Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng truyền video streaming trên SDN

Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng truyền video streaming trên SDN Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng truyền video streaming trên SDN Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng truyền video streaming trên SDN luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN VIDEO STREAMING TRÊN SDN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ Thuật Viễn Thông Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM NGỌC NAM HÀ NỘI - 2020 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông LỜI CAM ĐOAN Tên là: PHẠM ANH TUẤN Sinh ngày 01 tháng 10 năm 1988 Học viên lớp cao học Kỹ thuật Viễn thông 2017A - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Xin cam đoan nội dung đề tài “NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN VIDEO STREAMING TRÊN SDN” tơi tự tìm hiểu, nghiên cứu thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Phạm Ngọc Nam Mọi trích dẫn tài liệu tham khảo mà tơi sử dụng có ghi rõ nguồn gốc Tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan Hà Nội, tháng năm 2020 Học viên thực Phạm Anh Tuấn Phạm Anh Tuấn – CA1702752 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐỊNH NGHĨA BẰNG PHẦN MỀM (SDN) 10 1.1 Giới thiệu chương 10 1.2 Đặt vấn đề 10 1.3 Khái niệm cấu trúc mạng SDN 14 1.3.1 Khái niệm 14 1.3.2 Kiến trúc mạng SDN 16 1.3.3 Các thành phần mạng SDN sở giao thức OpenFlow 19 1.3.3.1 OpenFlow Switch 20 1.3.3.2 OpenFlow Controller 22 1.3.3.3 OpenFlow Protocol 24 1.3.4 Các mơ hình triển khai SDN 26 1.4 Tổng kết chương 28 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN PHÁT VIDEO QUA SDN 29 2.1 Giới thiệu chương 29 2.2 Áp dụng QoScho truyền phát video SDN 29 2.3 Streaming Multicast Video over Software-Defined Networks 39 2.3.1 Đặt vấn đề 39 2.3.2 Multicasting over SDN 41 2.3.2.1 Ứng dụng điều khiển phát video multicast (Streaming Video Multicast Control Application) 43 2.3.2.2 Dịch vụ phát video multicast (Streaming Video Multicast Service) 43 Phạm Anh Tuấn – CA1702753 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông 2.3.2.3 Các thuê bao (Subcribers) 44 2.3.3 Kết thực nghiệm 44 2.4 Tổng kết chương 47 CHƯƠNG MÔ PHỎNG PHÁT TRỰC TUYẾN VIDEO QUA SDN SỬ DỤNG MININET 48 3.1 Giới thiệu 48 3.2 Mơ hình mạng mô 48 3.3 Công cụ phần mềm sử dụng: 49 3.3.1 Mininet 49 3.3.2 iPerf 50 3.4 Thiết lập môi trường 50 3.4.1 Cài đặt python openjdk 50 3.4.2 Cài đặt mininet: 50 3.4.3 Cài đặt ffmpeg vlc 50 3.5 Mô 51 3.5.1 Thực mô 51 3.5.2 Cài đặt 52 3.5.3 Tổng kết chương 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Phạm Anh Tuấn – CA1702754 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt SDN CDN CLI Tiếng anh Tiếng việt Mạng định nghĩa phần Software-Definded Networks mềm Content Distribution Networks Mạng phân phối nội dung Giao diện dòng lệnh ACL Command-line interface Simple Network Management Protocol Access Control List VLANs Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo QoS Quality of Service Application Programming Giao diện lập trình ứng dụng Interface Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức Internet Control Message Protocol Network Operation System Thiết bị tới thiết bị SNMP API MPLS ICMP NOS Máy ảo DiffServ Virtual Machine The Hypertext Transfer Protocol Differentiated services IntServ Integrated Services Các dịch vụ tích hợp RSVP UDP Resource Reservation Protocol Giao thức đặt trước tài nguyên Constrained Shortest Path First Lagrangian Relaxation Based Aggregated Cost User Datagram Protocol AML Application-Layer Multicast DP Description Provider MDC Multiple description coding Mã hóa đa mơ tả PSNR Peak Signal-to-Noise Ratio Stream Control Transmission Protocol Open Virtual Switch Tỉ số tín hiệu cực đại nhiễu Giao thức truyền vận điều khiển dòng VM HTTP CSPF LARAC SCTP OVS Phạm Anh Tuấn – CA1702755 Các dịch vụ khác biệt Multicast tầng ứng dụng Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 – Các đầu vào trường Match 21 Bảng 2.2 – Các loại tin trao đổi controller switch 25 Phạm Anh Tuấn – CA1702756 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1– Kiến trúc mạng truyền thống [8] 10 Hình 1.2 – Kiến trúc switch/router mạng truyền thống [7] 11 Hình 1.3 – Sơ đồ mạng truyền thống mạng SDN [2] 15 Hình 1.4 – Kiến trúc mạng SDN [2] 17 Hình 1.5 – Sơ đồ tương tác switch controller theo giao thức OpenFlow [3] 19 Hình 1.6 – Mơ hình dựa Switch 27 Hình 1.7– Mơ hình Overlay Network 28 Hình 2.1 – Mơ hình mạng đơn giản với truyền nhận 31 Hình 2.2 – Mạng SDN với truyền gửi 32 Hình 2.3 – Thiết kế OpenQoS Controller [10] 33 Hình 2.4 – Mạng thực thi OpenQoS Controller [10] 36 Hình 2.5 – Kết streaming UDP [10] 38 Hình 2.6 – Kết streaming UDP2 [10] 39 Hình 2.7 – Cơng nghệ truyền tin Multicast 40 Hình 2.8 – Streaming Video Multicast Over SDN Framework [9] 41 Hình 2.9 – Streaming Video Multicast Over SDN [9] 42 Hình 2.10 – Hướng tiếp cận cho cấu trúc SDN-based IP Multicast [9] 45 Hình 2.11 – Tỷ lệ gói sử dụng SDN-based IP Multicast [9] 46 Hình 2.12 – Chỉ số PNSR sử dụng SDN-based IP Multicast [9] 47 Hình 3.1 – Mơ hình mạng cho thử nghiệm 48 Hình 3.2 – Truyền video sử dụng POX Controller 49 Hình 3.3 – Chạy QoS pox controller 53 Hình 3.4 – Khởi tạo mơ hình mạng stream video 54 Hình 3.5 – Mở terminal node 1, chạy vlc 54 Hình 3.6 – Kết mơ 55 Phạm Anh Tuấn – CA1702757 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông LỜI MỞ ĐẦU Qua nhiều thập kỷ phát triển, ngày cơng nghệ mạng có nhiều thay đổi lớn,tuy nhiên kiến trúc mạng truyền thống thay đổi không đáng kể ngày trở nên không phù hợp với nhu cầu kinh doanh doanh nghiệp, nhà khai thác mạng người dùng cuối Sự phát triển mạnh mẽ sở hạ tầng mạngtrên“mặt số lượng”đã làm gia tăng tính phức tạp hệ thống dẫn đến việc gia tăng chi phí yêu cầu số lượng lớn cấu hình nodecó khả tính tốn cao để vận hành vàquản lý Bên cạnh việc tăng nhanh lưu lượng phát trực tuyến video tạo khủng hoảng băng thông cho nhà cung cấp dịch vụ nhà khai thác mạng Sự mong đợi người dùng ngày tăng video chất lượngcao không đồng nghĩa với việc họ sẵn sàng trả phí lớn Mặc dù nhà cung cấp dịch vụ video hàng đầu tận dụng mạng phân phối nội dung (Content Distribution Networks (CDN)) áp dụng kỹ thuật streaming để tăng chất lượng cho phép trình phát video điều chỉnh độ phân giải dựa điều kiện mạng đầu cuối kỹ thuật không giải nguyên nhân gốc rễ vấn đề tắc nghẽn Do việc có sơ đồ quản lý băng thơng hiệu cần thiết để thu hẹp khoảng cách nhu cầu ngày tăng từ lưu lượng video sở hạ tầng mạng có Mạng điều khiển phần mềm (SoftwareDefinded Networks (SDN)) cách tiếp cận việc thiết kế, xây dựng quản lý hệ thống mạng đời để giải vấn đề Để nghiên cứu sâu công nghệ em định chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng truyền video streaming SDN” cho luận văn tốt nghiệp Đề tài tập trung nghiên cứu số phương pháp nâng cao chất lượng truyền video thời gian thực xây dựng mạng SDN sử dụng công cụ Mininet để mô truyền video qua mạng SDN Nội dung luận văn gồm phần: Chương 1: Tổng quan mạng định nghĩa phần mềm (SDN) Chương 2: Phương pháp nâng cao chất lượng phát trực tuyến video qua SDN Chương 3: Mô phát trực tuyến video qua SDN sử dụng Mininet Phạm Anh Tuấn – CA1702758 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng Trong q trình thực luận văn khơng tránh khỏi mắc phải thiếu sót, em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp thầy để luận văn hồn thiện Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn tới tất cán bộ, giảng viên Viện Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức cho chúng em suốt khóa học Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Ngọc Nam tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Phạm Anh Tuấn – CA1702759 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG ĐỊNH NGHĨA BẰNG PHẦN MỀM (SDN) 1.1 Giới thiệu chương Nội dung Chương trình bày hạn chế mà mạng truyền thống gặp phải giới thiệu cách tổng quan cấu trúc, chức mạng SDN 1.2 Đặt vấn đề Trong kiến trúc mạng truyền thống phần liệu (data plane) phần điều khiển (control plane) nằm thiết bị vật lý, chế chuyển tiếp lưu lượng nằm riêng thiết bị thiết bị độc lập với nhau, khơng có khả hiển thị tồn mạng (Hình 1.1) Khi số lượng thiết bị nhiều, gây nên phức tạp mạng làm khó khăn cho người quản trị mạng trình vận hành, điều khiển Việc cấu hình hệ thống mạng máy tính sách định nghĩa trước để hiệu chỉnh lỗi, đáp ứng với thay đổi cân tải trở thành nhiệm vụ khó khăn Chức điều khiển truyền tải liệu kết hợp, liền với làm cho việc quản lý vận hành phức tạp.Thay cần thay đổi phần điều khiển ta bắt buộc phải cấu hình lại hồn tồn thiết bị (cả phần liệu lẫn phần điều khiển phải làm thiết bị cách thủ công mà thay đổi đồng loạt toàn lúc Hình 1.1-Kiến trúc mạng truyền thống [8] Phạm Anh Tuấn – CA17027510 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông 2.3.2.1 Ứng dụng điều khiển phát video multicast (Streaming Video Multicast Control Application) Dựa vào thông tin định danh thuê bao máy chủ mà điều khiển cung cấp, ta tìm máy chủ đáp ứng dịch vụ cho thuê bao Ứng dụng điều khiển multicastchịu trách nhiệm tính tốn đường truyền multicast cho tất máy khách máy chủ tương ứng Các thuật tốn tính tồn đường truyền sau áp dụng:  Minimum Hop: Chọn máy chủ gần với thuê bao số bước nhảy  Shortest Path (Dijkstra): Chọn đường dẫn có tổng chi phí liên kết từ nguồn đến đích thấp  MinMax: Chọn đường dẫn có chi phí liên kết tối đa từ nguồn đến đích thấp Các trọng số liên kết (weight) sử dụng thuật toán thay đổi theo lưu lượng truy cập liên kết vàtham số cập nhật định kỳ để đảm bảo hiệu cao Để tính tốn trọng lượng liên kết, điều khiển SDN truy vấn định kỳ số liệu cổng thống kê switch bao gồm thông tin số lượng liệu nhận, liệu truyền Bộ điều khiển lấy trung bình mười lần số liệu thống kê trước để xác định trọng số liên kết Khi máy chủ chọn cho thuê bao đường truyền gắn với liên kết tính tốn, ứng dụng điều khiển multicast thêm người dùng vào multicast tương ứng Quá trình lặp lặp lại cho thuê bao Ta sử Floodlight cho triển khai SDN Controller thiết lập ứng dụng điều khiển truyền phát video multicast (Streaming Video Multicast Control Application) 2.3.2.2 Dịch vụ phát video multicast (Streaming Video Multicast Service) Streaming Video Multicast Service triển khai trênmáy chủ streaming video Tagọi máy chủ streaming description providers (DPs) Khi Một DP khởi chạy mạng gửi gói tin khoảng IP Multicast chứa thông tin mô tả, thông tin chuyển tiếp tới điều khiển Ứng dụng điều khiển multicast tạo lưu trữ multicast riêngdưới dạng cấu trúc liệu cho DP Tiếp theo thơng tin DP thêm vào danh sách DP rỗi để có thuê bao tham gia mạng Phạm Anh Tuấn – CA17027543 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông thuê bao cần cập nhật đường truyền sang DP khác hệ thống kiểm tra mơ tả thuê bao với danh sách DP để tính tốn đường truyền tối ưu cho th bao 2.3.2.3 Các thuê bao (Subcribers) Các thuê bao tham gia rời mạng streaming thời điểm thông qua tin JOIN/LEAVE Khi thuê bao thêm vào multicast ứng dụng điều khiển thực chuỗi xử lý sau: a Kiểm tra có máy chủ phục vụ th bao khơng b Nếu khơng có, kiểm tra xem có máy chủ rỗi có khả phục vụ thuê bao c Lựa chọn DP đường truyền tốt cho thuê bao dựa thuật toán định tuyến dùng d Thêm thuê bao vào cấu trúc liệu DP e Tính tốn thêm nhánh cần thiết vào multicast f Thiết lập luật chuyển tiếp tin tương ứng cho switches dùng giao thức Open Flow Khi thuê bao rời dịch vụ multicast, ứng dụng điều khiển thực thi chuỗi xử lý sau: a Kiểm tra xem thuê bao có phục ko b Nếu có, ứng dụng điều khiển xóa bỏ thuê bao khỏi cấu trúc liệu DP phục vụ c Xóa bỏ cổng switch (nêu tồn thuê bao sử dụng với switch) switch liên kết khỏi multicast d Thiết lập quy tắc chuyển tiếp tin cho switch dùng giao thức OpenFlow 2.3.3 Kết thực nghiệm Ta tham khảo kết thực nghiệm kiến trúc IP Multicast truyền phát video SDN sử dụng Mininet 2.0 [12] với bốn mơ hình mạng khác dựa cấu trúc hình 2.9 mở rộng với 15-20 switch cho switch Phạm Anh Tuấn – CA17027544 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng kết nối trung bình với 2.67 switch khác, mười multicast client(Kết trích dẫn tài liệu [9] - Mục tài liệu tham khảo) Hình 2.10 – Hướng tiếp cận cho cấu trúc SDN-based IP Multicast [9] Cấu trúc mạng bao gồm máy chủ streaming hoạt động hai địa điểm khác nhau, hỗ trợ hai kiểu mô tả ứng với hai kiểu thuê bao thuê bao tiêu chuẩn (standard) thuê bao cao cấp (Premium) Thuê bao tiêu chuẩn nhận nội dung từ máy chủ có mơ tả tiêu chuẩn (standard description), th bao premium nhận tin hai máy chủ Tùy vào điều kiện mạng thuê bao premium chọn máy chủ để cung cấp dịch vụ Mỗi mơ hình mạng thí nghiệm thực haimươi phút, thí nghiệm chạy máy chủ IBM với mười hai nhân xử lý 28GB RAM Nội dung phát trực tuyến mã hóa sử dụng kỹ thuật mã hóa đa mơ tả (MDC) truyền với tốc độ trung bình 1000kb/s khung hình 15fps.Để làm rõ hiệu kiến trúc SDN-based IP Multicast trình thực nghiệm thực thử nghiệm với phương pháp ALM với mô hình mạng liệu streaming tương ứng Kết thực nghiệm tỷ lệ tin cross-traffic mạng tăng hình sau: Phạm Anh Tuấn – CA17027545 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng Hình 2.11 – Tỷ lệ gói sử dụng SDN-based IP Multicast [9] Như hình đường Unicast-SDN phương pháp ALM (Application Layer Multicast) áp dụng mạng SDN có tỉ lệ gói thấp phương ALM áp dụng mạnng truyền thống Như mạng SDN mang hiệu tốt cho ứng dụng streaming video dùng multicast Nhưng hai phương pháp sử dụng ALM có hiểu thấp phương pháp sử dụng kỹ thuật SDN-based IP Multicast Khi số cross-traffic đạt 160, tỉ lệ gói phương pháp ALM mạng truyền thống 70% phương pháp IP Multicast SDN tỉ lệ gói 6% Khi số cross-traffic đạt 240, tỉ lệ gói phương pháp ALM SDN lên tới gần 60% SDN-based IP Multicast gần 25 Kết thực nghiệm số PSNR đại diện cho chất lượng video hình 2.12 sau số cross-traffic mạng tăng Ta thấy số PSNR phương pháp SDN-based IP Multicast gần 33dB với chất lượng video gần không mát tải mảng mức trung bình phương pháp ALM mạng truyền thống có PSNR thấp khoảng14dB chất lượng video gần xem Khi tải mạng cao với số cross traffic > 300 số PNSR mức chấp nhận khoảng 23dB Phạm Anh Tuấn – CA17027546 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng Hình 2.12 – Chỉ số PNSR sử dụng SDN-based IP Multicast [9] 2.4 Tổng kết chương Chương mô tả cách thức xây dựng mạng SDN cho phép nâng cao chất lượngtruyền liệu video dựa SDN Controller OpenSwitch OpenFlow sử dụng để giao tiếp điều khiển thiết bị chuyển mạch để thông báo cho điều khiển luồng lưu lượng giao tiếp với chuyển mạch nhằm truyền lại thông điệp cách chuyển tiếp luồng lưu lượng SDN controller thực thành phần cốt lõi trái tìm mạng SDN, ta thấy tất giải pháp nâng cao chất lượng truyền liệu thực dễ dàng điều khiển SDN Phạm Anh Tuấn – CA17027547 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng CHƯƠNG MƠ PHỎNG PHÁT TRỰC TUYẾN VIDEO QUA SDN SỬ DỤNG MININET 3.1 Giới thiệu Ở chương ta thấy kỹ thuật nâng cao chất lượng truyền video triển khai SDN controller dựa vào giao thức OpenFlow Trên sở phân tích chương 2, nội dụng chương tập trung xây dựng mạng SDN sử dụng Mininet để mô truyền video mạng Mạng SDN áp dụng QoSsử dụng thuật toán cấp phát băng thông (Utility proportional fairness)trên điều khiển SDN để nâng cao chất lượng truyền phát Mục đích chương giúp hiểu hoạt động thành phần mạng SDN, đặc biệt vai trò SDN controller việc điều phối luồng lưu lượng dựa giải pháp cài đặt sẵn 3.2 Mơ hình mạng mơ Với mạng thiết lập có đường truyền qua switch ta xây dựng chế QoS định tuyến động, trường hợp tùy theo lưu lượng gói tin ta xây dựng chế QoS sử dụng queue để đảm bảo băng thông phù hợp cho loại tin Thực truyền video mạng hình 3.1 Mạng bao gồm hai chuyển mạch (switch) s1, s2 Mỗi switch kết nối với hai host, banwidth s1 s2 10Mbps Hình 3.1 – Mơ hình mạng cho thử nghiệm Ta thực truyền đồng thời hai luồng video 240p (360x240p) 480p (720x480p) mạng Lưu lượng mạng truyền từ h1 đến h2 với tốc độ Phạm Anh Tuấn – CA17027548 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông 100Mbps, lưu lượng mạng truyền từ h3 đến h4 với tốc độ 4Mbps Cơ chế QoS thiết lập s1 cổng s1-eth3 OpenFlow hộ trợ hàng đợi (queue) cho phép giới hạn tốc độ gói tin khỏi cổng switch ta sử dụng Open Virtual Switch (OVS) thiết lập hàng đợi (queue) cho QoS để đảm bảo tốc độ(rate) gói tin khỏi hàng đợi Xây dựng mạng mô hình 3.1 dựa kiến trúc SDN sử dụng POX controller POX có kiến trúc gần giống với OpenQos Controller đề cập Chương 2: Hình 3.2 – Truyền video sử dụng POX Controller 3.3 Công cụ phần mềm sử dụng: 3.3.1 Mininet Mininet trình giả lập mạng cho phép tạo mạng máy tính Nó chạy tập hợp máy chủ, chuyển mạch, định tuyến liên kết nhân Linux Nó sử dụng ảo hóa để làm cho hệ thống giống mạng hoàn chỉnh, chạy kernel, hệ thống người dùng Ưu điểm Mininet:  Mininet dự án mã nguồn mở  Có thể tạo cấu trúc liên kết tùy chỉnh  Mininet chạy chương trình thực  Việc chuyển tiếp gói tùy chỉnh Mininet hỗ trợ pox controller ta sử dụng pox controller làm SDN controller mạng Pox controller hỗ trợ tính quản lý cấu trúc Phạm Anh Tuấn – CA17027549 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông liên kết mạng (topology management), tính tốn đường truyền(route calculation), quản lý QoS, Flow admission Pox controller cung cấp chế linh hoạt việc định nghĩa kiểu luồng riêng tập hành động quy tắccho phép ta định tuyến theo luồng riêng biệt Kiến trúc giống kiến trúc OpenQoS Controller mô tả chương 3.3.2 iPerf iPerf công cụ kiểm tra mạng thường sử dụng để đo hiệu suất băng thông giao thức TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol) chất lượng liên kết mạng Bằng cách điều chỉnh tham số khác liên quan đến thời gian, đệm giao thức (TCP, UDP, SCTP với IPv4 IPv6), người dùng thực số kiểm tra cung cấp nhìn chi tiết băng thơng khả dụng, thơng lượng, độ trễ, jitter liệu mạng iPerf phần mềm mã nguồn mở chạy nhiều tảng khác bao gồm Linux, UNIX Windows 3.4 Thiết lập môi trường Sử dụng VMWarePlayer VMWare workstation cài đặt hệ điều hành Ubutu 16.04 3.4.1 Cài đặt python openjdk  sudo apt-get -y install build-essential ant maven python-dev  sudo apt-get -y install openjdk-8-jre openjdk-8-jdk 3.4.2 Cài đặt mininet:  `git clone git://github.com/mininet/mininet`  `cd mininet/util`  `sudo bash install.sh -a` 3.4.3 Cài đặt ffmpeg vlc  `sudo apt-get -y install autoconf automake build-essential \ libass-dev libfreetype6-dev libsdl2-dev libtheora-dev \ libtool libva-dev libvdpau-dev libvorbis-dev libxcb1-dev \ libxcb-shm0-dev libxcb-xfixes0-dev pkg-config texinfo wget \ zlib1g-dev yasm nasm libx264-dev libx265-dev libfdk-aac-dev \ Phạm Anh Tuấn – CA17027550 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông libmp3lame-dev libopus-dev libvpx-dev`  `cd FFmpeg`  `mkdir build`  `cd build`  `sudo /configure enable-gpl enable-libass enable-libfdk-aac \ enable-libfreetype \ enable-libmp3lame \ enable-libopus \ enable-libtheora \ enable-libvorbis \ enable-libvpx \ enable-libx264 \ enable-libx265 \ enable-nonfree \ enable-libfontconfig`  `sudo make -j`  `sudo make install`  `hash -r`  `sudo apt-get install vlc 3.5 Mô 3.5.1 Thực mô Sử dụng mininet để tạo mơ hình mạng hình 3.1 Sau dùng VLC truyền đồng thời luồng video:  Luồng video 240p: truyền từ h1 đến h2  Luồng video 480p: truyền từ h3 đến h4 Ta thử nghiệm với mạng áp dụng QoS không áp dụng QoS để so sánh kết Ta sử dụng OVS để tạo hai hàng đợi (queue) cổng s1-eth3 Hàng đợi q0 dùng để đưa vào gói tin truyền từ h1-h2 Hàng đợi q1 dùng để đưa vào gói tin truyền từ h3-h4.Việc tạo hàng đợi với tốc độ (rate) thiết lập Phạm Anh Tuấn – CA17027551 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông khác cho gói tin khỏi hàng đợi cho phép thiết lập độ ưu tiên cho lưu lượng mạng Điều đảm bảo băng thơng cho gói tin, giảm việc lãng phí cấp phát băng thơng Lưu lượng mạng yêu cầu chất lượng cao cấp phát nhiều băng thông 3.5.2 Cài đặt Sử dụng pox controller mininet để thiết lập controller điều khiển luồng liệu Khởi tạo mơ hình mạng: Sử dụng lệnh ovs-vsctl để thiết lập hàng đợi cho QoS liên kết s1-s2 QoS sử dụng HTB (Hierarchy Token Bucket) cho điều khiển lưu lượng sử dụng băng thông QoS thiết lập với hàng đợi q0,q1,q2 Cài đặt luồng liệu tương ứng cho hàng đợi qua file: 2snh_ssim_Controller_QoS.py đặt thư mục /floodlight/pox/pox/misc // h1-h2 msg = of ofp_flow_mod ( ) msg p r i o r i t y =100 msg idl e_tim eout = Phạm Anh Tuấn – CA17027552 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông msg hard_timeout = msg match dl_type = 0x0800 msg match nw_src = " " msg match nw_dst = " " msg a c t i o n s append ( of ofp_action_output ( port = ) ) # d e f a u l t s to q0 event conn e ction send (msg) // h3-h4 msg = of ofp_flow_mod ( ) msg p r i o r i t y =100 msg idl e_tim eout = msg hard_timeout = msg match dl_type = 0x0800 msg match nw_src = " " msg match nw_dst = " " msg a c t i o n s append ( of ofp_action_output ( port = , queue_id=1)) event conn e ction send (msg) Ta thấy luồng liệu từ h1 tới h2 đưa vào hàng đợi q0 luồng liệu từ h3-h4 đưa vào hàng đợi q1.Chạy tính QoS controller lệnh: pox.py log.level DEBUG misc.2snh_ssim_Controller_QoS Sử dụng lệnh xTerm h1 h2 h3 h4 để mở terminal tương ứng host để chạy vlc Chạy lệnh vlc-wrapper console để mở mở VLC Player Ở h1 h3 thực stream video, h2, h4 nhận luồng stream Ta sử dụng giao thức RTP cho streaming Hình 3.3 – Chạy QoS pox controller Phạm Anh Tuấn – CA17027553 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thơng Hình 3.4 – Khởi tạo mơ hình mạng stream video Hình 3.5 – Mở terminal node 1, chạy vlc Thực streaming ta thấy kết truyền video có áp dụng QoS chất lượng tốt không sử dụng Luồng video 480p chất lượng giảm gần khơng nhìn thấy khung hình cuối khơng có QoS (Hình 3.6 (rtp://:5005)) Tốc độ truyền luồng 480 khơng có QoS (88Kpbs) thấp hẳn so với QoS (115Kpbs) Phạm Anh Tuấn – CA17027554 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông Hình 3.6 – Kết mơ 3.5.3 Tổng kết chương Q trình thực mơ cho ta thấy vai trò quan trọng SDN controller điều khiển phân phối lưu lượng mạng Cấu trúc mạng SDN linh động cho việc mở rộng cài đặt thêm tính để nâng cao chất lượng truyền liệu mạng Qua thực mô ta hiểu rõ tính thành phần mạng SDN Phạm Anh Tuấn – CA17027555 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông KẾT LUẬN Với xu hướng người dùng di động, ảo hóa máy chủ dịch vụ ngày tăng dẫn đến kiến trúc mạng thông thường ngày không để đáp ứng xử lý kịp Mạng SDN cho nhìn mới, khái niệm kiến trúc mạng động, dễ thích nghi, mở rộng đáp ứng dịch vụ phong phú Với việc tách phần điều khiển liệu, kiến trúc mạng SDN cho phép mạng lập trình quản lý cách dễ dàng SDN hứa hẹn chuyển đổi mạng lưới tĩnh ngày trở nên linh hoạt với tảng lập trình với thơng minh để tự động xử lý hành vi cách tự động Với nhiều lợi động lực phát triển cao SDN đường để trở thành tiêu chuẩn cho mạng.Luận văn trình bày cách khái quát mạng SDN cách xây dựng mạng truyền phát video phương pháp nâng cao chất lượng video qua SDN mạng dựa OpenFlow Qua luận văn ta thấy ưu điểm mạng SDN so với mạng truyền thống việc mở rộng quản lý loại bỏ nhược điểm phương pháp nâng cao hiệu truyền video kiến trúc mạng truyền thống Hướng phát triển đề tài: Đây đề tài sâu rộng ứng dụng, nghiên cứu rộng rãi Trong tương lai có điều kiện em sâu vào tìm hiểu nghiên cứu sâu vào cách xây dựng kiến trúc controller mạng SDN giao thức OpenFlow để thực thi mạng với nhiều controller, áp dụng mã hóa đa mơ tả phương pháp cân tải truyền phát video Phạm Anh Tuấn – CA17027556 Luận văn cao học Kỹ thuật viễn thông TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]R Braden, D Clark, and S Shenker, “Integrated services in the internet architecture: an overview,” RFC 1633, Internet Engineering Task Force, June 1994 [2] Foundations of Modern Networking: SDN, NFV, QoE, IoT, and Cloud: Chapter: Background and Motivation of Software-Defined Networks (SDN) By William Stallings Dec 3, 2015 [3]Open Networking Foundation OpenFlow Switch Specification - Version 1.5.1 (Protocol Version 0x06) (March 2015)ONF TS-025 [4]https://vnpro.vn/thu-vien/nhu-cau-ve-qos-va-cac-mo-hinh-qos-2047.html [5] https://vi.wikipedia.org/wiki/QoS_mạng_IP [6]https://tek4.vn/tong-quan-ve-mang-dinh-nghia-mem-sdn-software-definednetworks/ [7]https://etherealmind.com/openflow-software-defined-networking-routing-orswitching/ [8]https://www.researchgate.net/figure/Traditional-versus-SDNarchitecture_fig1_326817001 [9] https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1508/1508.03592.pdf [10] http://www-scf.usc.edu/~hegilmez/Papers/apsipa.pdf [11]https://tek4.vn/cac-thanh-phan-co-ban-cua-mang-sdn-tren-co-so-giao-thucopenflow/ [12]Karamjeet Kaur, Japinder Singh, Navtej Singh Ghumman Mininet as software defined networking testing platform International Conference on Communication, Computing & Systems (ICCCS) (2014) [13]https://newsroom.cisco.com/press-releasecontent?type=webcontent&articleId=1853168 Phạm Anh Tuấn – CA17027557 ... Để nghiên cứu sâu công nghệ em định chọn đề tài ? ?Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng truyền video streaming SDN? ?? cho luận văn tốt nghiệp Đề tài tập trung nghiên cứu số phương pháp nâng cao. .. Bách Khoa Hà Nội Xin cam đoan nội dung đề tài “NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG TRUYỀN VIDEO STREAMING TRÊN SDN? ?? tơi tự tìm hiểu, nghiên cứu thực hướng dẫn thầy giáo PGS.TS Phạm Ngọc... lưu lượng giao tiếp với chuyển mạch nhằm truyền lại thông điệp cách chuyển tiếp luồng lưu lượng SDN controller thực thành phần cốt lõi trái tìm mạng SDN, ta thấy tất giải pháp nâng cao chất lượng