Nghiên cứu lưu lượng video trong mạng ngn (tt)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Trung Hải NGHIÊN CỨU LƯU LƯỢNG VIDEO TRONG MẠNG NGN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Chiến Trinh Phản biện 1: TS.Nguyễn Trung Kiên Phản biện 2: TS Dư Đình Viên Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: 13 30 ngày 11 tháng 02 năm 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Mở đầu Mơ 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 q 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 thơng, … Do tốn xây dựng mơ 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 Chương Tổng quan lưu lượng Video 1.1 Giới thiệu chung truyền tải tín hiệu video mạng 1.1.1 Cơng nghệ truyền hình Internet Dưới góc độ cơng nghệ, coi dịch vụ truyền hình Internet phát triển mức độ cao truyền thơng Internet (cịn gọi Webcasting) bước phát triển tiếp theo, nối tiếp công nghệ Web hai thập kỷ trước đây, cơng nghệ có khả đưa thơng tin lên phạm vi tồn 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 thiết 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 5 + 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 6 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 7 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+∆t)-X(∆t), t R} d { X(t)-X(0)} Với ∆t 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 { a H X(t), t R}, nghĩa với k  1, t1 , t2 , , t k  R a>0 có : ( X (at1 ), X (at2 ), , X (at k ))d (a H X (t1 ), a H X (t2 ), , a H X (tk )) hay { X(at), t  R} d { a H X(t), t R} Hệ số mũ H gọi tham số Hurst thị tính đồng dạng q trình ngẫu nhiên 1.2.1.1 Các tính chất trình đồng dạng Quá trình phân dạng với tham số tự đồng dạng H ký hiệu H-ss (H-self-similar) Q trình tự đồng dạng khơng suy biến khơng thể q trình dừng Tuy nhiên, có liên hệ quan trọng trình tự đồng dạng trình dừng Định lý 1.1 Nếu {X(t), 0