Đang tải... (xem toàn văn)
Mô hình hóa lưu lượng là một trong những bài toán quan trọng nhằm hỗ trợ cho việc tối ưu mạng viễn thông. Các nghiên cứu về lưu lượng Internet đã cho thấy rằng lưu lượng mạng có tính chất tự tương quan hay tính phụ thuộc dài hạn trong cấu trúc (Có sự gần giống nhau trong các dải thời gian). Trong những năm gần đây xuất hiện nhiều ứng dụng truyền video thời gian thực qua mạng băng rộng, có thể kể đến như: video phone, videoconferencing hay video theo yêu cầu (VoD), v.
Mô hình hóa mô hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân MỤC LỤC Nhóm Mô hình hóa mô hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân LỜI MỞ ĐẦU Mô hình hóa lưu lượng toán quan trọng nhằm hỗ trợ cho việc tối ưu mạng viễn thông Các nghiên cứu lưu lượng Internet cho thấy lưu lượng mạng có tính chất tự tương quan hay tính phụ thuộc dài hạn cấu trúc (Có gần giống dải thời gian) Trong năm gần xuất nhiều ứng dụng truyền video thời gian thực qua mạng băng rộng, kể đến như: video phone, video-conferencing hay video theo yêu cầu (VoD), v v chất lượng video vấn đề quan trọng Trong trình truyền tải video từ nguồn đến đích có nhiều yếu tố ảnh hưởng làm suy giảm chất lượng video: mã hóa/giải mã tham số mạng như: tỷ lệ gói, trễ, jitter, băng thông, … Do toán xây dựng mô hình thích hợp cho phép khảo sát đặc tính lưu lượng Video nhằm đưa biện pháp cải tiến chất lượng dịch vụ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Báo cáo chia thành ba chương: Chương 1: Tổng quan lưu lượng Video Chương 2: Các mô hình lưu lượng Video Chương 3: Mô hình hóa lưu lượng Video Trong trình làm báo cáo, có nhiều cố gắng, song tránh khỏi sai sót, nhóm chúng em mong nhận góp ý thầy TS.Nguyễn Đức Nhân bạn Chúng em xin cảm ơn! CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LƯU LƯỢNG VIDEO Nhóm Mô hình hóa mô hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRUYỀN TẢI TÍN HIỆU TRÊN MẠNG 1.1.1 Công nghệ truyền hình Internet Dưới góc độ công nghệ, coi dịch vụ truyền hình Internet phát triển mức độ cao truyền thông Internet (còn gọi Webcasting) bước phát triển tiếp theo, nối tiếp công nghệ Web hai thập kỷ trước đây, công nghệ có khả đưa thông tin lên phạm vi toàn cầu World Wide Web đến người sử dụng Internet cách nhanh chóng hiệu kinh tế cao 1.1.2 Tóm lược tiêu chuẩn MPEG Được thành lập từ năm 1998, MPEG (Motion Picture Experts Group) nhóm nghiên cứu thuộc ISO/IEC, có nhiệm vụ phát triển tiêu chuẩn mã hóa cho hình ảnh âm kỹ thuật số Cho đến nay, nhóm nghiên cứu phát triển số tiêu chuẩn cho việc nén âm hình ảnh Mỗi tiêu chuẩn áp dụng cho ứng dụng cụ thể tương ứng có tốc độ bit khác + MPEG-1: Được thiết kế tốc độ tối đa đến 1.5Mbps Được dùng phổ biến cho ứng dụng video CD-ROM ứng dụng video internet + MPEG-2: Được thiết kế cho ứng dụng có tốc độ bit từ 5Mbps đến 15Mbps Tiêu chuẩn MPEG-2 áp dụng cho Truyền hình kỹ thuật số + MPEG-4: Được thiết kế cho ứng dụng có tốc độ bit thấp ứng dụng có tốc độ bit cao Ứng dụng MPEG-4 ứng dụng đa phương tiện internet hay mạng không dây 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng video 1.1.3.1 Ảnh hưởng hệ thống mã hóa/giải mã Dữ liệu Video ứng dụng đa phương tiện thường mã hóa nén MPEG2, MPEG4 Part 10/H 264 số chuẩn nén khác Các mã hóa video thường hỗ trợ khoảng rộng tốc độ nén, điều cho phép lựa chọn khác chất lượng băng thông 1.1.3.2 Giới hạn băng thông Sự giới hạn băng thông thường xảy lớp truy nhập Nếu băng thông dành sẵn không đủ để truyền stream video xảy gói đệm định tuyến, dẫn đến việc suy giảm chất lượng video Nhóm Mô hình hóa mô hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân 1.1.3.3 Mất gói tin Sự gói tin mạng gây nhiều nguyên nhân: nghẽn mạng, liên kết, không đủ băng thông hay lỗi đường truyền, v v… Sự gói thường xảy bùng phát, mức độ tắc nghẽn mạng cao gây lên độ gói cao 1.1 3.4 Nghẽn máy chủ Máy chủ cung cấp dịch vụ phải phục vụ tối đa số người dùng theo khả nó, điều gây tắc nghẽn máy chủ cung cấp dịch vụ Sự tắc nghẽn gây tượng dừng hình lâu phía đầu cuối 1.1.3.5 Jitter Timing drift Jitter khái niệm dung để mô tả khác khoảng thời gian từ nguồn đến đích gói tin Jitter lớn xảy nghẽn mạng hay tắc nghẽn máy chủ dịch vụ Jitter gây tràn đệm settop- box, gây lên tượng dừng hình đầu cuối Hiện tượng Timing drift xảy đồng hồ đầu gửi đầu nhận có sai khác tốc độ, gây tràn vùng đệm đầu nhận 1.2 CÁC ĐẶC TÍNH LƯU LƯỢNG 1.2.1 Tính ngẫu nhiên tự đồng dạng 1.2.1.1 Định nghĩa Xét trình ngẫu nhiên thời gian rời rạc hay chuỗi thời gian X(t), t ∈ Z, X(t) thể tổng lưu lượng ( gói, byte bit) tính đến thời điểm t Định nghĩa 1.1 Quá trình giá trị thực { X(t), t ∈ R} có tính gia số dừng : { X(t+Δt)-X(Δt), t ∈ R } d { X(t)-X(0)} Với Δt ∈ R Định nghĩa 1.2 Quá trình giá trị thực { X(t), t ∈ R}là tự đồng dạng (Self-similar) với tham số mũ H>0 với a>0 phân bố kích thước hữu hạn { X(at), t ∈ R} giống hệt phân bố kích thước hữu hạn { aH X(t), t ∈ R}, nghĩa với k ≤ t1, t2, t3,…, tk ∈ R a>0 có : ( X( a t1),( X( a t2),…,( X( a tk))d (aH X(t1), aH X(t2),…, aH X(tk)) Nhóm Mô hình hóa mô hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân hay { X(at), t ∈ R} d { aH X(t), t ∈ R} Hệ số mũ H gọi tham số Hurst thị tính đồng dạng trình ngẫu nhiên 1.2.1.2 Các tính chất trình đồng dạng Quá trình phân dạng với tham số tự đồng dạng H ký hiệu H-ss (H-self-similar) Quá trình tự đồng dạng không suy biến trình dừng Tuy nhiên, có liên hệ quan trọng trình tự đồng dạng trình dừng Định lý 1.1 Nếu {X(t), 0[...]... lưu lượng trong mạng băng rộng ngày càng cao do vậy các mô hình sử dụng nghiên cứu lưu lượng mạng không còn thích hợp Chính vì vậy các phương pháp mới để khảo sát và mô hình hóa các loại lưu lượng mạng là cần thiết để đáp ứng nhu cầu thực tế Chương 2 trình bày về bài toán mô hình hóa và các mô hình cụ thể để khảo sát và nghiên cứu các đặc tính cứu lưu lượng Video trong mạng băng rộng CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH... nghịch) Thông qua của việc nén hình ảnh từ 100-150 khung hình, đòi hỏi tốc độ bít kênh( tỷ lệ trung bình là tương đối khiêm tốn) Một giải pháp có thể thay thế cho lưu lượng VBR bởi CBR, nhược điểm chính là kết quả của chất lượng dịch vụ là không đổi ở tất cả các trạng thái của hình ảnh được biểu diễn bằng mô hình Markov và xử lý di chuyển hình ảnh được thảo luận cho nguồn đơn video trong khi việc ghép từ... đặc tính cứu lưu lượng Video trong mạng băng rộng CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA LƯU LƯỢNG VIDEO Dịch vụ video chủ yếu là khác nhau hơn so với thoại và dữ liệu dịch vụ do các loại khác nhau của sự tương quan giữa khung hình kế tiếp Hãy xác định các hệ số tương quan là thước đo tuyến tính giữa lượng thông tin x(n) bao gồm trong khung n và số lượng x(n + 1 ) từ khung n + 1 x(n) − x² (n) x ( n + t ) − x²... trạng thái lân cận được định nghĩa ở trong [1] Pi,j+1 = (N-i)α với 0 ≤ i ≤ N-1 Pi,j-1 = iβ với 0 ≤ i ≤ N Pi,j = 0 với i khác Hình 3.1 Mô hình Markov về chiều và trạng thái rời rạc của phần tử cho một Nhóm 6 12 Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân nguồn Video Tham số N được chọn dự kiến Một giá trị cao hơn N được đảm bảo chính xác hơn, nhưng còn làm tăng tính phức tạp Chúng là... được thảo luận cho nguồn đơn video trong khi việc ghép từ nhiều nguồn độc lập có thể được mô tả bằng MMPP hay mô hình nguồn Hãy giả sử [ Dmin , Dmax ] là khoảng thời gian truyền tỉ lệ giá trị cung cấp bởi nguồn video Áp dụng cho N cấp lượng tử hóa, các bước là: ∆ = D max − D min ÷/ N Khi mỗi mức lượng tử được gắn với mỗi trạng thái, với tốc độ truyền cho mỗi trạng thái là: D i = Dmin.. .Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân trong đó, ∝ là nghiệm thực dương của phương trình: α = ∫ e − µ ( 1−α ) t f (t )dt 2.2.3.4 Mô hình M/G/∞ Xét {Xt }t=0,1,2,…là quá trình đếm được nghĩa là số người dùng trong hệ thống M/G/∞ tại thời điểm t Nếu F là một hàm phân phối của người dùng thì hàm tương quan có thể mô tả như sau: ∞ R (k ) = λ ∫ [ 1... của hiệp phương sai x(n)và x(n+t) Quan sát: C(t)≥0 là một tương quan tích cực giữa x(n) và x(n + t) , có nghĩa là cả hai biến được thay đổi ( tăng hoặc giảm) trong cùng một cách thức Nhóm 6 11 Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân C(t) =1 là tỷ lệ cao nhất về sự tuyến tính ( tích cực tương quan) C(t) =0 cho thấy cả hai biến ngẫu nhiên là không tương quan C(t)< 0 là một mối... phương sai( trong thực tế hệ số tương quan cho t = 0 và hệ số tương quan được tính như sau: α α σ 2 ( D) = C (0) = N ∆ 2 ÷ ÷ α + β α + β C (t ) = C (0) exp [ −(α + β )t ] Nhóm 6 13 Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống viễn thông TS.Nguyễn Đức Nhân TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] R.O Onvural, “Asynchronous Transfer Mode Networks Performance Issues”, Second Edition, Artech House, Boston- London, 1995 ... chất lượng dịch vụ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Báo cáo chia thành ba chương: Chương 1: Tổng quan lưu lượng Video Chương 2: Các mô hình lưu lượng Video Chương 3: Mô hình hóa lưu lượng Video. .. pháp để khảo sát mô hình hóa loại lưu lượng mạng cần thiết để đáp ứng nhu cầu thực tế Chương trình bày toán mô hình hóa mô hình cụ thể để khảo sát nghiên cứu đặc tính cứu lưu lượng Video mạng băng... số mô hình lưu lượng Hàm phân bố xác xuất An kí hiệu FA(x) Cường độ lưu lượng Phương sai λA = [ An ] M σ A2 = σ [ An ] Hệ số biến thiên c A = λAσ A 2.2 CÁC MÔ HÌNH LƯU LƯỢNG 2.2.1 Các mô hình