Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng hội nghị truyền hình trên mạng truyền số liệu chuyên dùng tại Bưu điện Trung Ương

MO DAU

Trong những năm gan đây, sự phát triển mạnh mẽ của

công nghệ thông tin và hạ tang mạng viễn thông đã có những đóng góp to lớn cho việc quản lý, điều hành thông tin Việc

điều hành hoạt động thông qua các phương tiện điện tử là cần

thiết để hiện đại hoá nền hành chính Quốc gia Do vậy, giải

pháp xây dựng hệ thống Hội nghị trực tuyến, đối thoại hai chiều (hình ảnh, âm thanh, số liệu) phục vụ cho các cuộc họp

giữa các Bộ ban ngành, các tổ chức chính phủ cần được thực

hiện Mặt khác, giải pháp này cũng làm tăng cường hiệu quả

công việc, bảo đảm việc trao đổi thông tin các cơ quan, các câp

được kip thời, thông suốt, giảm các chi phí t6 chức hội họp,

tránh lãng phí thời gian.

Đặc điểm của Hội nghị truyền hình là truyền âm thanh, hình ảnh theo thời gian thực, do đó trên thực tế có rất nhiều yếu tố tác động đến chất lượng của một phiên Hội nghị truyền hình.

Các yếu tố này có thé đến từ chất lượng đường truyền, khả

năng mã hóa, giải mã của các thiết bị đầu cuối và tính tươngthích giữa các thiết bị trung gian Không những vậy, cùng vớisự phát triển của công nghệ, yêu câu của khách hàng vê tiết

kiệm chi phí, tối đa hiệu quả kinh tế càng khắt khe Với băng

thông đường truyền tối thiểu, số lượng thiết bị gọn nhẹ nhất có

thé nhưng vẫn đạt được chất lượng âm thanh, hình ảnh tốt.Chính vì vậy, hiểu rõ sự ảnh hưởng của các yếu tô này mới có

thé đề xuất những giải pháp kỹ thuật dé nâng cao chất lượng

Hội nghị truyền hình.

Bưu điện Trung ương là một đơn vị có nhiều kinh nghiệm trong triển khai dịch vụ Hội nghị truyền hình, được các cơ quan Đảng, Chính phủ giao trọng trách phục vụ nhiều phiên hội nghị quan trọng Trong quá trình triển khai thực tế, đơn vị

đã gặp phải không ít khó khăn và những trở ngại về mặt kỹ thuật, gây ảnh hưởng đến chất lượng các phiên Hội nghị truyền

hình Nhận thức được tầm quan trọng của việc nâng cao chấtlượng phục vụ Hội nghị truyền hình, được sự giúp đỡ của thầy

Vũ Van Thóa, em đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp

đảm bảo chất lượng hội nghị truyền hình trên mạng truyền số

liệu chuyên dùng tại Bưu điện Trung Ương”.

Luận văn gồm 3 phần:

e Chương 1: Nghiên cứu công nghệ hội nghị truyền hình,

đưa ra các thành phần hợp thành của hội nghị truyền

hình Trong chương này cũng dé cập đến một số môhình hội nghị truyền hình

e Chương 2: Nghiên cứu các tham số hội nghị truyền

hình, đưa ra các tham số chất lượng dành cho hội nghị

truyền hình.

° Chương 3 Giải pháp đảm bảo chất lượng hội nghị

truyền hình tại Bưu điện Trung Ương, đưa ra câu hình

tổng quan mạng truyền số liệu chuyên dùng tại Bưu

điện Trung Ương và nêu ra mô hình thực tế đã áp dụng

cho Tòa án nhân dân tối cao.

CHƯƠNG I

TONG QUAN VE DỊCH VỤ HỘI NGHỊ

TRUYEN HÌNH

1.1.Giới thiệu chung

Dich vụ hội nghị truyền hình (HNTH) là dịch vụ truyền dẫn tín hiệu hình ảnh và âm thanh giữa hai hoặc nhiều điểm

khác nhau Dịch vụ cho phép nhiều người tham dự tại các địa

điểm có thể trao đổi trực tiếp bang 4 am thanh, hình ảnh qua màn

hình và loa Hệ thống hội nghị truyền hình còn cung câp nhiều

tiện ích khác cho người sử dụng như: kết nối với máy tính đểtrình chiếu văn bản, kết nối với hệ thống âm thanh ngoài, cácthiết bị lưu trữ (đầu ghi băng từ, đĩa quang VCD, DVD hoặc 6

cứng) đề lưu những phiên hội thảo quan trọng.

1.2.Các ứng dụng của dịch vụ hội nghị truyền

Hội nghị truyền hình có thê đáp ứng các yêu cầu của hầu hết các lĩnh vực sản xuất, kinh tế và đời sống xã hội.

1.3.Các mô hình hội nghị truyền hình

1.3.1.Hội nghị truyền hình cá nhân-cá nhân 1.3.2 Hội nghị truyền hình cá nhân-studio.

1.3.3 Hội nghị truyền hình studio-studio.

1.3.4 Hội nghị truyền hình đa điểm.

1.4 Các thành phần hội nghị truyền hình.

Phần này mô tả các thành phần của hệ thống hội nghị

truyền hình H.323, bao gồm bốn thành phần chính, ngoài ra

1.5.Các tiêu chuẩn giao tiếp, kết nối cho dịch vụ hội nghị truyền hình

1.5.1 Ngăn giao thức H.323

Phần nội dung này tập trung vào các đặc điểm kĩ thuật

của H.323 Ngăn giao thức H.323 được trình bày ở hình dưới là

ở dạng phân thành các lớp Việc trao đổi thông tin được thực

hiện giữa các lớp kề nhau theo chiều doc.

LAN, WAN, MAN

1.5.3.Giao thức truyền thời gian thực - RTP.

Giao thức RTP cung cấp việc phân phát các dịch vụ đầu

cuối - đầu cuối cho audio và video thời gian thực RTP cung cấp các dịch vụ như : nhận dạng loại tải (audio, video), số thứ

tự, nhãn thời gian và giám sát phân phối đối với các ứng dụng

thời gian thực RTP truyền tải đữ liệu qua giao thức UDP.

1.5.4.Giao thức điều khiển thời gian thực - RTCP.

Giao thức RTCP được sử dung để điều khiển RTP Một

trong những chức năng chính của RTCP là để cung cấp phản

hồi về chất lượng dich vụ mạng RTCP cũng có trường để nhận

dạng mức truyền tải đối với nguồn RTP Nhận dạng được trạm

thu sử dụng dé đồng bộ dit liệu audio và video RTCP cung cấp

thông tin vê sự phan mảnh gói tin mat trong, số lượng gói tin

mat, rung pha.

1.5.5.Audio (Mã hóa G.7xx).

Hiện có một sỐ thuật toán nén và giải nén (CODECs) nhưng thiết bị đầu cuối H.323 chỉ cần hỗ trợ giao thức G 711 hỗ trợ tốc độ 64kbps Tuy nhiên, phân lớn các nhà sản xuất

thiết bị đầu cuối H.323 hỗ trợ đối với G.722 (64, 56, và

48kbit/s),G.723.1 (5.3 và 6.3kbit/s), G.728 (16 kbit/s) và G.729 (8kbit/s) Kết hợp tat cả các CODECs đó cho phép kết nối thiết bị đầu cuối - đầu cuối tốt hơn.

1.5.6 Video (H.26X Codecs).

Việc truyền và nhận tín hiệu video là một tùy chọn đối với thiết bị đầu cudi H.323 Noi nào thiết bị đầu cuối hỗ trợ

video thì tối thiểu cần phải hỗ trợ khuyến nghị ITU-T H.261.

Ngoài ra, một CODEC khác là khuyến nghị H.264 mới nhấtcủa ITU-T Giao thức H.264 này sử dụng các kỳ thuật giảm dirliệu tương tự như H.261 nhưng tạo ra chất lượng hình ảnh tốt

Các van dé an toàn được dé cập đến là : chứng thực,

tính toàn vẹn, tính riêng tư/bảo mật và không phủ nhận nguồn

zA

goc.

CHƯƠNG II

NGHIÊN CỨU CÁC THAM SO

CHAT LUONG HOI NGHỊ TRUYEN HÌNH

2.2.Các yêu cầu về audio, video, dữ liệu và điều

e = Thiết bị đầu cuối phải hỗ tro H.261 QCIF.

e Có thé hộ trợ tùy chon H.261 và H.263 hoặc H.264/svc

H8 263

0

| optional |

2.2.3 Điều khiến.

Thiết bị đầu cuối phải hỗ trợ cú pháp, ngữ nghĩa và các thực thê giao thức sau:

Quyết định master/slave Trao đổi khả năng

Báo hiệu kênh logic

Báo hiệu kênh logic hai chiều

Đóng báo hiệu kênh logic

Yêu câu phương thức

Quyết định trễ toàn trình

Duy trì báo hiệu vòng.

2.2 4 Khả năng đa điểm Ọ% mủ Ơ re 0 Bọ >

2.2.5 Yêu cau về hạ tang mang.

2.3.Các yếu tô kĩ thuật ảnh hưởng đến chat

lượng hội nghị truyền hình 2.3.1 Nội dung nguồn.

2.3.2 Quá trình mã hóa.2.3.3 Độ dai GOP.

2.3.4 Goi tin hong.

2.3.5 Các gói tin đến sai thứ tw

2.3.10 Các tham số cấu hình không chính xác

2.4 Nghiên cứu lựa chọn công cụ và phương

pháp do chat lượng dịch vụ hội nghị truyền hình.

2.4.1 Các tham số và phương pháp đo chất lượng

2.4.1.1 Phương pháp đo chất lượng video định tính 2.4.1.2 Phương pháp đo chất lượng video định

2.4.1.4 Phương pháp đo gián tiếp chất lượng video

2.4.2 Bài do đánh giá tham số chất lượng hội

nghị truyền hình

Trong bài đo này đã thống kê chất lượng âm thanh

và hình ảnh của 2 thiết bị codec là RV XT1000 và Sony

XG80 với các tốc độ quay MCU từ 512Kbps tới2048Kbps dé đưa ra được các giá trị thực tế

CHUONG III

GIAI PHAP DAM BAO CHAT LUONG

HỘI NGHỊ TRUYEN HINH

TẠI BƯU ĐIỆN TRUNG UONG

3.1 Thiết kế mô hình mạng truyền số liệu.

Mạng CPT xây dựng cơ sở hạ tầng kết nối các cơ quan Đảng, Nhà Nước và chính phủ trong cả nước Mạng có kiến trúc phân lớp, cho phép mở rộng, khắc phục các sự cỗ dé dang.

én sô liệu chuyên d

ông quan mạng truy

hình tô

3.1.1 Mang core.

3.1.1.1 M6 hinh mang core

- Ba core đặt tại 3 thành phố lớn: Ha Nội, TP Hồ Chí

Minh, Đà Nẵng Tại 3 core này đặt Core Router 7613, Core

Switch 6509, Internet Gateway Router 7606, Router Reflector

7301, Agg Router 7606 Ba Core nay duge kết nối với nhauthông qua kết nối STM-4 POS Tại mỗi core được vận hànhtheo kiểu active — standby Dữ liệu sẽ chọn một trong 2 kết nối

đang có sẵn, khi kết nối STM-4 hoặc Core Router chính gặp trục trặc, hệ thống sẽ tự động chuyên sang kết nối STM-4 dự phòng.

- 63 PoP tinh đặt tại 63 tỉnh thành chia thành 3 vùng:

miền Bắc, miền Trung và miền Nam Mỗi Pop tỉnh kết nối đến

Core tương ứng qua kết nỗi STMI và 3E1.Các Pop tỉnh sẽ kết

nối đến các UBND Tỉnh và Tỉnh ủy thông qua truyền dẫn

3.1.1.2 Cau hình giao diện truyền dan

Giao diện truyền dẫn giữa các thiết bị gồm :

- Giao diện Gigabit Ethernet.

- Giao diện STM-4 POS kết nối giữa 3 Core.

- Giao diện STM-1 POS kết nối giữa 3 Core với các

3.1.1.3 Giao thức định tuyến

Sử dung giao thức OSPF (dùng mã hóa MDS cho OSPF),

và giao thức BGP Theo đó các peer router muốn thiết lập quan hệ OSPF với nhau phải có cùng mật khẩu trên cùng | area cũng như các interface kết nối với nhau.

- Mạng core sẽ sử dụng MPLS làm giao thức chuyển

mạch chính trong toàn mạng Tất cả gói tin di qua mạng Core

CPT sẽ được đánh nhãn để chuyên mạch trong toàn mạng Số

lượng nhãn được sử dụng trong môi gói tin tùy theo dich vụ madữ liệu cần truyền.

- Giao thức LDP dùng đê trao đổi nhãn giữa các router trong mạng MPLS LDP sẽ gắn nhãn cho tất cả các mạng con

mà Router kết nối đến hoặc học được qua giao thức định tuyến

OSPF, sau đó quảng ba cho các Router hang xóm Tại đầu vào

của miền MPLS, gói tin IP sẽ được gắn nhãn Tại mỗi điểm,

Router sẽ kiểm tra nhãn đó và đổi nhãn dé chuyền tiếp sang Router tiếp theo Tại biên của miền MPLS, gói tin sẽ được bóc

tách nhãn vào chuyên vào miền IP.

3.1.2 Lớp Distribution

Lớp distribution tập trung các nut từ lớp access Lop nay

bao gồm các router và switch lớp 3, đảm bảo các gói tin được định tuyến giữa các subnet và các VLAN trong mạng Lớp

distribution cung cấp các chính sách :

- Loe gói tin (firewalling): Xử lý các gói và định tuyến các gói dựa trên thông tin nguồn và đích.

- QoS : Router và các chuyên mạch lớp 3 đọc các thông

tin trong phan tiêu dé gói tin, dựa vào trường ưu tiên để

truyền gói tin.

- Tong hợp các liên kết từ lớp access.

- Cho phép xây dựng kết nối (Gateway) tới các kiến trúc mạng khác

3.1.3 Lớp Access.

Lop Access gồm các thiết bi phía khách hang cho phép sử dụng các dịch vụ được cung cấp bởi lớp distribution và lớp core Thiết bị đặt tại phía khách hàng thường là switch cat 500.

Mạng phía khách hàng sẽ được cung cấp tunnel riêng để truy cập vào mạng MPLS/VPN.

Customer network

3.2 Thiét ké QoS cho mang TSL.

3.2.1 Vai trò QoS tại mỗi thiết bi trong mang

Mang MPLS cua CPT có thé cung cap nhiéu loai dich

vụ khác nhau Khi lưu lượng IP tại thời điểm nào đó quá lớn,

gây ra tắc nghẽn tại các kết nối (link) thì tại mỗi router sẽ đệm

dữ liệu đầu ra trên mỗi kết nối cho tới khi hết tắc nghẽn Nếu

QoS không được cấu hình trong mạng thì các gói tin có thể bị

loại bỏ khi bộ đệm bị day.

Dé áp dụng các cơ chế phù hợp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ, thì cần phải phân chia chức năng rõ ràng giữa các thiết bị biên và thiết bị lõi Thông thường trong mạng

MPLS VPN các thiết bị biên là các router PE sẽ có nhiệm vụ

phân loại lưu lượng nhận được từ các khách hàng khác nhau vàthiết lập các lớp dịch vụ được yêu cầu trên các gói IP Thiết bị

tai core sẽ dựa trên các thiết lập đó dé xử lý gói tin.

3.2.1.1 Các thiết bị biên

3.2.1.2 Thiết bị core

Các thiết bị tại core sẽ tiến hành thực hiện các mức QoS

được gán tại thiết bị biên Core router thực hiện bang cach lién

kết các trường CoS (hoặc Experimental) trong tiêu đề nhãn với

Access: 6504 / 7606 == FE port: Classification, Marking,

comet Gig Port: Queuing

Vai trò QoS tại mỗi thiết bi trong mang CPT

e Chuyên mach lõi (Core 7613): Làm nhiệm vu xép hang

doi, lap lịch chuyển gói, chống tắc nghẽn.

e Lớp tổng hợp (Aggreator): Làm nhiệm vụ xếp hàng đợi,lập lịch chuyển gói, chống tắc nghẽn.

e Lớp truy nhập (Access 7606):

o_ Với các port đầu vào (ingress port): Làm nhiệm

vụ phân loại, đánh dấu, áp dụng các chính sách:

Với các port đầu ra (egress port): Làm nhiệm vụ xếphàng đợi.

3.2.2 Phân loạt các lớp lưu lượng trong mangCPT.

3.2.3 Cơ chế thực hiện QoS.

Trong mạng TSL, QoS được thực hiện dé quan ly luu

lượng giữa 3 core router sử dung giao tiếp STM4.

3.2.3.1 Các thông số cấu hình QoS

Các thông số cấu hình gồm: băng thông dành riêng và

giới hạn hàng đợi cho các lớp lưu lượng.

3.2.3.2 Cầu hình QoS trong các thiết bị

3.3 Do kiểm và đánh giá chất lượng mạng.

3.3.1.Nội dung, phương pháp thực hiện phép đo3.3.1.1.Nội dung.

Thực hiện phép các phép do để kiểm tra tính kết nối và

đánh giá độ trễ trong mạng, đo throughput và các thông số QoS

3.3.1.2.Phuong phap thuc hién.

Tiến hành phép do QoS cho lớp dich vụ

3.3.2.Két qua do

Tiến hành đo kết nỗi mạng tới PE ở Hải Phong.

Kiểm tra kết noi và đánh gid tré mạng ở Layer 3 :

Thực hiện kiểm tra với các loại gói tin khác nhau có độ

lớn từ 64 byte tới 1500 byte, trong vòng 5 phút thấy tỉ lệ mất

gói 0% đối với các chặng, độ trễ phụ thuộc vào kích thước gói

Logfile cho các gói kích thước 64 byte

FES oR s k sự sẹ sự s s sự eck sự ake

[Port 1 Ping Results]

Logfile cho các gói kích thước 1500 byte

tử tk oe oie ak 2 oi ok vật ok oie sặc as sặc vặt vật oR vặt vặt oR oie vặt as vặt ak vật 2 a a oR sp sặc oR oo

[Port 1 Ping Results]

Nhận thấy với các gói có kích thước lớn hơn thì độ trễ, thời gian request cũng lớn hơn Chât lượng đường truyên tôt,không có hiện tượng mat gói tin.

3.4 Áp dụng thực tế hội nghị truyền hình cho

Tòa án nhân dân tối cao.

3.4.1 Mô hình mang

Mô hình tổng quát mạng truyền số liệu chuyên dùng ứng

dụng cho hệ thong Toa an được mô tả như hình vẽ dưới đây.

Mỗi thiết bị đầu cuối trong hệ thống sử dụng một địa chỉ IP

Private Địa chỉ này được sử dụng dé kết nối các điểm cầu với

nhau Đường truyền băng thông đối xứng được kéo đến các

điểm cau Thiết bị đầu cuối chỉ cần kết nối vào đường truyền là

có thê hoạt động.

Thiết bị đầu cuối tại được kết nối vào thiết bị truyền dẫn đặt tại các phòng họp hoặc các phòng máy tại các điểm

cầu Các luồng này được khai từ thiết bị truyền dẫn tại các

điểm cầu đến thiết bị truyền dẫn đặt tại phòng máy của điểm cầu trung tâm Để kết nối tới tất cả các điểm câu ta phải sử dụng các luồng truyền dẫn Các luồng truyền dẫn này sau đó

được kết nối vào thiết bị chuyên mạch Switch.

Mô hình triển khai tại các tỉnh

Điểm cầu tại các Tỉnh

Mô hình triên khai tại Tòa án nhân dân tôi cao

Mô hình dau noi chỉ tiêt tại các site

Tại tỉnh, thành phố Mỗi điểm cầu sẽ được trang bị I

thiết bị XT5000 và 2 màn hình, 01 màn hình hiển thị

hình ảnh đầu gần và 01 màn hình hiền thị hình anh đầu

xa, các màn hình được kết nói tới thiết bị XT5000 qua

giao diện HDMI.

Hệ thống âm thanh sử dung Mic di kèm thiết bi và Loa

của ti vi, đối với các tỉnh thành mà phòng họp có trang

bị hệ thống âm thanh hội trường thì có thê sử dụng luôn

hệ thống trang âm của phòng họp.

Mỗi một thiết bị XT5000 cần một địa chỉ IP để quản lý

và thực hiện hội nghị, như thế XT5000 sẽ cần 01 dây

Ethernet kết nôi tới Switch, thiết bi Switch sẽ được dau

nối tới mạng truyền dẫn.

Desktop Client Desktop Client Mic đa hướng

Mô hình đấu nối chỉ tiết tại các trung tâm

Tại trung tâm được trang bị thêm hệ thống điều khiển bao gồmMCU và Server cài đặt phan mềm iView, Gatekeeper, Desktop

Server.

KET LUẬN VA CÁC HƯỚNG

NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Sau một thời gian tìm hiéu và nghiên cứu với sự hướng

dẫn tận tình của thầy giáo — TS Vũ Văn Thỏa cùng với sự nỗ

lực của bản thân, đô án này em đã hoàn thành đúng thời gian

quy định và đặt được mục tiêu nghiên cứu đê ra.

Trong luận văn này em đã tông kết được một số vấn đề kỹ thuật đối với dịch vụ hội nghị truyền hình như sau:

Đưa ra những mô hình hội nghị truyền hình từ đơn giản đến thong dụng ngày nay

Kiểm tra và đưa ra những tham số chất lượng hội nghị

truyền hình

Tiến hành đo kiểm chất lượng đường truyền trên thiết

bi core router 7613 của Cisco đặt tại Core Hà Nội, và

thiết bi access router 7606 Cisco đặt tại Hải Phòng dé

đánh giá chất lượng dịch vụ videoconferencing sử dụngtrong mạng truyền số liệu chuyên dùng tại Bưu điện

Trung Ương.

Hướng phát triển của luận văn

Tiếp tục theo dõi, cập nhật các khuyến nghị mới nhất

của các tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế và khu vực cho

dịch vụ hội nghị truyền hình

Em đã cố găng tập hợp những kiến thức có được từ sự

hướng dẫn của giáo viên, từ những nguồn tài liệu được cung câp một cách ngăn gọn và đầy đử nhất và băng kiểm chứng

công việc thực tế Nhưng do hạn chế về thời gian và khả năng

hiểu biết của bản thân chưa đây đủ, chắc chắn luận văn không

tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được những ý kiếnnhận xét, đánh giá và góp ý của các thầy, cô cùng các bạn déluận văn của em thêm hoàn thiện.