AN INTERDISCIPLINARY APPROACH TO PROPOSITION OF A MULTIDIMENSIONAL MODEL OF QUALITY OF EXPERIENCE
Madalena Pereira da Silva (Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC, SC, Brasil) – [email protected]
Mário Antônio Ribeiro Dantas (Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC, SC, Brasil) - [email protected]
Alexandre Leopoldo Gonçalves (Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC, SC, Brasil) - [email protected]
Abstract. The Internet has led to the supply of complex high-demand services and
demanding the provision and delivery. To infer the quality, providers make their management through a set of QoS parameters (Quality of Service). Because these parameters are focused on network and application management services should be focused on Quality of Experience (QoE) user. However, research shows that the vast majority of platforms for services, prioritize only the technological aspects, thus neglecting other dimensions that interfere with QoE, notably those related to human factors and user context. This article is a Quality of Experience Theme Review to investigate whether the existing research is guided for the Humanities or just for Information and Communication Technology. Based on research we propose a multidimensional model of QoE and a taxonomy of dimensions that impact the user Quality of Perception (QoP). The characterization of QoE as a multidimensional construct, based on an interdisciplinary approach, leads us to a reflection of how much work needs to evolve to offer services that meet the hedonic and pragmatic needs of the user.
keywords: Quality of Experience, Quality of Service, Quality of Perception,
interdisciplinarity.
UMA ABORDAGEM INTERDISCIPLINAR PARA A PROPOSIÇÃO DE UM MODELO MULTIDIMENSIONAL DA QUALIDADE DE EXPERIÊNCIA
A Internet tem propiciado a oferta de serviços de alta demanda complexos e exigentes na provisão e entrega. Para inferir na qualidade, os provedores fazem a gestão dos mesmos, através de um conjunto de parâmetros de QoS (Quality of Service). Pelo fato destes parâmetros serem voltados para rede e aplicação, a gestão dos serviços deve ser centrado na Qualidade de Experiência (QoE) do usuário. No entanto, as pesquisas demonstram que a grande maioria das plataformas de prestação de serviços prioriza apenas os aspectos tecnológicos, com isso negligenciando outras dimensões que interferem na QoE, notoriamente àquelas relacionadas a fatores humanos e contexto do usuário. Este artigo consiste de uma revisão do tema Qualidade de Experiência para investigar se as pesquisas existentes são norteadas para as Ciências Humanas ou apenas para a Tecnologia da Informação e Comunicação. Com base nas pesquisas é proposto um modelo multidimensional da QoE e uma taxonomia das dimensões que causam impacto na qualidade percebida pelo usuário. A caracterização da QoE como um constructo multidimensional, fundamentada numa abordagem interdisciplinar, nos remete a uma reflexão do quanto as pesquisas precisam evoluir para oferecer serviços capazes de atender as necessidades hedônicas e pragmáticas do usuário.
Palavras Chave: Quality da Experiência; Quality do Serviço; Quality da Percepção;
1. Introdução
A Internet tem propiciado a oferta de serviços de alta demanda, complexos e exigentes na provisão e entrega. Para inferir na sua qualidade, os prestadores de serviços, geralmente, fazem a gestão dos mesmos, através de um conjunto de parâmetros de QoS (Quality of Service). Pelo fato dos parâmetros de QoS serem voltados para rede e aplicação, a gestão dos serviços deve ser centrado na QoE (Quality of Experience).
A QoE refere-se a avaliação subjetiva das percepções e expectativas dos usuários no uso de um serviço. Essa avaliação pode ser influenciada pelo contexto, pelos recursos tecnológicos usados para prover o serviço e principalmente, pelo julgamento intrínseco do usuário. Mas, observa-se na literatura que a maioria das plataformas de prestação de serviços, preocupa-se com a qualidade sob o ponto de vista tecnológico e poucas pesquisas focam a qualidade centrada nas necessidades hedônicas e pragmáticas dos usuários.
A diferenciação dos serviços de acordo com as experiências dos usuários é uma estratégia em potencial para manter e conquistar novos clientes. Mas como prover serviços cientes da experiência do usuário, diante de cenários tão dinâmicos e indivíduos tão heterogêneos, natos da natureza humana? Acredita-se que o primeiro passo, consiste em investigar as dimensões de impacto na QoE, bem como conhecer as bases conceituais para a fundamentação da pesquisa. É nesta perspectiva que situamos a pesquisa.
Este trabalho consiste numa revisão do tema Qualidade de Experiência para investigar se as pesquisas existentes são norteadas para as Ciências Humanas ou apenas para a TIC (Tecnologia da Informação e Comunicação). Com base nas pesquisas, é proposto um modelo multidimensional da QoE e uma taxonomia das dimensões que causam impacto na qualidade percebida pelo usuário.
O artigo está organizado em seções. A seção 2 descreve a metodologia. A seção 3 apresenta os principais parâmetros e fatores usados para predizer a QoS em sistemas de comunicação. A seção 4 mostra os resultados da revisão sistemática sobre QoE, numa perspectiva interdisciplinar. Na seção 5 é proposto o modelo multidimensional da QoE. Na seção 6, são descritas as conclusões.
2. Metodologia da Pesquisa
Esta pesquisa é de natureza exploratória de caráter descritivo, trata-se de uma revisão sistemática para levantar os trabalhos sobre QoE existentes com o propósito de investigar se as pesquisas são norteadas para as Ciências Humanas ou apenas para a TIC, bem como buscar aparatos para propor um modelo de QoE e uma taxonomia das dimensões de impacto na QoP (Quality of Perception) do usuário.
3. Qualidade do Serviço
Esta seção evidencia e exemplifica os parâmetros de impacto na satisfação do usuário, e, demonstra como a QoE tem sido abordada em sistemas de comunicação.
3.1. Qualidade do Serviço em Geral
A QoS é gerida por um conjunto de determinantes e cada serviço possui seus próprios parâmetros e valores associados. A Tabela I exemplifica serviços e parâmetros associados com a qualidade. Para cada exemplo, os parâmetros podem variar, sendo dependentes do domínio de aplicação, intenções, contexto e cenário de uso do utilizador.
TABELA I–EXEMPLOS DE SERVIÇOS E PARÂMETROS GERAIS PARA MENSURAR A QUALIDADE
Tipo de Serviço Exemplos de parâmetros determinantes na qualidade Serviço de Restaurante Variedade no cardápio, limpeza, decoração, atendimento... Serviço de Hotéis Localização, limpeza, atendimento, custo...
Serviço de Home Banking Segurança, confiabilidade, autenticidade... Serviço Web Disponibilidade, tempo de resposta...
3.2. Qualidade do Serviço em Sistemas de Comunicação
Em sistemas de comunicação de dados, o conceito de QoS foi introduzido pela ISO (ISO, 1994) para mensurar a qualidade agregada aos serviços que uma rede de comunicação oferece, ou seja, refletir o quanto a rede é capaz de atender às expectativas de seus usuários através dos serviços que ela disponibiliza.
O desempenho de um serviço provido pela rede é gerido através de um conjunto de parâmetros de QoS (i.e., atraso, jitter, descarte de pacotes, largura de banda). Para oferecer serviço com qualidade, inicialmente este conceito foi focado na rede de comunicação de dados e, posteriormente, evoluiu contemplando as múltiplas camadas da interação usuário sistema (Figura 1).
FIGURA 1–RELAÇÕES DOS PARÂMETROS ENTRE QOS E QOE
Fonte: Adaptada de Wu et al. (2009, p.2).
As camadas da Figura 1 contém parâmetros de aplicações multimídia e de tempo real (VoIP, IPTV, iTV) usados para mensurar a qualidade do serviço oferecida pelo sistema de comunicação. Todos os parâmetros de cada camada (rede, sistema, aplicação) são mapeados para predizer o nível de satisfação do usuário, sem fazer menção a outros fatores relacionados com a qualidade, sob a perspectiva do usuário.
4. Qualidade da Experiência
Esta seção visa evidenciar as dimensões de impacto na QoE. Esta etapa da pesquisa foi realizada em três estágios. Inicialmente a pesquisa é realizada com usuários; seguida por conceitos de QoE mais citados na literatura; finalizando com uma revisão integrativa para evidenciar as áreas do conhecimento utilizadas para modelar a QoE.
4.1. Captura dos Termos da Pesquisa de Opinião
Com o propósito de saber que aspectos são considerados importantes para contemplar ou superar as expectativas na provisão de um serviço, uma pesquisa de opinião com 67 contatos da rede social facebook foi realizada. A Figura 2 apresenta uma nuvem de tags das respostas obtidas dos 24 respondentes. A idade e área de atuação da população amostral são diversificadas; o nível de escolaridade varia de graduandos a doutores.
FIGURA 2–PESQUISA DE OPINIÃO SOBRE DETERMINANTES DA QUALIDADE DE SERVIÇOS EM GERAL
4.2. Captura dos Termos Equivalentes nas Definições de QoE
Os resultados da pesquisa de opinião evidenciaram que as pesquisas, que envolvem experiência do usuário, devem ir além de aspectos tecnológicos e conhecimento do seu perfil. A experiência do usuário deve ser avaliada de forma mais ampla, incluindo as necessidades cognitivas, estéticas e hedônicas. Essa avaliação só é possível se trabalhada de forma interdisciplinar.
Para estudar a QoE no contexto interdisciplinar, foram extraídos da literatura apenas os conceitos de QoE que: (i) levam em consideração os fatores humanos subjetivos e objetivos na formulação de suas definições e (ii) apresentam algum termo equivalente com os fatores levantados na pesquisa de opinião. Tais conceitos de QoE são descritos em (ITU-T, 2008), (Fiedler et al., 2009), e (Wu et al., 2009).
A partir das definições apresentadas extraiu-se quatro dimensões de influência na QoE: usuário, conteúdo, contexto e tecnologia. Essas dimensões são equivalentes com aquelas obtidas na pesquisa de opinião.
4.3. Pesquisa de Trabalhos sobre QoE
Com o intuito de investigar se as dimensões de impacto na QoE (usuário, conteúdo, contexto e tecnologia) tem sido exploradas, uma revisão sistemática na literatura foi realizada. Os dados foram coletados em três bases de dados. A Tabela II apresenta a sumarização das pesquisas, destacando, a abordagem, os tipos de aplicações e as bases conceituais que amparam as propostas.
Os artigos apresentados na Tabela II indicam que a dimensão contexto tem sido pouco explorada. Nenhuma das propostas aborda a questão do conteúdo levando em consideração o significado semântico do ponto de vista do usuário.
TABELA II-SUMARIZAÇÃO DAS PESQUISAS:QOEMULTIDIMENSIONAL
5. Proposta do Modelo Multidimensional Ciente da Qualidade de Experiência
De acordo com as teorias da Psicologia (MEHRABIAN e RUSSELL, 1974) os estímulos ambientais influenciam fortemente as percepções cognitivas, e por sua vez, moldam as intenções comportamentais e os resultados. E na interação com o ambiente, diante de um contexto, quando o usuário encontra “algo” que desperta interesse mental, os sensores (fisiológicos, auditivos, visuais), são acionados manifestando intenções comportamentais. Com base nesses presupostos, a idealização do modelo consistiu de três grandes artefatos:
1) Representação abstrata do modelo, baseado na relação causa efeito entre QoE e QoS, fundamentada, principalmente, nas ciências humanas.
2) Uma abordagem conceitual, onde a QoE deve ser tratada como um constructo multidimensional e estudada de forma interdisciplinar.
3) Mapeamento das dimensões da QoE
5.1. Abstração do Modelo de Qualidade de Experiência Proposto
Com base na teoria apresentada em Mehrabian e Russell (1974) e em Wu et al. (2009) propõe-se o modelo de QoE baseado na relação causa-efeito (Figura 3). Este
ARTIGO ABORDAGEM APLICAÇÃO BASE CONCEITUAL Dimensões da QoE
(Liu, Zhou, Song, 2006) Disciplinar Vídeo streaming em computação pervasiva
Computação sensível ao contexto, Fuzzy QoS, Contexto, perfil usuário, fatores humanos subjetivos
(Wechsung et al, 2012), (Möller el al, 2009)
Interdisciplinar Interação homem máquina multimodal
Interface homem máquina, Design de Interface QoS, usuário, contexto, sistema, fatores humanos objetivos
(Moor et al, 2008) Interdisciplinar Qualidade no desenvolvimento de aparelhos celulares
Interface homem máquina, Interface Design, TIC, Engenharia, Sociologia
Qualidade da aplicação, contexto usuário, fatores humanos objetivos e subjetivos
(Wu et al, 2009) Interdisciplinar Ambiente multimídia interativo distribuído
Psicologia, Ciência da Cognição, Sociologia, TIC Qualidade da aplicação, fatores humanos objetivos e subjetivos
(Kapov e Varela, 2012) Interdisciplinar VIdeo Stream, VOIP bidirecional Psicologia, Sociologia, TIC QoS da aplicação e da rede recurso, contexto, fatores humanos objetivos e subjetivos
(Laghari et al, 2010) Interdisciplinar Entrega de serviços em ambientes distribuídos
Psicologia, Ciência da Cognição, Sociologia Usuário, serviço, negócio, fatores humanos subjetivos
(Laghari et al, 2011) Interdisciplinar Provisão e entrega de serviços em ambientes distribuídos
Psicologia, Ciência da Cognição, Sociologia, Interface homem máquina, Interface Design, TIC
modelo, ao ser inserido numa plataforma de prestação de serviços, provê artefatos para que o mecanismo de inteligência possa correlacionar aspectos hedônicos e pragmáticos do usuário com aspectos da QoS, do conteúdo e do contexto.
FIGURA 3-MODELO DE QOE PROPOSTO
Fonte: Adaptado de Wu et al. (2009, p.2)
Na Figura 3, diante de um contexto, tem-se a qualidade do conteúdo semântico e a qualidade do conteúdo sintático. O conteúdo semântico está relacionado com o valor que o emissor e o receptor humano atribuem à semântica do conteúdo num contexto. O conteúdo sintático está relacionado com a qualidade do serviço, ou seja, refere-se à capacidade do sistema de comunicação prover uma infraestrutura física suficiente para transportar o conteúdo (texto, áudio, vídeo) com qualidade. Todos esses elementos devem ser criteriosamente controlados para que as expectativas dos usuários nas interações com o ambiente possam ser superadas. A seta tracejada indica que existe um circuito de retroalimentação justificado por três aspectos:
A sensibilidade ao contexto permite a personalização do ambiente.
O dinamismo do sistema permite o usuário personalizar o ambiente de acordo com os requisitos de qualidade.
A experiência do usuário nas interações com o ambiente vai sendo enriquecida; os comportamentos, motivados pelas intenções, sofrem alterações.
FIGURA 4–DIMENSÕES DO MODELO DE QOE PROPOSTO
5.2. Dimensões do Modelo de Qualidade de Experiência
Para tratar das quatro dimensões da experiência do usuário, uma abordagem interdisciplinar é necessária com base nos resultados teóricos e de várias disciplinas, incluindo, psicologia, ciência cognitiva, semiótica e tecnologia da informação.
Fatores Humanos Subjetivos
Eles podem ser obtidos por pesquisas de opinião, entrevistas. Com o propósito de saber que aspectos são considerados importantes para contemplar ou superar as expectativas na provisão de um serviço. Para a captura e análise de cada aspecto num ambiente real pode-se fazer uso de teorias da psicologia, IHC, Design de Interface. A escolha de qual teoria adotar depende da natureza do serviço, do ambiente, do contexto e que variáveis são importantes considerar no estudo.
Fatores Humanos Objetivos
São usados para predizer o desempenho da tarefa humana, tais como capacidade de memória, limites humanos audiovisuais, tempo de reação. Eles podem ser obtidos por pesquisas controladas ou não controlas, usando métodos invasivos ou não invasivos. São apoiados pelas bases conceituais da Ciência Cognitiva, Psicologia Cognitiva e Modelos Mentais.
Conteúdo
A Mídia do Conhecimento se preocupa com a linguagem das palavras (comunicação semântica) e com a linguagem técnica dos sinais (comunicação sintática). Esses dois objetos de estudos, são estudados em diferentes dimensões da Figura 4. Ou seja, a comunicação sintática é estudada na dimensão “Qualidade do Serviço”, sendo considerados todos os parâmetros que afetam a QoS. E a comunicação semântica é estudada na dimensão “Qualidade do Conteúdo”.
Os fatores de conteúdo impactantes na QoE são dependentes da qualidade da informação disponibilizada, incluindo parâmetros relacionados com atualização, confiabilidade, precisão e do significado da informação para o utilizador. A semiótica (Costa et al., 2012) é uma das áreas que trata do significado das palavras, do valor que o receptor atribui a mensagem de acordo com a sua semântica. Esse valor pode ser influenciado pelo contexto, pela subjetividade entre outros aspectos.
Contexto
Os fatores relacionados com o contexto têm sido apontados em um aglomerado de pesquisas (contexto da computação, físico, tempo, usuário) e estão em constantes evoluções (Bellavista et al., 2013). No entanto, existem outras dimensões de contexto que devem ser consideradas, tais como contexto organizacional, tarefas, social e cultural, pois estes permitem modelar o conhecimento de forma mais abrangente e ajudam o raciocinador inferir o serviço com melhor precisão.
Qualidade do Serviço
De um lado, os usuários com necessidades particulares desejam usar serviços que suportam aplicações multimídia e de tempo real. Esses usuários visualizam a qualidade das aplicações de acordo com suas percepções, suas habilidades no manuseio e uso das tecnologias, de acordo com os recursos dos equipamentos e redes de comunicação disponíveis.
canal preparado para garantir a QoS, para que informação chegue ao usuário com bom desempenho para não frustrar as expectativas do usuário.
5.3. Mapeamento das Dimensões da Qualidade de Experiência
Diante de um contexto haverá uma correlação dos parâmetros das dimensões da QoE. Esse processo consiste em múltiplas tarefas intensivas em conhecimento. Ou seja, diante de um contexto e cenário de uso, para inferir se existe um serviço capaz de atender e entregar o conteúdo midiático dentro das expectativas do usuário faz-se necessário:
1) Levantar os principais determinantes da QoS que influenciam na QoE do conteúdo/serviço que será entregue ao usuário. Para as aplicações multimídia e de tempo real os principais parâmetros do áudio e vídeo são: atraso, variação de atraso, perda de pacotes, largura de banda.
2) Levantar os determinantes que influenciam na qualidade das aplicações multimídia e de tempo real. Esses parâmetros são padronizados e relacionados com a codificação do áudio e do vídeo, frames que compõem a imagem ou grupo de imagem, resolução do vídeo (HDTV, SDTV).
3) Levantar os determinantes da qualidade sob o ponto de vista do usuário. Esses parâmetros estão relacionados com fatores comportamentais, ambientais e cognitivos. Para obter parâmetros subjetivos e objetivos dos usuários, como ponto de partida, diante de um contexto e cenário de uso, podem ser realizadas pesquisas, entrevistas e testes laboratoriais. Se o ambiente de interação é dinâmico e o sistema trabalha com o conhecimento do usuário, os parâmetros podem ser ajustados ao longo do ciclo de vida do sistema ou até que as ações do usuário sigam sempre o mesmo padrão de comportamento. Esses ajustes podem advir das análises comportamentais das interações do usuário com o ambiente, apoiados por modelos psicológicos e da ciência da cognição.
4) Adotar um método para avaliar a qualidade das aplicações multimídia e de tempo real. O MOS (ITU-T, 2003) é um dos métodos mais utilizados para a avaliação subjetiva do áudio e do vídeo, onde o usuário possa avaliar a QoE.
5) Embasado na teoria da semiótica, envolver o usuário num cenário de uso para que se possa conhecer as diferentes interpretações e valorações do usuário diante de um conteúdo, associado a um contexto.
6) Relacionar, através de formulações, os parâmetros das diferentes dimensões para que seja possível mapear a qualidade nos diferentes níveis de abstração e obter uma QoE resultante (Kapov e Varela, 2012), (Laghari et al., 2011).
Como visto, o mapeamento das diferentes dimensões é complexo e muitos estudos, envolvendo os usuários e equipes interdisciplinares devem ser realizadas para a escolha dos melhores métodos. Acredita-se que a abordagem deve ser híbrida e flexível combinando análises estatísticas e experimentações empíricas adaptáveis.
6. Conclusões
A fim de compreender a QoE para um determinado serviço e como instrumentalmente estimá-la, é preciso conhecer os diferentes fatores e parâmetros, relacionados aos agentes tecnológicos e humanos, que podem impactar a qualidade do serviço em questão e mapeá-los, no entanto, existe uma série de dificuldades associadas ao mapeamento. Ao adotar uma abordagem interdisciplinar, essa complexidade pode ser minimizada, pois os projetos podem ser construídos com bases conceituais sólidas.
modelo de QoE e uma nova taxonomia multidimensional dos fatores impactantes na QoE. Ambos foram descritos apoiados, principalmente, nas áreas da Psicologia e Ciência da Cognição. Espera-se que com esta pesquisa os fornecedores passem a incorporar nas plataformas de prestação de serviços, fatores humanos e aspectos cognitivos humanos, além de aspectos tecnológicos.
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