Calidad de servicio

Concepto de servicio telecomunicaciones

• Conjunto de capacidades de transferencia de información ofrecido por un sistema de telecomunicaciones a un conjunto de usuarios.

• El usuario es el responsable del contenido

• El Operador que ofrece el servicio es responsable de su aceptación , transmisión y entrega.

Grado de servicio

• Es la visión del Operador sobre la calidad de su oferta del servicio.

• Mide toda la red y por lo tanto ofrece valores promedio.

• El establecimiento del grado de servicio es la condición inicial para el dimensionado de la red.

Caracterización de la demanda

Objetivos de grado de servicio

Modelostráfico

Previsióntráfico

Monitorización

DimensionadoControlTráfico

Medidas tráfico

ElementosRed

ObjetivosGoS

RequisitosQoS

Dimensionado red

Red telefónica conmutada

Central conmutación

User 1

User 2

User 3000

enlaces

RTC

Ejemplo dimensionado

• Actividad fuente en hora cargada : 10 minutos

• B= 0.05 , número enlaces 537

Ni

i

i

N

iA

NAB

0 !

!/A = tráfico ofrecido , 500 erlangsB = probabilidad pérdidaN = número enlaces

Central conmutación

User 1

User 2

User 2800

enlaces

RTC

Actividad fuente en HC = 15 minutos

Dimensionado con modelo de Erlang (1)

• Con 2800 usuarios y una actividad de fuente en HC de 15 minutos el tráfico ofrecido A será de:

• Con 537 enlaces y un tráfico de 700 erlangs la probabilidad de pérdida sería del 23.73

• Para poder mantener el objetivo de 0.005 necesitaríamos 741 enlaces

MOS

• La opinión media de la calidad de voz es una medida subjetiva propuesta por la UIT .

• En la recomendación P-800 de la UIT “Métodos de determinación subjetiva de la calidad de transmisión” se ofrece una visión completa de los procedimientos de medida

• El MOS tiene una escala que va de 0 a 5

5 Excelente

4 Buena

3 Regular

2 Mediocre

1 Mala

QoS

• En el Grado de servicio, GoS, consideramos la visión del Operador sobre el desempeño de un determinado servicio

• La calidad de servicio -QoS- siglas correspondientes a su denominación en inglés Quality of service, mide la percepción del usuario.

• La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT)define la calidad de servicio como el efecto global de la calidad de funcionamiento de un servicio que determina el grado de satisfacción de un usuario de dicho servicio.

Ejemplo QoS

• Consideremos ahora una red telefónica con 10 millones de usuarios que ofrezca una probabilidad de pérdida del 0.5%.

• Tomemos un usuario de la central estudiada en el ejemplo anterior ( uno de los 2800 que habla 15 minutos en la hora cargada) con un haz salida de 537 enlaces

• Uno de cada cuatro de sus intentos de llamada no son cursados por la red, su QoS es deficiente y sin embargo el GoS es bueno porque 9.997200 usuarios experimentan una QoS mejor del 0.5%.

VoIP

• Paquetización de la red– Codec : crea el payload de voz– Cabeceras IP , TCP-UDP, RTP– Cabeceras nivel 2– Nivel 1

VoIP

VoIP

VoIP

Delay

El paquete marcado verde tiene que esperar a la transmisión del paquete marcado azul. El paquete rojo , de menor prioridad que el verde espera al azul y al verde

Jitter

Jitter delay

input output

i

o

t1 t3t2 t4

Jitter buffer

• Los paquetes no llegan siempre con el mismo delay (jitter delay)

• Los paquetes pueden llegar fuera de orden• El jitter buffer sincroniza paquetes y reordena

Packet loss

• Causas– Demasiado retraso. El jitter buffer descarta el paquete– Paquete no llega. Errores routing o descarte en nodos de red– Demasiados errores de bit

Eliminado por excesivo delay

Valores recomendados VoIP

recomendado observaciones

packet loss 1% con algoritmos de relleno de paquetes , hasta 5%

delay 150 ms en un sentido transmisión

jitter 30-50 ms tolerar jitter altos implica incrementar el delay, bajar el tamaño del jitter buffer incrementa la pérdida de paquetes

Tabla codecs

NombreBit rate (kb/s)

Sampling rate (kHz)

Frame size (ms)

Latencia (ms)

ObservacionesMOS (Mean

Opinion Score)

G.711 64 8 Muestreada 15 - 20 Versiones A y µ 4.1

G.722 64 16 Muestreada 40    

G.723.1 5.6/6.3 8 30 37,5   3.8-3.9

G.726 16/24/32/40 8 Muestreada 20ADPCM; reemplaza a G.721 y G.723. 3.85

G.729 8 8 10 15 Bajo retardo (15 ms) 3.92

GSM 06.10 13 8 20 20

Usado por la tecnología celular GSM 3.7

Cálculo codec

Modelo E UIT

• El modelo E produce una medida escalar de la calidad, el llamado factor R, que es un escalar que se cuantifica mediante la fórmula:

– R0 = Es la relación básica S/N, señal acústica recibida relacionada con el ruido

– Is= Suma de los efectos de retardo y ecos

– Ie,eff= Representa los problemas de los codecs y también de la pérdida de paquetes de distribución aleatoria.

– A : Factor de mejora. Está relacionado con las expectativas del usuario

Factor R y MOS

QoE

• Aceptación global de un servicio o aplicación tal como es percibido por el usuario final

• La percepción de un servicio tiene que ver no solo con factores de red, sino que la usabilidad, el contrato ,el precio , el servicio postventa y sobre todo los factores subjetivos y las expectativas del usuario inciden sobre la QoE

IPTV

• En la medida de la QoE para IPTV inciden diversos factores: técnicos, usabilidad y comerciales– Técnicos

• Calidad de la señal de video y audio. Se estudia mediante la observación del flujo de los contenidos a través de la red. La señal se captura mediante cámaras de video que crean la señal base a transmitir, esta señal es comprimida para su explotación comercial, paquetizada para transmitirla por las redes IP, descomprimida y descodificada para su presentación al usuario

Esquema IPTV

• QoE• P.10/G.100:• The overall acceptability of an application or service, as

perceived subjectively by the end user.– Soldani & Cuny (2006)

• ...the term to describe user perceptions of the performance of a service [p. xiv]

• QoSE (QoS experienced/perceived by customer/user)• ITU-T E.800:• A statement expressing the level of quality that

customers/users believe they have experienced.

• QoE is a relatively new & evolving concept– Different definitions have emerged– Harmonisation will require further work

• QoE should concern– Actual usage– User performance– Relationship with QoS

• QoE can be systematically derived by knowing– Communication situation– Service prescription– Technical parameters– User experience

QoS y QoE

Sincronía sonido imagen

http://portal.etsi.org/stfs/STF_HomePages/STF354/Default.aspx?Selection=TutorialAsynchrony2

MPQM

• Se han desarrollado modelos que infieran la calidad desde la consideración de la imagen en un solo punto. Moving Picture Quality Metrics (MPQM) es uno de los más estudiados. Es la versión para video del modelo E para voz, está basado en el proceso de visión humana y en proceso de percepción de los ojos y cerebro

• El funcionamiento del MPQM requiere conocer :– Pérdida de paquetes– Entropía de la imagen– Jitter– Referencia de reloj de programa

V-Factor

• El factor V es la implementación del método MPQM y proporciona una cuantificación de la calidad de imagen de video y información sobre el transporte en red definidos en la in ETSI TR 101290 y la ITU Y1540/1541

• El factor V proporciona alarmas el audio y el video de la imagen, para su funcionamiento en los STB necesita conocer el tamaño de los buffer de audio y video y la utilización en su caso de técnicas de “packet loss concealment” diseñadas para la reconstrucción estimada de paquetes perdidos

Fiabilidad

Disponibilidad

• Razón entre el tiempo que un servicio está disponible y el tiempo de observación.

• Si el tiempo disponible y el tiempo de reparación son variables aleatorias podemos proponer las medias de las respectivas distribuciones de probabilidad aplicables.

Disponibilidad serie

p1 p2 p3

321 pppptot

Disponibilidad paralelo

p2

p1

Disponibilidad = 1 – indisponibilidadIndisponibilidad = 1- disponibilidad =1 – p = qPara una topología en paralelo la indisponibilidad total seráel producto de indisponibilidades

Disponibilidad ejemplo

p1 p3p2

p2

3221 1 pqpptot

Tolerancia a fallos

• Un sistema se dice tolerante a fallos si es capaz de continuar ofreciendo servicio a pesar de un producirse un fallo en alguno de sus componentes

SLA

• El acuerdo de nivel de servicio o SLA (Service Level Agreement) fija el desempeño de un determinado servicio para un cliente

• Debe contener medidas relevantes del desempeño del servicio, procedimientos de obtención de cada medida, plazos de obtención y presentación de las medidas y penalizaciones por incumplimiento de los términos del acuerdo

Medidas del SLA

• Plazos de provisión del servicio, tanto para la primera instalación como para las ampliaciones sucesivas. También hay que incluir en este apartado los cambios en las características del servicio como por ejemplo pasar de un ADSL de 10 Mbs a uno de 20 Mbs.

• Medidas referidas a la calidad técnica del servicio, como por ejemplo en un servicio IP se podría pactar un MOS mínimo o bien fijar los valores máximos esperados de pérdida de paquetes, retardos y variación de retardo.

• Disponibilidad del servicio, tanto la referida a la totalidad de la red como a la de comportamientos individuales de cada conexión.

• Calidad de la facturación referida al número de errores de la misma• Calidad de atención al usuario

Ejemplo SLA

Medida Valor Unidad

Tiempo medio instalación nuevas peticiones 15 días laborables

Tiempo instalación nuevas peticiones percentil 95% 30 días laborables

Tiempo cambio facilidades servicio 2 días laborables

Disponibilidad de red 99,8 %

% conexiones con 2 o más incidencias en un mes <5 %

Tiempo medio de reparación 4 horas

Tiempo reparación percentil 95% 8 horas

% congestión de llamadas 1.5 %

% conexiones con congestión de llamadas > objetivo 4 %

MOS voz 3,7  

% Incidencias facturación 3 %

Instalaciones

• Tiempo medio instalación nuevas peticiones

– N : número de instalaciones terminadas en el periodo de medida– Concepto de día inhábil. Operador no puede trabajar por causa imputable al

cliente o festivo pactado• Tiempo instalación nuevas peticiones percentil 95%

– Tiempo no superado por el 95% de las peticiones. Da una idea de la dispersión de los resultados. Evita que la media no tenga significación, por ejemplo podrían producirse 40 instalaciones en 2 días y 40 en 28, la media de 15 no nos daría una información real.

• Tiempo cambio facilidades del servicio. – Por ejemplo cambio en la velocidad de un ADSL. Fórmula es la misma que en

Disponibilidad

• Disponibilidad de red

– Esta fórmula requiere establecer la hora de reposición del servicio de manera consensuada entre el cliente y el proveedor y la hora de inicio de la indisponibilidad, también las paradas de reloj imputables al cliente como imposibilidad de acceso a instalaciones o mala diagnosis

Tiempo reparación

• Se consideran inhábiles las horas en las que el proveedor no haya podido actuar por causas imputables al cliente, por ejemplo imposibilidad de acceso al local de cliente fuera horario oficina

• También se mide el percentil 95% para conocer la significación de la media, como en el caso de nuevas instalaciones

n : número averías

Congestión de llamadas

• Como no se suelen conocer todos los intentos de llamada entrante se puede estimar que el tanto por ciento de congestión es igual al tanto por ciento de tiempo en HC con todos los servidores ocupados

• Se suele medir en %• Se aplica la fórmula anterior para cada conexión de usuario,

para cada haz de enlaces o número de canales de VoIP disponibles en cada ubicación de usuario

MOS

• La medida del MOS subjetiva es de difícil gestión , así que se acepta la estimación del MOS por su correlación con el factor R que se puede obtener de los sistemas de gestión de red.

• En el mercado existen paquetes de software especializados que estiman el MOS

Facturación

• % de recibos con errores de facturación. Suele agruparse el consumo y uso de un servicio por cada sede del cliente. Pueden existir errores en la planta instalada o en la imputación de los términos fijos o variables del servicio.

Penalizaciones

• Asociado al incumplimiento de los SLA se reflejan en el contrato los niveles de penalización. La penalización retorna una parte de la facturación estipulada en el contrato.

• Ante desacuerdos de interpretación suele remitir el contrato a un arbitraje en un determinado tribunal o a los juzgados.

CAU

• Controla las incidencias y suministra los datos para realizar base para informar del SLA.

• Su objetivo básico es atender al usuario y conseguir resolver las incidencias en el menor tiempo posible.

• La gestión del CAU puede estar externalizada o se parte del acuerdo con el Operador

• Los objetivos internos del CAU son similares a los de un call center: atender un % objetivo de llamadas de clientes en un tiempo menor que un determinado umbral, por ejemplo el 95% de las llamadas en menos de 20 segundos.