Nghiên cứu và đặc tính hóa lưu lượng của các dịch vụ đa phương tiện trong các mạng IMS 3g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN CÔNG SƠN NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH HĨA LƢU LƢỢNG CỦA CÁC DỊCH VỤ ĐA PHƢƠNG TIỆN TRONG CÁC MẠNG IMS/3G, TỪ ĐĨ ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH QOE (QUALITY OF EXPERINENCE) CHO CÁC DỊCH VỤ TƢƠNG ỨNG Chuyên ngành : Kỹ thuật truyền thông LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN TÀI HƢNG Hà Nội –2013 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trần Công Sơn Sinh ngày 11 tháng 11 năm 1986 Học viên lớp cao học khố 2011B – Kỹ thuật truyền thơng – Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội Hiện công tác tại: Tập đồn viễn thơng qn đội Viettel Xin cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu đặc tính hóa lưu lượng dịch vụ đa phương tiện mạng IMS/3G từ đề xuất mơ hình QoE (Quality of Experience) cho dịch vụ tương ứng” thầy giáo, TS Nguyễn Tài Hƣng hƣớng dẫn công trình nghiên cứu riêng tơi Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Tác giả xin cam đoan tất nội dung luận văn nhƣ nội dung đề cƣơng yêu cầu thầy giáo hƣớng dẫn Nếu sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng khoa học trƣớc pháp luật Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2013 Tác giả luận văn Trần Công Sơn Lớp 11BKTTT2 Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 11 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC IMS VÀ CÁC KỸ THUẬT NHẮM ĐẢM BẢO DỊCH VỤ NHÀ CUNG CẤP QOS CŨNG NHƢ CHẤT LƢỢNG TRẢI NGHIỆM NGƢỚI SỬ DỤNG QOE 12 1.1 Tổng quan IMS 12 1.1.1 Chức phần tử IMS 15 1.1.1.1 P-CSCF (Proxy-CSCF) 15 1.1.1.2 I-CSCF (Interrogating-CSCF ) 16 1.1.1.3 S-CSCF (Serving-CSCF) 16 1.1.1.4 BGCF (Breakout Gateway Control Function) 17 1.1.1.5 HSS (Home subscriber Server) 18 1.1.1.6 MGCF (Media Gateway Control Function) 18 1.1.1.7 MRF (Multimedia resource function) 18 1.1.1.8 IMS-MGW (IP multimedia sbsystem-Media gateway function) 19 1.1.1.9 SGW (Signalling gateway function) 19 1.1.2 Các giao diện IMS 20 1.1.3 IMS số tổ chức tiêu chuẩn khác 21 1.2 Chất lượng dịch vụ QoS chất lượng trải nghiệm QoE 24 1.2.1.1 Băng thông 25 1.2.1.2 Độ trễ 25 1.2.1.3 Jiiter (Độ biến đổi trễ) 25 1.2.1.4 Tỉ lệ lỗi/mất gói 25 1.2.1.5 Độ tin cậy 25 1.2.1.6 Tính bảo mật 25 1.2.2 QoE 26 1.2.3 Mối quan hệ QoS QoE 26 1.2.4 Đo đạc kiểm soát QoE 30 CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ MOBITV 34 2.1 Giới thiệu chung: 34 2.2 Giới thiệu hệ thống MobiTV: 35 2.2.1 Tổng quan hệ thống MobiTV: 35 2.2.2 Tính hệ thống 35 2.2.3 Kiến trúc hệ thống 37 2.2.4 Mơ hình mạng 38 2.2.5 Mơ hình phân tải 39 2.3 Chức dịch vụ với người dùng 39 2.3.1 Đăng ký, truy vấn thông tin dịch vụ 39 2.3.2 Sử dụng dịch vụ qua WAP 40 2.3.3 Sử dụng dịch vụ qua ứng dụng client 41 2.3.4 Streaming server 42 2.3.5 Live TV streaming server 42 2.3.6 VoD Streaming Server 43 Lớp 11BKTTT2 Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn 2.3.7 Xem trạng thái streaming server 43 2.3.8 VOD offline encoder 44 2.3.9 Database and web server 45 2.3.9.1 Database 45 2.3.9.2 Web server 45 2.4 Lưu đồ dịch vụ hệ thống MobiTV: 45 2.4.1 Lưu đồ tương tác người dùng 45 2.4.2 Đăng ký dịch vụ qua SMS 46 2.4.3 Xem, tải VOD 47 2.4.4 Xem LiveTV 48 2.4.5 Đăng ký kênh bổ sung 49 2.4.6 Mua thêm 50 2.4.7 Lưu đồ xử lý VOD 51 2.4.8 Lưu đồ luồng data VOD 52 2.4.9 Quá trình xử lý LiveTV 52 2.4.10 Lưu đồ SMS Gateway 53 CHƢƠNG III: MIDDLEWARE CỦA HỆ THỐNG MOBITV 54 3.1 Giới thiệu Web Service: 54 3.1.1 Giới thiệu công nghệ 54 3.1.2 Đặc điểm dịch vụ web 55 3.1.1.1 Đặc điểm 55 3.1.1.2 Ưu điểm dịch vụ web 56 3.1.1.3 Nhược điểm dịch vụ web 56 3.1.3 Kiến trúc dịch vụ web 56 3.2 Giới thiệu SOAP 58 3.2.1 Đặc trưng SOAP 58 3.2.2 Cấu trúc message theo dạng SOAP 60 3.2.3 Những kiểu truyền thông 60 3.2.4 Mơ hình liệu 61 3.3 Webservice cho MobiTV 61 3.3.1 Thông số kỹ thuật 61 3.3.2 Danh sách hàm 61 3.3.3 Danh sách lỗi 62 3.3.4 Đặc tả hàm sử dụng 63 3.3.4.1 Đăng ký dịch vụ 63 3.3.4.2 Đăng ký dịch vụ không trả SMS 64 3.3.4.3 Đăng ký dịch vụ không trả SMS không check 3G 65 3.3.4.4 Cập nhật dịch vụ 67 3.3.4.5 Đăng ký dịch vụ dành cho BCCS 69 3.3.4.6 Hủy đăng ký dịch vụ 70 3.3.4.7 Tạm ngừng dịch vụ 71 3.3.4.8 Lấy thơng tin gói 73 3.3.4.9 Thêm kênh Add-on 75 3.3.4.10 Bỏ kênh Add-on 76 3.3.4.11 Lấy thông tin kênh 77 3.3.4.12 Lấy thông tin người dùng 79 3.3.4.13 Lấy lịch sử giao dịch người dùng 81 3.3.4.14 Gia hạn thời gian sử dụng 84 3.3.4.15 Đăng ký khuyến mại theo chương trình khuyến mại VAS 85 Lớp 11BKTTT2 Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn CHƢƠNG IV: TRIỂN KHAI HỆ THỐNG MOBILE TV TRÊN NỀN TẢNG MẠNG SỬ DỤNG KIẾN TRÚC IMS VÀ CUNG CẤP DỊCH VỤ VỚI VIỆC HỖ TRỢ QOE TRONG HỆ THỐNG MOBILE TV TRÊN NỀN TẢNG IMS 87 4.1 Những ưu điểm thách thức chuyển hệ thống Mobile TV 3G lên sử dụng mạng có tảng kiến trúc IMS tiến tới kiến trúc hệ thống TV IMS 87 4.1.1 Triển khai chuyển hệ thống Mobile TV lên sử dụng mạng có tảng kiến trúc khung IMS 87 4.1.2 Hệ thống TV hệ thống IMS 88 4.1.3 Xây dựng hệ thống TV tương tác cá nhân hóa 90 4.1.3.1 Tổng quan mạng lưới – Từ hệ thống IPTV đến trải nghiệm hệ thống TV cá nhân 90 4.1.3.2 Tổng quan mạng lưới – Từ hệ thống Mobile TV đến trải nghiệm hệ thống TV cá nhân 92 4.1.3.3 Tổng quan phân lớp dịch vụ – tiến hóa lên middleware IPTV IMS 92 4.1.3.4 Các dịch vụ kèm với hệ thống TV hội tụ 95 4.2 Kiến trúc IMS đảm bảo QoE cho dịch vụ Mobile IPTV ứng dụng mạng Viettel 96 4.2.1 Kiến trúc IMS đảm báo QoE đề xuất 97 4.2.1.1 Kiến trúc MCMS đề xuất tích hợp IMS NGN 98 4.2.1.2 Các đặc tính kỹ thuật kiến trúc MCMS đề xuất 101 4.2.1.3 Định nghĩa ngưỡng quan sát cảnh báo đỏ 105 4.2.2 Đánh giá mẫu phạm vi hẹp 105 4.2.3 Lưu đồ gọi dịch vụ Mobile TV hỗ trợ QoE IMS 111 4.2.3.1 Lưu đồ gọi dịch vụ Mobile TV thông thường mạng IMS 111 4.2.3.2 Lưu đồ gọi đảm bảo QoE dịch vụ Mobile IPTV IMS 113 TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ CUỐI CÙNG 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 Lớp 11BKTTT2 Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tên đầy đủ 01 3GPP Third Generation Partnership Project 02 3GPP2 Third Generation Partnership Project 03 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 04 ADSL2+ Asymmetric Digital Subscriber Line 2+ 05 AS Application Server 06 ATM Asynchoronous Transfer Mode 07 B2BUA Back-to-back User Agent 08 BGCF Breakout Gateway Control Function 09 BICC Bearer Independent Call Control 10 COPS Common Open Policy Service 11 CSCF Call Session Control Function 12 DHCP Dynamic Host Configuration Protocol 13 DNS Domain Name System 14 ENUM Telephone Number Mapping 15 GGSN Gateway GPRS Support Node 16 GPRS General Packet Radio Service 17 GSM Global System for Mobile Communications 18 HLR Home Location Register 19 HSS Home Subscriber Server 20 HTTP Hypertext Transfer Protocol 21 I-CSCF Interrogating-CSCF 22 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 23 IETF Internet Engineering Task Force 24 IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function 25 IMS IP Multimedia Subsystem 26 IMSI International Mobile Subscriber Identifier 27 IP Internet Protocol Identifier Mobile Subscriber 28 IPTV IP Television Lớp 11BKTTT2 Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn 29 ISC IMS Service Control 30 ISIM IP Multimedia Services Identity Module 31 ISUP ISDN User Part Module Services Identity 32 ITU-T International Telecommunication Union-Telecommunications 33 MAP Mobile Application Part 34 MEGACO Media Gateway Control 35 MGCF Media Gateway Control Function 36 MGW Media Gateway 37 MIME Multipurpose Internet Mail Extensions 38 MRF Media Resource Function 39 MRFC Media Resource Function Controllers 40 MRFP Media Resource Function Processors 41 MSISDN Mobile Subscriber ISDN Number 42 NAI Network Access Identifier 43 OSA-SCS Open Service Access–Service Capability Server 44 P-CSCF Proxy-CSCF 45 PA Presence Agent 46 PDF Policy Decision Function 47 PEP Policy Enforcement Point 48 PIDF Presence Information Data Format 49 PS Presence Agent 50 PSI Public Service Identity 51 PSTN Public Switched Telephone Network 52 QoE Quality of Experience 53 QoS Quality of Service 54 RTP Real-Time Transport Protocol 55 RTCP RTP TimeControl ProtocolProtocol 56 RTSP Real-Time Streaming Protocol 57 S-CSCF Serving-CSCF 58 SCTP Stream Control Transmission Protocol 59 SDP Session Description Protocol Lớp 11BKTTT2 Trang Luận văn tốt nghiệp cao học 60 SFC Subsequent Filter Criteria 61 SGSN Serving GPRS Support Node 62 SGW Signalling Gateway 63 SIM Subscriber Indetity Module 64 SIP Session Initiation Protocol 65 SLF Subscriber Location Function 66 SPT Service Point Trigger 67 SS7 Sinaling System No 68 TCP Transmission Control Protocol 69 THIG Topology Hiding Inter-network Gateway 70 UA User Agent 71 UAC User Agent Client 72 UAS User Agent Server 73 UDA User Data Answer 74 UDP User Datagram Protocol 75 UDR User Data Request 76 UE User Equipment 77 UICC Universal Integrated Circuit Card 78 UMTS Universal Mobile Telecommunication System 79 URI Uniform Resource Identifier 80 URL Uniform Resource Locator 81 USIM Universal Subscriber Identity Module 82 VoIP Voice over IP 83 VoD Video on Demand 84 WAP Wireless Application Protocol 85 WLSS WebLogic SIP Server 86 WSDL Web Service Description Language 87 XML Extensible Markup Language Lớp 11BKTTT2 Trần Công Sơn Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh kiến trúc IMS tổ chức viễn thông Bảng 1.2: Ánh xạ từ tham số QoS sang QoE dịch vụ truy nhập web sử dụng WAP/ xHTML mạng di động Bảng 4.1 Đánh giá chủ quan DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ kiến trúc IMS 3GPP Hình 1.2: Kiến trúc IMS NGN Hình 1.3: Kiến trúc CSCF Hình 1.4: Kiến trúc MRF Hình 1.5: Mơ hình IMS ETSI Hình 1.6: Mơ hình IMS ITU-T Hình 1.7: Minh họa hai khái niệm QoS QoE Hình 1.8 Đánh giá theo hệ thị giác chủ quan NSD Hình 1.9 Mơ hình đánh giá QoE cần so sánh hình ảnh gốc hình ảnh đầu nhận Hình 1.10 Mơ hình MPQM đánh giá QoE IPTV Hình 1.11 Mơ hình MPQM Hình 1.12 Mơ hình V-factor Hình 2.20 Lưu đồ tương tác với hệ thống SMS Gateway Hình 2.19 Lưu đồ trình xử lý LiveTV Hình 2.18 Lưu đồ luồng data VOD Hình 2.17 Lưu đồ upload nội dung VOD Hình 2.16 Lưu đồ mua thêm xem MobiTV Hình 2.15 Lưu đồ đăng ký kênh bổ sung Hình 2.14 Lưu đồ xem LiveTV Hình 2.13 Lưu đồ xem, tải VOD Hình 2.12 Lưu đồ đăng ký dịch vụ qua SMS Hình 2.11 Lưu đồ tương tác người dùng MobiTV Hình 2.10 Thơng số hệ thống streaming server Hình 2.9 Logon to Streaming server Hình 2.8 VOD Streamingserver Hình 2.7 Live Streaming server Lớp 11BKTTT2 Trang Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Cơng Sơn Hình 2.6 Giao diện ứng dụng client Hình 2.5 Giao diện WAP Hình 2.4 Mơ hình hệ thống MobiTV Hình 2.3 Mơ hình hệ thống MobiTV Hình 2.2 Kiến trúc hệ thống Hình 2.1 Tổng quan dịch vụ Hình 3.1 Kiến trúc dịch vụ web Hình 3.2 Chồng giao thức dịch vụ web Hình 3.3 Một SOAP Operation đơn giản Hình 3.4 Cấu trúc thơng điệp SOAP Hình 3.5 Cấu trúc message SOAP Hình 4.1 Kiến trúc dịch vụ băng rộng với hệ thống TV IMS (cái nhìn chi tiết) Hình 4.2 TV IMS mang lại cho mạng nhà mạng nhà khai thác lại Hình 4.3 Sự tiến hóa mặt hội tụ hệ thống Mobile TV IPTV phía hệ thống TV trải nghiệm cá nhân Hình 4.4 Sự hội tụ mặt cơng nghệ hệ thống phía IMS-TV Hình 4.5 Tổng thể kiến trúc IMS đảm bảo QoE đề xuất Hình 4.6 Kiến trúc MCMS đề xuất tương tác IMS NGN Hình 4.7 Ví dụ việc tiếp nhận cảnh báo dự báo sớm Hình 4.8 Ví dụ việc tiếp nhận cảnh báo đỏ Hình 4.9 Các bước cảnh báo sớm cảnh báo đỏ dịch vụ Mobile IPTV Hình 4.10 Các kết kiểm tra chủ quan ngưỡng quan sát hệ thống Mobile TPTV Hình 4.11 Các thực thể hệ thống Testbed phịng nghiệm Hình 4.12 Cấu trúc mạng nguyên mẫu phạm vi hẹp Hình 4.13 Chấm điểm chủ quan dành cho dịch vụ IPTV Hình 4.14 Lưu đồ gọi dịch vụ mạng IMS Hình 4.15 Lưu đồ gọi hỗ trợ QoE dịch vụ Mobile IPTV IMS Lớp 11BKTTT2 Trang 10 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn cảnh báo đỏ đạt đến AEM, liệu lƣu trữ trƣớc liệu cảnh báo đƣợc đánh giá hệ thống chuyên dụng vài thích ứng đƣợc lựa chọn để cải thiện PQoS tồi Một ví dụ việc tiếp nhận cảnh báo đỏ đƣợc đƣa hình 4.8 Hình 4.8 Ví dụ việc tiếp nhận cảnh báo đỏ Trong trƣờng hợp hình 4.8, TAM thu thập trạng thái phiên QoS liên tục đầu cuối ngƣời dùng PQoS dƣới ngƣỡng thời gian vừa đủ TAM gửi cảnh báo đỏ đến MSMM sau chuyển tiếp đến AEM AEM sau hỏi hệ thống chuyên dụng yêu cầu Hệ thống chuyện dụng yêu sở liệu dành cho liệu giám sát đƣợc lƣu trữ Khi mà AEM lấy đƣợc liệu giám sát lƣu trữ, gửi yêu cầu đến hệ thống chuyên dụng Sau đó, hệ thống chuyên dụng yêu cầu thích ứng tới module thích ứng tƣơng ứng, ANAM, TNAM và/hoặc MSAM Trong hình 4.8, mũi tên đỏ biểu thị cảnh báo đỏ đƣợc gửi TAM, mũi tên màu cam biểu thị yêu cầu liệu giám sát, mũi tên xanh biểu thị dũ liệu giám sát trả từ sở liệu mũi tên xanh dƣơng biểu thị yêu cầu thích ứng Một MCMS đƣợc bật sang chế độ tích cực cảnh báo sớm hay cảnh báo đỏ, thống kê QoS liên quan thời thông qua chuỗi mạng phát (ví dụ nhƣ mạng lõi mạng truy nhập) đƣợc Lớp 11BKTTT2 Trang 103 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn báo cáo tới AEM thông qua module ANMM TNMM Cũng nhƣ vậy, báo cáo từ mã hóa tham số mã hóa, nội dung động dịch vụ đa phƣơng tiện, chế FEC (cơ chế buffer) đƣợc báo cáo tới AEM thơng qua MSMM Hình 4.9 Các bước cảnh báo sớm cảnh báo đỏ dịch vụ Mobile IPTV Ngay sau bƣớc giám sát thống kê mạng thơng qua chuỗi mạng phát đƣợc hồn thành, bƣớc thich ứng Điều đƣợc biểu thị thơng qua module kích hoạt thích ứng MCMS (ví dụ nhƣ MSAM, TNAM ANAM) Theo điều này, AEM xử lý tất thống kê thu đƣợc từ ANMM, TNMM MSMM để đề hành động thích ứng thơng qua chuỗi mạng phát tập trung vào việc tối ƣu NQoS, từ dẫn tới cực đại hóa hài lịng ngƣời dùng Và cấp độ QoS khơng tính đến thay đổi lƣu lƣợng tổng dịch vụ mạng mang AEM đƣợc bổ sung thông qua hệ thống chuyên dụng thực thi tiến trình xử lý tinh vi thuật tốn định, định hành động phù hợp thích ứng thơng qua chuỗi mạng phát, để tối ƣu PQoS AEM cần phải có khéo léo để xử lý thông tin đến từ module giám sát khác, đƣa định cách tốt để cải thiện PQoS, gửi thị đến module thích ứng Nhƣ đề cập trên, liệu đầu vào đƣợc thu thập từ module giám sát khác, đƣợc sử dụng AEM để đƣa vài định đƣợc gửi nhƣ mệnh lênh thích ứng tới module thích Lớp 11BKTTT2 Trang 104 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn ứng Trong đoạn này, liệu đầu vào đến từ vài module giám sát khác đƣợc liệt kê Tất module MCMS truyền thông với AEM sử dụng thƣ viện truyền thông bổ sung phần đuôi tin POSIX Phần đuôi đƣợc tạo hủy MSMM và phần tĩnh module sử dụng 4.2.1.3 Định nghĩa ngưỡng quan sát cảnh báo đỏ Ngƣỡng quan sát đƣợc định nghĩa trƣớc (cảnh báo đỏ) tƣơng ứng với mức độ chất lƣợng thu chấp nhận đƣợc thấp phụ thuộc vào chủng loại dịch vụ/ứng dụng đƣợc định nghĩa trƣớc đƣợc định nghĩa cách chủ quan theo nhƣ sau: Hình 4.10 Các kết kiểm tra chủ quan ngưỡng quan sát hệ thống Mobile TPTV Theo nhƣ kết kiểm tra chủ quan (kiến trúc khung kiểm tra chủ quan đƣợc cung cấp phần sau), hình 4.10 giới thiệu phép đo ngƣời tham gia test (đƣờng màu xanh dƣơng) giá trị trung bình cảm quan (đƣờng màu đỏ) so sánh với ngƣỡng thu QoS hệ thống (đƣờng màu xanh lục) cảm nhận hệ thống Mobile IPTV Những ngƣời xem đƣợc yêu cầu đánh giá mức độ, dƣới ngƣỡng chất lƣợng dịch vụ không đƣợc chấp nhận dịch vụ nên đƣợc nâng cấp (thích ứng) Nhƣ đƣợc đề cập từ trtƣớc, ngƣỡng quan sát đƣợc ƣớc lƣợng giá trị thang điểm MOS 4.2.2 Đánh giá mẫu phạm vi hẹp Phần tổng hợp hành động đánh giá chủ quan đƣợc thực để đánh giá hiệu nguyên mẫu hệ thống MCMS phạm vi hẹp toàn chức đề xuất cho dịch vụ Mobile IPTV Mỗi ngƣời tham gia test đƣợc giải thích tiến trình, kịch kiểm tra cần phải thực Lớp 11BKTTT2 Trang 105 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn theo ngôn ngữ đánh dấu mà ngƣời tham gia test phản hồi giọng nói suốt test Các kịch kiểm tra thực nghiệm cảm quan hệ thống Mobile IPTV với hệ thống MCMS đƣợc bật hay tắt cách cảm quan Hình 4.11 Các thực thể hệ thống Testbed phịng nghiệm Hình 4.12 mơ tả cấu trúc mạng lƣới ngun mẫu phạm vi hẹp Mơ hình testbed (Hình 4.11) bao gồm Mạng lõi (Truyền tải), Mạng truy nhập với thiết bị đầu cuối đƣợc kết nối, mạng IMS cổng IMS để đƣa truyền thông tất mạng đề cập thực thể MCMS cuối Lớp 11BKTTT2 Trang 106 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Cơng Sơn Hình 4.12 Cấu trúc mạng nguyên mẫu phạm vi hẹp Phạm vi chủ quan đƣợc sử dụng dành cho trình tính điểm mội phiên đƣợc chỉnh sửa giá trị thang điểm MOS, đƣợc xếp từ đến theo nhƣ bảng 4.1 mà mơ tả mỗgiá trị MOS, giá trị “annoying” đƣợc thay = “unsatisfied” để biểu thị hiệu hệ thống MCMS tới phía ngƣời dùng cuối Lớp 11BKTTT2 Trang 107 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn Bảng 4.1 Đánh giá chủ quan Các hành động đánh giá dựa tiến trình chủ quan để mơ tả hiệu kiến trúc MCMS đề xuất Trong suốt test, 11 ngƣời dùng đƣợc lựa chọn nhƣ mẫu ngẫu nhiên, đến từ khu vực khác Ngƣời dùng đƣợc lựa chọn có mức đánh giá thang điểm giám định xung quanh 2,5 giá trị thang điểm thứ năm để nhận đƣợc kết công Đặc biệt hơn, mức độ giám định trung bình ngƣời tham giá đƣợc tính tốn 2,64 Bài test nhƣ sau: Những ngƣời dùng đƣợc mời vào phịng kín với kỹ thuật viên đƣợc để ngồi trƣớc thiết bị đầu cuối Ngƣời tham gia test đƣợc giải thích tiến trình test, kịch test đƣợc đƣa ngƣời tham gia kết đƣợc ngƣời tham gia đƣa giọng nói test Các kịch test chủ quan dịch vụ Mobile IPTV có phạm vi để chấm điểm hệ thống đề xuất có khả nâng cao cấp độ QoE dịch vụ media đƣợc yêu cầu, tổn thất gói hay tắc nghẽn mạng xảy Các test chủ quan đƣợc tổng hợp thực dành cho hệ thống Mobile IPTV Các test đƣợc thực thành hai giai đoạn:  Khi tắt tính hệ thống MCMS, ngƣời dùng đƣợc hỏi trạng thái cảm nhận mà cảnh báo QoE đƣợc thiết lập  Khi tính MCMS đƣợc bật, ngƣời dùng đƣợc hỏi đánh giá hài lòng việc yêu cầu dịch vụ dƣới trạng thái tắc nghẽn mạng Lớp 11BKTTT2 Trang 108 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn Cả kịch đƣợc thực mà tỉ số tổn thất gói kỹ thuật mạng truy nhập đƣợc đƣa vào Hình 4.13 Chấm điểm chủ quan dành cho dịch vụ IPTV Các kết phép đánh giá chủ quan chấm điểm hệ thống MCMS đƣợc giới thiệu qua biểu đồ hình 4.13 liên quan bƣớc tổn thất gói đƣợc đƣa vào thực thử nghiệm Từ hình ảnh kỹ thuật này, ta rút đƣợc điều sau:  Hệ thống MCMS trì mức độ cảm quan dịch vụ Mobile IPTV cấp độ cao đáng kể chí dƣới điều kiện mạng lƣới khắt khe Lớp 11BKTTT2 Trang 109 Luận văn tốt nghiệp cao học  Trần Công Sơn Giá trị gia tăng cảm quan trung bình việc sử dụng hệ thống MCMS xấp xỉ = đơn vị (đối với thang điểm MOS) với giá trị tổn thất gói = 5%  Đối với điều kiện tắc nghẽn mạng ngặt nghèo (tỉ lệ tổn thất gói > %), hệ thống MCMS xác nhận lại khả trì phiên dịch vụ, mà khơng có MCMS dịch vụ bị gián đoạn (điều thông báo giá trị MOS = nghiệm)  Đối với điều kiện tắc nghẽn mạng ngặt nghèo (tỉ lệ tổn thất gói > %), hệ thống MCMS quản lý để trì cấp độ chất lƣợng cảm quan phiên dịch vụ kích hoạt cấp độ MOS cao (ví dụ > 4)  Hệ thống MCMS đƣợc quản lý để trì cấp độ chất lƣợng cảm quan suốt tất khoảng thời gian phiên > phạm vi thang điểm MOS Lớp 11BKTTT2 Trang 110 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn 4.2.3 Lưu đồ gọi dịch vụ Mobile TV hỗ trợ QoE IMS 4.2.3.1 Lưu đồ gọi dịch vụ Mobile TV thơng thường mạng IMS Hình 4.14 Lưu đồ gọi dịch vụ mạng IMS Đầu tiên, máy khách UE gửi yêu cầu nội dung Video lên hệ thống tin INVITE, tin đƣợc chuyển tiếp qua node mạng P-CSCF S-CSCF hệ thống mạng dựa kiến trúc IMS đến máy chủ ứng dụng hệ thống AS Tại đây, AS xác địch tập thành phần media mã video đƣợc hỗ trợ AS, sau AS gửi tin xử lý phiên bao gồm thông tin vừa nêu cho UE UE sau xác định việc thiết lập luồng media mã video tƣơng ứng đƣợc hỗ trợ đầu cuối Tiếp theo đó, UE gửi yêu cầu SDP đến AS thông qua tin PRACK Sau tin đến đƣợc AS, phía AS UE thiết lập trình dành trƣớc tài nguyên Sau q trình hồn tất AS phản hồi lại phía UE thơng tin PRACK thành cơng tin 200 OK Tiến đến, UE gửi thông tin tới AS việc thành công trình dành trƣớc tài nguyên tin UPDATE Tại AS, q trình dành trƣớc tài ngun thành cơng gửi lại UE tin 200 OK tin UPDATE INVITE, Lớp 11BKTTT2 Trang 111 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn kết thúc trình thiết lập phiên kết nối Tiếp theo, UE đƣợc chiếm phiên trình kết nối định kỳ gửi tin Re-INVITE lên máy chủ ứng dụng AS để yêu cầu trì phiên kết nối, AS qua sẻ gửi tin 200 OK xuống UE phép UE chiếm giữ phiên kết nối Cuối cùng, thuê bao muốn chấm dứt phiên kết mình, gửi tin BYE đến PCSCF Tại đây, P-CSCF lại bỏ việc cấp quyền cho thuê bao tài nguyên mạng mang chuyển tiếp tin BYE đến S-CSCF đến AS Tại đây, AS thiết lập q trình giải phóng tài nguyên dành trƣớc gửi tin 200 OK cho UE Quá trình ngắt phiên kết thúc Lớp 11BKTTT2 Trang 112 Luận văn tốt nghiệp cao học 4.2.3.2 Trần Công Sơn Lưu đồ gọi đảm bảo QoE dịch vụ Mobile IPTV IMS QMEX AS Hình 4.15 Lưu đồ gọi hỗ trợ QoE dịch vụ Mobile IPTV IMS Đỗi với hệ thống Mobile TV cung cấp dịch vụ có đảm bảo QoE có thêm module phía máy chủ ứng dụng máy chủ ứng dụng chất lƣợng trải nghiệm đa phƣơng tiện (QMEX AS) Mục tiêu QMEX AS để hỗ trợ nhà vận hành mạng việc tối ƣu trình xử lý mạng lƣới Trái ngƣợc với tiêu chuẩn QoS dựa quản lý tài nguyên, QMEX AS cố gắng cân tài nguyên luồng ứng dụng đa phƣơng tiện khác không đồng để cực đại hóa tồn chất lƣợng trải nghiệm ngƣời dùng, đối tƣợng tới nguồn tài nguyên khả dụng miền mạng Nó giữ lại đƣợc nhìn tổng quan tài nguyên hệ thống tiêu thụ thời, thực thi toàn tối ƣu cho tất phiên kích hoạt thời bên miền mạng dựa tham số QoE Nó hỗ trợ đàm phán mức độ chất lƣợng thu ngƣời Lớp 11BKTTT2 Trang 113 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn dùng âm thanh, video phiên liệu bên miền mạng đƣa vào hạn chế tài nguyên, chiếm dụng mạng lƣới, sách vận hành Điều bao gồm thuật toán tối ƣu phù hợp tham số QoE QoS trình thiết lập phiên, nhƣ suốt phiên hành, cần thiết Mục tiêu trình đàm phán để xác định tập hợp tham số dịch vụ khả thi lựa chọn chúng để tối ƣu chức đối tƣợng đƣa dƣới hạn chế tài nguyên đƣợc đƣa Một ví dụ, phát triển chức tối ƣu cho phép cực đại hóa tiện ích hệ thống thể mức độ hài lòng tất ngƣời sử dụng với mức độ dịch vụ đƣợc cung cấp bên miền mạng Khi mà thiết kế hệ thống mềm dẻo, chức đối tƣợng khác đƣợc hỗ trợ nhƣ để cực đại hóa cân tham số luồng liệu đối kháng Quay trở lại với lƣu đồ gọi dịch vụ hệ thống Mobile TV đảm bảo QoS: Trong trình thiết lập phiên, máy khách UE gửi yêu cầu nội dung Video lên hệ thống tin INVITE, tin đƣợc chuyển tiếp qua node mạng P-CSCF S-CSCF nhƣng đến module QMEX AS trƣớc đến đƣợc máy chủ ứng dụng QMEX AS kiểm tra thơng tin th bao xem th bao có hỗ trợ đảm bảo QoE hay không gửi lại tin INVITE lại cho S-CSCF gửi lại tin cho AS AS gửi lại tin xử lý phiên 183 cho thuê bao bao gồm thông tin hồ sơ thuê bao cho S-CSCF Lúc này, S-CSCF lại gửi tiếp tin 183 đến QMEX AS q trình so sánh để khớp thơng tin để tham số dịch vụ khả thi QMEX AS AS đƣợc diễn Nếu thông tin trùng khớp, QMEX AS tiếp tục gửi tin 183 cho thuê bao Khi tin đến P-CSCF, qua trình cấp quyền QoS đƣợc thực tin 183 đƣợc tiếp tục chuyển tiếp đến thuê bao UE sau đƣợc cho phép thực hành vi theo tập hợp tham số đƣa Tiếp theo đó, UE gửi thông tin tập tham số đến AS thông qua tin PRACK (vẫn qua node mạng P-CSCF S-CSCF) Khi tới module QMEX AS, module xác định phiên dịch vụ khả thi thiết lập đƣờng dịch vụ bên cạnh cịn thực tiến trình tối ƣu hóa QMEX AS sau gửi lại tin S-CSCF để node mạng chuyển tiếp đến AS Sau tin đến đƣợc AS, trình báo hiệu đƣợc diễn thiết lập đƣờng liệu phiên truy cập cho thuê bao, kết thúc qúa trình thiết lập phiên Quá trình chỉnh sửa ngắt phiên diễn tƣơng tự nhƣ gộ thông thƣờng Tuy nhiên, có mội số điều ta cần ý mặt dịch vụ có thay đổi, cụ thể nhƣ sau Khi có yêu cầu thay đổi mặt dịch vụ, AS gửi tin UPDATE thơng qua S-CSCF đến QMEX AS để kích hoạt u cầu thay đổi, q trình tối ƣu hóa đƣợc diễn Khi có thay đổi hồ sơ thuê bao, thuê bao gửi tin Re-INVITE chứa thông tin hồ sơ thuê bao đƣợc thay đổi cho QMEX AS thông qua PCSCF S-CSCF, q trình khớp thơng tin đƣợc thực kích hoạt thị thực thay đổi tham số/dung lƣợng thuê bao Cuối cùng, có thay đổi nguồn tài nguyên mạng khả dung, P-CSCF gửi tin UPDATE cấp tài nguyên dành cho thuê Lớp 11BKTTT2 Trang 114 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn bao đến QMEX AS Tại đây, q trình tối ƣu hóa tài ngun đƣợc diễn kích hoạt thị thay đổi nguồn tài nguyên mạng khả dụng Lớp 11BKTTT2 Trang 115 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ CUỐI CÙNG Với nội dung đƣa tìm hiểu kiến trúc mạng IMS mạng NGN, đề tài kiến giải đƣợc mơ hình kiến trúc IMS 3GPP mạng NGN, phân tích đƣợc vị trí vai trị, nhiệm vụ, chức phần tử IMS Trình bày đƣợc thủ tục giao diện IMS để hỗ trợ ứng dụng đa phƣơng tiện IP Bên cạnh đề tài cịn đƣa mơ hình tổng quan mạng NGN so sánh kiến trúc IMS số tổ chức tiêu chuẩn khác Đây nội dung chứa đựng thông tin công nghệ mạng lõi để định hƣớng phát triển mạng viễn thơng có đủ lực cung cấp đa loại hình dịch vụ dịch vụ đa phƣơng tiện cho ngƣời dùng đầu cuối Để thực mục tiêu đặt ra, đề tài thực nội dung nhƣ sau: Tiến hành tìm hiểu phân tích phân hệ IMS phần mạng lõi NGN để thấy đƣợc vai trị hội tụ mạng tích hợp dịch vụ phân hệ Hội tụ mạng tích hợp dịch vụ vấn đề then chốt xây dựng NGN Đƣa dịch vụ đa phƣơng tiện đƣợc triển khai mạng 3G hành dich vụ Mobile TV dang đƣợc triển khai mạng Viettel: Kiến trúc hệ thống, phần tử mạng, lƣu đồ dịch vụ, middleware hệ thống… Tích hợp hệ thống Mobile TV lên hệ thống IMS Giới thiệu hệ thống TV hội tụ IMS có hệ thống Mobile TV dịch vụ hội tụ hệ thống Nêu lên cấu trúc cụ thể hệ thống Mobile TV đƣợc tích hợp kiến trúc mạng sử dụng cấu trúc khung IMS cách để thu thập tham số QoE từ đầu cuối ngƣời dùng ánh xạ tham số với tham số QoS để đƣa đánh giá hệ thống Lƣu đồ gọi dịch vụ hệ thống Mobile IPTV khơng có có đảm bảo QoE IMS tiêu điểm thảo luận tổ chức chuẩn hóa viễn thơng cơng ty điện tử tin học, với phạm vi đề tài khơng thể trình bày hết khía cạnh IMS, đề tài đƣa nhìn tổng quan kiến trúc khung phƣơng thức hoạt động IMS Khái niệm QoE khái niệm mẻ, việc đo đạc tổng hợp QoE chƣa đƣợc triển khai nhiều chủ yếu thực môi trƣờng thí nghiêm Bên cạnh đó, việc đánh giá QoE thơng qua tham số QoS cho việc tích hợp dịch vụ đa phƣơng tiên nhƣ dịch vụ Mobile TV vấn đề giai đoạn thử nghiệm Chính vấn đề nên luận văn em chƣa thể triển khai đƣợc hết vấn đề cần đề cập nhƣ cịn nhiều thiếu sót Kính mong hỗ trợ thầy cô để luận văn em đƣợc hoàn thiện! Lớp 11BKTTT2 Trang 116 Luận văn tốt nghiệp cao học Trần Công Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO TRÌNH: Thơng tin di động 3G-Nguyễn Phạm Anh Dũng 3GPP TS 23 002: "Network Architecture" 3GPP TS 22 228: "Service requirements for the IP multimedia core network subsystem" 3GPP TS 24 229: " IP Multimedia Call Control based on SIP and SDP; Stage 3" 3GPP TS 22 250: “IP Multimedia Subsystem (IMS) group management”; Stage 1” 3GPP TS 26 xxx:” IMS messaging and Presence; Media formats and codecs” 3GPP TS 23 218: "IP Multimedia (IM) Session Handling; IM call model" 3GPP TS 24 147: "Conferencing using the IP Multimedia (IM) Core Network (CN) subsystem; Stage 3" 3GPP TS 29 228: "IP Multimedia (IM) Subsystem Cx and Dx Interfaces; Signalling flows and message contents" 10 3GPP TS 29 229: "Cx and Dx Interfaces based on the Diameter protocol, Protocol details" 11 RFC 3261: "SIP: Session Initiation Protocol" 12 3GPP TS 26.235: "Packet Switched Multimedia Applications; Default Codecs" 13 Ericsson (2008), Personalized and Interactive TV enabled by IMS, Uen Rev A 14 Hiralaos Koumaras, Nikolaos Zotos, Lemonia Boula, Anastasios Kourtis (2010), A QoEAware IMS Infrastructure for Multimedia Services, NCSR Demokritos, Patriarchou Grigoriou Str., Athens, 153 10, Greece 15 Agata Brajdic, Andreas Kassler, Maja Matijasevic, Quality of Experience based Optimization of Heterogeneous Multimedia Sessions in IMS (2011), IEEE Trans, on Multimedia 16 [15] http:\\www itu int 17 [16] http:\\www 3gpp org 18 [17] http:\\www 3gpp2 org 19 [18] http:\\www ietf org 20 [19] http:\\www cisco com Lớp 11BKTTT2 Trang 117 ... dịch vụ đƣợc cung cấp Trong bối cảnh nhƣ việc triển khai đề tài ? ?Nghiên cứu đặc tính hóa lưu lượng dịch vụ đa phương tiện mạng IMS/ 3G từ đề xuất mơ hình QoE (Quality of Experience) cho dịch vụ. .. ? ?Nghiên cứu đặc tính hóa lưu lượng dịch vụ đa phương tiện mạng IMS/ 3G từ đề xuất mơ hình QoE (Quality of Experience) cho dịch vụ tương ứng” thầy giáo, TS Nguyễn Tài Hƣng hƣớng dẫn cơng trình nghiên. .. nghị mạng dịch vụ VoIP, 3G … Thêm vào để VoIP hỗ trợ lớp dịch vụ nhƣ dich vụ đa phƣơng tiện, dịch vụ tích hợp cần có tảng chuyển tiếp dịch vụ Nền tảng đƣợc chọn IMS (IP Multimedia Subsystem) 3GPP