Cisco ビデオ品質モニタリング コンフィギュレーション ガイド
ビデオ品質のモニタリング
ビデオ品質のモニタリング
発行日;2013/11/09 | 英語版ドキュメント(2013/08/01 版) | ドキュメントご利用ガイド | ダウンロード ; この章pdf | フィードバック

目次

ビデオ品質のモニタリング

ビデオ品質のモニタリングに関する情報

ビデオ品質モニタリング インデックス

VQM を使用して収集される主要メトリック

基本ビデオ属性

ビデオ圧縮

Packet Loss

ビデオ エントロピー

遅延とジッター

他の製品によって生成されるメトリック

ビデオ品質モニタリングの設定

ビデオ モニタリングの有効化

match フィールドと collect フィールドのフロー レコードの作成

フロー エクスポータの作成

フロー レコードとモニタリングしきい値によってフロー モニタを作成します。

モニタされるビデオ ストリームと照合するクラス マップの作成

クラス マップとフロー モニタによるモニタリング ポリシー マップの作成

インターフェイスへのモニタリング ポリシー マップの付加

ビデオ品質モニタリングのトラブルシューティング

ビデオ品質のモニタリング

ビデオ品質のモニタリングに関する情報

Video Quality Monitoring(VQM)モジュールは、ネットワーク経由で配信されるビデオ通話の品質を監視します。第 2 世代シスコサービス統合型ルータ(Cisco ISR G2)で提供される VQM ソリューションは、H.264 コーデックを使用した通話に関する一連のビデオ品質メトリックを提供します。

VQM モジュールは、Real-Time Transport Protocol (RTP) のヘッダーおよびビデオ パケット ペイロードの最初の数バイトを解析し、ビデオ ストリームに関する重要な情報を取得します。VQM モジュールで解析される最初の数バイトには、シーケンス パラメータ セット (SPS)、ピクチャ パラメータ セット(PPS)、およびスライス ヘッダー(SH)が含まれます。Cisco ISR G2 では、VQM は WAN リンク(入力または出力)を通過する RTP ビデオ フローの品質を測定します。VQM は Cisco Flexible NetFlow バージョン 9(FNFv9)および IP Flow Information Export(IPFIX)によってビデオ品質関連フィールドを報告します。

ビデオ品質モニタリング インデックス

ビデオ品質のモニタリング インデックスは、推定平均オピニオン評点(MOS)というシスコ独自のモデルを使用して計算されます。eMOS は内部測定と計算に基づいてビデオ ストリームの品質に割り当てられた量を表す数値です。ビデオの次の側面を使用して eMOS を計算します。

圧縮解除されたビデオ品質

圧縮の歪み

パケット損失と遅延歪み

表 1-1 に、ビデオ品質モデルの 3 つの部分と統合パラメータを示します。

表 1-1 ビデオ品質モデルの 3 つの部分と統合パラメータ

圧縮解除されたビデオ品質
圧縮の歪み
パケット損失と遅延歪み

ビデオ コンテンツ

--

Y

Y

解決策(Resolution)

Y

--

--

フレーム レートと変動

Y

Y

--

ビデオ エンコーダの実装

--

Y

--

ビット/ピクセル

--

Y

--

GOP 構造

--

Y

Y

パケット損失のパターン

--

--

Y

パケット損失の隠蔽

--

--

Y

パケットの遅延

--

--

Y

パケット ジッター

--

--

Y

上のモデルを使用して計算される eMOS 値は 0~100 の連続的なスケールで、図 1-1 に示すように測定されます。

図 1-1 eMOS の測定スケール

VQM を使用して収集される主要メトリック

VQM モジュールはメトリックのリストを eMOS スコアとともに生成します。これらのメトリックは eMOS の計算結果であり、ビデオ ストリームのすべての特性の完全なビューを提供します。VQM モジュールはリアル タイムでビデオ ストリームの品質を監視しますが、eMOS などのメトリックのレポートは、設定された期間を基準とすることができます。設定期間は 1~10 秒である必要があります。推奨される期間は 5 秒です。

VQM モジュールは、次に示す主要カテゴリのメトリックを生成します。

「基本ビデオ属性」

「ビデオ圧縮」

「Packet Loss」

「ビデオ エントロピー」

「遅延とジッター」

「他の製品によって生成されるメトリック」

基本ビデオ属性

基本ビデオ属性は次のメトリックで構成されます。

Most Recent Resolution Width

Most Recent Resolution Height

Frame Rate

Video Payload Average Bit Rate

Video Payload Bit Rate Fluctuation

これらのメトリックを使用して、ビデオ ストリームの実際の解像度とフレーム レートをモニタし、設定またはシグナリングされた値と一致していない場合にフラグを生成することができます。また、それらはクロス ストリームの帯域幅割り当てのために平均ビデオ ビット レートと変動を監視するために使用されます。これらのメトリックを使用して計算されるビット レート変動に基づいてバッファとキューの長さを調整できます。

表 1-2 に、メトリックの詳細を示します。

表 1-2 基本ビデオ属性メトリックの詳細

メトリックの名前
説明
単位
範囲

Most Recent Resolution Width

ビデオ フレームについて最後に観測された幅。

ピクセル

1-8000

Most Recent Resolution Height

ビデオ フレームについて最後に観測された高さ。

ピクセル

1-8000

Frame Rate

その期間に観測された実際のフレーム レート。

フレーム/秒(fps)

0-120

Video Payload Average Bit Rate

その期間に観測された実際のビデオ ペイロードの平均ビット レート(ネットワーク、レイヤ 1-5、PHY+IP+UDP+RTP ヘッダーを除く)。

kbps

0-20000

Video Payload Bit Rate Fluctuation

その期間に観測された実際のビデオ ペイロードのビット レートでの標準偏差(ネットワーク、レイヤ 1-5、PHY+IP+UDP+RTP ヘッダーを除く)。

kbps

0-20000

ビデオ圧縮

ビデオ圧縮は次のメトリックで構成されます。

Number I Frames

Number I Packets

I Packet Sizes

Number Short Term Reference (STR) Frames

Number STR Packets

STR Packet Sizes

Number Long Term Reference (LTR) Frames

Number LTR Packets

LTR Packet Sizes

Number Super-P Frames

Number Super-P Packets

Super-P Packet Sizes

Number Non Referenced (NR) Frames

Number NR Packets

NR Packet Sizes

Quantization Level of I Slices

Quantization Level of STR Slices

Quantization Level of LTR Slices

Quantization Level of Super-P Slices

Quantization Level of NR Slices

eMOS Compression Bitstream

eMOS Compression Network

ビデオ圧縮メトリックは次の目的で使用されます。

フレーム タイプごとにビデオ トラフィックを監視します。タイプごとに多数または少数のフレームにフラグを設定できます。これにより、フレーム タイプの分布が異なるさまざまなストリーム間で公平性を維持します。

ビデオ エンドポイントのパフォーマンスとコーデックの実装に対する可視性を提供し、ビデオ品質のトラブルシューティングを助けます。

ビデオ圧縮レベルを監視して、圧縮の不具合と全般的な品質の低下とを切り分けます。圧縮レベルが高すぎる場合、このメトリックを使用して、どのタイプのビデオ フレームが問題を引き起こしているのかを突き止め、修復できます。

表 1-3 に、ビデオ圧縮メトリックの詳細を示します。

表 1-3 ビデオ圧縮メトリックの詳細

メトリックの名前
説明
単位
範囲

Number I Frames

その期間に観測された I フレームの総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Number I Packets

その期間に観測された I パケットの総数。

--

0-0xFFFFFFFF

I Packet Sizes

その期間に観測された I パケット ペイロード(ネットワーク、レイヤ 1-5、PHY+IP+UDP+RTP ヘッダーを除く)のサイズの合計。

キロバイト(KB)

0-0xFFFFFFFF

Number Short Term Reference (STR) Frames

その期間に観測された STR フレームの総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Number STR Packets

その期間に観測された STR パケットの総数。

--

0-0xFFFFFFFF

STR Packet Sizes

その期間に観測された STR パケットのペイロード サイズの合計。

キロバイト(KB)

0-0xFFFFFFFF

Number Long Term Reference (LTR) Frames

その期間に観測された LTR フレームの総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Number LTR Packets

その期間に観測された LTR パケットの総数。

--

0-0xFFFFFFFF

LTR Packet Sizes

その期間に観測された LTR パケットのペイロード サイズの合計。

キロバイト(KB)

0-0xFFFFFFFF

Number Super-P Frames

その期間に観測された Super-P フレーム(誤り耐性を得るよう LTR フレームだけを参照するフレーム)の合計数

--

0-0xFFFFFFFF

Number Super-P Packets

その期間に観測された Super-P パケットの総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Super-P Packet Sizes

その期間に観測された super-P パケットのペイロード サイズの合計。

キロバイト(KB)

0-0xFFFFFFFF

Number Non Referenced (NR) Frames

その期間に観測された NR フレーム(別のフレームのコーディングの参照に使用されない P フレーム)の合計数。

--

0-0xFFFFFFFF

Number NR Packets

その期間に観測された I パケットの総数。

--

0-0xFFFFFFFF

NR Packet Sizes

その期間に観測された I パケットのペイロード サイズの合計(KB)。

キロバイト(KB)

0-0xFFFFFFFF

Quantization Level of I Slices

H.264 規格に定義された範囲での I スライスの平均量子化レベル。

--

0-51

Quantization Level of STR Slices

H.264 規格に定義された範囲での STR スライスの平均量子化レベル。

--

0-51

Quantization Level of LTR Slices

H.264 規格に定義された範囲での LTR スライスの平均量子化レベル。

キロバイト(KB)

0-51

Quantization level of Super-P Slices

H.264 規格に定義された範囲での Super-P スライスの平均量子化レベル。

--

0-51

Quantization Level of NR Slices

H.264 規格に定義された範囲での NR スライスの平均量子化レベル。

--

0-51

eMOS Compression Bitstream

観測期間における、ビデオ圧縮後の推定平均オピニオン評点(ビットストリーム モデル)

--

0-100

eMOS Compression Network

観測期間における、ビデオ圧縮後の推定平均オピニオン評点(ネットワーク モデル)

--

0-100

Packet Loss

パケット損失は次のメトリックで構成されます。

Number I Packets Lost

Number STR Packets Lost

Number LTR Packets Lost

Number Super-P Packets Lost

Number NR Packet Lost

Severely Damaged Frame Percentage

eMOS Packet Loss Bitstream

eMOS Packet Loss Network

これらのメトリックを使用して、パケット、フレーム、全体の品質の 3 つのレベルでパケット損失およびパケット損失による影響を監視できます。

表 1-4 に、メトリックの詳細を示します。

表 1-4 パケット損失メトリックの詳細

メトリックの名前
説明
単位
範囲

Number I Packets Lost

その期間の I パケット損失の総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Number STR Packets Lost

その期間の STR パケット損失の総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Number LTR Packets Lost

その期間の LTR パケット損失の総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Number Super-P Packets Lost

その期間の super-P パケット損失の総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Number NR Packet Lost

その期間の NR パケット損失の総数。

--

0-0xFFFFFFFF

Severely Damaged Frame Percentage

観測期間内にパケット損失および損失伝播により影響を受けた MB の比率。

%

0-100

eMOS Packet Loss Bitstream

観測期間における、パケット損失(ビットストリーム モデル)によるビデオの eMOS スコアの低下。

--

0-100

eMOS Packet Loss Network

観測期間における、パケット損失(ネットワーク モデル)によるビデオの eMOS スコアの低下。

--

0-100

ビデオ エントロピー

ビデオ エントロピーは次のメトリックで構成されます。

Scene Complexity

Level of Motion

これらのメトリックにより、異種のビデオ ストリームの帯域幅を最適化できます。

表 1-5 に、メトリックの詳細を示します。

表 1-5 ビデオ エントロピー メトリックの詳細

メトリックの名前
説明
単位
範囲

Scene Complexity

VQM アルゴリズムで計算された 0 から 100 までのシーンの複雑度。

0:複雑でない。

100:最も複雑である。

--

0-100

Level of Motion

VQM アルゴリズムで計算された 0 から 100 までのモーション レベル。

0:モーションなし。

100:最高のモーション レベル。

--

0-100

遅延とジッター

遅延とジッターは次のメトリックで構成されます。

Frame Arriving Times Difference

Frame Arriving Times Difference Variation

これらのメトリックは、 RTCP レポートを使用せずに RTP タイムスタンプで示されたフレーム表示時間と相対的にビデオ フレームの遅延およびジッターをモニタリングするのに役立ちます。

表 1-6 に、メトリックの詳細を示します。

表 1-6 遅延とジッターのメトリックの詳細

メトリックの名前
説明
単位
範囲

Frame Arriving Times Difference

実際のパケット到着時間と予想パケット到着時間の平均差異は RTP タイムスタンプを使用して計算されます。

ミリ秒(ms)

-4000-4000

Frame Arriving Times Difference Variation

実際のパケット到着時間と予想パケット到着時間の標準偏差は RTP タイムスタンプを使用して計算されます。

ミリ秒(ms)

-4000-4000

他の製品によって生成されるメトリック

他の製品によって生成されるメトリックは、次のメトリックで構成されます。

First Packet RTP Sequence Num

Last Packet RTP Sequence Num

これらのメトリックは、他のプロデューサとの同期に関する問題のトラブルシューティングに役立ちます。

表 1-7 に、メトリックの詳細を示します。

表 1-7 他の製品によって生成されるメトリック

メトリックの名前
説明
単位
範囲

First Packet RTP Sequence Num

その期間に検査された最初のパケットの RTP シーケンス番号。

--

0-0xFFFF

Last Packet RTP Sequence Num

その期間に検査された最後のパケットの RTP シーケンス番号。

--

0-0xFFFF

ビデオ品質モニタリングの設定

VQM の設定では、ハブ ルータとブランチ ルータのパフォーマンス モニタ ポリシーの設定が行われます。パフォーマンス モニタ ポリシーをインターフェイス上でイネーブルにする必要があります。ビデオ品質のモニタリングはビデオ ストリームのフロー メタデータ (FMD) に依存することに注意してください。

VQM の設定には、次の手順が含まれます。


ステップ 1 ビデオ モニタリングを有効にします。

ステップ 2 match フィールドと collect フィールドのフロー レコードを作成します。

ステップ 3 フロー エクスポータを作成します。

ステップ 4 フロー レコードおよびモニタリングしきい値によりフロー モニタを作成します。

ステップ 5 モニタされるビデオ ストリームと照合するためのクラス マップを作成します。

ステップ 6 クラス マップとフロー モニタでモニタリング ポリシー マップを作成します。

ステップ 7 モニタリング ポリシー マップをインターフェイスに付加します。

ビデオ モニタリングの有効化

次に、ビデオ モニタリングを有効にする例を示します。

video monitoring
maximum-sessions 100
no shutdown
 

デフォルトの最大セッションは 100 です。デフォルト モードは shutdown です。

match フィールドと collect フィールドのフロー レコードの作成

次のパフォーマンス モニタの例では、match フィールドと collect フィールドのフロー レコードを作成するようにモニタを設定します。

flow record type performance-monitoring vqm-rec
match ipv4 protocol
match ipv4 source address
match ipv4 destination address
match transport source-port
match transport destination-port
match transport rtp ssrc
collect application video resolution [ width | height ] last
collect application video frame rate
collect application video payload bitrate [ average | fluctuation ]
collect application video frame [ I | STR | LTR | super-P | NR ] counter frames
collect application video frame [ I | STR | LTR | super-P | NR ] counter packets [lost]
collect application video frame [ I | STR | LTR | super-P | NR ] counter bytes
collect application video frame [ I | STR | LTR | super-P | NR] slice-quantization-level
collect application video eMOS compression [ network | bitstream ]
collect application video eMOS packet-loss [ network | bitstream ]
collect application video frame percentage damaged
collect application video scene-complexity
collect application video level-of-motion
collect transport rtp sequence-number [ last ]

フロー エクスポータの作成

次に、フロー エクスポータの設定を作成する例を示します。

flow exporter vqm-exporter
description PAM or CPCM interface
destination < ip address>

フロー レコードとモニタリングしきい値によってフロー モニタを作成します。

次に、フロー モニタおよびモニタリングを作成する例を示します。

flow monitor type performance-monitoring vqm-mon
record vqm-rec
exporter vqm-exporter
cache type synchronized
cache entries 1000
cache timeout synchronized 5
history size 60 timeout 30

モニタされるビデオ ストリームと照合するクラス マップの作成

次に、モニタされるビデオ ストリームと照合するクラス マップを作成する例を示します。

class-map match-all vqm-class
match access-group 101

クラス マップとフロー モニタによるモニタリング ポリシー マップの作成

次に、先ほど作成したクラス マップおよびフロー モニタによりポリシー マップを作成する例を示します。

policy-map type performance-monitoring vqm-policy
class vqm-class
flow monitor vqm-mon

インターフェイスへのモニタリング ポリシー マップの付加

次に、インターフェイスにモニタリング ポリシー マップを付加する例を示します。

Interface serial 0/0:0
service-policy type performance-monitoring input vqm-policy
service-policy type performance-monitoring output vqm-policy
 

ビデオ品質モニタリングのトラブルシューティング

表 1-8 に、VQM のトラブルシューティングに使用可能な debug コマンドと show コマンドを示します。

表 1-8 VQM トラブルシューティング用の show および debug コマンド

コマンド
説明
show video quality monitoring

ビデオ品質のモニタリング ステータスを表示します。

show video quality monitoring record

アクティブなビデオ品質モニタリング セッションをすべて表示します。

show video quality monitoring record <num>

特定セッションのレコードを表示します。

debug video monitoring error

VQM エラーのデバッグをオンにします。

debug video monitoring event

VQM イベントのデバッグをオンにします。

debug video monitoring datapath

モニタリングでのデータ パスのデバッグをオンにします。

次の例は、 show video quality monitoring record コマンドの出力を示します。

router# show video quality monitoring record
 
----- record begin -----
vqm session id: 14, vqm_cpu_saving_mode: FALSE time: 23:46:44
 
From: 20.20.20.1, To: 20.20.20.2
SrcPort: 16422, DstPort: 16420, Protocol: udp
most_recent_resolution_width: 1280, most_recent_resolution_height: 720
frame_rate: 30
video_payload_average_bit_rate: 1153, video_payload_bit_rate_fluctuation: 105
I_frame_count: 0, I_packet_count: 0, I_packet_byte_count: 0
STR_frame_count: 24, STR_packet_count: 99, STR_packet_byte_count: 1219
LTR_frame_count: 43, LTR_packet_count: 195, LTR_packet_byte_count: 1128
SuperP_frame_count: 41, SuperP_packet_count: 188, SuperP_packet_byte_count: 1130
NR_frame_count: 33, NR_packet_count: 154, NR_packet_byte_count: 984
quantization_level: I-slice 0, STR-slice 23, LTR-slice 23, SuperP-slice 23, NR-slice 23
I-pkt-lost: 9, STR-pkt-lost: 9, LTR-pktlost: 2, SuperP-pkt-lost: 3, NR-pkt-lost: 20
severely_damaged_frame_percentage: 91
emos_compression_bitstream: 76, emos_packet_loss_bitstream: 75, emos_bit(14): 1
emos_compression_network: 89, emos_packet_loss_network: 7, emos_net(14): 82
scene_complexity: 42, level_of_motion: 1
first_packet_rtp_sequence_num: 7907, last_packet_rtp_sequence_num: 8669
-----record end-----
Total active record number: 1