Đánh giá chất lượng dịch vụ trong IPTV và mô phỏng

MỤC LỤC 4.1 Phần mềm NS2 (Network Simulation Version 2) 54 4.1.1 Giới thiệu 54 4.1.2 Cấu trúc NS2 54 4.3 Mô hình mô 57 4.3.1 Nguồn Video lưu lượng mạng 58 4.3.2 Điểm truy cập khách hàng 58 4.3.3 Mạng truyền dẫn .59 4.4 Kết mô 60 4.3.1 Tỉ lệ gói 60 4.3.2 Trễ, Biến động trễ (Jitter) .61 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ khối đơn giản hệ thống IPTV .10 Hình 1.2 Phương thức phát quảng bá 13 Hình 1.3 Phương thức phát theo yêu cầu 13 Hình 1.4 Mạng IPTV 15 Hình 1.5 Điểm kết nối dịch vụ 17 Hình 2.1: Số hóa hình ảnh 19 Hình 2.2: Block, Macroblock, slice 26 Hình 2.3: Ảnh I, P B .27 Hình 2.4: Group of Picture 28 Hình 2.5: Quá trình mã hóa H.264 28 Hình 2.6: Xấp xỉ block macroblock 29 Hình 2.7: Xấp xỉ chuyển động 30 Hình 3.1: Các quan điểm QoS 33 Hình 3.2 : Mô hình tham chiếu QoS NI – NI (ITU-T Y.1514) 34 Hình 3.3: So sánh QoS QoE 37 Hình 3.4: Các thành phần QoE 37 Hình 3.5: QoS QoE dịch vụ IPTV 38 Hình 3.6: Mô hình đo lường chất lượng hệ thống IPTV 40 Hình 3.7: Các thành phần IPTV 44 Hình 3.8: Băng thông mạng truyền dẫn 46 Hình 3.9: Các loại trễ 47 Hình 3.10: Mạng trước sau hội tụ 49 Hình 3.11: Cơ chế quản lý nghẽn 50 Hình 3.12 : Thuật toán xếp hàng FIFO .51 Hình 3.13: Cơ chế tránh lỗi .51 Hình 3.14: Cấu hình RED 52 Hình 3.15: Cấu hình loại bỏ gói CB-WRED 53 Hình 4.1: Cấu trúc NS2 .54 Hình 4.2: Quá trình mô NS2 55 Hình 4.5: Mô hình mô 57 Hình 4.6: Biểu đồ thời gian mô dịch vụ 58 Hình 4.8: Tình trạng nghẽn mạng gây gói 60 Hình 4.9: Kết mô trễ, biến động trễ lưu lượng LiveTV mô hình 62 Hình 4.10: Kết mô trễ, biến động trễ lưu lượng UDP .62 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A AAC ADSL Avanced Audio Coding Asymmetrical DSL AQM ASP Mã hóa audio nâng cao Đường dây thuê bao số bất đối xứng Quản lý hàng đợi tích cực Ứng dụng dịch vụ khách hàng Active Queue Management Application Service Provider B B BE Bi-predictive Picture Best EffortNỗ lực tối đa Ảnh dự đoán hai chiều C CA/DRM Condition Access/Digital Rights Management CAC Call Control Adminssion CAR Committed Access Rate CAVLC Context-Adaptive Variable Length Coding CBT Core Based Trees CBWFQ Class Base Weighted Fair Queuing CLI Command-line Interface CoS Class of Service CPE Customer Premise Equipment CPU Central Proccesing Unit CQ Custom Queuing CRC Cyclic Redundancy Check CRM Customer Relationship Managerment Điều khiển truy nhập/quản lý quyền số Điều khiển quản lý gọi Cam kết tốc độ truy nhập Mã hóa thích nghi có chiều dài thay đổi Giao thức lõi Hàng đợi cân trọng số Giao diện dòng lệnh Lớp dịch vụ Thiết bị sở hữu người dùng Khối xử lý trung tâm Hàng đợi tự chọn Mã vòng Quản lý quan hệ người dùng D DCT DF DiffServ DOCSIS DSCP DSL DVB-C Discrete Cosine Transform Delay Factor Difference Services Data Over Cable Service Interface Specification Difference Services Code Point Digital Subcriber Line Digital Video Broadcast over Cable Biến đổi cosin rời rạt Yếu tố trễ Phân biệt dịch vụ Tiểu chuẩn giao diện dịch vụ liệu qua cáp Mã điểm phân biệt dịch vụ Đường dây thuê bao số Quảng bá video số qua cáp DVMRP ECN EDTV EPG ETSI Distance Vector Multicast Routing Protocol E Explicit Congestion Notification Enchanted Definition Television Electronic Program Guide European Telecommunications Standards Institute Giao thức multicast vecto khoảng cách Cảnh báo lỗi minh bạch Truyền hình định dạng nâng cao Giao diện hướng dẫn người dùng điện tử Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu F FEC FG IPTV FIFO FM Forward Error Correction Forcus Group Internet Protocol Television First In First Out Frequency Modulation Mã sửa lỗi chuyển tiếp Nhóm nghiên cứu truyền hình giao thức Internet Vào trước trước Điều chế tần số G GoS Grade Of Service Cấp độ dịch vụ H HDTV High Definition Television HEVC Định dạng truyền hình chất lượng cao Mã hóa video hiệu cao High Efficiency Video Coding I I IEC IEEE IGMP IntServ IP IPDV IPER IPLR IPRR IPSLBR IPTD IPTV ISO Intra-picture International Electrotechnical Commission Institute of Electrical and Electronic Engineers Internet Group Management Protocol Intergrated Service Internet Protocol IP Packet Delay Variation IP Packet Error Ratio IP Packet Loss Ratio IP Packet Reordering Ratio IP Packet Severely Loss Block Ratio IP Packet Time Delay Internet Protocol Television International Organization for Ảnh dự đoán bên Ủy ban điện tử quốc tế Viện kỹ sư điện điện tử Giao thức quản lý nhóm internet Tích hợp dịch vụ Giao thức Internet Biến động trễ gói tin IP Tỉ lệ lỗi gói tin IP Tỉ lệ gói tin IP Tỷ lệ xếp lại gói tin Tỉ lệ tổn thất khối Trễ lan truyền gói tin IP Truyền hình giao thức Internet Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ITU-T JPEG Standardization International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector J Joint Photographic Experts Group tiêu chuẩn ngành viễn thông thuộc Tổ chức viễn thông quốc tế Nhóm chuyên gia nhiếp ảnh L LL LLQ LTE MAN-E MBGP MDI MJPEG MLR MMS MOS MOSPF MP3 MPEG MPEGTS MPLS MPQM MSDP Low Loss Low Loss Queue Long Term Evolution Tổn thất thấp Hàng đợi tổn thất thấp Giải pháp phát triển lâu dài M Metro Access Network – Ethenet Multiprotocol BGP Extenssion for IP Multicast Media Delivery Index Motion Joint Photographic Experts Group Media Loss Rate Multimedia Messageing Service Mean Opinion Score Multicast Open Shortest-Path First, Mạng đô thị Ethenet Giao thức cổng mở rộng Chỉ số truyền thông JPEG động MPEG1 Audio Layer Moving Picture Experts Group MPEG2-Transport Stream tỉ lệ tổn thất truyền thông Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện Điểm trung bình chất lượng Giao thức tìm đường ngắn multicast Audio lớp MPEG1 Nhóm chuyên gia hình ảnh động Luồng truyền vận MPEG2 Multi-Protocol Label Switching Moving Pictures Quality Metric Multicast Source Discovery Protocol Chuyển mạch nhãn đa giao thức Mô hình chất lượng hình ảnh động Giao thức multcast tìm kiếm nguồn N NAL NBAR NP NS NTSC Network Abstraction Layer unit Network-Based Application Recognition Network Performance Network Section National Television Standard Committee Đơn vị lớp mạng trừu tượng Công nhận ứng dụng sở mạng Hiệu mạng Phân đoạn mạng Ủy ban tiêu chuẩn truyền hình quốc gia O OSI Open Systems Interconnection Hệ thống liên kết mở P P PAL PBR PES Predicted-picture Phase Alternation Line Policy-based Routing Packetized Element Stream Packet PIM PON PQ PSRN PVR Protocol Independent Multicast Paasive Optical Networking Priority Queuing Peak Signal-to-Noise Ratio Personal Video Recorder Ảnh dự đoán Đường dây thay đổi pha Định tuyến sách lưu lượng Gói đánh dấu thời gian Giao thức multicast độc lập Mạng quang thụ động Hàng đợi ưu tiên Tỉ số tín hiệu lỗi Bộ lưu trữ video cá nhân Q QoE QoS Qpel Quality of Experience Quality of Service Quarter Pixel Precision Chất lượng trải nghiệm Chất lượng dịch vụ Chính xác 1/4 pixel R RB RED RESV RFC RSVP RTCP Round Robin Random Early Detection Reservation-request messages Request For Comments Resource Reservation Protocol Real time Transport Control Protocol RTI RTMU RTP Real Time Interactive Real-Time Multicast & Unicast Real time Transport Protocol Vòng Robin Loại bỏ gói ngẫu nhiên Bản tin yêu cầu chiếm dụng Yêu cầu bình luận Giao thức giành trước tài nguyên Giao thức điều khiển truyền vận thời gian thực Tương tác thời gian thực Multicast unicast thời gian thực Giao thức truyền vận thời gian thực S SDTV SECAM SLA SMS STB Standard Definition Television Séquentiel Couleur A Memoire Service Levels Agreement Short Message Service Set-Top-Box Truyền hình định dạng tiểu chuẩn Bộ nhớ màu sắc tương tự Thỏa thuận cấp độ dịch vụ Dịch vụ tin nhắn ngắn Hộp giải mã T ToS TS TV Type of Service Transport Stream Telvevision Dòng truyền vận Truyền hình U UDP User Datagram Protocol Giao thức liệu người dùng V VCEG VDSL Video Coding Experts Group Very-high-speed DSL VLC VOD VoIP Nhóm chuyên gia mã hóa video Đường dây thuê bao số tốc độ cao Mã hóa có chiều dài thay đổi Video theo yêu cầu Thoại IP Variable-Length Coding Video on Demand Voice over IP W WFQ WMA WRED Weighted Fair Queuing Windows Media Audio Weight Random Early Detection Hàng đợi cân trọng số Âm cho Window media Loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên theo trọng số WRED LỜI MỞ ĐẦU Nếu xuất công nghệ truyền hình (TV) bước ngoặt lịch sử truyền thông nhân loại xuất IPTV (truyền hình giao thức Internet) bước ngoặc phát triển công nghệ truyền hình Với ưu điểm vượt trội: tính tương tác hệ thống với người xem, cho phép người xem chủ động thời gian khả triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng , IPTV thật xứng đáng công nghệ truyền hình dẫn đầu IPTV không đơn dịch vụ giá trị gia tăng mạng IP, bước phát triển, tiến lên hội tụ mạng viễn thông – xu hướng chung truyền thông toàn cầu Để khách hàng tiếp cận chấp nhận công nghệ IPTV, bối cảnh thị trường truyền thông diễn trình cạnh tranh khốc liệt nay, đảm bảo chất lượng dịch vụ yêu cầu vô quan trọng mà nhà cung cấp dịch vụ cần phải quan tâm CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IPTV 1.1 Giới thiệu công nghệ IPTV 1.1.1 Khái niệm IPTV - Internet Protocol TV - mạng truyền hình kết hợp chặt chẽ với mạng viễn thông Nói rộng IPTV dịch vụ giá trị gia tăng sử dụng mạng băng rộng IP phục vụ cho nhiều người dùng Người dùng thông qua máy vi tính PC máy thu hình phổ thông cộng với hộp phối ghép set topbox để sử dụng dịch vụ IPTV IPTV: (Internet Protocol) + TV (Television), dùng phương thức IP để truyền nguồn video (hình ảnh âm thanh) đến người dùng thông qua hạ tầng mạng IP Nguồn video thu từ hệ thống vệ tinh cáp mã hóa thành luồng video, đóng gói thành gói tin IP, với địa đích địa IP phát đồng loạt (multicast) xác định Sau gói tin đưa vào mạng IP, nhờ vào bảng định tuyến multicast thiết bị mạng gói tin phân phối đến người dùng có yêu cầu Tại đầu cuối khách hàng, giải mã video (STB – Set Top Box) nhận luồng video (kênh truyền hình) chuyển chúng sang chế độ tương tự số để hiển thị hình ảnh, âm lên hình TV IPTV có hai đặc điểm là: dựa công nghệ IP phục vụ theo nhu cầu Tính tương tác ưu điểm IPTV so với hệ thống truyền hình cáp nay, truyền hình CATV tương tự CATV số theo phương thức phân chia tần số, định trước thời gian quảng bá đơn hướng (truyền từ trung tâm tới tivi thuê bao) Mạng CATV chủ yếu dùng mạng cáp đồng trục lai ghép cáp đồng trục với cáp quang (HFC) phải chiếm dụng tài nguyên băng tần rộng Hơn kỹ thuật ghép nối modem cáp sản sinh tạp âm So với mạng truyền hình số DTV IPTV có nhiều đổi dạng tín hiệu phương thức truyền bá nội dung Trong truyền hình số thông qua menu định trước để người dùng lựa chọn, IPTV đề cao chất lượng phục vụ có tính tương tác tính tức thời Người sử dụng tự lựa chọn chương trình TV mạng IP băng rộng 1.1.2 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV Hình 1.1 Sơ đồ khối đơn giản hệ thống IPTV • Trung tâm liệu IPTV Cũng biết đến “đầu cuối_ headend” Trung tâm liệu IPTV nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm truyền hình địa phương, nhà tập hợp nội dung, nhà sản xuất, qua đường cáp, trạm số mặt đất hay vệ tinh • Mạng truyền dẫn băng rộng Việc truyền dẫn dịch vụ IPTV yêu cầu kết nối điểm điểm Trong trường hợp triển khai IPTV diện rộng, số lượng kết nối điểm điểm tăng đáng kể yêu cầu độ rộng băng thông sở hạ tầng rộng Hạ tầng truyền hình cáp dựa cáp đồng trục lai cáp quang mạng viễn thông dựa cáp quang phù hợp để truyền tải nội dung IPTV • Thiết bị người dùng IPTV Thiết bị người dùng IPTV (IPTVCD) thành phần quan trọng việc cho phép người truy xuất vào dịch vụ IPTV Thiết bị kết nối vào mạng băng rộng có nhiệm vụ giải mã, xử lí liệu dựa IP gửi đến Thiết bị người dùng hỗ trợ công nghệ tiên tiến để tối thiểu hóa hay loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng lỗi, cố mạng xử lí nội dung IPTV • Mạng gia đình Mạng gia đình kết nối với số thiết bị kĩ thuật số bên diện tích nhỏ Nó cải tiến việc truyền thông cho phép chia sẻ tài nguyên (các thiết bị) kĩ thuật số đắt tiền thành viên gia đình Mục đích mạng gia đình để cung cấp việc truy cập thông tin, tiếng nói, âm thanh, dữa liệu, giải trí, 10 + Xác định sách QoS cho lớp lưu lượng: đặt chế độ bảo vệ băng thông nhỏ nhất, thiết lập giá trị băng thông lớn nhất, xác định ưu tiên cho lớp, sử dụng chế QoS (ví dụ: chế xếp hàng) để kiểm soát nghẽn 3.4.3 Các chế QoS Các chế QoS gồm có: chia lớp (classification), đánh dấu (Marking), quản lý nghẽn (congestion management), tránh nghẽn (congestion avoidance), lập sách định hình lưu lượng (policing and shahing), tăng hiệu đường truyền (link efficiency) a Chia lớp Xác định chia lưu lượng thành lớp khác nhau, việc chia lớp dựa nhiều yếu tố, công cụ chia lớp thông thường công nhận ứng dụng sở mạng NBAR (Network-Based Application Recognition), định tuyến theo sách lưu lượng PBR (Policy-based routing), chia lớp dịch vụ dựa vào giao diện lệnh CLI ( Command-line Interface) b Đánh dấu Đánh dấu gọi “tô màu” cho gói tin, đánh dấu gói tin thành phần lớp QoS nhờ gói tin nhanh chóng nhận truyền qua phần lại mạng Việc đánh dấu thực cách thay đổi bit DSCP, bit trường tham chiếu IP bit CoS c Quản lý nghẽn Phương pháp sử dụng chủ yếu dùng hàng đợi, dựa vào đánh dấu lớp QoS gói tin mà xác định hàng đợi phù hợp Hình 3.11: Cơ chế quản lý nghẽn 50 Dựa vào thuật toán xếp hàng mà người ta đưa cấu trúc hàng đợi cho phép gói tin nhạy cảm với thời gian IPTV, VoIP truyền trước Một số thuật toán xếp hàng thường gặp: • FIFO (Fist In Fist Out): đơn giản hiệu nhất, với hàng đợi nhất, gói tin vào trước truyền trước Hình 3.12 : Thuật toán xếp hàng FIFO • Hàng đợi ưu tiên PQ: Sử dụng nhiều hàng đợi, đơn giản, hàng đợi có thứ tự ưu tiên khác nhau, gói tin hàng đợi truyền hàng đợi có mức ưu tiên cao trống Thuật toán xếp hàng khiến cho hàng đợi có mức ưu tiên thấp bị “bỏ lại” • Hàng đợi Round Robin (RB): sử dụng nhiều hàng đợi, tính ưu tiên, packet hàng đợi truyền d Tránh lỗi Cơ chế tránh lỗi thực cách loại bỏ số gói tin từ hàng đợi chọn trước lưu lượng tăng cao theo gây nghẽn Hình 3.13: Cơ chế tránh lỗi 51 Có hai chế tránh lỗi phổ biến loại bỏ gói ngẫu nhiên RED (Random Early Detection) loại bỏ gói ngẫu nhiên theo trọng số WRED (Weighted Random Early Detection) cảnh báo lỗi ECN (Explicit Congestion Notification) • RED: chế bỏ gói ngẫu nhiên trước đệm hàng đợi bị đầy RED loại bỏ gói ngẫu nhiên, chế phân biệt loại lưu lượng RED dựa vào tỉ lệ chiều dài trung bình trọng số hàng đợi với kích thước đệm mà đưa định loại bỏ gói RED dùng cấu hình chung cho tất hàng đợi: Hình 3.14: Cấu hình RED 52 • WRED: phát triển từ RED, sử dụng cấu hình loại bỏ gói khác hàng đợi khác theo mức độ ưu tiên, WRED RED kết hợp với trường ưu tiên IP, DSCP Ngoài ra, WRED liên kết với CBWFQ tạo thành loaị bỏ gói ngẫu nhiên phân lớp CB-WRED ( Class-Based Weightd Random Early Drop) Số gói bị loại bỏ hàng đợi có ưu tiên cao hàng đợi có ưu tiên thấp Cấu hình loại bỏ gói CB-WRED sau: Hình 3.15: Cấu hình loại bỏ gói CB-WRED Thông thường, dịch vụ IPTV xếp lớp có độ ưu tiên cao, đó, CB-WRED thích hợp để đảm bảo QoS • ECN: sử dụng bit trường ToS để cảnh báo nguy nghẽn 53 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG IPTV 4.1 Phần mềm NS2 (Network Simulation Version 2) 4.1.1 Giới thiệu NS2 phiên thứ hai phần mềm mô mạng NS (Network Simulator) NS phần mềm mô mạng điều khiển kiện riêng rẽ hướng đối tượng (discrete event object-oriented) phát triển UC Berkely, viết ngôn ngữ C++ OTcl NS2 phần mềm mã nguồn mở xây dựng sở hệ điều hành UNIX/LINUX NS2 sử dụng chủ yếu cho mục đích nghiên cứu học thuật, bao gồm nhiều gói phân phối nhóm phát triển phi lợi nhuận NS2 cung cấp khả thiết kế giao thức mới, so sánh giao thức cũ, cho phép mô hình mạng lớn mà gần thực thi thực tế Tuy nhiên, mã nguồn mở, độ tin cậy NS2 không cao cải thiện 4.1.2 Cấu trúc NS2 Có thể tưởng tượng user đứng góc trái bên dưới, thiết kế chạy mô Tcl (Tool Command Language) Tcl dùng đối tượng mô OTcl (Object Tcl) Các đối tượng lịch kiện (Event Scheduler) hầu hết đối tượng thành phần mạng (network components) thực thi C++ liên kết với OTcl qua TclCL Hình 4.1: Cấu trúc NS2 54 NS2 xử lý câu lệnh kịch Tcl đưa kết file “dấu vết” (Trace File) Để đạt yêu cầu mô phỏng, file trace phải xử lý công cụ thích hợp Có nhiều công cụ đưa để xử lý file trace, tùy theo nhu cầu mà sử dụng ngôn ngữ grep, awk (xử lý lọc, tính toán), NAM ( minh họa), Xgraph (vẽ đồ thị)… Hình 4.2: Quá trình mô NS2 4.2 Bộ công cụ Evalvid: 4.2.1 Giới thiệu công cụ Evalvid: Evalvid công cụ phát triển nhóm mạng viễn thông TKN (Telecommunication Networks Group) thuộc đại học kỹ thuật Berlin (Technical University of Berlin) Evalvid cung cấp công cụ hoàn chỉnh để đánh giá chất lượng truyền dẫn video qua mạng thực tế mạng mô Hình 4.3: Hoạt động công cụ Evalvid 55 Để đánh giá chất lượng video qua mạng, tồn hai phương pháp: đánh giá video đầu thu (đánh giá dựa vào video thu – đánh giá xác ảnh hưởng mạng truyền dẫn video), đánh giá đầu phát (so sánh video đầu thu đầu phát (phải truyền lại video đầu thu đầu phát – tốn băng thông, không khả thi) Evalvid biện pháp cho phép đánh giá so sánh đầu phát mà cần truyền phần nhỏ thông tin từ đầu thu trở lại Thông tin truyền file chứa dấu thời gian (time-stamp) loại packet (type) thu đầu thu (dùng TCPdump) Tại đầu phát, Evalvid dựa vào file mà tiến hành tái tạo (ước lượng) video để so sánh đánh giá chất lượng đưa tham số QoS (loss, jitter) QoE (MOS) Bản chất, Evalvid chương trình độc lập để tái tạo so sánh đánh giá video: VS, ET, FV, PSNR, MOS 4.2.2 Sử dụng Evalvid kết hợp với NS2: Sử dụng Evalvid với mạng truyền video mạng mô NS2 Tracefile NS2 có chứa time-stamp type packet, đó, NS2 phù hợp với Evalvid Ngoài ra, nhóm TKN đưa NS2 model để chuyển video thành trace file đầu vào truyền qua mạng mô (cần phải đưa model vào cấu trúc cua NS2) Dựa vào kết mô (tracefile đầu ra) tái tạo đánh giá chất lượng video thu sau truyền qua mạng 56 Hình 4.4: Sử dụng Evalvid kết hợp với NS2 4.3 Mô hình mô Thực mô với phần mềm NS2 Hình 4.5: Mô hình mô 57 Mô hình gồm 13 node mạng, giả sử mạng có loại lưu lượng: VoD, multicast LiveTV, TCP UDP 4.3.1 Nguồn Video lưu lượng mạng Node server LiveTV: Clip Coastguard làm nguồn LiveTV Node làm nguồn VoD: nguồn cho khách hàng 1, cho khách hàng UDP TCP xem lưu lượng ưu tiên mạng TCP giao thức truyền tin đảm bảo đó, lưu lượng ưu tiên UDP đại diện cho dịch vụ video streaming không ưu tiên (video dịch vụ ngốn băng thông, đó, internet video streaming, người ta thường đặt mức ưu tiên thấp nhằm hạn chế tắc nghẽn luồng video gây ra) 4.3.2 Điểm truy cập khách hàng Các node n4, n5, n6 xem điểm truy cập khách hàng Các khách hàng lúc sử dụng dịch vụ IPTV: LiveTV, VoD dịch vụ khác (CBR/UDP, FTP/TCP)  Khách hàng 1: (n4) bắt đầu sử dụng dịch vụ LiveTV, VoD (clip flower) dịch vụ CBR/UDP tốc độ 1.8Mbps mốc thời gian 0.0s  Khách hàng 2: (n5) bắt đầu sử dụng dịch vụ LiveTV mốc 1.0s đồng thời sử dụng dịch vụ CBR/UDP tốc độ 1.5Mbps từ mốc 0.0s  Khách hàng 3: (n6): bắt đầu sử dụng LiveTV mốc 2.0s, VoD (clip football) mốc1.5s, FTP/TCP mốc 3.0s CBR/UDP tốc độ Mbps mốc 4.0s Hình 4.6: Biểu đồ thời gian mô dịch vụ 58 4.3.3 Mạng truyền dẫn Gồm ba node mạng lõi n8, n10, n11 (tất lưu lượng phải qua nốt số node trung gian (n7, n9, n12) Với mốc thời gian bắt đầu dịch vụ trên, lưu lượng qua lõi thời điểm max vào khoảng: 835kbps + 1032kbps + 885kbps + 1.8Mbps + 2Mbps + 1.5Mbps ≈ 8Mbps Với tốc độ đường truyền lõi 5,5Mbps, nghẽn cổ chai xảy dẫn đến gói làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng dịch vụ IPTV Ở đây, chọn độ dài hàng đợi 100 packet 4.3.4 Mô chế QoS WRED: QoS dùng mô hình DiffServ với PHB chế chế WRED: NS2 hỗ trợ mô hình DiffServ cho phép khoanh vùng QoS với node core edge Trong toán này, để đảm bảo tính đơn giản, vùng QoS xem router biên kết thúc đầu cuối khách hàng Node n7, n9 xem node Edge, node lại node Core Cấu hình PHB NS2 bao gồm tham số: hàng đợi (tương ứng với vài codepoint), ngưỡng nhỏ (min threshold), ngưỡng lớn (max threshold), tỉ lệ rớt gói Các tham số sử dụng WRED sau: Hình 4.7: Sử dụng tham số PHB cho chế WRED Các packet mang code point có ngưỡng nhỏ, tỉ lệ rớt cao khả bị loại bỏ (drop) trước xảy lớn Trong trường hợp mô phỏng, UDP lưu lượng có ngưỡng nhỏ nhất, TCP, VoD, LiveTV lưu lượng ưu tiên 59 Trong toán mô này, có lưu lượng, để thấy rõ tác dụng QoS, cần chọn ngưỡng có khoảng cách xa Từ min/max 100/100, tỉ lệ rớt 0.001 LiveTV đến min/max 5/10 tỉ lệ rớt 0.8 (80%) UDP Trong thực tế, ngưỡng thường gần 4.4 Kết mô Hình 4.8: Tình trạng nghẽn mạng gây gói Tình trạng nghẽn mạng làm nhiều gói tin dịch vụ LiveTV VoD làm suy giảm chất lượng dịch vụ IPTV 4.3.1 Tỉ lệ gói Từ Tracefile thu được, dựa vào ngôn ngữ xử lý text gawk tính tỉ lệ gói hai trường hợp: 60 Không dùng mô hình Diffserv Sử dụng chế WRED mô hình Diffserv Nhận Rớt Tỉ lệ gói Gửi Nhận Rớt Tỉ lệ gói LiveTV 1371 1041 330 0.2407 1371 1366 0,00365 VOD kh 1400 1043 357 0.255 1400 966 434 0.31 VOD kh 438 364 74 0.1689 438 436 0,00457 2164 871 129 0.5975 2164 817 1347 0,62246 1804 932 872 0.48337 1804 757 1047 0,58037 2404 1060 134 0.55907 2404 1154 1250 0,52 kh3 43 35 0.18604 45 33 12 0,27 Tổng 9624 5346 4278 0.44445 9626 5529 4097 0,4256 Gửi UDP kh1 UDP kh2 UDP kh3 TCP Bảng 4.1 Kết mô tỉ lệ gói Dựa vào kết thấy: tỉ lệ gói tin LiveTV (được ưu tiên cao Bù lại, tỉ lệ gói liệu khác đặc biệt UDP trường hợp có sử dụng QoS tăng UDP có mức ưu tiên thấp dịch vụ IPTV, phải nhường tài nguyên mạng lại cho ứng dụng IPTV 4.3.2 Trễ, Biến động trễ (Jitter) Sử dụng Gawk cho phép tính trễ gói tin, dùng xgraph để vẽ biểu độ trễ Từ kết mô trễ suy biến động trễ (Jitter) 61 Hình 4.9: Kết mô trễ, biến động trễ lưu lượng LiveTV mô hình Hình 4.10: Kết mô trễ, biến động trễ lưu lượng UDP Nhận xét: Kết mô cho thấy trễ LiveTV UDP giảm nhiều gói tin bị loại bỏ sớm làm giảm thời gian chờ đợi gói tin lại 62 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Với ưu bật, vượt trội so với công nghệ truyền hình khác, IPTV mở kỷ nguyên truyền hình Vì vậy, để IPTV thật phát triển chất lượng dịch vụ vấn đề cần phải quan tâm, công nghệ phát triển, cạnh tranh lớn đòi hỏi khách hàng ngày khắt khe Do đó, cần phải có kết hợp chặt chẽ nhà sản xuất chương trình, nhà cung cấp dịch vụ công ty cung cấp hạ tầng mạng để đem đến cho khách hàng dịch vụ tốt Để đảm bảo chất lượng dịch vụ trước hết cần phải đánh giá nó, có nhiều phương pháp tiêu chuẩn khác để đánh giá chất lượng dich vụ IPTV Tuy nhiên, phương pháp có ưu điểm nhược điểm riêng kết hợp phương pháp hướng tốt để đánh giá chất lượng IPTV Hạn chế đề tài Trong phạm vi ngắn gọn đề tài, tìm hiểu tổng quát IPTV nên có nhiều khái niệm nhắc đến chưa sâu tìm hiểu phân tích rõ ràng (ví dụ: hoạt động mạng lõi, mạng truy nhập, chương trình quản lý, bảo mật, chế multicast…) QoS khái niệm phức tạp, biện pháp đánh giá đảm bảo QoS có nhiều nghiên cứu phát triển thêm nên biện pháp nêu đề tài phần nhỏ không mang tính đầy đủ Đề tài giới thiệu chế QoS, đánh giá khả sử dụng chúng IPTV thực mô tham số chất lượng dịch vụ mạng truyền dẫn băng thông , gói trế đường truyền Hướng phát triển đề tài Mặc dù cố gắng đề tài số hạn chế, dừng lại việc đánh giá thông số QoS mạng truyền dẫn dịch vụ IPTV Vì vậy, phát triển đề tài theo hướng nghên cứu kĩ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ mạng truyền dẫn, nghiên cứu đánh giá thông sô QoS toàn hệ thống dịch vụ IPTV từ mạng phân phối nội dụng đến thiết bị giải mã, thị người dùng cuối 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Next Generation IPTV Service And Technologies – Genard O’DrisColl (2007) [2] Understanding IPTV – Gilbert Held (2007) [3] Implementing Cisco Multicast Version 1.0 – Cisco System (2003) [4] Implementing Cisco Quality of Service Volume & Version 2.2 – Cisco System (2006) [5] The NS Manual - Kevin Fall & Kannan Varadhan (2010) [6] Network performance objectives for IP-based services - ITU-T Recommendation Y.1541 (2006) [7] Slide môn học Xử lý âm hình ảnh – thầy Nguyễn Thanh Bình, khoa Điện tử 2, Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông sở Tp.HCM [8] Thuyết minh dự thảo tiêu chuẩn “Dịch vụ IPTV mạng viễn thông công cộng – yêu cầu” – Bộ thông tin truyền thông (2010) [10] http://iTV.vn [11] http://www.thongtincongnghe.com [12] http://dientuvienthong.net 64