IPTV bao trùm cả live TV (multicasting) cũng nhƣ Video on Demand VoD. Thiết bị đầu cuối của IPTV đòi hỏi có một máy tính cá nhân hoặc một Set-Top Box nối với TV. Nội dung video sử dụng chuẩn mã hoá MPEG-2 hoặc MPEG-4 và chúng gửi một chuỗi MPEG phân phối qua IP Multicast (đối với truyền hình trực tiếp) hoặc qua IP Unicast (đối với VoD). IP Multicast là một phƣơng thức mà thông tin có thể đƣợc gửi đến nhiều máy tính trong cùng một thời gian.
1.4.1 Truyền dẫn Multicast
Một địa chỉ Multicast cho phép phân phối dữ liệu tới một tập hợp các host đã đƣợc cấu hình nhƣ những thành viên của một nhóm Multicast trong các mạng con phân tán khác nhau. Đây là phƣơng pháp truyền dẫn đa điểm, trong đó chỉ các host có nhu cầu nhận dữ liệu mới tham gia vào nhóm. Điều này hạn chế tối đa sự lãng phí băng thông trên mạng, hơn nữa còn nhờ cơ chế gửi gói dữ liệu Multicast mà băng thông đƣợc tiết kiệm triệt để.
1.4.2 Truyền dẫn Unicast
Truyền dẫn Unicast, hay còn gọi là truyền dẫn điểm - điểm. Trong hình thức truyền dẫn này, nhiều host muốn nhận thông tin từ một bên gửi thì bên gửi đó phải truyền nhiều gói tin đến các bên nhận. Điều này sẽ dẫn đến gia tăng băng thông khi có quá nhiều bên nhận và không hiệu quả về nguồn và bộ đệm.
Hình 1.7 Minh hoạ cho truyền dẫn Unicast 1.4.3 Các giao thức khác
Trong hệ thống chuẩn IPTV, các giao thức chuẩn dƣới đây đƣợc sử dụng:
Live TV đang dùng IGMP (Internet Group Management Protocol - Giao thức quản lý nhóm Internet) version 2 hoặc IGMP version 3 cho việc kết nối đến multicast stream (TV channel), và cho việc thay đổi từ một multicast stream đến stream khác (thay đổi kênh TV). IGMP hoạt động trong các mạng LAN hoặc VLAN, các giao thức khác nhƣ Protocol Independent Multicast (PIM) đƣợc sử dụng để định tuyến các IPTV multicast stream từ phân đoạn mạng LAN này tới các phân đoạn mạng LAN khác.
VOD sử dụng giao thức UDP (User Datagram Protocol) hoặc RTP (Real Time Transport Protocol) cho việc truyền các kênh chƣơng trình, giao thức RTSP (Real Time Streaming Protocol) đƣợc sử dụng để điều khiển việc truyền dẫn tín hiệu VOD.
NPVR (Network-based Personal Video Recorder) NPVR là một dịch vụ mà ở đó truyền hình phát theo thời gian thực cho phép ngƣời dùng cuối chiếm dụng trên mạng một không gian trong máy chủ, truy cập đến các chƣơng trình ghi sẵn theo danh mục ngƣời dùng chọn, không phải là danh mục có sẵn của nhà cung cấp dịch vụ. Hệ thống NPVR cung cấp time-shifted các chƣơng trình quảng bá, cho phép thuê bao ghi lại và xem các chƣơng trình yêu thích của họ, mà không đòi hỏi thiết bị PVR cá nhân. NPVR, giống nhƣ VOD, sử dụng giao thức UDP hoặc RTP cho việc truyền các kênh chƣơng trình, và sử dụng giao thức RTSP cho việc điều khiển việc truyền dẫn tín hiệu.
1.5 Kết luận chƣơng 1
Dịch vụ IPTV với những ƣu điểm nổi trội so với các chuẩn truyền hình truyền thống đã và đang đƣợc phát triển mạnh mẽ trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam. Đi kèm với IPTV là rất nhiều dịch vụ giá trị gia tăng khác nhƣ: truyền hình theo yêu cầu, mạng giáo dục từ xa, hội thảo từ xa, … Với việc sử dụng công nghệ mạng IP để truyền dẫn tín hiệu truyền hình, việc xem truyền hình hiện đại sẽ rất khác so với xem truyền hình trƣớc đây. Các tín hiệu truyền hình bây giờ không khác gì những dữ liệu khác. Nhờ đó, ngoài các kênh truyền hình quảng bá truyền thống, chúng ta sẽ có thêm những kênh truyền hình riêng biệt, tƣơng tác để thỏa mãn các nhu cầu khác nhau của từng khách hàng.
CHƢƠNG 2
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ IPTV 2.1 Giới thiệu chung về chất lƣợng dịch vụ IPTV
2.1.1 Khái niệm QoS, QoE 2.1.1.1 Khái niệm QoS 2.1.1.1 Khái niệm QoS
Chất lƣợng dịch vụ (QoS – Quality of Service) là một khái niệm rộng và có thể tiếp cận theo nhiều hƣớng khác nhau. Theo khuyến nghị của Liên minh viễn thông quốc tế ITU-T (International Telecommunication Union) chất lƣợng dịch vụ là tập hợp các khía cạch của hiệu năng dịch vụ nhằm xác định cấp độ thỏa mãn của người sử dụng đối với dịch vụ. Theo IETF [ETSI – TR102] [12] nhìn nhận chất lƣợng dịch vụ là
khả năng phân biệt luồng lưu lượng để mạng có các ứng xử phân biệt đối với các kiểu luồng lưu lượng, QoS bao gồm cả việc phân loại các dịch vụ và hiệu năng tổng thể của mạng cho mỗi loại dịch vụ. Chất lƣợng dịch vụ đƣợc nhìn nhận từ hai khía cạnh: phía ngƣời sử dụng dịch vụ và phía nhà cung cấp dịch vụ mạng.
Nhìn từ khía cạnh ngƣời sử dụng dịch vụ mạng, QoS là mức độ chấp nhận chất lƣợng dịch vụ mà ngƣời sử dụng dịch vụ nhận đƣợc từ nhà cung cấp dịch vụ mạng đối với các dịch vụ riêng của họ hoặc các ứng dụng mà các nhà cung cấp dịch vụ cam kết với khách hàng của mình nhƣ: voice, video và dữ liệu.
Nhìn từ khía cạnh nhà cung cấp dịch vụ mạng, QoS liên quan tới khả năng cung cấp các yêu cầu chất lƣợng dịch vụ cho ngƣời sử dụng. Có hai kiểu khả năng mạng cần thiết để cung cấp chất lƣợng dịch vụ trong mạng chuyển mạch gói.
Thứ nhất, mạng chuyển mạch gói phải có khả năng phân biệt các lớp lƣu lƣợng mà ngƣời sử dụng đầu cuối có thể xem xét để lựu chọn một hoặc nhiều lớp lƣu lƣợng trong số các lớp lƣu lƣợng khác nhau đó.
Thứ hai, một khi mạng đã phân biệt đƣợc các lớp lƣu lƣợng, nó phải có cơ chế xử lý khác nhau đối với các lớp khác nhau bằng cách bảo đảm việc cung cấp tài nguyên và phân biệt dịch vụ trong mạng.
Mức độ chấp nhận dịch vụ của ngƣời sử dụng đầu cuối đƣợc xác định thông qua việc kiểm tra các thông số mạng nhƣ khả năng mất gói, độ trễ, jitter và xác suất tắc nghẽn. Số lƣợng và các đặc tính của các tham số trên phụ thuộc vào các kỹ thuật thực thi QoS khác nhau trên mạng.
2.1.1.2 Khái niệm QoE
Trong bối cảnh hiện nay, khi các dịch vụ viễn thông trên nền mạng IP, đặc biệt là VoIP (Voice over IP), IPTV (Internet Protocol Television) ngày càng trở nên phổ biến và thông dụng hơn, QoS không còn là yếu tố duy nhất mang tính quyết định trong
cuộc cạnh tranh chiếm lĩnh thị trƣờng giữa các nhà cung cấp dịch vụ. Theo xu hƣớng chung, yếu tố dần trở nên quan trọng hơn để phân biệt mức độ và đánh giá các nhà cung cấp dịch vụ là những gói dịch vụ đƣợc thiết lập tốt đến mức nào theo nhu cầu cá nhân của ngƣời dùng, có thể đƣợc tùy chỉnh theo yêu cầu cá nhân khách hàng đến đâu để thỏa mãn tối đa yêu cầu của họ. Đây chính là tiền đề dẫn đến khái niệm chất lƣợng trải nghiệm QoE (Quality of Experience), một khái niệm đƣợc đƣa vào bức tranh cung cấp dịch vụ trong ngành công nghệ viễn thông. So với khái niệm QoS, QoE là khái niệm mới hơn và mới chỉ đƣợc đẩy mạnh trong những năm gần đây. Một cách đơn giản nhất, chất lƣợng trải nghiệm QoE là nhận xét chủ quan của ngƣời dùng đánh giá về dịch vụ họ đang sử dụng.
QoE đƣợc định nghĩa trong [ITU-T P.10/G.100] [21] nhƣ là sự chấp nhận tổng thể đối với một ứng dụng hoặc dịch vụ dựa trên những đánh giá, quan sát chủ quan của ngƣời sử dụng. Các nhân tố ảnh hƣởng tới QoE trong [23] đƣa ra bao gồm toàn bộ các thành phần của hệ thống nhƣ: khách hàng, thiết bị đầu cuối phía khách hàng, mạng truyền dẫn, cơ sở hạ tầng, … Thậm chí QoE cũng bị chi phối bởi sự mong đợi về chất lƣợng dịch vụ của khách hàng và bối cảnh khách hàng trải nghiệm dịch vụ. Chính vì thế QoE đƣợc đánh giá một cách chủ quan bởi ngƣời sử dụng và có thể cho kết quá khác nhau với những ngƣời sử dụng khác nhau. Tuy nhiên QoE lại thƣờng đƣợc đánh giá dựa trên các phƣơng pháp khách quan.
2.1.2 Quan hệ giữa QoS và QoE [1]
QoS mang đến cho ngƣời dùng những khái niệm kỹ thuật khá khô cứng về chất lƣợng dịch vụ. QoS chủ yếu tập trung vào mô tả các tiêu chí khách quan, mang tính kỹ thuật mà hạ tầng mạng hay ứng dụng cần phải đạt đƣợc để chất lƣợng dịch vụ đƣợc đảm bảo. QoS có thể coi là ngôn ngữ kỹ thuật chung của chất lƣợng mà các ứng dụng và hạ tầng mạng sử dụng.
Những khái niệm QoS nhƣ độ trễ, tỷ lệ mất của các gói IP không truyền tải những thông tin thiết thực cho đại đa số ngƣời dùng đầu cuối. Điều mà ngƣời dùng thật sự quan tâm là cảm nhận đánh giá cá nhân theo một cách diễn giải thông thƣờng khi sử dụng dịch vụ, nhƣ chất lƣợng hình ảnh của đoạn phim có tốt không, hình ảnh và tiếng nói của trong phim có khớp nhau không… Xét từ góc độ thƣơng mại cung cấp dịch vụ, mục tiêu cuối cùng của nhà cung cấp dịch vụ phải là sự hài lòng của khách hàng. Đây là yếu tố để thu hút ngƣời dùng và mở rộng mạng lƣới phục vụ của nhà cung cấp. Để đánh giá chất lƣợng của dịch vụ, cần thiết phải quan tâm đến mức độ hài lòng, yếu tố chủ quan mang tính chất con ngƣời của ngƣời dùng đầu cuối. Chỉ có nhƣ vậy thì dịch vụ mới bám sát nhu cầu thị trƣờng và có cơ hội phát triển.
Thực tế đó đòi hỏi phải thiết lập một cách diễn tả chung, dễ hiểu cho ngƣời dùng đầu cuối về chất lƣợng dịch vụ. Đó chính là lý do đƣa ra khái niệm QoE. QoE là ngôn ngữ chung để các ứng dụng và ngƣời dùng đầu cuối sử dụng khi tiếp cận vấn đề chất lƣợng của dịch vụ. Nói cách khác, QoE là thƣớc đo sự hài lòng của ngƣời dùng
với dịch vụ họ đang sử dụng, dựa trên những đánh giá chủ quan. Nhƣ vậy, cũng có thể nhìn nhận QoE đƣợc tổng hợp từ các tham số thuần túy mang tính kỹ thuật QoS và các yếu tố khác không mang tính kỹ thuật nhƣ các đặc tính của hệ thống thị giác và thính giác con ngƣời, sự đơn giản khi đăng ký sử dụng dịch vụ, giá cả dịch vụ, nội dung dịch vụ, tính sẵn sàng hỗ trợ từ nhà cung cấp. QoE thƣờng đƣợc biểu hiện bằng những đánh giá mang tính cảm nhận cá nhân nhƣ ―xuất sắc‖, ―tốt‖, ―trung bình‖, ―tạm chấp nhận‖, ―kém‖.
Hình 2.1 Đánh giá theo hệ thị giác chủ quan của ngƣời dùng
Xét một ví dụ điển hình về vai trò của những yếu tố con ngƣời trong sự đánh giá chất lƣợng. Trên Hình 2.1 có hai bức tranh về cùng một phong cảnh. Tham số QoS đo tỷ lệ giữa tín hiệu và nhiễu (PSNR: Peak-Signal-to-Noise-Ratio) của hai bức tranh đƣợc giữ ở mức nhƣ nhau. Nhƣ vậy, nếu chỉ thuần túy dựa trên tham số kỹ thuật PSNR thì hai bức tranh sẽ đƣợc đánh giá có chất lƣợng nhƣ nhau. Nhƣng với hệ giác quan của ngƣời dùng đầu cuối, tức là ngƣời trực tiếp xem hai bức tranh, rõ ràng là chất lƣợng của bức tranh bên trái tốt hơn nhiều so với bức tranh bên phải. ngƣời dùng có thể xếp bức tranh bên trái vào mức ―tạm chấp nhận‖, thậm chí ―trung bình‖, nhƣng bức tranh bên phải chỉ ở mức ―kém‖.
Cả hai bức tranh đều bị nhiễu. Tuy nhiên, bức tranh bên trái có nhiễu tần số cao, bức tranh bên phải có nhiễu ở tần số thấp. Hệ giác quan con ngƣời không cảm nhận đƣợc tốt hay không nhìn thấy các nhiễu ở tần số cao nhƣ đối với nhiễu ở tần số thấp, do đó ngƣời dùng hài lòng với bức tranh bên trái hơn so với bức tranh bên phải. Bên cạnh đó là nội dung của bức tranh. Nhiễu của bức tranh bên trái chỉ nằm ở phần dƣới bức tranh (nơi có các khối đá, nƣớc biển, với nhiều góc cạnh trên hình ảnh). Trên nền nội dung nhƣ vậy mắt thƣờng của ngƣời dùng rất khó nhận ra lỗi. Ngƣợc lại, trong bức tranh bên phải, nhiễu có ở phần trên của bức tranh, nơi chi có thuần cảnh bầu trời mây xanh. Trên nền nội dung nhƣ vậy, tác động của nhiễu dễ dàng đƣợc mắt thƣờng quan sát thấy. Nhƣ vậy nội dung của bức tranh, địa điểm có nhiễu xuất hiện, cũng rất quan trọng và có ảnh hƣởng đến đánh giá của ngƣời dùng.
QoS có thể đƣợc thực hiện bằng các giải pháp, cơ chế áp dụng trong mạng nhƣ phân loại chất lƣợng dịch vụ, quản lý tài nguyên (resource management)... Các giải pháp QoS về bản chất là công cụ mà các nhà quản trị và khai thác mạng áp dụng để đem lại QoE. Tuy vậy, nếu chỉ đảm bảo đáp ứng tốt các tham số QoS chƣa chắc chắn đã đem lại sự hài lòng về dịch vụ cho ngƣời dùng vì nhƣ đã thảo luận ở trên, QoE còn bao hàm các nhân tố khác ngoài các tham số QoS. Vì thế, đối với các nhà cung cấp dịch vụ, việc đo kiểm đƣợc QoE của ngƣời dùng và sau đó sửa đổi phù hợp dịch vụ để đáp ứng nhu cầu của ngƣời dùng là rất quan trọng.
Để phân biệt mối quan hệ giữa QoE và QoS có thể đƣợc thể hiện theo 2 cách nhƣ sau [9]:
a. Với một giá trị QoS đo lƣờng đƣợc, ngƣời ta có thể đoán đƣợc chất lƣợng mà khách hàng chờ đợi ở mức QoE nào đó.
b. Với một mức độ kỳ vọng QoE, có thể suy luận ra các tham số QoS yêu cầu về chất lƣợng mạng để đáp ứng chất lƣợng QoE.
Bảng 2.1 cho ta so sánh QoS và QoE tổng hợp nhƣ sau [9]:
Bảng 2.1 So sánh QoS và QoE
Loại Mục tiêu đo
lƣờng ISO layer
Các thuộc tính Thời gian đánh giá QoE Định tính, mang tính chủ quan của ngƣời đánh giá Đo lƣờng chất lƣợng thực tế của dịch vụ. Đo chất lƣợng end-to-end. Layer 7 (hoặc Layer 8 – cảm nhận của ngƣời dùng) Khó khăn, tốn kém chi phí, thời gian hơn trong việc đo lƣờng, quản lý. Một lần hoặc rất hiếm xảy ra. QoS Định lƣợng, mang tính khách quan Đánh giá chất lƣợng thông qua các tham số của mạng, mô tả chất lƣợng mạng đảm bảo cung cấp dịch vụ. Đo các tham số chất lƣợng link-by-link hay end-to- end. Layer 1 – 3 (có thể ở cả Layer 4) Dễ dàng, ít tốn kém chi phí, thời gian hơn trong việc đo lƣờng, quản lý.
Thƣờng xuyên hoặc liên tục.
2.1.3 Sự cần thiết của QoS, QoE trong mạng IPTV
Ngày nay Internet và Intranet phát triển rất nhanh kèm theo đó là sự phát triển nhiều loại dịch vụ khác nhau. Ngƣời dùng sử dụng Internet có thể với nhiều mục đích khác nhau, có thể là mục đích riêng hoặc có thể là mục đích kinh doanh. Dữ liệu đƣợc truyền đi qua mạng Internet và số lƣợng ngƣời sử dụng mạng Internet tăng theo hàm mũ. Các ứng dụng đa phƣơng tiện – các ứng dụng thời gian thực, nhƣ thoại IP (IP Telephony) và hệ thống hội nghị video (Video conferencing system), IPTV, là các ứng dụng mới cần nhiều băng thông hơn rất nhiều so với các ứng dụng đã đƣợc sử dụng rất sớm trên Internet, mặt khác các ứng dụng này yêu cầu việc truyền dữ liệu đi qua mạng phải liên tục, độ trễ thấp. Trong khi đó, các ứng dụng truyền thống trên Internet nhƣ WWW, FTP, hoặc Telnet, không chấp nhận việc mất gói xẩy ra, không yêu cầu độ trễ cao miễn sao dữ liệu khi bên nhận nhận đƣợc là đầy đủ và chính xác nội dung.
QoS là một kỹ thuật đƣợc sử dụng để bảo đảm các ứng dụng thời gian thực chạy đƣợc trên Internet và các ứng dụng truyền thống đƣợc bảo đảm chất lƣợng tốt hơn.
IPTV là một bƣớc phát triển tiến lên hội tụ mạng viễn thông trên nền mạng IP, hội tụ đồng nghĩa với trong mạng sẽ có nhiều loại dữ liệu khác nhau của các dịch vụ có đặc điểm khác nhau.
Hình 2.2 Mạng trƣớc và sau hội tụ
Trƣớc khi diễn ra hội tụ, truyền hình và điện thoại có mạng truyền dẫn dành riêng, với chi phí đầu tƣ lớn, giá thành cao, bù lại có thể đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cung cấp cho khách hàng. Sau khi hội tụ, IPTV và VoIP là những dịch vụ có yêu cầu chất lƣợng mạng đặc biệt cao (về thời gian trễ, băng thông…) và các dữ liệu khác đƣợc truyền qua chung trên một mạng, nếu tất cả dữ liệu trong mạng này đều đƣợc phục vụ