Chương 2 giới thiệu về các tiêu chuân QoS và QoE cho dịch vụ IPTV, đồng thời tác giả cũng giới thiệu TCVN về cung cấp dịch vụ trên mạng của VNPT Hà Nội; qua đó thấy được tầm quan trọng t
Trang 1HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Trang 2Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Trung Hiếu
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện
Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm 2015
Có thé tìm hiểu luận văn tại:
- Thu viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn Thông
Trang 3MỞ ĐẦUIPTV hiện nay là một trong những giải pháp truyền hình hàng đầu với nhiều ưu điểmnồi bật, tận dụng tối đa hạ tầng kỹ thuật mạng và đáp ứng được các nhu cầu sử dụng củakhách hàng IPTV là cơ hội lớn cho các nhà khai thác viễn thông, cho các nhà cung cấp nộidung và cũng là thị trường tiềm năng dành cho các nhà cung cấp giải pháp viễn thông Trênthé giới, IPTV đã được khá nhiều tập đoàn viễn thông quan tâm đầu tu và triển khai cungcấp dịch vụ Theo dự báo đến năm 2015 trên thế giới sẽ có khoảng trên 90 triệu thuê bao,
với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 31% Trong đó số lượng thuê bao của Châu Á sẽ đạt
khoảng 40 triệu thuê bao.
Nội dung tìm hiểu luận văn được chia thành 3 chương:
Chương I: Giới thiệu dịch vụ IPTV Chương này, đã làm rõ khái niệm về IPTV, ưuđiểm của dịch vụ với việc tích hop đa dịch vụ, tính tương tác cao IPTV sẽ mang lại chongười dùng những trải nghiệm mới và cá nhân hóa rất cao như truyền hình theo yêu cầu,
truyền hình độ nét cao, kiểm soát tối đa chương trình TV
Chương II: Các tiêu chuẩn QoS và QoE cho dịch vụ IPTV Chương 2 giới thiệu
về các tiêu chuân QoS và QoE cho dịch vụ IPTV, đồng thời tác giả cũng giới thiệu TCVN
về cung cấp dịch vụ trên mạng của VNPT Hà Nội; qua đó thấy được tầm quan trọng trongviệc đảm bảo chất lượng dịch vụ đáp ứng các tiêu chuẩn đề ra nhằm mang lại cho kháchhàng sự hài lòng cao nhất
Chương III: Các bài đo kiểm chất lượng dịch vụ IPTV tại khu vực quận HoànKiếm Hà Nội Chương 3 đưa ra đề xuất đo kiểm thực tế chất lượng dịch vu IPTV tại mộtkhu vực của VNPT Hà Nội Đồng thời đề xuất mô hình sử dụng các phần mềm hỗ trợ dékiểm tra chất lượng cấp dịch vụ, đảm bảo sự linh hoạt trong công tác đo kiểm, đồng thờigiảm thiểu được chỉ phí cho nhà cung cấp dịch vụ
Do còn nhiều mặt hạn chế nên nội dung của luận văn khó tránh khỏi những sai sót,rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Bùi Trung Hiếu đã tận tình hướng dẫn em hoàn
thành luận văn.
Trang 4CHUONG 1 - GIỚI THIỆU DỊCH VỤ IPTV
1.1 Khái niệm dịch vụ IPTV
IPTV được gọi là truyền hình trên giao thức Internet, hay truyền hình băng rộng, vớinghĩa truyền tải truyền hình quảng bá và/hoặc video theo yêu cầu, chương trình phát thanh
có chất lượng cao trên mạng băng rộng Theo quan điểm của đối tượng sử dụng, việc khai
thác và xem IPTV cũng giống như dịch vu TV trả tiền ITU-T (ITU-T FG IPTV) đã chính
thức chấp thuận định nghĩa IPTV như sau:
IPTV được định nghĩa là các dich vụ da phương tiện như truyền hinh/video/audio/văn bản/đồ hoa/sé liệu truyền tải trên các mạng dựa trên IP được kiểm soát nhằm Cung cấpmức chất lượng dịch vụ, độ mãn nguyện, độ bảo mật và tin cậy theo yêu câu
Có thé nói sự ra đời của truyền hình IPTV đã mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành
công nghệ truyền hình và các dịch vụ giải trí tương tác ở Việt Nam cũng như trên toàn thế
gidi.
Truyền hình IPTV là công nghệ cho phép truyền tải các chương trình truyền hìnhthông qua mạng Internet băng thông rộng Thay vì nhận tín hiệu truyền hình theo kiểutruyền thống hoặc tín hiệu vệ tinh hoặc qua cáp, IPTV cho phép TV được kết nồi trực tiếp
vào đường mạng Internet của gia đình thu tín hiệu Có thê thấy dịch vụ truyền hình đã được
tích hợp trực tiếp với dịch vụ kết nối mạng Internet
Tích hợp đa dịch vụ:
Tính tương tác cao:
Công nghệ chuyễn mạch IP:
Mạng gia đình:
Video theo yêu câu - Video on Demand (VOD):
Kiểm soát tối da chương trình TV:
Truyền hình chất lượng cao HD:
1.2 Tổng quan mạng MAN-E
MAN viết tắt của Metropolitan Area Network (mạng đô thị) là một mang dt liệubăng rộng trong phạm vi địa lý cỡ một thành phố cung cấp tích hợp các dịch vụ truyền
thông như dữ liệu, thoại và hình ảnh Một mạng MAN thường kết nối nhiều mạng LAN với
nhau sử dụng đường truyền tốc độ cao và cung cấp kết nối truy nhập tới WAN và Internet
Xét về quy mô, mạng MAN lớn hơn LAN nhưng nhỏ hơn WAN, phạm vi của một mạng
MAN thường dưới 50km Theo IEEE 802-2001, MAN là thiết kế tối ưu hóa LAN cho một
Trang 5vùng địa lý rộng lớn, phạm vi từ một nhóm các tòa nhà cho tới toàn thành phố MAN có thể
do một tô chức sở hữu và vận hành, tuy nhiên thường được sử dụng bởi các cá nhân và các
tổ chức nhỏ Các mạng MAN cũng có thé được sở hữu và vận hành như một mạng công
cộng thường chủ yếu cung cấp kết nối các mạng LAN với nhau
Các công nghệ được sử dụng cho mang MAN như ATM, FDDI, DQDB Ethernet là công
nghệ được sử dụng rộng dãi cho mạng LAN Công nghệ Ethernet do Robert Melancton
Metcafe phát minh ra tại trung tâm nghiên cứu Xeror Palo Alto từ những năm 1970 Lúc đó,
hệ thống Ethernet chỉ chạy với tốc độ xấp xi 3Mbps Tốc độ Ethernet ngày càng tăng, từ10Mbps ban đầu lên 100Mbps, 1000Mbps (1Gbps), 10Gbps, 40 Gbps và có thể lên tới
100Gbps Hiện nay chuẩn tốc độ cao nhất được phát hành là 10Gbps, chuẩn 40Gbps và100Gbps vẫn đang được phát triển và chưa hoàn thiện Cũng theo đó, môi trường truyền dẫnchuyển từ cáp đồng sang cáp quang Sử dụng truyền dẫn bằng cáp quang và tốc độ truyền
dẫn cao là yếu tổ quan trọng dé xây dựng các mang dung lượng lớn, chất lượng cao dap ứngnhu cầu ngày càng lớn của khách hàng MAN-E được xây dựng để kết nối các mạng cục bộcủa các tổ chức và cá nhân với một mạng diện rộng WAN hay với Internet sử dụng cácchuẩn Ethernet MAN-E cung cấp dịch vụ truyền tải khung Ethernet và cung cấp các giaodiện kết nói Ethernet tới khách hàng
Ngoài ra còn rất nhiều các giao thức dự phòng khác nhưng trong khuôn khô của luậnvăn chỉ đề cập đến những giao thức trên dé áp dụng vào các mô hình lab sẽ được thực hiện
ở các chương sau.
Trang 61.3 Kết luận chương
Trong chương | đã làm rõ khái niệm về IPTV cũng như mô hình cung cấp đangđược triển khai tại VNPT Hà Nội
Mặc dù dịch vụ IPTV đã xuất hiện trên thế giới được một thời gian nhưng tại Việt
Nam công nghệ này mới được biết đến trong một vải năm trở lại đây.
Có nhiều những khó khăn và bat cập khi triển khai một dịch vụ còn nhiều mới mẻ,nhưng với sự cỗ găng nỗ lực hết sức mình VNPT tự hào là một trong những doanh nghiệpđầu tiên tại Việt Nam triển khai thành công dịch vụ IPTV
Không thé phủ nhận những lợi ích to lớn mà công nghệ truyền hình IPTV đã manglại cho người dân Nhờ nó mà mạng lưới truyền hình được phủ sóng sâu rộng hơn, đưanhững thông tin thiết thực đến với mọi nhà, đáp ứng những đòi hỏi ngày càng lớn lao cácyêu cầu của xã hội
Có rất nhiều những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cung cấp dịch vụ IPTV, cả yêu
Dé làm được điều này đòi hỏi công tác đo kiểm chat lượng dich vụ IPTV phải được
tiền hành thường xuyên và liên tục nhằm tối ưu chất lượng lượng mạng Các tiêu chuẩn về
đo kiểm cũng như các bài đo chất lượng dịch vụ sẽ trình bày kĩ hơn ở các chương tiếp theo
Trang 7CHƯƠNG 2 - CÁC TIEU CHUAN QoS VÀ QoE CHO DỊCH VU IPTV
Thuật ngữ QoS (Quality of Service) và QoE (Quality of Experience) thường có thé
sử dung thay thé cho nhau nhưng thực tế là hai khái niệm khác nhau
A
QoE (e.g MOS)
QoS (e.g Packet loss)
Hình 2.1: Mối tương quan giữa QoE va QoS
Hién nay QoS ( Chat lượng dịch vu ) va QoE ( Chất lượng trải nghiệm dịch vụ)
đang trở thành một vấn đề rất được quan tâm trong viễn thông, đặc biệt là trong mạngchuyển mach IP Dé IPTV có khả năng cạnh tranh với các hệ thống truyền hình khác thì
đảm bảo QoS và QoE là yêu cầu đặc biệt quan trọng
Quản lý QoS và QoE trong IPTV nhằm mục đích nâng cao chất lượng dịch vụ.
2.1 Giới thiệu QoS
2.1.1 Khát niệm QoS
2.1.1.1 Định nghĩa
QoS là một lĩnh vực phức tạp, đã có nhiều định nghĩa được đưa ra, tuy nhiên, thực
tế không có định nghĩa nào được xem là chung và chính thức
Theo khuyến nghị E.800 của tiêu chuẩn ngành viễn thông thuộc Tổ chức viễn thông quốc tế
ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization
Sector) “QoS là tập hop các yếu tô tác động đến sự hài lòng của khách hàng doi với mộtdịch vụ viễn thông nào đó ”
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) định nghĩa QoS là: “tap hợp các đặc
trựng về định tính và định lượng của một hệ thống truyền dẫn da phương tiện nhằm đạt
được các chức năng yêu câu của một dich vụ cụ thể”
Nha sản xuất thiết bi mang hàng đầu Cisco thì đưa ra khái niệm: “QoS là thudt ngữđược dùng để xác định khả năng đảm cung cấp các cấp độ dịch vụ khác nhau với nhữnghình thức lưu lượng khác nhau của mạng” QoS cho phép chỉ định mức độ ưu tiên đối vớicác lưu lượng khác nhau và cho phép xác định cấp độ chất lượng dựa vào độ rộng băng
Trang 8thông hoặc thời gian trễ QoS được định nghĩa “/à một tập hợp các công cụ cho phép
người quản trị mang có thé đảm bảo chắc rằng cấp độ tối thiểu của các dịch vụ được cungcấp một lưu lượng xác định” ” Một cách đơn giản, QoS có thê hiểu là “khả năng phân biệt
đối xử giữa các gói tin (packet) truyền qua mang căn cứ vào nội dung của gói tin đó ”
2.1.1.2 Ý nghĩa
Các tham số QoS có thể được dùng để đo lường chất lượng của một dịch vụ, đánh
giá khả năng cung cấp dịch vụ của hệ thống mạng viễn thông Đặc biệt, việc theo dõi các
tham số QoS giúp nhà cung cấp dịch vụ có thé đưa ra các giải pháp thích hợp nham đảm baocung cap QoS cho khách hàng( QoS mechanisms) Do tính quan trọng của ứng dụng này,
mà đôi khi thuật ngữ “QoS” còn được dùng thay cho “QoS mechanisms).
2.1.2 Các tham số QoS( Quality of service)
2.1.2.1 Tham số QoS
QoS phụ thuộc vao chất lượng hỗ trợ dịch vụ, chất lượng khai thác dịch vụ, chất
lượng phục vụ và chất lượng an toàn.
Đây là những thông số tương đối, do đó, để đánh giá QoS bằng những con số cụ thể,người ta cần xét những tham số có thé đo đạt được
2.1.2.2 QoS nhìn từ những khía cạnh khác nhau
QoS có thể được nhìn từ những góc độ khác nhau, khuyến nghị G.1000 đưa ra 4quan điểm cho QoS bao gồm: yêu cầu QoS của khách hang, QoS nhà cung cap đưa ra, QoSnhà cung cấp đạt được và cảm nhận QoS của khách hàng Các quan điểm này có quan hệnhân quả với nhau trên cơ sở yêu cầu của khách hàng là điểm khởi đầu (starting point)
Trang 9(Network Performance) giữ vai trò quyết định NP được định nghĩa là: “Khả năng của manghoặc một phan mạng cung cấp các chức năng truyén thông giữa những người sử dụng”
(ITU-T E.800).
Nhà cung cấp dịch vụ cần phải đưa ra các tham số chất lượng mạng sao cho vừa
đảm bảo được lợi ích kinh tế vừa đáp ứng được nhu cầu của khách hàng
Thông thường, có năm giá trị đánh giá NP được xem như có ảnh hưởng quan trọng
nhất đến QoS (đặc biết với các dịch vụ mạng dựa trên công nghệ gói)
b Quan điểm người sử dụng dịch vụ:
Người sử dụng thông thường không quan tâm đến việc một dịch vụ được thực thi cụthé như thé nào Họ chi quan tâm so sánh cùng một dịch vụ được cung cấp bởi các nhà cung
cấp khác nhau, với các thông số chất lượng định hướng người dùng Các tham số này đi vàotất cả các khía cạnh của dịch vụ từ quan điểm của người dùng, tập trung vào các yếu tố tác
động đến cảm nhận của người dùng chứ không phải nguyên nhân của chúng trong hệ thống,độc lập với kiến trúc và công nghệ mạng, có thể được đo lường khách quan hoặc chủ quan,
từ các thông số này, có thé dé dàng liên hệ đến các thông số NP
Viện tiêu chuẩn viễn thông ETSI Châu Au (European Telecommunications
Standards Institute) Các dịch vụ khác nhau có đặc trưng và yêu cầu NP khác nhau có thể
được chia thành 8 nhóm.
Trang 10Error Conversational tolerant voice and video
Cô kha _ "
năng Hội tho gi và
chấp - dam thoai video
nhận lôi
Command/control HH
Error (ex Telnet, (e.g E-commerce,
intolerant - s- WWW browsing,
interactive games) Email access)
Nhay Câulệnh/điềukhiển Giao dich (vd:
cam vot (wd: Telnet, game thương mai điện tử,
lôi tương tac) Web Email)
Interactive Responsive _ Timely Non-critical
Tương tac Dap ứng Thời gian thực Không quan trong (delay <<1 s) (delay ~2 3) (delay ~10 s) (delay >>10 s)
T1213060-02
Hình 2.3: Mô hình các nhóm QoS dịch vụ
Dựa vào sự khác nhau này, lưu lượng được chia thành các lớp khác nhau (Class of
Service) Trên cơ sở các lớp này mà tiến hành phân chia tài nguyên, đảm bao tận dụng tối đa
tài nguyên mạng.
2.1.3 QoS cho dịch vu IPTV
Nhà cung cấp dịch vụ IPTV phải đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt từ truyền hình
cáp và truyền hình vệ tinh vốn đang chiếm lĩnh thị trường Truyền hình cáp và vệ tinh cóchất lượng trải nghiệm khá cao trên cơ sở mạng riêng biệt và ồn định, trong khi đối với
IPTV được cung cấp trên nền mạng IP có sẵn với nhiều loại lưu lượng khác nhau Một tỉ lệmat gói rất nhỏ cũng có thé gây ảnh hưởng rất xấu đến chất lượng hình ảnh
Do đó, dé IPTV có kha nang canh tranh, nha cung cap dich vu can phai dam bao viradat chat lượng yêu cầu vừa yêu cau chi phí thấp nhất Cung cấp chất lượng cạnh tranh là rấtcần thiết dé IPTV có thé xâm nhập thị trường thành công
2.1.4 Các yêu cầu của QoS với dịch vụ IPTV
2.1.4.1 Các yêu cầu chung
Yêu cầu của khách hàng đối với IPTV được đưa ra trong REQ_Arch_10 gồm:
IPTV cung cấp cho người dùng những trải nghiệm tương tác chất lượng cao về nộidung video/audio, IPTV phải có chất lượng ổn định Các hoạt động tương tác với ngườidùng phải dễ dàng và thuận tiện Hệ thống IPTV phải hỗ trợ bảo mật và riêng tư của người
dùng.
Việc các yêu cầu này có được đáp ứng hay không sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến QoE
của người dùng và di nhiên,cùng một yêu cầu, mỗi người sẽ có cách đánh giá chủ quan khác
nhau.
Trang 11Yêu cầu đối với dịch vụ IPTV do nhóm nghiên cứu IPTV của ITU-T (ITU-T FG IPTV) đưa
ra:
Yêu cầu định hướng người dùng (vi dụ: chức năng EPG): IPTV thực chat là một loạihình đa dịch vụ, hướng tới hội tụ, do đó, chức năng hướng dan là vô cùng cần thiết dé tạo
điều kiện thuận lợi cho khách hàng khi sử dụng các dịch vụ của IPTV.
Yêu cầu phân phối nội dung đến khách hàng: cùng một thời điểm, sẽ có hàng loạtuser yêu cầu truy cập đến một lượng rất lớn nội dung media, nội dung phải được đảm bảo
cung cấp cho khách hàng theo đúng yêu cầu
Yêu cầu quản lý nội dung: với tính đa dạng về nội dung, việc quản lý nội dung IPTV
Yêu cầu đối với nhà cung cấp dịch vu IPTV và nhà cung cấp ha tang mạng:
e Đối với nhà cung cấp dịch vụ:
Hệ thống phải có khả năng quản lý các dịch vụ khác nhau nhằm dam bao tất cả các
dich vụ có thé hoạt động én định
Hệ thống phải cung cấp hoàn chỉnh các chức năng quản lý thuê bao (ví dụ có khả
năng mở hoặc khóa một tài khoản người dùng).
Phải cung cấp các chức năng tiện dụng và ngăn chặn các hành vi sử dụng trái phép
dịch vụ.
e Đối với nhà cung cấp ha tang mạng:
Mạng phải có kha dụng và có độ tin cậy cao, phải cung cấp khả năng quan trị và điều khiến,cung cấp đủ chất lượng mang (Network QoS) cho các dich vụ
2.1.4.2 Yêu cầu chất lượng mạng IP cho dịch vụ IPTV
Yêu cầu về chất lượng mang IP đôi khi còn được xem là yêu cầu QoS cho IPTV, vì
QoS thông thường được hiểu là ở lớp mang, và các cơ chế QoS cũng tap trung ở lớp này
QoS cho mang IP được chia thành 8 lớp (theo ITU-T Y.1541 — đã nêu ở mục 3.1),
FG IPTV C-0127 là tài liệu liên kết các thành phần dịch vụ của IPTV với các lớp QoS IP
Các dịch vụ IPTV được chia thành nhóm (categories): nỗ lực tốt nhất BE (BestEffort), ít mat thông tin LL (Low Loss), Tương tac I (Interactive), tương tác thời gian thực