QoE ngày nay đã trở thành một tiêu chí quyết định sự thành công của công tác quản lý mạng. Mục tiêu của nghiên cứu này là đề xuất một mô hình điều khiển thích nghi có thể tích hợp khái niệm QoE để cải thiện chất lượng dịch vụ của một hệ thống mạng. Mô hình này nhằm mục đích tạo ra sự tương tác giữa các đối tượng ở lớp một dưới quan điểm của người sử dụng, các ứng dụng và các thành phần mạng. Điều này thu được bằng cách phân tích sự tương tác giữa người sử dụng và các ứng dụng với thông số cảm nhận chất lượng sử dụng để lựa chọn các mô-đun kiểm soát /ra lệnh trong các thành phần của mạng. Ý tưởng chính là thiết kế một vòng lặp thích ứng nâng cao chất lượng dịch vụ của một hệ thống mạng bằng cách xem xét các thông tin phản hồi của người dùng (hình 2.4). Trong mô hình của dưới đây, các mô-đun đo lường sự cảm nhận sẽ đánh giá phản hồi người dùng và gửi kết quả cho các mô-đun điều khiển. Các phân tích kết quả thu được sau đó sẽ đưa ra quyết định và gửi nó đến các mô-đun lệnh để khởi tạo các tác động đã được lựa chọn cho mạng. Mô hình vòng lặp này đề cập đến một hệ thống thích ứng dựa trên khái niệm QoE.
Hệ thống mạng cơ bản sử dụng là một mạng phân phối nội dung (CDN) đã chọn các phương pháp để đưa nội dung từ các máy chủ gốc đến các máy chủ ở gần người dùng, cụ thể là các máy chủ sao chép. Trong trường hợp này, yêu cầu của người sử dụng được chuyển giao cho một máy chủ sao chép thay vì gửi đến máy chủ gốc. Luận văn sẽ tìm hiểu vấn đề về phương pháp lựa chọn máy chủ sao chép sẽ phục vụ cho mỗi yêu cầu cụ thể của người dùng để làm cho người sử dụng hài lòng nhất có thể. Một lợi ích khác của việc lựa chọn máy chủ sao chép thích hợp là quá trình lựa chọn này sẽ dẫn đến việc giảm chi phí tài nguyên mạng so với việc sử dụng mạng thông tin liên lạc truyền thống. Về mặt lý thuyết, kiến trúc chức năng CDN bao gồm hai lớp chính: lớp định tuyến và lớp lựa chọn máy chủ.
• Lớp lựa chọn máy chủ: các nhà cung cấp CDN tái tạo nội dung đến các máy chủ sao chép. Yêu cầu nội dung người dung gửi được chuyển hướng đến các máy chủ sao chép thích hợp. Lớp này sẽ xem xét các phương pháp lựa chọn máy chủ (vấn đề chính của luận văn) để cải thiện chất lượng nội dung nhận thức ở phía người dùng cuối. Lớp này độc lập với lưu lượng định tuyến và các phương thức định tuyến của mạng.
• Lớp định tuyến: Các thành phần mạng lõi (ví dụ như thiết bị định tuyến, chuyển mạch…) quan tâm đến quá trình định tuyến để cung cấp các kết nối mạng cơ bản và đảm bảo QoS cho các yêu cầu hoặc loại lưu lượng cụ thể. Lớp này không đóng bất kỳ vai trò tích cực trong quá trình lựa chọn máy chủ thực hiện bởi lớp lựa chọn máy chủ mô tả ở trên.
Hai lớp độc lập nói trên chính là các quá trình quyết định chính của kiến trúc CDN (hình 2.5). Trong khi lớp định tuyến xử lý quá trình tìm đường để tối ưu hóa các nhiệm vụ cung cấp dữ liệu, lớp lựa chọn máy chủ thực hiện quá trình lựa chọn máy chủ để lựa chọn một máy chủ sao chép tối ưu đối với một phép đo hiệu suất cần phải được xác định. Bài viết này tập trung vào lớp lựa chọn máy chủ. Chính xác hơn, luận văn đề xuất một chính sách lựa chọn máy chủ trong CDN (như đã nói ở trên).
Hình 2.5: Hai lớp trong kiến trúc CDN
Lựa chọn máy chủ là một quá trình quan trọng trong bất kỳ CDN nào, mục đích của nó là nhằm lựa chọn máy chủ phù hợp theo các thông số đã được định nghĩa trước. Nếu một máy chủ không phù hợp được chọn (ví dụ, máy chủ bị quá tải hoặc ở rất xa) thì chất lượng của các dữ liệu được truyền sẽ được nhanh chóng bị suy giảm. Như đã giải thích ở phần trước, trong các nghiên cứu trước đây, phương pháp lựa chọn máy chủ chủ yếu dựa trên tham số chất lượng dịch vụ (QoS) như thời gian một lần đi vòng (RTT), hop-count giữa một cặp client-server, tỷ lệ tổn thất… Tuy nhiên, những nghiên cứu này lại không quan tâm tới một khái niệm rất quan trọng, có thể coi là nhân tố quyết định sự thành công của việc triển khai các dịch vụ trong tương lai là cảm nhận của người dùng. Yếu tố quan trọng này thường được gọi là mô hình chất lượng trải nghiệm (QoE).
Luận văn tập trung vào các mô-đun kiểm soát trong mô hình đề xuất dựa trên QoE (hình 2.4). Luận văn đã hiện thực hóa phương pháp lựa chọn máy chủ trong hệ thống CDN thành một vấn đề Multi-Armed Bandit (MAB) [17]. Phương pháp này sử dụng các ý kiến phản hồi QoE thu được từ người dùng khi sử dụng dịch vụ đa phương tiện. Việc hiện thực hóa Multi-Armed Bandit tạo ra hai nhiệm vụ đồng thời, thứ nhất là cố gắng tiếp thu kiến thức mới về mạng và thứ hai là tối ưu hóa quyết
định của nó dựa trên những kiến thức hiện có. Nội dung chính của nghiên cứu này gồm có:
• Mô hình kiểm soát thích ứng thời gian thực (hình 2.4) • Một kiến trúc CDN mới sử dụng tham số QoE
• Khác với kiến trúc truyền thống chỉ sử dụng các thông số QoS
• Một thuật toán lựa chọn máy chủ được hiện thực hóa thành một Multi-Armed Bandit
Phần tiếp theo trình bày các phương pháp đo lường QoE luận văn sử dụng để đánh giá sự hài lòng của người dùng. Cần lưu ý rằng trọng tâm của luận văn này không phải là phương pháp QoE mà ta chỉ dùng nó để đo một giá trị QoE được gọi là điểm cảm nhận nhận người dùng UPS.