Nghiên cứu và thực hiện mô hình đánh giá qoe và ánh xạ QoEQoS trong môi trường IMS IPTV

MỤC LỤC MỤC LỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT .5 DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG LỜI CAM ĐOAN .10 LỜI MỞ ĐẦU 11 CHƢƠNG I: MẠNG NGN .13 I, Giới thiệu mạng NGN 13 1, Khái niệm mạng NGN .13 2, Đặc điểm mạng NGN 13 3, Các công nghệ tảng cho mạng NGN 14 Kiến trúc mạng NGN 17 Các phần tử mạng NGN 19 Các giao thức báo hiệu điều khiển mạng NGN 25 Hoạt động hệ thống dựa chuyển mạch mềm 26 CHƢƠNG II: IMS 32 I, Khảo sát IMS 32 1, Phân tích nhu cầu đối tƣợng khác IMS 32 2,Tính tất yếu IMS 35 II, Tổng quan thành phần IMS .38 1, Tổng quan 38 2, Các thành phần 39 III Các điểm tham chiếu hệ thống IMS 54 Điểm tham chiếu Gm 54 Điểm tham chiếu Mw 55 Điểm tham chiếu ISC 56 Điểm tham chiếu Cx 56 Điểm tham chiếu Dx 57 Điểm tham chiếu Mn 57 Điểm tham chiếu Mp 58 Điểm tham chiếu Go 58 IV Các giao thức sử dụng hệ thống IMS 58 SIP .58 1.1 Định nghĩa 58 1.2 Đặc điểm .59 1.3 Chức 60 1.4 Các thành phần .61 1.5 Các tin SIP .62 1.6 Các giao diện sử dụng SIP 65 Diameter 66 2.1 Tổng quan .66 2.2 Các thành phần .67 2.3 Cấu trúc tin 68 2.4 Các giao diện sử dụng Diameter 69 3Cops .70 3.1 Tổng quan .70 3.2 Bản tin Cops 71 V Kết luận 72 CHƢƠNGIII: IPTV 74 I, Tổng quan IPTV 74 Khái niệm 74 Đặc điểm IPTV 74 Sự khác biệt IPTV truyền hình Internet 75 II Các dịch vụ IPTV 76 Dịch vụ Live TV 76 Dịch vụ VOD 76 TVoD (TV on Demand) 76 Time-shifted TV 77 NVoD (Near Video on Demand) 77 Các dịch vụ gia tăng –VAS 77 III Mơ hình hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 77 Mơ hình tham chiếu IPTV 77 2Mơ hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 82 Sơ đồ khối chức 85 Phƣơng thức phát truyền tín hiệu IPTV .86 IV IPTV IMS 88 Các bƣớc phát triển IPTV 88 2, Lợi ích IPTV IMS 89 Kiến trúc chức dịch vụ IPTV IMS 90 Mơ hình IPTV dựa IMS 93 CHƢƠNGIV QoE, QoS TRONG MÔI TRƢỜNG IMS IPTV 96 ITổng quan 96 II, QoS .97 1, Khái niệm 97 Các tham số QoS mạng IP 98 Phân lớp QoS cho mạng IP 99 Các giải pháp đảm bảo QoS IPTV 100 4.1 Đảm bảo QoS IPTV mạng cung cấp nội dung 100 4.2 Đảm bảo QoS IPTV mạng quản lý 101 4.3 Đảm bảo QoS Home network 101 4.4 Đảm bảo QoS mạng truyền dẫn 101 Một số mơ hình đánh gía QoS cho IPTV 105 5.1 Mơ hình tham chiếu đầy đủ 105 5.2 Mơ hình khơng tham chiếu .105 5.3 Mơ hình tham chiếu rút gọn .105 QoS mạng VNPT 105 III, QoE 108 1, Khái niệm 108 2, Ảnh hƣởng tham số QoS lên QoE 109 3, Đo đạc kiểm soát QoE 110 Đề xuất mơ hình quản lý QoE IPTV 114 KẾT LUẬN .117 TÀI LIỆU THAM KHẢO .118 THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt API Tiếng Anh Tiếng Việt Application program Giao diện lập trình ứng dụng interface Server ứng dụng AS Application Server BCSM Base call state model BG Border gateway Cổng biên Breakout gateway controll Chức điều khiển cổng funtion ngăn cản Bearer service Dịch vụ mang BGCF BS CAMEL Mơ hình trạng thái gọi gốc Customised application mobile enhanced logic Những lập luận để nâng cao tính di động ứng dụng cho khách hàng CAP Camel application part Phần ứng dụng camel CDR Charging data record Đoạn liệu tính cƣớc CN Core network Mạng lõi CS Circuit switched Chuyển mạch kênh CSCF Call session control function CSE Camel service environment DHCP DNS GGSN Dynamic Host Configuration Protocol Domain Name System Gateway GPRS Support Node Chức điều khiển phiên gọi Môi trƣờng dịch vụ camel Giao thức cấu hình host động Hệ thống tên miền Node hỗ trợ GPRS cổng HSS Home subscriber server Server thuê bao nhà I – CSCF Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn Internet Engineering Task Nhóm đặc trách kĩ thuật Force internet IP multimedia Đa phƣơng tiện IP IP multimedia core network Phân hệ mạng lõi đa phƣơng subsystem tiện IP International mobile Nhận dạng thuê bao di động subscriber identifier toàn cầu IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phƣơng tiện IP IP Internet Protocol Giao thức internet IETF IM IMCNS IMSI IP-CAN ISDN IP-Connectivity Access Network Integrated Services Digital Network Mạng truy nhập kết nối IP Mạng số dịch vụ tích hợp Modul nhận dạng thuê bao ISIM IMS SIM MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động Media Gateway Control Chức điều khiển cổng Function phƣơng tiện Media Gateway Function Chức cổng phƣơng tiện MGCF MGF NASS IMS Network Attackment Phân hệ đính kèm mạng SubSystem OSA Open services architecture Kiến trúc dịc vụ mở P-CSCF Proxy -CSCF CSCF-thể quyền PCF Policy control function PDN Packet Data Network Mạng liệu gói PDP Packet data protocol Giao thức liệu gói PEF Policy enforcement function Chức thúc ép hợp đồng Chức điều khiển hợp đồng Mạng di động mặt đất công PLMN Public Land Mobile Network PSI Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ chung RAB Radio access bearer Mang truy nhập vô tuyến Resource and Admission Phân hệ điều khiển tài Control Subsystem nguyên SCS Service Capability Server Server có khả phục vụ SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ RACS SLF Subscription Locator Chức định vị thuê bao Function SSF Service Switching Function SG Signalling Gateway THIG UE UMTS cộng Chức chuyển mạch dịch vụ Cổng báo hiệu Topology hiding interwork gateway Cổng tƣơng tác ẩn giao thức User Equipment Thiết bị ngƣời dùng Universal mobile Hệ thống thơng tin di động telecommunication system tồn cầu DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG Hình 1.1 Kiến trúc mạng NGN 17 Hình 1.2 thành phần mạng NGN 20 Hình 1.3 Vai trị MGC NGN 22 Hình 1.4 Cấu trúc giao thức điều khiển, báo hiệu NGN 26 Hình 1.5 Mơ hình hệ thống dựa chuyển mạch mềm 27 Hình 1.6 Các chức MGC 28 Hình 1.7 Lƣu đồ xử lý gọi mạng chuyển mạch mềm 31 Hình 2.1 Vai trị IMS mạng chuyển mạch gói 35 Hình 2.2 IMS mạng hội tụ 36 Hình 2.3 Kiến trúc phân lớp IMS 39 Hình 2.4 Kiến trúc IMS theo 3GPP 40 Hình 2.5 Chức điều khiển gọi CSCF 41 Hình 2.6 Thủ tục tìm địa IP P-CSCF 42 Hình 2.7 Tìm địa IP P-CSCF cách dùng DHCP DNS server 43 Hình 2.8 Chức định tuyến thiết lập phiên S-CSCF 47 Hình 2.9 Cấu trúc HSS 49 Hình 2.10 SLF định HSS phù hợp 50 Hình 2.11 Chức MRF 51 Hình 2.12 chuyển đổi báo hiệu SGW 53 Hình 2.13 Các điểm tham chiếu mạng IMS 55 Hình 2.14 Các loại tin SIP 63 Hình 2.15 Các loại tin đáp ứng SIP 65 Hình 2.16 Cấu trúc header Diameter 68 Hình 2.17 Cấu trúc AVP 69 Hình 2.18 Mơ hình Cops 71 Hình 2.19 Cops Header 72 Hình 2.20 Object format 72 Hình 3.1 Mơ hình tham chiếu IPTV 78 Hình 3.2 Xử lý tín hiệu IPTV 79 Hình 3.3 Cấu tạo NAL unit 80 Hình 3.4 Cấu trúc gói PES 80 Hình 3.5 gói tin lớp RTP 81 Hình 3.6 Mơ hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 83 Hình 3.7 Sơ đồ tổng thể IPTV 85 Hình 3.8 Hệ thống IPTV phát quảng bá 87 Hình 3.9 Hệ thống IPTV phát theo yêu cầu 87 Hình 3.10 Các bƣớc phát triển IPTV 89 Hình 3.11 Kiến trúc chức dịch vụ IPTV IMS 90 Hình 3.12 Mơ hình IPTV dựa IMS 94 Bảng 4.1: Phân Lớp dịch vụ theo đề xuất ETSI 99 Bảng 4.2: Phân lớp dịch vụ theo ITU-T Y.1541 99 Bảng 4.3: Lớp QoS giá trị NP mạng IP 100 Hình 4.4 Mơ hình tổ chức mạng VNPT 106 Hình 4.5 Mơ hình xây dựng giải pháp QoS cho VNPT 106 Hình 4.6 Mơ hình triển khai QoS NGN 107 Hình 4.7 Các thành phần QoE 108 Hình 4.8 So sánh QoS QoE 109 Bảng 4.9: Ánh xạ từ tham số QoS sang QoE dịch vụ truy nhập web111 Hình 4.10 Mơ hình đánh giá QoE cần so sánh ảnh gốc ảnh nhận 112 Hình 4.11 Mơ hình MPQM đánh giá QoE IPTV 113 Hình 4.12 Mơ hình MPQM 114 Hình 4.13 Mơ hình MPQM 114 Hình 4.15: Thuật tốn tiến trình QoE 115 Hình 4.16 : Mơ hình triển khai Quản lý QoE QoS thực tế 116 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật“Nghiên cứu thực mô hình đánh giá QoE ánh xạ QoE-QoS mơi trƣờng IMS IPTV” tơi nghiên cứu thực Các thông tin, số liệu đƣợc sử dụng luận văn hồn tồn trung thực, xác có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày 31 tháng 03 năm 2015 Tác giả Phan Huy Trình Di 10 Đánh dấu cịn đƣợc gọi “tơ màu” cho gói tin, đánh dấu gói tin nhƣ thành phần lớpQoS nhờ gói tin nhanh chóng đƣợc nhận truyền qua phần cịn lại mạng Việc đánh dấuđƣợc thực cách thay đổi bit DSCP, bit trƣờng tham chiếu IP bit CoS - Quản lý nghẽn Phƣơng pháp đƣợc sử dụng chủ yếu dùng hàng đợi, dựa vào đánh dấu lớp QoS gói tin mà xác định hàng đợi phù hợp - Tránh lỗi Cơ chế tránh lỗi đƣợc thực cách loại bỏ số gói tin từ hàng đợi chọn trƣớc lƣu lƣợng tăng cao theo gây nghẽn 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) - Lập sách (policy) định hình lƣu lƣợng Cơ chế lập sách định hình lƣu lƣợng thƣờng đƣợc dùng để thay đổi điều kiện lƣu lƣợng trƣớc truyền sau nhận đƣợc Policy: khống chế lƣu lƣợng mạng để đảm bảo loại lƣu lƣợng nhận băng thơng Cơng cụ để thực policy bao gồm policing phân lớp cam kết tốc độ truy nhập CAR(Committed Access Rate) Định hình: chế dùng để giới hạn tốc độ luồng liệu cách sử dụng hàng đợi, thƣờng đƣợc sử dụng liệu từ đƣờng truyền có tốc độ cao đến đƣờng truyền có tốc độ thấp - Nâng cao hiệu đƣờng truyền Các chế nén header, đặc biệt hiệu header RTP, đó, thích hợp với IPTV Các mơ hình ứng dụng đảm bảo QoS mạng IP: + Mơ hình nỗ lực tốt (Best Effort): mơ hình khơng có chế QoS đƣợc áp dụng, chất lƣợng hoàn toàn phụ thuộc vào khả truyền dẫn mạng + Mơ hình tích hợp dịch vụ IntServ (Intergrated Services): ứng dụng thông báo với mạng yêu cầu QoS + Mơ hình phân biệt dịch vụ DiffServ (Difference Services): mạng nhận dạng liệu yêu cầu QoS ứng với liệu + Mơ hình kết hợp: Thực tế, ngƣời ta dùng kết hợp Intserv Diffserv: Mơ hình vừa tận dụng đƣợc khả bảo đảm QoS end-to-end IntServ vừa cho phép mở rộng giảm chi phí 104 Một số mơ hình đánh gía QoS cho IPTV Chất lƣợng dịch vụ IPTV bị ảnh hƣởng nhiều yếu tố nhƣ mã hố/giải mã, trễ, băng thơng, tắc nghẽn… Hiện mơ hình đánh giá QoS đƣợc chia thành: 5.1 Mơ hình tham chiếu đầy đủ Những tham số mơ hình tham chiếu đầy đủ đƣợc so sánh chi tiết tín hiệu đầu vào tín hiệu đầu hệ thống Việc so sánh q trình tính tốn phức tạp khơng bao gồm trình xử lý điểm ảnh mà cịn theo thời gian khơng gian dịng liệu đầu vào dòng liệu đầu Kết thuật toán tham chiếu đầy đủ phù hợp với kết đánh giá theo chủ quan (MOS) Do mơ hình tham chiều đầy đủ đƣợc đánh giá có độ xác cao Một giải thuật sớm mơ hình tham chiếu đầy đủ PSNR (Peak Signal to Noise Ratio), PSNR đánh giá tỉ số lớn tỉ số tín hiệu tạp âm, giá trị đƣợc tính theo dB 5.2 Mơ hình khơng tham chiếu Các thuật tốn cho mơ hình khơng tham chiếu đƣợc áp dụng cho luồng liệu đầu mà không yêu cầu truy nhập luồng liệu đầu vào Do mơ hình phù hợp cho việc giám sát, phân tích chất lƣợng liệu mức dịch vụ theo ngày Kiểu thuật tốn khơng cần q mạnh tính tốn đƣợc tích hợp thiết bị kiểm tra mạng 5.3 Mơ hình tham chiếu rút gọn Giống nhƣ thuật tốn mơ hình tham chiếu đầy đủ, thuật toán tham chiếu rút gọn thực so sánh luồng liệu đầu đầu vào, từ tính đƣợc mức nhiễu xẩy Các thuật tốn mơ hình rút gọn khơng sử dụng tồn thơng tin tham chiếu, phần thông tin tham chiếu đƣợc sử dụng truyền đến so sánh qua kênh liệu riêng Điều giúp giảm mức độ phức tạp tính tốn thời gian xử lý yêu cầu để có đƣợc kết QoS mạng VNPT Mạng VNPT đƣợc tổ chức theo mơ hình chung gồm tầng độc lập: tầng truyền tải tầng dịch vụ - Tầng truyền tải: Cung cấp hạ tầng mạng đảm bảo QoS bảo mật chung cho dịch vụ, ứng dụng khác nhau, bao gồm mạng truy nhập, mạng MANE, mạng lõi VN2 105 - Tầng dịch vụ: bao gồm dịch vụ khác đƣợc tổ chức tầng truyền tải Hình 4.4 Mơ hình tổ chức mạng VNPT Mơ hình mạng NGN VNPT nhƣ hình 4.5, mơ hình sử dụng để đƣa khuyến nghị để triển khai QoS Hình 4.5 Mơ hình xây dựng giải pháp QoS cho VNPT Theo nguyên tắc triển khai QoS chức chiếm nhiều tài nguyên đƣợc thực miền biên, giảm tải xử lý QoS miền lõi tốt Theo nguyên tắc mơ hình triển khai QoS NGN VNPT đƣợc thể nhƣ hình 4.6 106 Hình 4.6 Mơ hình triển khai QoS NGN Các kỹ thuật QoS đƣợc sử dụng mạng bao gồm: - Classification: Phân loại lƣu lƣợng Marking: Xếp lƣu lƣợng vào lớp thích hợp Policing: Giới hạn băng thơng, xử lý lƣu lƣợng vi phạm băng thông Shapping: Xử lý hàng đợi ƣu tiên theo loại lƣu lƣợng - Classification : Phan biệt gói liệu đầu vào sử dụng tiêu chí phân lớp: Lớp 1: Cổng vật lý Lớp 2: Vlan, CoS Lớp 3: DHCP, địa IP … Lớp 4: địa đích, cổng TCP… Ánh xạ Mapping gói liệu vào lớp QoS có sãn Thiết bị thực chức phải đảm bảo ánh xạ đƣợc loại liệu khác - Marking: Đánh dấu lƣu lƣợng cho phù hợp với sachs QoS đầu Policing: 107 - Kiểm tra tuân thủ tốc độ liệu vào interface Nếu tốc độ vào, vƣợt q cam kết áp dụng sách với lƣu lƣợng Shaping Áp dụng tại: điểm biên QoS, điểm biên mạng có thay đổi tốc độ, kênh truyền tải có nhiều loại lƣu lƣợng có mức ƣu tiên khác III, QoE 1, Khái niệm Trong bối cảnh nay, dịch vụ viễn thông mạng IP, đặc biệt VoIP, IPTV ngày trở nên phổ biến thơng dụng hơn, QoS khơng cịn yếu tố mang tính định cạnh tranh chiếm lĩnh thị trƣờng nhà cung cấp dịch vụ Theo xu hƣớng chung, yếu tố dần trở nên quan trọng để phân biệt mức độ đánh giá nhà cung cấp dịch vụ gói dịch vụ đƣợc thiết lập tốt đến mức theo nhu cầu cá nhân NSD, đƣợc tùy chỉnh theo yêu cầu cá nhân khách hàng đến đâu để thỏa mãn tối đa yêu cầu họ Đây tiền đề dẫn đến khái niệm chất lƣợng trải nghiệm QoE (Quality of Experience), khái niệm đƣợc đƣa vào tranh cung cấp dịch vụ ngành công nghệ viễn thông Một cách đơn giản nhất, chất lƣợng trải nghiệm QoE nhận xét chủ quan NSD đánh giá dịch vụ họ sử dụng QoE QoS Khách quan Yếu tố dịch vụ (Khả dịch vụ) Yếu tố vận chuyển (Khả dịch vụ) Cảm nhận chủ quan Yếu tố ứng dụng (Code) Cảm xúc Giá Trải nghiệm Hình 4.7 Các thành phần QoE Chất lƣợng trải nghiệm QoE đƣợc định nghĩa P.10/G100 ITU-T: “là khả chấp nhận (sự hài lòng) tổng thể ứng dụng dịch vụ theo cảm 108 nhận chủ quan ngƣời dùng” Nó bao gồm tồn tác động hệ thống đầu đến cuối bị ảnh hƣởng ngƣời dùng đầu cuối Đối với ngƣời dùng khác QoE khác QoE QoS hai thuật ngữ có liên hệ gần gũi thƣờng gây nhầm lẫn Có thể phân biệt nhƣ sau: QoS yếu tố tác động đến hài lòng khách hàng dịch vụ, QoE cảm nhận thực khách hàng dịch vụ QoS tác động đến QoE, QoE mục đích QoS Các tham số khả dịch vụ Ex: NP Thể qua đánh giá khách hàng (Ex: MOS) QoS Các yếu tố dịch vụ QoE Cảm nhận khách hàng Tác động khách quan Cảm nhận chủ quan Khách hàng Hình 4.8 So sánh QoS QoE QoE thƣớc đo xác khả cạnh tranh IPTV thể rõ chất lƣợng dịch vụ IPTV Tìm hiểu u cầu khía cạnh quan trọng lớp dịch vụ ứng dụng ảnh hƣởng trực tiếp đến QoE sở đánh giá QoS IPTV 2, Ảnh hƣởng tham số QoS lên QoE - Ảnh hƣởng dung lƣợng đệm Bộ đệm ứng dụng lƣợng nhớ đƣợc sử dụng cho hàng đợi gói tin luồng traffic đa phƣơng tiện trƣớc chúng đƣợc phân phối đến ứng dụng Bộ đệm ứng dụng đƣợc sử dụng ứng dụng Audio/video vai trị để điều chỉnh, hổ trợ trƣờng hợp jitter dồn cụm lƣu lƣợng đa phƣơng tiện - Ảnh hƣởng Jitter Jitter khoản thời gian độ trễ nhỏ độ trễ lớn hai gói tin luồng Giá trị biến động trễ cao mạng thƣờng mang lại chất lƣợng trải nghiệm thấp lƣu lƣợng qua mạng - Ảnh hƣởng tỷ lệ gói 109 Các thí nghiệm đƣợc tiến hành theo với giải giá trị khuyến nghị ITU-R MOS đƣợc trì cho tất giá trị tỷ lệ gói lớn 3% Khi ta giảm tỷ lệ gói xuống 2% MOS tăng lên Khi tỷ lệ gói giảm MOS tăng lên, xu hƣớng tiếp tục trải nghiệm hài lòng tỷ lệ gói cịn 0,1% MOS tăng lên Tỷ lệ gói lớn gây tƣợng giật phía thu, chất lƣợng trải nghiệm giảm - Ảnh hƣởng tỷ lệ xếp lại gói tin ITU không giá trị ngƣỡng cho việc phải xếp lại gói tin Khi tỷ lệ xếp lại gói tin lớn, chất lƣợng trải nghiệm giảm - Ảnh hƣởng trễ đƣờng truyền Trễ đƣờng truyền khoảng thời gian tử bit vào đƣờng truyền đến bit cuối khỏi đƣờng truyền Trễ đƣờng truyền lớn, QoE giảm 3, Đo đạc kiểm sốt QoE Mặc dù mang tính chủ quan ngƣời đánh giá, QoE nên đƣợc lƣợng hóa đến mức độ định để đƣợc sử dụng hữu ích cho mục đích khác nhƣ đƣa vào hợp đồng thống mức dịch vụ (Service Level Agreement SLA) ký kết nhà cung cấp khách hàng Phƣơng pháp để đánh giá mức độ hài lòng QoE mặt cần bao hàm yếu tố mang tính tâm lý chủ quan NSD, mặt khác cần phải đƣa kết sát thực tiễn tái dựng lại có nhu cầu Điều trƣớc tiên đòi hỏi thấu hiểu nhu cầu mà NSD có, nắm đƣợc yếu tố nhân tố ảnh hƣởng đến đánh giá chủ quan NSD cho loại hình dịch vụ mà họ sử dụng Phát triển phƣơng pháp để đo đạc, lƣợng hóa QoE khơng phải vấn đề đơn giản ngồi yếu tố túy kỹ thuật (nhƣ trƣờng hợp QoS) cần phải xem xét yếu tố mang tính ngƣời Để đánh giá QoE theo phƣơng thức tạo ánh xạ từ thông số kỹ thuật túy QoS sang thơng số mang tính chủ quan QoE Sau cần đo đạc kiểm sốt thơng số QoS để qua kiểm sốt điều chỉnh QoE Khó khăn lớn phƣơng thức tạo cách ánh xạ phản ánh đƣợc chân thực yếu tố mang tính chủ quan NSD, ví dụ nhƣ tính chất hệ thị giác ngƣời Hơn nữa, phải tổng hợp nhiều tham số QoS ánh xạ sang QoE cách hợp lý Sự ánh xạ đòi hỏi phải có đúc kết từ nhiều thử nghiệm thực tế Bảng 4.9 ví dụ cách ánh xạ từ tham số QoS bao gồm độ trễ (end-to-end delay), tỷ lệ gói (packet loss ratio), thơng lƣợng trung bình (mean throughput) sang mức độ QoE bao gồm xuất sắc (excellent), tốt (very good), trung bình (average), tạm 110 chấp nhận đƣợc (fair), (poor), dùng cho dịch vụ truy nhập web sử dụng WAP/ xHTML mạng di động Bảng 4.9: Ánh xạ từ tham số QoS sang QoE dịch vụ truy nhập web Nhƣ đa đề cập, QoE đƣợc quan tâm nhiều lĩnh vực VoIP IPTV Đây hai mảng dịch vụ nói đầu tàu nhà khai thác viễn thông mạng IP Khái niệm QoE cho VoIP đƣợc đánh giá cách thực thu thập đánh giá trải nghiệm dịch vụ VoIP số lƣợng lớn NSD sau lƣợng hóa kết qua khái niệm MOS (Mean Opinion Score) MOS thang điểm từ đến MOS cao QoE tốt, tức NSD hài lòng với chất lƣợng dịch vụ VoIP Từ khía cạnh kỹ thuật, để đánh giá QoE cho VoIP cịn sử dụng phƣơng pháp “3SQM” đƣợc chuẩn hóa tài liệu ITU-T Rec P 563 (ITU-T Rec P 563: Single ended method for objective speech quality asessment in narrow-band telephony applications), phƣơng pháp “E-model” chuẩn hóa tài liệu ITU-T Rec G.107 (ITU-T Rec G.107: The E-model, a computational model for use in transmission planning) Các phƣơng pháp ánh xạ tham số kỹ thuật QoS kết nối VoIP sang thang điểm MOS, tham số đánh giá QoE Hai phƣơng pháp không yêu cầu thực so sánh tín hiệu âm gốc với tín hiệu nhận đƣợc QoE cho IPTV đƣợc đánh giá phƣơng pháp mang tính chủ quan qua tham số MOS, định nghĩa tài liệu ITU-R BT 500 (ITU-R, “Recommendation BT 500: Methodology for the subjective assessment of the quality of television pictures”) Một nhóm NSD đƣợc chọn để xem đoạn video cho điểm chất lƣợng từ đến Tham số MOS đoạn video đƣợc lấy trung bình từ kết cho điểm NSD Tuy nhiên, giống nhƣ trƣờng hợp xác định MOS VoIP qua ý kiến NSD, phƣơng pháp khả thi mơi trƣờng phịng thí nghiệm, khơng áp dụng đƣợc môi trƣờng ứng dụng thời gian thực Các phƣơng pháp khác để đánh giá QoE cho IPTV dựa vào nguyên lý hoạt động truyền tải IPTV nói riêng hình ảnh qua mạng IP nói chung Các gói luồng video đƣợc chuyển từ mã hóa/nén nguồn ảnh (compression), thành luồng liệu (streaming) qua mạng (network) đến đệm giải mã decompression) với tốc độ khác Bộ đệm có nhiệm vụ cung cấp gói với tốc 111 độ đặn cho giải mã để tái hình ảnh cho ngƣời xem Tác động mạng (network impairments) gây biến đổi cho gói luồng liệu hình ảnh, làm cho gói đến đệm với tốc độ nhanh chậm khác nhau, làm ảnh hƣởng trực tiếp đến mức độ hài lịng (QoE) NSD đầu cuối Nếu gói IP đến nhanh làm tràn đệm, dẫn đến tƣợng gói bị đệm có dung lƣợng giới hạn Với ngƣời xem, ảnh bị biến dạng chi tiết ảnh bị nhịe, bị Ngƣợc lại, gói IP đến q chậm đệm khơng có để đƣa vào giải mã, dẫn đến tƣợng ngừng hình, giật hình xem QoE cho IPTV đƣợc đánh giá cách lƣợng hóa qua tham số MDI (Media Delivery Index) Về chất, MDI tham số đƣợc ánh xạ từ nhân tố QoS lớp mạng, cụ thể độ trễ (Delay Factor - DF) tỷ lệ nội dung (Media Loss Rate - MLR) MDI đƣợc hiển thị dƣới dạng chuẩn DF:MLR Ƣu điểm MDI đại lƣợng đƣợc đo kiểm điểm đƣờng truyền từ nguồn ảnh đến ngƣời xem (NSD) từ giá trị MDI ánh xạ đến QoE để có đƣợc hành động, biện pháp xử lý kịp thời MDI đáp ứng đƣợc yêu cầu QoE ảnh DF vào khoảng 9-50ms, MLR tối đa 0.004 cho SDTV (Standard Definition Television: truyền hình độ phân giải thông thƣờng), VOD (Video on Demand: video theo yêu cầu) 0.0005 cho HDTV (high-definition television: truyền hình phân giải cao) Hình 4.10 Mơ hình đánh giá QoE cần so sánh ảnh gốc ảnh nhận 112 Hình 4.11 Mơ hình MPQM đánh giá QoE IPTV MPQM (Moving Picture Quality Metrics) V-factor hai mơ hình khác đểđánh giá QoE dịch vụ IPTV MPQM mô hình đặt tảng tính chấtcủa hệ thống thị giác ngƣời đánh giá suy giảm chất lƣợng qua vịng đờiđiển hình ảnh video (nén, truyền, giải nén) có ảnh hƣởng đến chất lƣợnghình ảnh qua cảm nhận NSD đầu cuối Về mặt cấu trúc hệ thống, vị trí đánhgiá MPQM đƣờng truyền luồng video đƣợc hiển thị Hình 4.11 Có thểthấy khác với giải pháp đánh giá chất lƣợng video thông thƣờng đƣợc pháttriển môi trƣờng phịng thí nghiệm (xem Hình 4.12), MPQM khơng cần đến sosánh hình ảnh gốc hình ảnh nhân đƣợc Điểm mang lại tính khảthi độ mở rộng cao cho MPQM thực tế Trong mơi trƣờng IPTV, địa điểmcủa hình ảnh nhận đƣợc nơi NSD đầu cuối cách xa nhiều số so với địađiểm hình ảnh gốc Hơn có nhiều kênh IPTV đƣợc truyền tải đến NSD sẽlàm cho phƣơng pháp đánh giá chất lƣợng hình ảnh cần có so sánh hìnhảnh gốc với hình ảnh cuối khó thực đƣợc thời gian thực (realtimeoperation) Từ đầu vào xác suất gói (Packet Loss Probability), phân tích lƣợng thơng tin đƣợc hình ảnh truyền tải (entropy analysis), độ biến thiên trễ (jitter), độ xung gốc (Program Clock Reference), loại mã hóa (MPEG2, H264), MPQM đƣa thang điểm cho chất lƣợng IPTV, “Excellent” tƣơng ứng thang điểm 5, “Good” tƣơng ứng thang điểm 4, “Fair” tƣơng ứng thang điểm 3, “Poor” tƣơng ứng thang điểm 2, “Bad” tƣơng ứng thang điểm Hình mơ tả mơ hình MPQM mức tổng quan 113 Hình 4.12 Mơ hình MPQM V-factor triển khai dựa mơ hình gốc MPQM Tuy nhiên, việc “cho điểm” đánh giá chất lƣợng hình ảnh, V-factor cịn cung cấp thêm thông tin cần thiết cho việc theo dõi phân tích nguyên nhân gây vấn đề chất lƣợng, ví dụ nhƣ tham số lớp mạng đƣợc định nghĩa tài liệu ITU Y 1540/1541 (ITU Y 1540/1541:Network performance objectives for IP-based services) IETF RFC2330 (RFC 2330: Framework for IP Performance Metrics) Hình dƣới mơ tả mơ hình V-Factor mức tổng quan Hình 4.13 Mơ hình MPQM Đề xuất mơ hình quản lý QoE IPTV 114 Hình 4.14 sơ đồ quản lý chất lƣợng mạng IPTV Hệ thống quản lý chất lƣợng dịch vụ IPTV thƣờng đƣợc thiết kế nằm cấu trúc mạng nhà cung cấp dịch vụ cấu trúc mạng ngƣời sử dụng Sơ đồ bố trí hệ thống quản lý đƣợc mơ tả nhƣ hình Thuật tốn tiến trình QoE biểu diễn hình dƣới: Các tham số QoS lấy từ mạng lƣới Tính tốn QoE từ tham số QoS Thay đổi tham số mạng No Các tham số QoS QoE chuẩn Đạt tiêu chuẩn Yes Kết thúc Hình 4.15: Thuật tốn tiến trình QoE Đầu tiên, hệ thống đo tham số QoS từ phần tử cấu trúc mạng ứng với kênh IPTV Các tham số QoS đƣợc đƣa vào để tính tốn QoE tƣơng ứng Việc tính tốn đƣợc thực qua việc so sánh tham số QoS với tham 115 số QoS QoE chuẩn (có đƣợc từ tính tốn nhƣ phần phƣơng pháp đánh giá QoE) Nếu tham số đo đƣợc nằm phạm vi cho phép, hệ thống khơng tác động Nếu giá trị đo đƣợc vƣợt giá trị quy định, hệ thống thực thay đổi mạng để cải thiện tham số QoS đến giá trị cho phép đƣa thông báo để ngƣời quản trị có biện pháp khắc phục cố làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ Hình 4.16 : Mơ hình triển khai Quản lý QoE QoS thực tế Đánh giá hoạt động mơ hình:  Hệ thống quản lý chất lƣợng dịch vụ IPTV đƣợc thiết kế nằm cấu trúc mạng truyền tải việc quản lý QoS tất vị trí tồn mạng giúp nhà quản lý dễ dàng xác định vị trí cần tác động để nâng cao chất lƣợng dịch vụ, rút ngắn thời gian sửa chữa  Việc quản lý chất QoE nhƣ mơ hình hƣớng đến tiêu chí dự đốn trƣớc việc suy giảm chất lƣợng dịch vụ phía khách hàng để có biện pháp khắc phục kịp thời nhằm mang lại hài lòng chất lƣợng dịch vụ từ khách hàng 116 KẾT LUẬN Phân hệ đa phƣơng tiện IP (IMS) đƣợc xây dựng nhằm cung cấp, kết hợp dịch vụ đa phƣơng tiện hội tụ di đơng-cố định Trong IPTV dịch vụ đƣợc pháttriển IMS đặc trƣng cho hội tụ thoại, số liệu băng rộng Luận văn thạc sĩ khoa học: “Nghiên cứu thực mô hình đánh giá QoE ánh xạ QoE-QoS mơi trƣờng IMS IPTV”, hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao đạt đƣợc kết sau: - Tìm hiểu kiến trúc mạng NGN - Tìm hiểu đƣợc khái niệm IPTV, cấu trúc thành phần mạng IPTV với phƣơng thức truyền phát tín hiệu IPTV - Tổng hợp đƣợc khái niệm IMS Cấu trúc chức phần tử IMS, giao thức quan trọng sử dụng IMS, kiến trúc IPTV IMS - Khái niệm, ánh xạ QoE, QoS Các vấn đề đảm bảo QoE, QoS mơ hình quản lý QoE, QoS IPTV Tuy nhiên, thời gian ngắn, thiếu thực tiễn, nội dung kiến thức luận văn nên nội dung luận văn số hạn chế nhƣ: - Chƣa mô đƣợc hoạt động dịch vụ IPTV công nghệ IMS - Chƣa sâu ánh xạ QoE- QoS Hƣớng phát triển đề tài: - Nghiên cứu phát triển tiếp ứng dụng phân hệ IMS nhƣ: - Các yêu cầu dịch vụ cho phân hệ IMS - Luồng báo hiệu giao diện Cx Dx - Điều khiển gọi đa phƣơng tiện IP dựa SIP SDP Trên số kết mà tác giả thu nhận đƣợc trình nghiên cứu thực luận văn, mong thầy cô giáo bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để luận văn đƣợc hồn thiện ứng dụng thực tế Tác giả trân trọng cảm ơn! 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.http:// www.tapchibcvt.gov.vn 2.TS Lê Nhật Thăng, KS Bùi Vân Anh, KS Nguyễn Thu Hiên, Th.S Vũ Thúy Hà, Th.S Nguyễn Xn Hồng: “Cơng nghệ IPTV IMS- NGN”, 2011 3.KS Nguyễn Thu Trang, TS Lê Nhật Thăng,TS Nguyễn Chấn Hùng, Th.S Lâm Quang Tùng: “Quá trình chuyển đổi từ Softswitch lên IMS”, 2010 Gerard O’Driscoll, “Next Generation IPTV Services and Technologies”, John Wiley & Sons, 2007 5.Eugen Mikoczy, Dmitry Sivchenko, Veselin Rakocevic “IMS based IPTV services - Architecture and Implementation” 6.Jyh-Cheng Chen, Tao Zhang “IP-Based Next-Generation Wireless Networks”, John Wiley & Sons, 2007 7.Miikka Poikselka, Georg Mayer, Hisham Khartabil, Aki Niemi: “The IMS IP Multimedia Concepts and Services” John Wiley & Sons John Williams, “IPTV QoS/QoE Quality Model”, 2008 9.Jonatan Johansson : “An IMS-based VOD Service Supporting Session Continuation” 118 ... nghĩa IETF IPTV đƣợc gọi truyền hình giao thức Internet Trong đề tài ? ?Nghiên cứu thực mơ hình ? ?ánh giá QoE ánh xạ QoEQoS môi trƣờng IMS IPTV? ?? đƣa nội dung sau: Chƣơng I: Mạng NGN Trong chƣơng... văn Thạc sỹ kỹ thuật? ?Nghiên cứu thực mơ hình ? ?ánh giá QoE ánh xạ QoE- QoS môi trƣờng IMS IPTV? ?? tơi nghiên cứu thực Các thông tin, số liệu đƣợc sử dụng luận văn hồn tồn trung thực, xác có nguồn gốc... sánh QoS QoE 109 Bảng 4.9: Ánh xạ từ tham số QoS sang QoE dịch vụ truy nhập web111 Hình 4.10 Mơ hình ? ?ánh giá QoE cần so sánh ảnh gốc ảnh nhận 112 Hình 4.11 Mơ hình MPQM ? ?ánh giá QoE