Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI---TRẦN CÔNG SƠN NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH HÓA LƢU LƢỢNG CỦA CÁC DỊCH VỤ ĐA PHƢƠNG TIỆN TRONG CÁC MẠNG IMS/3G, TỪ ĐÓ ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN CƠNG SƠN NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH HÓA LƢU LƢỢNG CỦA CÁC DỊCH VỤ ĐA PHƢƠNG TIỆN TRONG CÁC MẠNG IMS/3G, TỪ ĐĨ ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH QOE (QUALITY OF EXPERINENCE) CHO CÁC DỊCH VỤ TƢƠNG ỨNG Chuyên ngành : Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN TÀI HƢNG Hà Nội –2013 1708094064632fb715301-6cab-4806-941a-64e278f8ea76 17080940646324b284423-71d8-460e-8b0c-ccaf21f1200c 1708094064632afd6cdf5-5246-4466-ae2b-30d74f4a323b Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trần Công Sơn Sinh ngày 11 tháng 11 1986 viên lp cao khoá 2011B ng công tác : T Xin cam oan: tài Nghiên cứu đặc tính hóa lưu lượng dịch vụ đa phương tiện mạng IMS/3G từ đề xuất mơ hình QoE (Quality of Experience) cho dịch vụ tương ứng th giáo, TS Nguyễn Tài Hƣng cơng trình nghiên cu riêng c tài tham k có ngu gu rõ ràng Tác g xin cam nhng dung ng nh ni dung cng yêu thy giáo hng sai tơi hồn trách trc khoa trc pháp Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2013 Tác giả luận văn Trần Công Sơn L Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn MỤC LỤC 11 CH 12 1.1 Tổng quan IMS 12 1.1.1 Chức phần tử IMS 15 1.1.1.1 P-CSCF (Proxy-CSCF) 15 1.1.1.2 I-CSCF (Interrogating-CSCF ) 16 1.1.1.3 S-CSCF (Serving-CSCF) 16 1.1.1.4 BGCF (Breakout Gateway Control Function) 17 1.1.1.5 HSS (Home subscriber Server) 18 1.1.1.6 MGCF (Media Gateway Control Function) 18 1.1.1.7 MRF (Multimedia resource function) 18 1.1.1.8 IMS-MGW (IP multimedia sbsystem-Media gateway function) 19 1.1.1.9 SGW (Signalling gateway function) 19 1.1.2 Các giao diện IMS 20 1.1.3 IMS số tổ chức tiêu chuẩn khác 21 1.2 Chất lượng dịch vụ QoS chất lượng trải nghiệm QoE 24 1.2.1.1 Băng thông 25 1.2.1.2 Độ trễ 25 1.2.1.3 Jiiter (Độ biến đổi trễ) 25 1.2.1.4 Tỉ lệ lỗi/mất gói 25 1.2.1.5 Độ tin cậy 25 1.2.1.6 Tính bảo mật 25 1.2.2 QoE 26 1.2.3 Mối quan hệ QoS QoE 26 1.2.4 Đo đạc kiểm soát QoE 30 CHNG II: TNG QUAN V DCH V MOBITV 34 2.1 Giới thiệu chung: 34 2.2 Giới thiệu hệ thống MobiTV: 35 2.2.1 Tổng quan hệ thống MobiTV: 35 2.2.2 Tính hệ thống 35 2.2.3 Kiến trúc hệ thống 37 2.2.4 Mơ hình mạng 38 2.2.5 Mơ hình phân tải 39 2.3 Chức dịch vụ với người dùng 39 2.3.1 Đăng ký, truy vấn thông tin dịch vụ 39 2.3.2 Sử dụng dịch vụ qua WAP 40 2.3.3 Sử dụng dịch vụ qua ứng dụng client 41 2.3.4 Streaming server 42 2.3.5 Live TV streaming server 42 2.3.6 VoD Streaming Server 43 L Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn 2.3.7 Xem trạng thái streaming server 43 2.3.8 VOD offline encoder 44 2.3.9 Database and web server 45 2.3.9.1 Database 45 2.3.9.2 Web server 45 2.4 Lưu đồ dịch vụ hệ thống MobiTV: 45 2.4.1 Lưu đồ tương tác người dùng 45 2.4.2 Đăng ký dịch vụ qua SMS 46 2.4.3 Xem, tải VOD 47 2.4.4 Xem LiveTV 48 2.4.5 Đăng ký kênh bổ sung 49 2.4.6 Mua thêm 50 2.4.7 Lưu đồ xử lý VOD 51 2.4.8 Lưu đồ luồng data VOD 52 2.4.9 Quá trình xử lý LiveTV 52 2.4.10 Lưu đồ SMS Gateway 53 CHNG III: MIDDLEWARE CA H THNG MOBITV 54 3.1 Giới thiệu Web Service: 54 3.1.1 Giới thiệu công nghệ 54 3.1.2 Đặc điểm dịch vụ web 55 3.1.1.1 Đặc điểm 55 3.1.1.2 Ưu điểm dịch vụ web 56 3.1.1.3 Nhược điểm dịch vụ web 56 3.1.3 Kiến trúc dịch vụ web 56 3.2 Giới thiệu SOAP 58 3.2.1 Đặc trưng SOAP 58 3.2.2 Cấu trúc message theo dạng SOAP 60 3.2.3 Những kiểu truyền thông 60 3.2.4 Mơ hình liệu 61 3.3 Webservice cho MobiTV 61 3.3.1 Thông số kỹ thuật 61 3.3.2 Danh sách hàm 61 3.3.3 Danh sách lỗi 62 3.3.4 Đặc tả hàm sử dụng 63 3.3.4.1 Đăng ký dịch vụ 63 3.3.4.2 Đăng ký dịch vụ không trả SMS 64 3.3.4.3 Đăng ký dịch vụ không trả SMS không check 3G 65 3.3.4.4 Cập nhật dịch vụ 67 3.3.4.5 Đăng ký dịch vụ dành cho BCCS 69 3.3.4.6 Hủy đăng ký dịch vụ 70 3.3.4.7 Tạm ngừng dịch vụ 71 3.3.4.8 Lấy thơng tin gói 73 3.3.4.9 Thêm kênh Add-on 75 3.3.4.10 Bỏ kênh Add-on 76 3.3.4.11 Lấy thông tin kênh 77 3.3.4.12 Lấy thông tin người dùng 79 3.3.4.13 Lấy lịch sử giao dịch người dùng 81 3.3.4.14 Gia hạn thời gian sử dụng 84 3.3.4.15 Đăng ký khuyến mại theo chương trình khuyến mại VAS 85 L Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn CHNG IV: TRIN KHAI H THNG MOBILE TV TRÊN NN TNG MNG S DNG KIN TRÚC IMS VÀ CUNG CP DCH V VI VIC H TR QOE TRONG H THNG MOBILE TV TRÊN NN TNG IMS 87 4.1 Những ưu điểm thách thức chuyển hệ thống Mobile TV 3G lên sử dụng mạng có tảng kiến trúc IMS tiến tới kiến trúc hệ thống TV IMS 87 4.1.1 Triển khai chuyển hệ thống Mobile TV lên sử dụng mạng có tảng kiến trúc khung IMS 87 4.1.2 Hệ thống TV hệ thống IMS 88 4.1.3 Xây dựng hệ thống TV tương tác cá nhân hóa 90 4.1.3.1 Tổng quan mạng lưới – Từ hệ thống IPTV đến trải nghiệm hệ thống TV cá nhân 90 4.1.3.2 Tổng quan mạng lưới – Từ hệ thống Mobile TV đến trải nghiệm hệ thống TV cá nhân 92 4.1.3.3 Tổng quan phân lớp dịch vụ – tiến hóa lên middleware IPTV IMS 92 4.1.3.4 Các dịch vụ kèm với hệ thống TV hội tụ 95 4.2 Kiến trúc IMS đảm bảo QoE cho dịch vụ Mobile IPTV ứng dụng mạng Viettel 96 4.2.1 Kiến trúc IMS đảm báo QoE đề xuất 97 4.2.1.1 Kiến trúc MCMS đề xuất tích hợp IMS NGN 98 4.2.1.2 Các đặc tính kỹ thuật kiến trúc MCMS đề xuất 101 4.2.1.3 Định nghĩa ngưỡng quan sát cảnh báo đỏ 105 4.2.2 Đánh giá mẫu phạm vi hẹp 105 4.2.3 Lưu đồ gọi dịch vụ Mobile TV hỗ trợ QoE IMS 111 4.2.3.1 Lưu đồ gọi dịch vụ Mobile TV thông thường mạng IMS 111 4.2.3.2 Lưu đồ gọi đảm bảo QoE dịch vụ Mobile IPTV IMS 113 116 117 L Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tên đầy đủ 01 3GPP Third Generation Partnership Project 02 3GPP2 Third Generation Partnership Project 03 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 04 ADSL2+ Asymmetric Digital Subscriber Line 2+ 05 AS Application Server 06 ATM Asynchoronous Transfer Mode 07 B2BUA Back-to-back User Agent 08 BGCF Breakout Gateway Control Function 09 BICC Bearer Independent Call Control 10 COPS Common Open Policy Service 11 CSCF Call Session Control Function 12 DHCP Dynamic Host Configuration Protocol 13 DNS Domain Name System 14 ENUM Telephone Number Mapping 15 GGSN Gateway GPRS Support Node 16 GPRS General Packet Radio Service 17 GSM Global System for Mobile Communications 18 HLR Home Location Register 19 HSS Home Subscriber Server 20 HTTP Hypertext Transfer Protocol 21 I-CSCF Interrogating-CSCF 22 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 23 IETF Internet Engineering Task Force 24 IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function 25 IMS IP Multimedia Subsystem 26 IMSI 27 IP Internet Protocol 28 IPTV IP Television L Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn 29 ISC IMS Service Control 30 ISIM IP Multimedia Services Identity Module 31 ISUP ISDN User Part 32 ITU-T International Telecommunication Union-Telecommunications 33 MAP Mobile Application Part 34 MEGACO Media Gateway Control 35 MGCF Media Gateway Control Function 36 MGW Media Gateway 37 MIME Multipurpose Internet Mail Extensions 38 MRF Media Resource Function 39 MRFC Media Resource Function Controllers 40 MRFP Media Resource Function Processors 41 MSISDN Mobile Subscriber ISDN Number 42 NAI Network Access Identifier 43 OSA-SCS Open Service AccessService Capability Server 44 P-CSCF Proxy-CSCF 45 PA Presence Agent 46 PDF Policy Decision Function 47 PEP Policy Enforcement Point 48 PIDF Presence Information Data Format 49 PS Presence Agent 50 PSI Public Service Identity 51 PSTN Public Switched Telephone Network 52 QoE Quality of Experience 53 QoS Quality of Service 54 55 RTP RTCP Real-Time Transport Protocol RTP Control Protocol 56 RTSP Real-Time Streaming Protocol 57 S-CSCF Serving-CSCF 58 SCTP Stream Control Transmission Protocol 59 SDP Session Description Protocol L Trang Luận văn tốt nghiệp cao học 60 SFC Subsequent Filter Criteria 61 SGSN Serving GPRS Support Node 62 SGW Signalling Gateway 63 SIM Subscriber Indetity Module 64 SIP Session Initiation Protocol 65 SLF Subscriber Location Function 66 SPT Service Point Trigger 67 SS7 Sinaling System No 68 TCP Transmission Control Protocol 69 THIG Topology Hiding Inter-network Gateway 70 UA User Agent 71 UAC User Agent Client 72 UAS User Agent Server 73 UDA User Data Answer 74 UDP User Datagram Protocol 75 UDR User Data Request 76 UE User Equipment 77 UICC Universal Integrated Circuit Card 78 UMTS Universal Mobile Telecommunication System 79 URI Uniform Resource Identifier 80 URL Uniform Resource Locator 81 USIM Universal Subscriber Identity Module 82 VoIP Voice over IP 83 VoD Video on Demand 84 WAP Wireless Application Protocol 85 86 WLSS WSDL WebLogic SIP Server Web Service Description Language 87 XML Extensible Markup Language L Trần Công Sơn Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh kiến trúc IMS tổ chức viễn thông Bảng 1.2: Ánh xạ từ tham số QoS sang QoE dịch vụ truy nhập web sử dụng WAP/ xHTML mạng di động Bảng 4.1 Đánh giá chủ quan DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ kiến trúc IMS 3GPP Hình 1.2: Kiến trúc IMS NGN Hình 1.3: Kiến trúc CSCF Hình 1.4: Kiến trúc MRF Hình 1.5: Mơ hình IMS ETSI Hình 1.6: Mơ hình IMS ITU-T Hình 1.7: Minh họa hai khái niệm QoS QoE Hình 1.8 Đánh giá theo hệ thị giác chủ quan NSD Hình 1.9 Mơ hình đánh giá QoE cần so sánh hình ảnh gốc hình ảnh đầu nhận Hình 1.10 Mơ hình MPQM đánh giá QoE IPTV Hình 1.11 Mơ hình MPQM Hình 1.12 Mơ hình V-factor Hình 2.20 Lưu đồ tương tác với hệ thống SMS Gateway Hình 2.19 Lưu đồ trình xử lý LiveTV Hình 2.18 Lưu đồ luồng data VOD Hình 2.17 Lưu đồ upload nội dung VOD Hình 2.16 Lưu đồ mua thêm xem MobiTV Hình 2.15 Lưu đồ đăng ký kênh bổ sung Hình 2.14 Lưu đồ xem LiveTV Hình 2.13 Lưu đồ xem, tải VOD Hình 2.12 Lưu đồ đăng ký dịch vụ qua SMS Hình 2.11 Lưu đồ tương tác người dùng MobiTV Hình 2.10 Thơng số hệ thống streaming server Hình 2.9 Logon to Streaming server Hình 2.8 VOD Streamingserver Hình 2.7 Live Streaming server L Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Cơng Sơn Hình 2.6 Giao diện ứng dụng client Hình 2.5 Giao diện WAP Hình 2.4 Mơ hình hệ thống MobiTV Hình 2.3 Mơ hình hệ thống MobiTV Hình 2.2 Kiến trúc hệ thống Hình 2.1 Tổng quan dịch vụ Hình 3.1 Kiến trúc dịch vụ web Hình 3.2 Chồng giao thức dịch vụ web Hình 3.3 Một SOAP Operation đơn giản Hình 3.4 Cấu trúc thơng điệp SOAP Hình 3.5 Cấu trúc message SOAP Hình 4.1 Kiến trúc dịch vụ băng rộng với hệ thống TV IMS (cái nhìn chi tiết) Hình 4.2 TV IMS mang lại cho mạng nhà mạng nhà khai thác lại Hình 4.3 Sự tiến hóa mặt hội tụ hệ thống Mobile TV IPTV phía hệ thống TV trải nghiệm cá nhân Hình 4.4 Sự hội tụ mặt công nghệ hệ thống phía IMS-TV Hình 4.5 Tổng thể kiến trúc IMS đảm bảo QoE đề xuất Hình 4.6 Kiến trúc MCMS đề xuất tương tác IMS NGN Hình 4.7 Ví dụ việc tiếp nhận cảnh báo dự báo sớm Hình 4.8 Ví dụ việc tiếp nhận cảnh báo đỏ Hình 4.9 Các bước cảnh báo sớm cảnh báo đỏ dịch vụ Mobile IPTV Hình 4.10 Các kết kiểm tra chủ quan ngưỡng quan sát hệ thống Mobile TPTV Hình 4.11 Các thực thể hệ thống Testbed phịng nghiệm Hình 4.12 Cấu trúc mạng nguyên mẫu phạm vi hẹp Hình 4.13 Chấm điểm chủ quan dành cho dịch vụ IPTV Hình 4.14 Lưu đồ gọi dịch vụ mạng IMS Hình 4.15 Lưu đồ gọi hỗ trợ QoE dịch vụ Mobile IPTV IMS L Trang 10