecomunicações focados na transmissão de voz, vídeo e dados através de redes complexas, embora, em muitos casos, o usuário final não seja atendido com um nível de qualidade aceitável. Neste trabalho, se avalia como o serviço de streaming de vídeo em uma rede com protocolo Internet (IP) pode ser afetado por uma condição adversa da rede, tal como a variação de atraso (jitter). São mostrados os resultados de avaliações objetivas e subjetivas de streaming de vídeo que indicam que a qualidade de vídeo é diretamente afetada por fatores de degradação da rede IP como a variação de atraso de pacotes. Além disso, se verifica que cenas de maior movimento também são mais afetadas pela variação de atraso. Para a realização dos testes, utiliza-se um cenário de emulação de rede isolado, no qual são parametrizadas diferentes condições de rede. Assim, no canal de transmissão são configurados diversos valores de variação de atraso, obtendo-se uma Base de Dados de vídeos com diferentes graus de degradação de qualidade. Estes vídeos são avaliados utilizando métodos subjetivos: Índice por Categorias Absolutas (ACR - Absolute Category Rating) e Índice por Categorias de Degradação (DCR - Degradation Category Rating) e métricas objetivas: Relação Sinal-Ruído de Pico (PSNR - Peak Signal to Noise Ratio), Índice de Similaridade Estrutural (SSIM - Structural Similarity Index) e Medição de Qualidade de Vídeo (VQM - Video Quality Metric). Com a finalidade de mostrar o desempenho das métricas objetivas em relação às subjetivas são empregados os coeficientes de correlação, além do erro de predição e quadrático médio. Adicionalmente, é importante destacar que a partir dos resultados obtidos são estabelecidos intervalos de valores de variação de atraso para os quais a qualidade do vídeo é considerada aceitável ou não para o usuário final. Finalmente, obtém-se uma Base de Dados de vídeos com diferentes graus de degradação da qualidade e que pode ser utilizada em futuras pesquisas. / Nowadays, there is a wide range of telecommunications services focused on the transmission of voice, video and data across complex networks, although, in many cases, the end user is not satisfied with an acceptable quality level. In this work it is assessed how the video streaming service over an IP network can be affected by adverse conditions on the network, such as packet delay variation (jitter). Results from objective and subjective video streaming assessments are shown and indicate that the video quality is directly affected by IP network degradation factors such as packet delay variation. Beyond that, it is also verified that scenes with great movement content are also more sensitive to packet delay variation. For experimental tests, a network emulation totally isolated is considered, for which different network conditions are parameterized. Then, to the transmission channel, different values of packet delay variation are configured and videos are assessed, using subjective metrics: Absolute Category Rating (ACR) and Degradation Category Rating (DCR), and objective metrics: Peak Signal to Noise Ratio (PSNR), Structural Similarity (SSIM) and Video Quality Metric (VQM). In order to show the performance of objective metrics in relation to subjective ones correlation coefficients are employed as well as the prediction error and the mean square error. Finally, it is important to note that, from the results obtained, it can be established a range of delay variation values in which the video quality is acceptable or not at the end user. Additionally, a Video Data Base is obtained with different degrees of quality degradation and which can be used for future researches.

Atualmente existem inúmeros serviços multimídia que são transportados através da rede IP, dos quais, o tráfego dos serviços de vídeo experimentou um maior crescimento nos últimos anos. O sucesso de aplicações de streaming de vídeo é um dos fatores pelo qual, este tráfego se incrementou. Alguns recentes estudos projetam que este tipo de serviços no ano 2016, alcançará aproximadamente o 55% do tráfego total da Internet. Considerando a importância que os serviços de vídeo alcançarão nos próximos anos, este trabalho foca-se na avaliação da qualidade de experiência (QoE) dos usuários ao utilizar estes serviços. Assim, nesta tese é proposta uma métrica de avaliação de vídeo denominada eVsQM, do inglês enhanced Video streaming Quality Metric, a qual é baseada principalmente no número, duração e localização temporal dos congelamentos de imagens (pausas) durante uma transmissão de vídeo, considerando também o tipo de conteúdo do vídeo transmitido. Esta métrica foi determinada a partir de um modelo matemático que utilizou os resultados de testes subjetivos de avaliação de vídeo, pois, este tipo de testes são os que melhor se aproximam da QoE real do usuário. Cabe destacar, que na realização dos testes subjetivos foi utilizada uma metodologia concordante com o tipo de degradação que o vídeo possui, ou seja, a pausa. No streaming de vídeo novas soluções são criadas com a finalidade de melhorar a QoE do usuário. O DASH, do inglês Dynamic Adaptive Streaming over HTTP, muda a resolução do vídeo transmitido de acordo com as características da rede. Porém, se a rede é muito flutuante existirão muitas variações de resolução e a QoE do usuário será degradada. Neste trabalho é proposto um parâmetro a ser utilizado no algoritmo DASH que funciona como um limiar para controlar a frequência destas comutações de resolução. Este parâmetro é denominado como SDF (do inglês Switching Degradation Factor) e permite que a QoE mantida em níveis aceitáveis, inclusive em situações onde a rede é muito flutuante. Adicionalmente, neste trabalho é proposto um novo modelo de faturamento nos serviços de telecomunicações, que inclua no processo de tarifação um parâmetro relacionado com a QoE, visando ter uma tarifação de serviços de comunicações mais justa do ponto de vista dos usuários. Desta forma, usuários que recebem uma menor qualidade no serviço devem pagar menos em relação aos usuários que recebem uma melhor qualidade do mesmo serviço. / Nowadays, there are several multimedia services, which are carried via IP networks. From these all services; the traffic regarding video applications had the greatest growth in the last years. The success of video streaming applications is one of the major contributors to video traffic growth. Some recent studies project that video services, will reach approximately 55% of the total Internet traffic in 2016. Considering the relevance that video services will achieve in the coming years, this work focuses on the users Quality of Experience (QoE) when using these services. Thus, this thesis proposes an evaluation metric named enhanced Video streaming Quality Metric (eVsQM), which is based primarily on the number, duration and temporal location of the image freezes (pauses) during a video transmission. Also, this metric considers the video content type and was determined from a mathematical model that used as inputs, the video quality assessment results from subjective tests due, these types of test are the most correlated with real users QoE. It is worth noting that to perform these subjective tests was used a methodology consistent with the kind of video degradation (pause). For another hand, new video streaming solutions are created for the purpose of improving the users QoE of the user. Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) changes the video resolution according to the network characteristics. However, if the network is very fluctuant, many video resolution switching events will be performed and users QoE will be degraded. This thesis proposes a parameter to be used in DASH algorithms that works as a threshold to control the resolution switching frequency. This parameter is named Switching Degradation Factor (SDF) and is responsible to maintain the QoE in acceptable levels, inclusive in scenarios in which the network capacity is very fluctuating.

Atualmente existem inúmeros serviços multimídia que são transportados através da rede IP, dos quais, o tráfego dos serviços de vídeo experimentou um maior crescimento nos últimos anos. O sucesso de aplicações de streaming de vídeo é um dos fatores pelo qual, este tráfego se incrementou. Alguns recentes estudos projetam que este tipo de serviços no ano 2016, alcançará aproximadamente o 55% do tráfego total da Internet. Considerando a importância que os serviços de vídeo alcançarão nos próximos anos, este trabalho foca-se na avaliação da qualidade de experiência (QoE) dos usuários ao utilizar estes serviços. Assim, nesta tese é proposta uma métrica de avaliação de vídeo denominada eVsQM, do inglês enhanced Video streaming Quality Metric, a qual é baseada principalmente no número, duração e localização temporal dos congelamentos de imagens (pausas) durante uma transmissão de vídeo, considerando também o tipo de conteúdo do vídeo transmitido. Esta métrica foi determinada a partir de um modelo matemático que utilizou os resultados de testes subjetivos de avaliação de vídeo, pois, este tipo de testes são os que melhor se aproximam da QoE real do usuário. Cabe destacar, que na realização dos testes subjetivos foi utilizada uma metodologia concordante com o tipo de degradação que o vídeo possui, ou seja, a pausa. No streaming de vídeo novas soluções são criadas com a finalidade de melhorar a QoE do usuário. O DASH, do inglês Dynamic Adaptive Streaming over HTTP, muda a resolução do vídeo transmitido de acordo com as características da rede. Porém, se a rede é muito flutuante existirão muitas variações de resolução e a QoE do usuário será degradada. Neste trabalho é proposto um parâmetro a ser utilizado no algoritmo DASH que funciona como um limiar para controlar a frequência destas comutações de resolução. Este parâmetro é denominado como SDF (do inglês Switching Degradation Factor) e permite que a QoE mantida em níveis aceitáveis, inclusive em situações onde a rede é muito flutuante. Adicionalmente, neste trabalho é proposto um novo modelo de faturamento nos serviços de telecomunicações, que inclua no processo de tarifação um parâmetro relacionado com a QoE, visando ter uma tarifação de serviços de comunicações mais justa do ponto de vista dos usuários. Desta forma, usuários que recebem uma menor qualidade no serviço devem pagar menos em relação aos usuários que recebem uma melhor qualidade do mesmo serviço. / Nowadays, there are several multimedia services, which are carried via IP networks. From these all services; the traffic regarding video applications had the greatest growth in the last years. The success of video streaming applications is one of the major contributors to video traffic growth. Some recent studies project that video services, will reach approximately 55% of the total Internet traffic in 2016. Considering the relevance that video services will achieve in the coming years, this work focuses on the users Quality of Experience (QoE) when using these services. Thus, this thesis proposes an evaluation metric named enhanced Video streaming Quality Metric (eVsQM), which is based primarily on the number, duration and temporal location of the image freezes (pauses) during a video transmission. Also, this metric considers the video content type and was determined from a mathematical model that used as inputs, the video quality assessment results from subjective tests due, these types of test are the most correlated with real users QoE. It is worth noting that to perform these subjective tests was used a methodology consistent with the kind of video degradation (pause). For another hand, new video streaming solutions are created for the purpose of improving the users QoE of the user. Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) changes the video resolution according to the network characteristics. However, if the network is very fluctuant, many video resolution switching events will be performed and users QoE will be degraded. This thesis proposes a parameter to be used in DASH algorithms that works as a threshold to control the resolution switching frequency. This parameter is named Switching Degradation Factor (SDF) and is responsible to maintain the QoE in acceptable levels, inclusive in scenarios in which the network capacity is very fluctuating.

Atualmente existe uma grande variedade de serviços de telecomunicações focados na transmissão de voz, vídeo e dados através de redes complexas, embora, em muitos casos, o usuário final não seja atendido com um nível de qualidade aceitável. Neste trabalho, se avalia como o serviço de streaming de vídeo em uma rede com protocolo Internet (IP) pode ser afetado por uma condição adversa da rede, tal como a variação de atraso (jitter). São mostrados os resultados de avaliações objetivas e subjetivas de streaming de vídeo que indicam que a qualidade de vídeo é diretamente afetada por fatores de degradação da rede IP como a variação de atraso de pacotes. Além disso, se verifica que cenas de maior movimento também são mais afetadas pela variação de atraso. Para a realização dos testes, utiliza-se um cenário de emulação de rede isolado, no qual são parametrizadas diferentes condições de rede. Assim, no canal de transmissão são configurados diversos valores de variação de atraso, obtendo-se uma Base de Dados de vídeos com diferentes graus de degradação de qualidade. Estes vídeos são avaliados utilizando métodos subjetivos: Índice por Categorias Absolutas (ACR - Absolute Category Rating) e Índice por Categorias de Degradação (DCR - Degradation Category Rating) e métricas objetivas: Relação Sinal-Ruído de Pico (PSNR - Peak Signal to Noise Ratio), Índice de Similaridade Estrutural (SSIM - Structural Similarity Index) e Medição de Qualidade de Vídeo (VQM - Video Quality Metric). Com a finalidade de mostrar o desempenho das métricas objetivas em relação às subjetivas são empregados os coeficientes de correlação, além do erro de predição e quadrático médio. Adicionalmente, é importante destacar que a partir dos resultados obtidos são estabelecidos intervalos de valores de variação de atraso para os quais a qualidade do vídeo é considerada aceitável ou não para o usuário final. Finalmente, obtém-se uma Base de Dados de vídeos com diferentes graus de degradação da qualidade e que pode ser utilizada em futuras pesquisas. / Nowadays, there is a wide range of telecommunications services focused on the transmission of voice, video and data across complex networks, although, in many cases, the end user is not satisfied with an acceptable quality level. In this work it is assessed how the video streaming service over an IP network can be affected by adverse conditions on the network, such as packet delay variation (jitter). Results from objective and subjective video streaming assessments are shown and indicate that the video quality is directly affected by IP network degradation factors such as packet delay variation. Beyond that, it is also verified that scenes with great movement content are also more sensitive to packet delay variation. For experimental tests, a network emulation totally isolated is considered, for which different network conditions are parameterized. Then, to the transmission channel, different values of packet delay variation are configured and videos are assessed, using subjective metrics: Absolute Category Rating (ACR) and Degradation Category Rating (DCR), and objective metrics: Peak Signal to Noise Ratio (PSNR), Structural Similarity (SSIM) and Video Quality Metric (VQM). In order to show the performance of objective metrics in relation to subjective ones correlation coefficients are employed as well as the prediction error and the mean square error. Finally, it is important to note that, from the results obtained, it can be established a range of delay variation values in which the video quality is acceptable or not at the end user. Additionally, a Video Data Base is obtained with different degrees of quality degradation and which can be used for future researches.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-09-24T17:03:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PredicaoQualidadeExperiencia.pdf: 2330802 bytes, checksum: 50bcb0f2191549e093e966dc9f3a974e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2012-09-26T14:44:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PredicaoQualidadeExperiencia.pdf: 2330802 bytes, checksum: 50bcb0f2191549e093e966dc9f3a974e (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-26T14:44:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_PredicaoQualidadeExperiencia.pdf: 2330802 bytes, checksum: 50bcb0f2191549e093e966dc9f3a974e (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A crescente utilização dos serviços de telecomunicações principalmente sem fio tem exigido a adoção de novos padrões de redes que ofereçam altas taxas de transmissão e que alcance um número maior de usuários. Neste sentido o padrão IEEE 802.16, no qual é baseado o WiMAX, surge como uma tecnologia em potencial para o fornecimento de banda larga na próxima geração de redes sem fio, principalmente porque oferece Qualidade de Serviço (QoS) nativamente para fluxos de voz, dados e vídeo. A respeito das aplicações baseadas vídeo, tem ocorrido um grande crescimento nos últimos anos. Em 2011 a previsão é que esse tipo de conteúdo ultrapasse 50% de todo tráfego proveniente de dispositivos móveis. Aplicações do tipo vídeo têm um forte apelo ao usuário final que é quem de fato deve ser o avaliador do nível de qualidade recebida. Diante disso, são necessárias novas formas de avaliação de desempenho que levem em consideração a percepção do usuário, complementando assim as técnicas tradicionais que se baseiam apenas em aspectos de rede (QoS). Nesse sentido, surgiu a avaliação de desempenho baseada Qualidade de Experiência (QoE) onde a avaliação do usuário final em detrimento a aplicação é o principal parâmetro mensurado. Os resultados das investigações em QoE podem ser usados como uma extensão em detrimento aos tradicionais métodos de QoS, e ao mesmo tempo fornecer informações a respeito da entrega de serviços multimídias do ponto de vista do usuário. Exemplos de mecanismos de controle que poderão ser incluídos em redes com suporte a QoE são novas abordagens de roteamento, processo de seleção de estação base e tráfego condicionado. Ambas as metodologias de avaliação são complementares, e se usadas de forma combinada podem gerar uma avaliação mais robusta. Porém, a grande quantidade de informações dificulta essa combinação. Nesse contexto, esta dissertação tem como objetivo principal criar uma metodologia de predição de qualidade de vídeo em redes WiMAX com uso combinado de simulações e técnicas de Inteligência Computacional (IC). A partir de parâmetros de QoS e QoE obtidos através das simulações será realizado a predição do comportamento futuro do vídeo com uso de Redes Neurais Artificiais (RNA). Se por um lado o uso de simulações permite uma gama de opções como extrapolação de cenários de modo a imitar as mesmas situações do mundo real, as técnicas de IC permitem agilizar a análise dos resultados de modo que sejam feitos previsões de um comportamento futuro, correlações e outros. No caso deste trabalho, optou-se pelo uso de RNAs uma vez que é a técnica mais utilizada para previsão do comportamento, como está sendo proposto nesta dissertação. / The increasing use of telecommunications services mainly wireless has demanded the adoption of new networking standards that offer higher data rates and reach a larger number of users. In this sense the IEEE 802.16 standard, which is based WiMAX emerges as a potential technology for providing broadband in the next generation of wireless networks, mainly because it offers Quality of Service (QoS) for voice streams natively, data and video. Regarding the video-based applications, there has been a steady growth in recent years. In 2011 it is expected that this type of content exceeds 50% of all traffic from mobile devices. Applications like video have a strong appeal to the end user who is who in fact should be the evaluator's level of perceived quality. Given this, we need new forms of performance assessment that take into account the perception of the user, thereby complementing traditional techniques that rely only on network aspects (QoS). In this sense, there was the performance evaluation based on Quality of Experience (QoE) assessment where the end user rather than the application is the main parameter measured. The results of investigations QoE can be used as an extension over the traditional methods of QoS, and at the same time provide information regarding the delivery of multimedia services from the viewpoint of the user. Examples of control mechanisms that may be included in networks that support new approaches are QoE routing process of selecting the base station and traffic conditioning. Both methods of evaluation are complementary, and if used in combination can generate a more robust assessment. However, the large amount of information hinders this combination. In this context, this paper's main objective is to create a methodology to predict video quality WiMAX networks with combined use of simulation techniques and Computational Intelligence (CI). From QoS and QoE parameters obtained from the simulations will be performed to predict the future behavior of the video with the use of Artificial Neural Networks (ANN). On the one hand the use of simulations allows a range of options such as extrapolation of scenarios to mimic the same real-world situations, the IC techniques allow faster analysis of the results so that they are made predictions of future behavior, correlations and others. In the case of this work, we chose to use RNA as it is the most used technique to predict the behavior, as is being proposed in this dissertation.