Nghiên cứu về mạng ngang hàng và ứng dụng mạng ngang hàng trong kỹ thuật truyền hình

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG -  - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VỀ MẠNG NGANG HÀNG VÀ ỨNG DỤNG MẠNG NGANG HÀNG TRONG KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH GV hướng dẫn: ThS NGUYỄN THỊ KIM THU SV thực hiện: NGUYỄN ANH ĐỨC Lớp: 51K - ĐTVT Khóa học: 2010- 2016 NGHỆ AN-5/2016 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại học Vinh nói chung thầy giáo Khoa Điện tử Viễn thơng nói riêng dạy bảo kiến thức chuyên môn, dành quan tâm chia sẻ với khó khăn học tập với chúng em suốt trình học tập trường Em xin cảm ơn giảng viên Nguyễn Thị Kim Thu hướng dẫn đầy đủ nội dung phương pháp để em nắm vững kiến thức hoàn thành đồ án tiến độ Do hạn chế thời gian lực tiếp thu nên đồ án cịn nhiều thiếu sót Em kính mong nhận ý kiến góp ý thầy bạn để bổ sung kiến thức hoàn thiện đồ án Nghệ An, tháng năm 2016 Sinh viên Nguyễn Anh Đức i MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi LỜI NÓI ĐẦU vii TÓM TẮT ĐỒ ÁN viii Chƣơng TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGANG HÀNG 1.1 Giới thiệu chương 1.1.1 Giới thiệu mạng ngang hàng 1.1.2 Khái niệm 1.1.3 So sánh mạng ngang hàng với mơ hình client – server 1.1.4 Phân loại mạng ngang hàng 1.2 Các ứng dụng mạng ngang hàng 1.2.1.Dịch vụ video theo yêu cầu P2P VoD 1.2.2 P2P live TV 1.2.3 Dịch vụ thoại qua IP 1.2.4 P2PTV 1.3 Kết luận chương Chƣơng KIẾN TRÚC MẠNG NGANG HÀNG 10 2.1 Giới thiệu chương 10 2.2 Các mạng ngang hàng khơng có cấu trúc 10 2.2.1 Hệ thống mạng ngang hàng tập trung 10 2.2.2 Mạng ngang hàng túy (Pure) 17 2.2.3 Mạng ngang hàng lai Hybrid 19 2.3 Mạng ngang hàng có cấu trúc Structured 20 2.3.1.Bảng băm phần tán 20 2.4.Kết luận chương 26 Chƣơng KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH QUA MẠNG NGANG HÀNG 27 3.1 Giới thiệu chương 27 3.2 Các cơng nghệ truyền hình qua mạng máy tính 27 3.2.1 Truyền hình qua internet 28 3.2.2 Truyền hình qua IP 29 ii 3.2.3 Truyền hình qua mạng ngang hàng 30 3.3 Chất lượng dịch vụ truyền hình qua mạng ngang hàng 31 3.3.1.Chất lượng dịch vụ 31 3.3.2 Tham số QoS 33 3.4 Chất lượng trải nghiệm truyền hình qua mạng ngang hàng 36 3.4.1 Chất lượng trải nghiệm 36 3.4.2 Các yếu tố kỹ thuật P2PTV QoE 37 3.4.3 Mối quan hệ QoS QoE 39 3.5.Phương pháp cải thiện hiệu hệ thống P2PTV 40 3.5.1 Mã hóa mô tả MDC (Multiple Description Coding) 40 3.5.2 Cơ chế streaming 43 3.6 Kết luận chương 49 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình peer to peer Hình 1.2.Mơ hình client-server Hình 1.3 Phân loại mạng ngang hàng theo mức độ tập trung Hình 1.4.Ví dụ P2PTV Hình 2.1 Kiến trúc Napster 11 Hình 2.2.Kiến trúc mạng Gnutella 4.0, FreeNet 18 Hình 2.3 Mạng ngang hàng Hybrid 20 Hình 2.4 Bảng băm phân tán – DHT 20 Hình 2.5 Bảng Finger table cấp key cho node 0,1,3 keys 1,2,6 24 Hình 2.6 Lưu giữ key mạng Chord 24 Hình 2.7.Tương tác với Chord qua đường 25 Hình 3.1 Mơ hình internetTV 28 Hình 3.2.Mơ hình IPTV 29 Hình 3.3 Các yếu tố đóng góp cho QoE 37 Hình 3.4 Mối quan hệ QoE QoS 40 Hình 3.5 Cơ chế hoạt động MDC 42 Hình 3.6 Media địa phương dựa đệm 42 Hình 3.7 Phân chia video hai chiều 44 Hình 3.8 Ví dụ chế nhớ đệm 46 Hình 3.9 Tình trạng đệm Peer A 47 Hình 3.10 Tình trạng đệm sau mơ tả 48 Hình 3.11 Tình trạng đệm sau tất mô tả đoạn không mở đầu phân phối 48 Hình 3.12 Tình trạng đệm sau mô tả đoạn thứ cấp phân phối 49 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đưa so sánh mơ hình P2P với mơ hình Client/Server Bảng 3.1 So sánh Internet TV, IPTV P2PTV 31 Bảng 3.3 Kí hiệu 43 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm GOP Group of picture Nhóm hình ảnh IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình qua giao thức Internet VoIP Voice over Internet Protocol Truyền giọng nói giao thức IP P2P Peer - to – Peer Mạng ngang hàng P2PTV Peer - to - peer Television Truyền hình qua mạng ngang hàng QoE Quality of Experience Chất lượng trải nghiệm QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RTSP Real - Time Streaming Protocol Giao thức luồng thời gian thực DHT Distributed hash table Bảng băm phân tán MDC Multiple Description Coding Mã hóa đa mơ tả MRU Most Recently Used Sử dụng nhiều gần ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu tự động phát lại ULR Least Recently Used Ít sử dụng gần vi LỜI NÓI ĐẦU Mạng ngang hàng (P2P: Peer to peer Network) hay mạng đồng đẳng mạng máy tính hoạt động mạng dựa vào khả tính tốn băng thơng máy tham gia Mạng ngang hàng thường sử dụng để kết nối máy thông qua dạng AD hoc Với ưu điểm bật tính hiệu quả, linh hoạt khả mở rộng cao, mạng ngang hàng nhận nhiều quan tâm từ cộng đồng nghiên cứu Mạng có nhiều ứng dụngvà ứng dụng thường gặp chia sẻ tập tin với nhiều hình thức âm thanh, hình ảnh, liệu để truyền liệu thời gian thực điện thoại Hiện nay, ứng dụng truyền hình qua mạng ngang hàng triển khai cho phép peer phục vụ lẫn giúp tận dụng hiệu băng thơng, giảm chi phí tăng quy mô Khi nhu cầu người dùng tăng, yêu cầu chất lượng hài lòng khách hàng cần phải quan tâm để thu hút người dùng Đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Mạng ngang hàng ứng dụng mạng ngang hàng kỹ thuật truyền hình” thực với mong muốn tìm hiểu kiến thức ứng dụng chuyên sâu mạng ngang hàng Kết cấu đồ án gồm chương: Chương 1: Trình bày khái niệm mạng ngang hàng hay mạng đồng đẳng, ưu điểm hạn chế, cách phân loại ứng dụng triển khai mạng ngang hàng Chương 2: Trình bày mạng ngang hàng có cấu trúc mạng ngang hàng khơng có cấu trúc Chương 3: Đề cập đến xu hướng mở rộng, nâng cao chất lượng dịch vụ chất lượng trải nghiệm người dùng xem chương trình truyền hình qua mạng ngang hàng Trong trình thực đồ án này, em cố gắng đọc tìm hiểu nhiều tài liệu đề tài mới, tài liệu hạn chế nên chắn cịn nhiều thiếu sót Một lần nữa, em mong nhận góp ý thầy bạn vii TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án giới thiệu tổng quan mạng ngang hàng P2P,một số kiểu kiến trúc mạng ngang hàng, đặc điểm mơ hình mạng ngang hàng TV so với internet TV IPTV Trình bày khái niệm,các yếu tố ảnh hưởng mối quan hệ chất lượng dịch vụ QoS chất lượng trải nghiệm QoE truyền hình qua mạng ngang hàng P2PTV.Và từ đem phương pháp cao hiệu dịch vụ P2PTV ABSTRACT This project introduces an overview of P2P network, some kind of peer architecture, the characteristics of the model is better than peer Internet TV than TV and IPTV Presentation sheet concept, the factors that influence and relationship between the quality of service QoS and quality of experience QoE in television in the peer through P2PTV And thereby make high-performance method of service P2PTV viii Chƣơng TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGANG HÀNG 1.1 Giới thiệu chƣơng Chương trình bày khái niệm mạng ngang hàng, tìm hiểu đặc điểm ưu mạng để trả lời câu hỏi mạng ngang hàng nhận quan tâm nghiên cứu từ cộng đồng Chương so sánh mạng ngang hàng với mơ hình client – server đề cập chi tiết ứng dụng mạng ngang hàng 1.1.1 Giới thiệu mạng ngang hàng Hiện nay, số lĩnh vực mà giới hạn tài nguyên phần cứng không đủ để đápứng nhu cầu thực tế người sử dụng, mơ hình máy chủ - máy khách truyền thống tỏ rõ nhược điểm Giải pháp nghiên cứu nhiều năm làthay mơ hình máy chủ - máy khách việc sử dụng mạng ngang hàng Mạng ngang hàng (P2P: Peer-to-Peer) bắt đầu xuất từ 1999 thu hút quan tâm giới năm gần Đặc biệt việc áp dụng mơ hình P2P việc xây dựng ứng dụng truyền hình, xem video, điện thoại Internet (Internet-based telephony) đạt nhiều thành công Hiện ứng dụng P2P chiếm khoảng 50% (thậm chí 75%) băng thơng Internet Các ứng dụng kiểu mạng là: Napster, Skype, BitTorrent, FlashGet, Sopcast, ICQ vv 1.1.2 Khái niệm Mạng ngang hàng hệ thống bao gồm node liên kết với tự tổ chức thành topo mạng với mục đích chia sẻ tài ngun nội dung, chu trình xử lý, nhớ lưu trữ băng thơng, có khả thích ứng với cố chứa nhiều máy mà không cần trung gian hỗ trợ máy chủ trung tâm quan Hình 1.1 mơ hình mạng ngang hàng Trong mạng P2P, tất máy tham gia bình đẳng, máy QoE.Các yếu tố tổ chức thành hai phần, phần liên quan đến QoS phần liên quan đến yếu tố người QoE Khách quan Chủ quan Các yếu tố người QoS Các yếu tố dịch vụ Các yếu tố vận chuyển Các yếu tố ứng dụng Cảmxúc Tính cước dịch vụ Kinh nghiệm Hình 3.3 Các yếu tố đóng góp cho QoE Mặc dù cách tiếp cận chất lượng trải nghiệm đượccông nhận cơng cụ quan trọng việc tìm hiểu nhận thức người dùng hệ thống phân phối nội dung, khơng có nhiều thơng tin QoE người sử dụng hệ thống truyền hình P2P Khó khăn đằng sau đánh giá chủ quan hệ thống P2P bắt nguồn từ thực tế hệ thống P2P thường có khu vực địa lý rộng lớn, liên quan đến nhiều peer 3.4.2 Các yếu tố kỹ thuật P2PTV QoE Chất lượng trải nghiệm định nghĩa nhận thức người dùng chất lượng dịch vụ cụ thể mạng.Nó mạnh phụ thuộc vào kỳ vọng người dùng từ dịch vụ cung cấp Các yếu tố góp phần P2PTV QoE bao gồm: Độ trễ start - up, trễ chuyển kênh, tần số gián đoạn dịch vụ chất lượng phương tiện - Độ trễ Start - up Đây khoảng thời gian từ kênh chọn thực bắt đầu phát lại hnh.Một yếu tố để đánh giá tính hiệu hệ thống trải nghiệm khách hàng, yêu cầu đảm bảo liên tục phát video.Để trì liên tục hệ thống cần phải 37 có đệm.Hệ thống tải đoạn lưu đệm.Thời gian để truyền đoạn trễ khởi động Nó phụ thuộc vào tính khả dụng peer nội dung video Độ trễ phát lại từ đến 20 giây chấp nhận hầu hết ứng dụng video streaming Độ trễ Start - up yếu tố chất lượng quan trọng truyền hình trực tuyến Nếu giá trị cao chất lượng trải nghiệm người dùng thấp Tuy nhiên, truyền hình P2P trực tuyến trễ Start up điều tránh khỏi Điều chủ yếu do: + Các chế phát peer + Thời gian vào nhớ đệm, cần thiết để đối phó với jitter mạng, gói tin, tắc nghẽn tạm thời - Trễ chuyển kênh Đây thời gian cần để hệ thống đáp ứng yêu cầu thay đổi kênh từ người dùng.Các khách hàng chuyển kênh nhanh xác nào, phần quan trọng cho P2PTV QoE.Trong thời gian này, tìm kiếm thực cho tính khả dụng peer máy chủ video yêu cầu Thời gian chuyển đổi kênh cho dịch vụ truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh khoảng đến 1,5 giây Để đáp ứng thói quen người dùng cải thiện QoE, hệ thống truyền hình P2P cần phải cung cấp khả phát “mượt mà” trình chuyển kênh - Tần số gián đoạn dịch vụ Điều kéo dài từ quảng cáo thường xuyên phát video để gián đoạn gây thay đổi ngẫu nhiên thông số mạng (chẳng hạn trễ, jitter, băng thơng gói) Việc thiếu bảo đảm chất lượng dịch vụ với cấp chất lượng dịch vụ (QoS), suy người dùng gặp chậm trễ lâu hình ảnh đóng băng buffering liên tục - Chất lượng phương tiện (video audio) Đây coi yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến QoE Nó đề cập đến độ sắc nét, rõ ràng thay đổi phương tiện phát lại Các vấn đề video tạo lỗi hỏng blocking, mờ nhạt, nhiễu viền, rung nhiễu làm hỏng QoE.Audio khía cạnh chất lượng 38 phương tiện.Âm không đồng nhiễu khơng thể chấp nhận được.Trong hệ thống truyền hình P2P, peer không đồng ảnh hưởng đến chất lượng luồng video QoE đạt kỹ thuật dịch vụ hoạt động tốt.Vì vậy, điều quan trọng lựa chọn công nghệ hay dịch vụ để đáp ứng trải nghiệm người dùng Cũng nhìn nhận QoE tổng hợp từ tham số túy mang tính kỹ thuật QoS yếu tố khác khơng mang tính kỹ thuật đặc tính hệ thống thị giác thính giác người, đơn giản đăng ký sử dụng dịch vụ, giá dịch vụ, nội dung dịch vụ, tính sẵn sàng hỗ trợ từ nhà cung cấp QoE thường biểu đánh giá mang tính cảm nhận cá nhân “xuất sắc”, “tốt”, “trung bình”, “tạm chấp nhận”, “kém” “Hài lịng” khía cạnh quan trọng, cịn phụ thuộc vào khía cạnh khác, ví dụ: “độ tin cậy”, “độ khả dụng”, “tính dễ hiểu”, Yếu tố “truyền thơng”, phụ thuộc vào yếu tố khác “sự gián đoạn” “thất vọng”, yếu tố quan trọng tìm kiếm để đạt QoE tốt Sự hợp tác thời gian thực địi hỏi kết nối ổn định thơng qua 3.4.3 Mối quan hệ QoS QoE Chất lượng trải nghiệm chất lượng dịch vụ thường coi thực hai khái niệm khác nhau.QoE phụ thuộc vào quan điểm người dùng, QoS phụ thuộc vào quan điểm mạng QoS đơn đưa đến người dùng khái niệm kỹ thuật khô cứng chất lượng dịch vụ QoE phép đo hiệu từ đầu đến cuối mức dịch vụ từ nhìn nhận khách hàng thị cho biết hệ thống đáp ứng nhu cầu người sử dụng tốt tới mức QoE mô tả phần mở rộng QoS truyền thống theo nghĩa QoE cung cấp thông tin dịch vụ cung cấp từ người dùng cuối Cơ chế QoS cung cấp phương tiện để đảm bảo tài nguyên mạng theo yêu cầu ứng dụng truyền liệu để đạt độ yêu cầu người sử dụng QoE Thơng thường, có tham số hiệu mức dịch vụ ảnh hưởng đến tồn QoE Mối quan hệ QoE/QoS nhận biết theo hai cách: 39 + Cho phép đo QoS, người ta dự đốn QoE người sử dụng + Cho QoE dự định trước, người ta tạo hiệu lớp dịch QoE (ví dụ, MOS) vụ yêu cầu QoS (ví dụ, độ trễ) Hình 3.4 Mối quan hệ QoE QoS Các giải pháp QoS chất công cụ mà nhà quản trị khai thác mạng áp dụng để đem lại QoE.Tuy vậy, đảm bảo đáp ứng tốt tham số QoS chưa chắn đem lại hài lòng dịch vụ cho khách hàng QoE cịn bao hàm nhân tố khác ngồi tham số QoS Cũng thế, nhà cung cấp dịch vụ, việc đo kiểm QoE người dùng sau sửa đổi phù hợp dịch vụ để đáp ứng nhu cầu họ quan trọng Việc đảm bảo QoS quan trọng QoE.Nền tảng cung cấp chất lượng dịch vụ tốt chất lượng trải nghiệm cao đáp ứng Mặc dù cách tiếp cận chất lượng trải nghiệm đượccông nhận công cụ quan trọng việc tìm hiểu nhận thức người dùng hệ thống phân phối nội dung, khơng có nhiều thơng tin QoE người sử dụng hệ thống truyền hình P2P Khó khăn đằng sau đánh giá chủ quan hệ thống P2P bắt nguồn từ thực tế hệ thống P2P thường có khu vực địa lý rộng lớn, liên quan đến nhiều peer 3.5 Phƣơng pháp cải thiện hiệu hệ thống P2PTV 3.5.1 Mã hóa mơ tả MDC (Multiple Description Coding) Phương pháp để cải thiện hiệu hệ thống P2PTV sử dụng Mã hóa đa mô tả MDC (Multiple Description Coding) kết hợp với chế streaming 40 Phương pháp tiếp cận thông thường để chống lại lỗi kênh Yêu cầu tự động phát lại (Automatic Retransmission reQuest -ARQ) Sửa lỗi hướng (Forward Error Correction- FEC) yêu cầu truyền lại gói tin bị để bổ sung bít dự phịng với mục đích phát sửa lỗi Tuy nhiên, phương pháp tiếp cận dựa ARQ không áp dụng ứng dụng trở lại kênh khơng có sẵn chậm trễ truyền lại chấp nhận được.Đối với phương pháp tiếp cận dựa FEC,vì điều kiện mạng khác nhau, khó để thích nghi điều chỉnh số lượng dự phòng, khiến cho FEC thiếu hiệu không hiệu MDC phương pháp đề xuất để giải khắc phục tình trạng tổn thất lưu lượng kênh truyền dẫn.Ý tưởng MDC cung cấp khả phục hồi lỗi cho luồng media Mã hóa đa mơ tả MDC kỹ thuật mã hóa nguồn (ở phương tiện truyền thông - media: audio/video) thành N bitstreams khác (với N≥2) Mỗi bitstream gọi "mô tả".Các mô tả, giải mã độc lập, có nghĩa gửi qua đường truyền dẫn khác để đạt đích đến.MDC đặc biệt hiệu trễ nhạy cảm, ứng dụng thời gian thực video trực tuyến, tổn thất gói làm giảm đáng kể chất lượng.Nó giải vấn đề gói, cho phép người sử dụng với tất băng thơng khác xem video, đáp ứng QoS người dùng MDC mã hóa luồng media thành nhiều mô tả, mô tả chứa phần luồng ban đầu.Thông thường, để khôi phục lại hình ảnh ban đầu cần có tất mô tả.Trong MDC, cần nhiều mô tả đến người nhận số video với chất lượng định hiển thị, peer nhận số lượng mô tả dựa lực băng thông số lượng yêu cầu Nếu gói tin bị mất, gói liệu tương ứng mơ tả khác, có chứa biểu diễn khác liệu gói tin bị mất, video giải mã thành cơng, với mức độ xác thấp Chất lượng video cao peer nhận nhiều mô tả, ngược lại Điều biểu diễn hình 3.5 41 Hình 3.5 Cơ chế hoạt động MDC Ưu điểm MDC mơ tả chuyển tiếp tới máy thu sử dụng đường truyền dẫn tách rời nhau, có khả làm tăng khả phục hồi việc gói tin [9] + Media địa phương dựa đệm Hình 3.6 Media địa phương dựa đệm Sau media (video/audio) chia thành đoạn, đoạn phân thành hai loại: mở đầu khơng mở đầu, hình 3.6.Giả sử người dùng xem media từ đầu đến cuối m phân đoạn xem phân đoạn đầu.Bộ đệm chia thành hai lớp, đệm lớp sử dụng để lưu trữ mở đoạn mở đầu đệm lớp hai sử dụng để lưu trữ đoạn không mở đầu.Khi đệm đầy, lớp thực chế URL (ít sử dụng gần nhất) phát hành đoạn video không phổ biến.Lớp thứ hai chia thành hai phần Phần áp dụng cho media bao gồm hai quy tắc: thực chế vào trước trước (FIFO)và không gian sử dụng không vượt nửa không gian đệm Phần thứ hai thực chế URL áp dụng cho tồn 42 hệ thống media.Mục đích chế để tối đa hóa số lượng đoạn media tìm thấy địa phương giảm trễbằng cách sử dụng đệm có kích thước hợp lý với chế đệm nhanh 3.5.2.Cơ chế streaming Cơ chế streaming phù hợp cho hệ thống P2P video streaming kết hợp với mã hóa MDC.Media chia hai chiều tiền xử lý đoạn media, sau kết hợp với mã hóa MDC để truyền tải phân phối đoạn media.Trước minh họa chế streaming, hai yếu tố sau phải đảm bảo: + Media phổ biến, peer tham gia vào hệ thống theo trình tự mà khơng bị gián đoạn +Người dùng xem hết media từ đầu đến cuối sau rời mạng Bảng 3.3 cho biết ý nghĩa tham số phần Bảng 3.3 Kí hiệu Ý nghĩa Ký hiệu i Thứ tự mô tả i* Thứ tự mô tả mở đầu G i* Nhóm thứ tự mơ tả mở đầu L Media chia thành L đoạn j Thứ tự đoạn Sj,i Mô tả i đoạn j n Chất lượng media, số mô tả nhận N Số mô tả chia từ phân đoạn r Tốc độ phát Sj,i DB BS Băng thông tải người dùng Kích thước khơng gian đệm người dùng (đơn vị: mô tả đoạn Sj,i) T Khoảng thời gian (đơn vị: phút/ giây) ST Thời gian cung cấp Sj,i cho peer khác 43 - Quá trình tiền xử lý media phân chia hai chiều Media tiền xử lý máy chủ, Hình 3.7.Quá trình chiều chia media thành L phân đoạn, L ≥ Ví dụ: Một media chia thành khoảng thời gian 10 phút, phút 30 giây j viết tắt số thứ tự phân đoạn, 1≤ j≤L Quá trình chiều thứ hai mã hóa MDC đoạn thành N mơ tả i số thứ tự mô tả, ≤i≤ N Trước bắt đầu truyền tải media, media chia thành mô tả đoạn [S]_(j,i), mô tả đoạn phân phối với tốc độ không đổi (CBR) hệ thống Hình 3.7 Phân chia video hai chiều + Thiết kế chế - Phân nhóm Trước peer tham gia hệ thống, máy chủ thực trình tiền xử lý media tạo danh sách N nhóm (G_1, G_2,…, G_N, ), với N số mơ tả đoạn sau mã hóa MDC Có ba thơng tin danh sách: số liệu, IP, thời điểm tham gia Số mô tả mở đầu i^* peer nằm nhóm [ G]_(i^* ) Khi peer tham gia hệ thống phân loại thành N nhóm Mục đích chia nhóm để phân phối mô tả đoạn hệ thống, peer dễ dàng có dịch vụ u cầu Số mơ tả mở đầu i^* tính công thức sau: [ i]^*= byte cuối địa IP % N (1) Peer tham gia vàoG_(i^*) với i^* xác định công thức (1) Các peer phân loại nhóm để giảm thời gian tìm kiếm mô tả đoạn Phân phối mở đầu mô tả đoạn phức tạp hơn so với mô tả đoạn chế đệm 44 .- Xác định chất lượng media Peer cần chọn chất lượng yêu cầu media nhận dịch vụ sau phân nhóm Nếu peer tự chọn chất lượng media, gây vấn đề hoạt động với băng thông kích thước đệm hạn chế Ví dụ, băng thơng thấp làm cho điểm phát vượt phân đoạn tải trước peer nhận số lượng mong muốn mơ tả phân đoạn, có nghĩa tốc độ phát nhanh so với tốc độ tải Kích thước đệm nhỏ làm cho đệm nhanh bị đầy, lúc mô tả phân đoạn đệm không phân phối chế luồng, peer không nhận mô tả đoạn từ peer khác Chất lượng media (n) phải thỏa mãn công thức sau để tránh trường hợp trên: + Khi media phát đoạn media đó, peer đồng thời xem n mơ tả đoạn phân đoạn đó, r (bit/s) tốc độ phát mô tả đoạn, tốc độ phát phân đoạn xem là: n x r (bit/s) Băng thông tải peer (DB) phải cao so với tốc độ phát để media phát cách liên tục, n tính cơng thức: DB > n x r , N≥ n≥ (3.1) Trong chế này, đệm đầy, đoạn phát đoạn trước khơng phân phối Hơn nữa, ta cần khơng gian mơ tả đoạn phân đoạn Kích thước đệm peer phải lớn không gian dành mơ tả phân đoạn, sau peer nhận phân đoạn BS kích thước đệm peer, xác định tổng số mô tả phân đoạnS_(j,i), chất lượng media n phải thỏa mãn: BS > 2n + , N≥ n≥ (3.2) Khi peer tham gia vào hệ thống, chất lượng media n peer xác định công thức (2), (3) để có chất lượng phù hợp media.Lúc này, khơng có trễ phát peer nhận dịch vụ bình thường - Cơ chế nhớ đệm Peer lấy danh sách nhóm từ máy chủ sau trình Danh sách chứa peer tham gia vào hệ thống trước khoảng thời gian 45 T Sau peer thực chế nhớ đệm để nhận mô tả phân đoạn Cơ chế nhớ đệm áp dụng cho phân đoạn Số phân đoạn nhớ đệm theo thứ tự tăng dần để media hiển thị liên tục Khi peer tham gia vào hệ thống nhớ đệm lưu trữ mô tả đoạn ban đầu phân đoạn này, peer lấy mở đầu mô tả phân đoạn (S_(j,i^* )) nhóm từ peer nằm nhóm khác đủ chất lượng phân đoạn (n), sau tiếp tục nhớ đệm phân đoạn S_(j,i^* )của nhóm lựa chọn dựa danh sách nhóm DPeer A tham gia có N=5,[ i]^*= 2, n = Peer A thuộc nhóm G_2, Peer A lấy danh sách nhóm từ máy chủ, chứa peer tham gia trước chu kỳ T nhóm Đầu tiên, Peer A lấyS_j2 từ peer thuộc nhóm G_2 Sau nhận mở đầu mô tả đoạn, Peer A lấy [S]_j1, S_j4 từ peer nằm nhóm G_1, G_4 Các nhóm lựa chọn cách ngẫu nhiên Khi chất lượng phân đoạn thỏa mãn n = 3, Peer A tiếp tục nhớ đệm phân đoạn để kết thúc dịch vụ Hình 3.8 Ví dụ chế nhớ đệm Nếu khơng có danh sách nhóm, peer gửi yêu cầu máy chủ để lấy danh sách mới, chứa peer tham gia trước khoảng thời gian T 2T.Cuối cùng, khơng có danh sách mới, peer lấy trực tiếp dịch vụ từ máychủ Sau nhận dịch vụ, thứ tự danh sách nhóm thay đổi với mức độ tìm ưu tiên thấp yêu cầu để tránh nguồn tài nguyên bị chiếm dụng Khi đệm đầy chế nhớ đệm, đệm cần phải điều chỉnh theo chế đệm - Cơ chế đệm Khi peer nhận mô tả phân đoạn, danh sách đoạn mô tả lưu trữ vào nhớ đệm Danh sách chứa hai thơng tin [S]_ji ST, 46 ST thời gian cung cấp S_jicho peer khác Sự lựa chọn phân phối chế đệm dựa ST Phần đề cập phần mô tả phân đoạn mở đầu không phân phối đến peer nhận mô tả đoạn Phân đoạn đoạn mở đầu, peer xem media từ điểm bắt đầu media.Đoạn không phân phối để giảm tải cho server.Mô tả mở đầu đoạn thứ (S_(1,i^* )) tất peer nhóm phần mở đầu chế đệm Khi peer phát phân đoạn j, tất mô tả đoạn phân đoạn j phần mở đầu, mô tả đoạn không phân phối Mở rộng hơn, peer phát lại media từ vài giây trước bỏ lỡ phần media.Lúc này, tất mô tả đoạn (j – 1) phần mở đầu, mô tả đoạn không phân phối chế.Cuối cùng, mô tả đoạn sau phân đoạn j phát Các mô tả đoạn số mô tả mở đầu (S_(j,i^* )) cung cấp chuyển giao cho peer khác.S_(j,i^* )thuộc mô tả đoạn thứ cấp, mơ tả đoạn cịn lại thuộc mơ tả đoạn không mở đầu Sau mô tả đoạn không mở đầu phân phối, không gian đệm nhận mơ tả đoạn Sau ví dụ mơ tả chế Trên Hình 3.9, Peer A xem media phân đoạn thứ đệm Peer A bị đầy Lúc Peer A cần phân phối mô tả phân đoạn để không gian đệm tiếp tục nhớ đệm Khi đệm đầy, mô tả đoạn không mở đầu phân phối đầu tiên, sau đến đoạn mơ tả thứ cấp phân phối.[8] Hình 3.9 Tình trạng đệm Peer A 47 Cơ chế FIFO sử dụng q trình phân phối mơ tả đoạn không mở đầu Sau mô tả đoạn không mở đầu phân phối, đệm bị đầy nhận mô tả đoạn Lúc này, mô tả đoạn thứ cấp bắt đầu phân phối dựa tham số ST, chế sử dụng nhiều gần (MRU) sử dụng để phân phối mô tả đoạn thứ cấp Giá trị ST mô tả đoạn [S]_(j,i) đạt tối đa danh sách có nghĩa S_(j,i) cung cấp cho nhiều peer, tức peer lưu S_(j,i) đệm Cơ chế phân phối S_(j,i) đệm đầy Ví dụ Hình 3.10, Peer A phân phối S_1,5 Hình 3.10 Tình trạng đệm sau mơ tả đoạn không mở đầu đượcphân phối Sau mô tả đoạn không mở đầu phân phối, mô tả đoạn nhận sau đệm bị đầy, thể hình 3.11 Lúc này, mô tả đoạn thứ cấp cần phải phân phối chế MRU ST củaS_3,2đầu tiên danh sách, S_3,2 phân phối để nhớ đệm mô tả đoạn tiếp vào không gian đệm, thể hình 3.12 Hình 3.11 Tình trạng đệm sau tất mô tả đoạn không mở đầu phân phối 48 Hình 3.12 Tình trạng đệm sau mô tả đoạn thứ cấp phân phối 3.6 Kết luận chƣơng Qua chương cho ta hiểu dược cách rõ khái niệm QOS ,QOE loại truyền hình cho thấy thách thức mà truyền hình qua mạng ngang hàng P2PTV phải đối mặt khả liệu cao chậm trễ truyền tín hiệu Chương trình bày phương pháp cải thiện hiệu dịch vụ P2PTV cách sử dụng mã hóa đa mơ tả kết hợp chế streaming.MDC mã hóa luồng media thành nhiều mô tả, mô tả chứa phần luồng ban đầu Chất lượng video cao peer nhận nhiều mô tả, ngược lại 49 KẾT LUẬN Hệ thống mạng ngang hàng P2P cọi giải pháp triển vọng để khắc phục nhược điểm mơ hình mạng client - server Đồ án trình bày nội dung bao gồm: Chương giới thiệu tổng quát khái niệm, đặc điểm mạng ngang hàng.Các ứng dụng đa phương tiện triển khai qua mạng ngang hàng trình bày.Các dịch vụ mà P2P cung cấp chia sẻ file, truyền hình theo yêu cầu, truyền hình tương tác Trong chương giới thiệu mơ hình mạng ngang hàng có cấu trúc mạng ngang hàng khơng có cấu trúc Chương tìm hiểu P2PTV, thông số QoS QoE ảnh hưởng lên hiệu dịch vụ P2PTV trình bày.Từ nghiên cứu phương pháp để nâng cao hiệu P2PTV Tương lai P2PTV ngành công nghiệp truyền hình phức tạp khơng chắn.P2PTV có khả sử dụng nhiều năm tới.Với tất hội rủi ro P2PTV mang lại, P2PTV công nghệ đáng ý Hướng nghiên cứu tiếp theo: Đồ án mở rộng nghiên cứu mơ hình tối ưu cấu trúc cho hệ thống P2PTV Ngồi ra, phân tích sâu phương pháp đảm bảo QoS, QoE P2PTV Do thời gian nghiên cứu có hạn nên đề tài nghiên cứu khơng thể tránh khỏi thiếu sót, vậyem mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy cô giáo bạn 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Xuemin Shen, Heather Yu, John Buford, Mursalin Akon, Handbook of Peer to peer networking, Springer, 2010 [2] Olivier Veeneman, Risks and opportunities of P2PTV for the television industry, 2009 [3] Adamu Aminu, Yulia Gaidamaka, Andrey Samuylov, Analytical Modeling of P2PTV Network, 2010 [4] Yaw - Chung Chen, Shang - Shu Li and Kuan - Teng Chen, An Efficient Source Allocation Approach for QoS Support in P2PTV Systems, 2010 [5] Kestutis Mintauckis, Empirical studies of Quality of Experience (QoE) – A Systematic Literature Survey, 2010 [6] Florence Agboma; Malcolm Smy; Antonio Liotta , QoE analysis of a peer - to - peer television system, 2008 [7] Yue Lu, Fernando Kuipers, Milena Janic and Piet Van Mieghem, E2E blocking probability of IPTV and P2PTV, 2008 [8] Csaba Kiraly, Luca Abeni, Renato Lo Cigno, Effects of P2P Streaming on Video Quality, 2010 51 ... Đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Mạng ngang hàng ứng dụng mạng ngang hàng kỹ thuật truyền hình? ?? thực với mong muốn tìm hiểu kiến thức ứng dụng chuyên sâu mạng ngang hàng Kết cấu đồ án gồm chương:... đồng nghiên cứu Mạng có nhiều ứng dụngvà ứng dụng thường gặp chia sẻ tập tin với nhiều hình thức âm thanh, hình ảnh, liệu để truyền liệu thời gian thực điện thoại Hiện nay, ứng dụng truyền hình. .. bày khái niệm mạng ngang hàng hay mạng đồng đẳng, ưu điểm hạn chế, cách phân loại ứng dụng triển khai mạng ngang hàng Chương 2: Trình bày mạng ngang hàng có cấu trúc mạng ngang hàng khơng có