Rétroaction de la qualité de l'expérience pour améliorer la qualité de service

Pendant de nombreuses années l'évaluation des réseaux IP a été effectuée de façon objective en mesurant différents critères qui déterminent la qualité du réseau. Ces critères font référence à un ensemble de paramètres de qualité de service (QdS) que doit satisfaire le réseau dans le transport des paquets. Avec l'apparition des trafics multimédias tels que la voix sur IP et la vidéo, les paramètres de QdS, quoique fondamentaux, se révèlent être insuffisants puisqu'ils ne tiennent pas compte de ce qui se passe en amont et en aval du réseau. C'est ce qui explique l'émergence du concept de la qualité de l'expérience (QdE) dans les réseaux IP pour les applications temps réel et interactives. Ce concept, exprimant le niveau de satisfaction de l'usager, permet de tenir compte de ce dernier dans la boucle de service. Ainsi, il s'avère nécessaire de disposer de mécanismes pour contrôler la QdE des usagers et qui sont capables de réagir lorsqu'une dégradation se produit. Les mécanismes proposés jusqu'ici concernent, pour la plupart, les applications de voix sur IP ou la vidéo. Ils agissent le plus souvent au niveau des équipements terminaux particulièrement sur les codeurs ou les décodeurs en modifiant leur débit ou en faisant varier la taille du tampon de la gigue. De ce fait, ils ne sont appropriés que pour les applications multimédias et ne peuvent pas être appliqués à autres applications interactives, les jeux vidéo en ligne par exemple, auxquelles le concept de QdE s'est élargi. De plus, très peu de travaux proposent d'utiliser les métriques de QdE pour avoir de meilleurs mécanismes de QdS. Dans ce mémoire, un nouveau mécanisme est proposé qui, via des techniques utilisées pour faire de la QdS dans les réseaux IP, permet de réagir lorsque la QdE pour une application subit des dégradations. Ce mécanisme comporte deux aspects. Le premier aspect consiste à définir un cadre réaliste pour, d'une part, avoir la rétroaction de la QdE (feed-back) pour tout type d'applications, temps réel et non temps réel; et d'autre part, introduire le feed-back de la QdE (re-feed-back) dans le réseau de sorte que les différents nœuds puissent en être informés. La réinsertion du feed-back de la QdE se fait ‘in band' à travers l'entête IP. Le second aspect consiste à proposer un nouveau mécanisme de classification des paquets par les routeurs internes à un domaine DiffServ. Ce mécanisme permet aux routeurs de tenir compte de la QdE lors de la mise en file d'attente des paquets d'un flot de trafic qui doit bénéficier d'une certaine garantie de QdE. L'information de la QdE sera accessible aux routeurs par le mécanisme de feed-back proposé qui l'écrira dans l'entête des paquets IP. Le mécanisme proposé a été simulé avec le simulateur NS-3. Les résultats obtenus démontrent que l'utilisation du feed-back de la métrique de la QdE dans DiffServ permet d'obtenir de meilleurs résultats de QdE, prouvant ainsi qu'il est possible et utile d'impliquer la QdE dans les mécanismes de QdS.

Abstract

For many years the evaluation of IP networks was carried out objectively by measuring different criteria that determine the quality of the network. Those criteria refer to a set of parameters of quality of service (QoS) that must be satisfied by the network while carrying packets. With the emergence of multimedia traffic such as Voice over IP (VoIP) and video, QoS parameters, though still very important, are yet not enough because they do not take into account what is happening at the end nodes. This has led to the emergence of the new concept of quality of experience (QoE) which expresses the user's satisfaction regarding a given comunication service. Thus it is necessary to develop mechanisms in IP netwoks allowing one to monitor and enhance the users' QoE. So far, proposed mechanisms concern mostly VoIP or video applications and act, most of the time, at the terminal equipment, particularly at the codec to adapt, if possible, the data transmission rate or to modify the jitter buffer size. So, they are only suitable for multimedia applications and they do not take into account other interactive applications like, online games for example, to which QoE concept has widened. In addition, very few works propose to use QoE metrics to enhance QoS mechanisms. In this master thesis, we propose a new mechanism QoS-based mechanism which is able to react when the QoE value of an application goes below a threshold. This mechanism has two aspects. The first aspect is to define a realistic framework to have the QoE information echoed to the receiver on the one hand and secondly to insert the QoE information in the network so that nodes on the path can use it in QoS mechanism. That is done `in band' through IP packet header. The second aspect consists of proposing a new mechanism to classify packets by routers inside a DiffServ domain. This mechanism enables routers to take into account the QoE info. The QoE information will be accessible by the routers by the proposed feedback mechanism. The proposed mechanism was simulated with the ns-3 simulator. The results show that the use of feedback of the QoE info in DiffServ achieves better QoE results proving that it is possible and useful to involve the QoE in QoS mechanisms.