Kiến trúc truyền tải biên xác định cách mà lưu lượng từ các dịch vụ thoại, truy nhập Internet và video được tập trung thành các cấu trúc logíc riêng biệt trong mạng tập trung và truy nhập. Mạng biên bao gồm các kết nối tập trung GE giữa các AR, DSLAM, DSL links và HAG.
Hình 20: Mạng truyền tải biên 2.6.5. Các chức năng DSLAM
DSLAM Ethernet thực hiện chức năng chuyển mạch lớp MAC giữa ATM VCs trên các tuyến DSL và GE hướng lên. DSLAM này duy trì một nhóm cầu nối Ethernet riêng rẽ cho mỗi dịch vụ. Từng trường hợp riêng rẽ của chức năng chuyển tiếp và tự học lớp MAC được duy trì cho mỗi nhóm cầu nối. Các gói tin đến từ tuyến GE được sắp xếp tới một nhóm cầu nối theo chuẩn 802.1q VLAN gắn thẻ vào gói tin. Các gói tin đến từ mỗi tuyến DSL được sắp xếp tới một nhóm cầu nối bởi các phương tiện của một hoặc hai phương pháp.
Phương pháp thứ nhất sử dụng giá trị ATM VPI/VCI kết hợp với mỗi khung AAL-5. Phương pháp thứ hai là để DSLAM và HAG hỗ trợ sử dụng 802.1q VLAN gắn thẻ qua tuyến DSL. Với dạng đóng gói này, DSLAM có thể sử dụng 802.1q VLAN để gắn thẻ vào gói tin từ tuyến DSL để xác định nhóm cầu nối mà mỗi gói tin được ánh xạ tới. Hai phương pháp trên được mô tả như Hình 21.
Bởi vì việc đóng gói ATM được sử dụng chỉ trên tuyến DSL giữa DSLAM và HAG nên không có chuyển mạch lớp ATM nào được thực hiện ở mạng biên. Cũng bởi vì giá trị ATM VPI/VCI đối với mỗi mạch ảo có nghĩa chỉ với nội dung của tuyến DSL nên DSLAM có thể gán cùng một giá trị ATM VPI/VCI để sử dụng trên mọi tuyến DSL đối với mỗi dịch vụ. Điều này làm đơn giản hóa cấu hình của DSLAM bởi vì các tuyến DSL được cấu hình tương tự nhau.
Hình 21: DSLAM Bridge-Group
Để đảm bảo các thuê bao kết nối vào các tuyến DSL không thể lẫn các gói tin với nhau, các khung Ethernet (bao gồm các khung quảng bá) đến một nhóm cầu nối từ một ATM VC luôn luôn được truyền đi trên tuyến GE hướng lên, độc lập với trạng thái của bảng chuyển tiếp MAC. Các khung Ethernet đến từ GE hướng lên được chuyển tiếp tới một tuyến DSL bằng các thuật toán chuyển tiếp và tự học lớp MAC tiêu chuẩn.
Khi chuyển tiếp lớp MAC được sử dụng cho các ứng dụng video unicast như dịch vụ VoD, thì đầu vào bảng MAC hướng xuống cho một luồng video có thể bị vào trạng thái thời gian chờ nếu không gói tin nào được gửi từ STB trong suốt kỳ hạn MAC của DSLAM. Để giải quyết vấn đề này thì DSLAM phải được hỗ trợ khả năng ngăn chặn tràn trên các nhóm cầu nối video. Việc này giúp DSLAM không bị tràn lưu lượng khi không có đầu vào bảng cầu nối.
2.6.6. Các chức năng cổng truy nhập gia đình (HAG)
HAG thực hiện các đáp ứng vật lý như cầu nối lớp 2 giữa một hoặc nhiều phương tiện vật lý tại các thuê bao và tuyến DSL hướng lên sử dụng đóng gói cầu nối RFC 2684. Kiến trúc truyền tải không tạo ra giả định về phương tiện vật lý sử dụng cho các dịch vụ triple-play.
Kiến trúc truyền tải cũng giả định rằng các thiết bị tại nhà kết cuối các luồng IP cho dịch vụ video và truy nhập Internet là không được tích hợp vào HAG. Vì vậy, kiến trúc này giả định rằng phương tiện vật lý trong nhà có khả năng về truyền tải
các gói tin IP và sử dụng phương thức đóng gói lớp 2 có thể được chuyển thành một header truyền tải theo hướng thẳng.
Đối với dịch vụ thoại, HAG gồm một gateway thoại tích hợp để chuyển VoIP thành một hoặc nhiều cổng FXS kết nối đường điện thoại tại nhà qua một hoặc nhiều cổng RJ-11.
2.6.6.1. Sự phân chia lưu lượng dựa trên các cổng vật lý
Phương thức các cổng vật lý của việc phân chia lưu lượng mang lại thuận lợi cho thuê bao kết nối có dây sử dụng các phương tiện vật lý riêng rẽ cho mỗi dịch vụ triple-play. Hệ thống đường dây vật lý của các thuê bao ngày nay gồm các đường dây điện thoại đối với các dịch vụ điện thoại, cáp đồng trục của truyền hình hoặc STB đối với các dịch vụ video, và cáp Category 5 đối với các dịch vụ truy nhập Internet.
Một HAG có thể có thuận lợi đối với các hệ thống có dây để cung cấp các dịch vụ riêng rẽ gồm một gateway VoIP tích hợp cho dịch vụ thoại, kết cuối bằng sự kết hợp truyền thông trên cáp đồng trục (MoCA) có dây đối với dịch vụ video, và kết cuối bằng chuẩn 802.11 hoặc 802.3 đối với dịch vụ truy nhập Internet. Bởi vì mỗi loại dịch vụ được kết cuối tại HAG bằng các phương tiện vật lý khác nhau nên HAG có khả năng xác định với VLAN hướng lên hoặc ATM VC để kết hợp với mỗi gói tin bằng việc xác định cổng vật lý mà gói tin đến. Hình 11 mô tả sự phân chia lưu lượng trên các cổng vật lý tại HAG.
Hình 22: Phân chia lưu lượng trên các cổng vật lý
2.6.6.2. Sự phân chia lưu lượng dựa trên địa chỉ MAC
Một HAG có thể sử dụng địa chỉ MAC nguồn của gói tin đến từ mạng của các hộ thuê bao để xác định dịch vụ mà mỗi gói tin nên được kết hợp với. Trong trường hợp này, HAG duy trì một ánh xạ của địa chi MAC để phục vụ cho một hoặc nhiều
dịch vụ. Ánh xạ của địa chỉ MAC tới dịch vụ có thể được cung cấp tĩnh tại HAG hoặc có thể học động.
Các bảng địa chỉ MAC thường được dùng cho cả lưu lượng hướng lên và hướng xuống. Bảng này duy trì một ánh xạ trong số địa chỉ MAC, cổng mạng tại phía thuê bao và dịch vụ VC và VLAN trên tuyến DSL. Các đầu vào trong bảng được tìm kiếm theo địa chỉ MAC nguồn cho toàn bộ các gói tin nhận được trên một cổng kết nối tới mạng, và theo địa chỉ MAC đích cho các gói tin nhận được trên tuyến DSL. Các gói tin quảng bá hoặc multicast nhận được từ tuyến DSL được quảng bá tới toàn bộ các cổng kết nối tới mạng. Nếu bảng không còn chỗ cho gói tin nhân được trên tuyến DSL thì gói tin sẽ bị tràn tới toàn bộ các cổng kết nối tới mạng. Nếu bảng không còn chỗ cho gói tin nhận được trên cổng mạng thì gói tin sẽ tràn tới toàn bộ VC và VLAN trên tuyến DSL.
Kết luận
Công nghệ truyền hình qua giao thức internet ra đời dựa trên sự ra đời và phát triển của hàng loạt những công nghệ trong truyền hình cũng như truyền thông.
Trong việc xử lý hình ảnh thì chuẩn nén có vai trò va ý nghĩa quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ IPTV. Chuẩn nén MPEG-4 AVC đánh dấu bước ngoặt trong lĩnh vực nén video xử dụng kỹ thuật tiên tiến nhằm xử dụng băng thông hiệu quả và đem lại chất lượng ảnh tốt hơn và nó được lựa chon ứng dụng trong IPTV.
Bên cạnh đó sự phát triển của công nghệ địên tử đã đem lại cho IPTV ngày càng có cơ hội phát triển. Sự phát triển mạnh mẽ của mạng băng rộng làm cho IPTV có cơ hội được phổ biến rộng rãi hơn. Các thiết bị đâu cuối hỗ trợ tích cực để đem lại thành công cho IPTV.
CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG IPTV VÀ ỨNG DỤNG TRIỂN KHAI TẠI VNPT BẮC NINH
3.1. Khái niệm QoE và QoS
Thuật ngữ QoE (Quality of Experience) và QoS (Quality of Service) thường có thể sử dụng thay thế cho nhau nhưng thực tế là hai khái niệm khác nhau.
QoE ở đây được hiểu là chất lượng tổng thể của hệ thống theo quan điểm của người sử dụng.QoE là số đo chất lượng đầu cuối-tới-đầu cuối tại mức các dịch vụ từ phương diện đối tượng sử dụng và chỉ thị hệ thống đáp ứng các yêu cầu của người sử dụng tốt như thế nào. MOS là giá trị đo QoE, thường được sử dụng trong các phép đo đánh giá định tính để phân loại các tác động của nhiều loại suy giảm chất lượng dịch vụ đến cảm nhận của đối tượng sử dụng. Các giá trị đo chất lượng dịch vụ định lượng khác như các khoảng thời gian dịch vụ bị giảm chất lượng (ví dụ các giây giảm chất lượng, các giây bị lỗi, các giây không khả dụng..) cung cấp ít thông tin hơn nhưng dễ để tiến hành đo kiểm. QoE cũng đã được nghiên cứu và quy định chính thức trong ATIS IPTV Interoperability Forum (IFF), QoS Metric Task Force (QoSM).
QoS là số đo chất lượng tại mức gói xét từ khía cạnh mạng. QoS còn liên quan đến tập hợp các công nghệ (các cơ chế QoS) cho phép nhà quản lý mạng kiểm soát các tác động của tắc nghẽ đối với chất lượng ứng dụng cũng như xắp xếp các dịch vụ phân biệt thành các luồng lưu lượng mạng xác định hoặc cho đối tượng sử dụng đã được lựa chọn. Các số đo QoS có thể bao gồm các số đo lớp mạng như tỉ lệ mất gói, trễ hay rung pha.
Quá trình truyền tải tín hiệu video có chất lượng tương đương hoặc cao hơn so với tín hiệu video được truyền tải bởi các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền hiện có là điều kiện tiên quyết đối với việc cung cấp các dịch vụ IPTV. Các nhà quản lý mạng IPTV cần phải đảm bảo rằng mạng của họ hỗ trợ hệ thống QoS. QoS đối với mạng IPTV định rõ các nguồn tài nguyên và các tham số mạng cần thiết để đảm bảo chất lượng các luồng tín hiệu đa phương tiện không bị suy giảm khi qua mạng từ nguồn tới IPTVCD.
Nói chung, có mối liên hệ phi tuyến giữa QoE khi được đo theo MOS và nhiều tham số định tính lượng của chất lượng dịch vụ (ví dụ tốc độ bit. Tỉ lệ mất gói, trễ, độ khả dụng, vv…) như minh họa trong Hình 23.
Hình 23: Mố tương quan giữt QoE và QoS
Hình 24: Các yếu tố tác động tới QoE
Thông thường có nhiều số đo chất lượng mức dịch vụ (QoS) ảnh hưởng tới QoE tổng thể. Hình 2.2 minh họa các yếu tố tác động tới QoE. Mối quan hệ giữa QoE và các tham số chất lượng dịch vụ có được dựa trên kinh nghiệm. Khi xác định được mối quan hệ QoE/QoS, chúng ta có thể sử dụng tương quan này theo hai cách:
* Với một giá trị QoS cho trước, dự đoán QoE người sử dụng có thể có được * Với mức QoE mục tiêu, suy ra chất lượng lớp dịch vụ cần đạt
Để đảm bảo có được chất lượng dịch vụ thích hợp, cần đặt ra các mục tiêu QoE cho từng dịch vụ và bao hàm trong những giai đoạn ban đầu thiết kế mạng và các quá trình kỹ thuật mà ở đó các mục tiêu QoE này sẽ được chuyển thành các số đo định lượng chất lượng mức dịch vụ.
QoE là yếu tố quan trọng trong sự thành công trên thị trường của các dịch vụ triple-play, bao gồm cả IPTV. Người sử dụng không quan tâm đến việc nhà khai thác viễn thông làm cách nào để đạt được chất lượng dịch vụ. Vấn đề đối với họ là một dịch vụ có thể đáp ứng đến mức nào mong đợi của họ về tính hoạt động hiệu quả, độ khả dụng và dễ dàng sử dụng.
Trong các tiêu chuẩn về chất lượng dịch vụ của Bộ Thông tin và Tryền thông, chất lượng dịch vụ được định nghĩa “là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu thể hiện mức độ hài lòng của người sử dụng dịch vụ đối với dịch vụ đó”. Định nghĩa này
tương đương với khái niệm QoE.
3.2. Các yếu tố đánh giá chất lượng dịch vụ Video
Trong IPTV, dịch vụ video quảng bá và VoD đóng vai trò chủ yếu. Do vậy, hầu hết các tổ chức tiêu chuẩn hóa, các nhà cung cấp dịch vụ và các hãng chế tạo thiết bị đo tập trung nghiên cứu về các yếu tố dùng để đánh giá chất lượng dịch vụ video và phát triển các phương pháp đo video IPTV.
Thông thường, để nhận định các yếu tố để đánh giá chất lượng của một dịch vụ mới, cần quan tâm tới ba yếu tố:
* Quá trình thiết lập phiên, còn có thể gọi là khởi tạo dịch vụ (ví dụ như quay số đối với dịch vụ thoại, thiết lặp phiên VoD, logging on...)
* Dịch vụ hoạt động như thế nào sau khi đã được khởi tạo * Quá trình kết thúc dịch vụ
Trong các yếu tố khi sử dụng dịch vụ hay ứng dụng, có rất nhiều khía cạnh ảnh hưởng tới chất lượng tổng thể của dịch vụ bao gồm:
* Đối tượng sử dụng
* Đáp ứng của ứng dụng/dịch vụ (Control Plane & Data Plane) * Độ trung thực của thông tin/nội dung được chuyển tải (Data Plane) * Tính bảo mật
* Độ tin cậy/Độ khả dụng
Khi khảo sát một môi trường dịch vụ đầy đủ theo bất kỳ khía cạnh nào nêu trên, cần quan tâm tới ba lớp:
* Lớp dịch vụ: QoE được đo kiểm tại đây
* Lớp ứng dụng: tại đay nhiều tham số ứng dụng được thiết lập, ví dụ loại codec, tốc độ bit, cơ chế sửa lỗi lớp ứng dụng..
* Lớp truyền tải: tại lớp này, rất nhiều yếu tố gây suy giảm chất lượng (suy hao, trễ, rung pha) có thể xuất hiện và tại đây các cơ chế sửa lỗi và QoS được sử dụng.
* Tại lớp dịch vụ video, các phương diện đánh giá QoE bao gồm đáp ứng tương tác (trễ chuyển kênh, đáp ứng điều khiển VoD và PVR/nPVR)
* Mặt phẳng dữ liệu:
+ Chất lượng “ảnh”: nhiều điểm có khả năng tác động tới chất lượng hình ảnh. Các yếu tố giảm chất lượng: mờ hình, méo cạnh, giật hình, số liệu ảnh không chính xác do mất gói...
+ Chất lượng âm thanh: tương tác âm thanh và hình ảnh tới chất lượng tổng thể của tín hiệu đa phương tiện. Đồng bộ các tín hiệu đa phương tiện (giữa hình và
tiếng)
* Khả năng sử dụng: tương tác đối tượng sử dụng-dịch vụ (thiết lập, tìm kiếm nội dung-EGP, PVR, điều khiển từ xa...)
* Độ tin cậy/Độ khả dung: tỉ lệ nghẽn phiên
* Bảo mật/Tính riêng tư: đọ bảo mật tác động lên các khía cạnh khác (ví dụ trễ mã hóa/giải mã)
* Nội dung: nội dung phổ biến, chất lượng cao, theo xu thế là yếu tố chính quyết định sự thành công của TVoDSL, đặc biệt với các dịch vụ VoD.
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ IPTV
Có thể thấy trên mạng truyền tải dịch vụ IPTV có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ IPTV. Hình 2.3 minh họa hệ thống phân phối dịch vụ video đầu cuối-tới-đầu cuối. Tại lớp ứng dụng video, bao gồm quá trình thu thập và mã hóa (nguồn video, các tham số bộ mã hóa), quá trình giải mã và hiển thị (bộ giả mã của set-top box, thiết bị hiển thị) và bất kỳ cơ cấu sửa lỗi nào đó ở lớp ứng dụng. Các phần tử lớp truyền tải bao gồm quá trình tạo gói và các mạng vùng, truy nhập và gia đình.
Trên thực tế, có một số nguyên nhân chính gây ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ IPTV, đó là:nội dung nguồn chất lượng kém, quá trình mã hóa sử dụng tại trung tâm số liệu IPTV, độ dài nhóm ảnh (GOP), gói tin , thứ tự gói tin, mất gói, trễ, rung pha tín hiệu video, tranh chấp với các dịch vụ triple-play khác, các tham số cấu hình không chính xác, và nghẽn máy chủ. Hình 2.4 minh họa các loại lỗi xuất hiện trong lớp vật lý và giao thức cũng như phạm vi ảnh hưởng của chúng tới chất lượng dịch vụ.
3.3.1. Yếu tố chất lượng nguồn tín hiệu video
Nguồn video có thể là phim, băng từ tương tự, nội dung số (như máy chủ video), hay chương trình truyền hình trục tiếp (tương tự hoặc số). Chất lượng của các nguồn ban đầu ảnh hưởng rất lớn tới hiệu quả mã hóa và chất lượng tổng thể. Nhiễu trong nội dung nguồn làm lãng phí các bit mã hóa. Điều quan trọng là nội dung nguồn chất lượng kém sẽ ảnh hưởng tiêu cực tới chất lượng của nội dung được truyền tải qua toàn mạng từ nguồn tới đối tượng sử dụng.