CHƢƠNG 4 : CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ HỘI NGHỊ TRUYỀN HèNH
4.2. Một số phƣơng phỏp bảo đảm chất lƣợng dịch vụ hội nghị truyền hỡnh
Để bảo đảm chất lượng dịch vụ hội nghị truyền hỡnh người ta thường dựa trờn một số nguyờn tắc cơ bản như sau.
- Ưu tiờn cho bảo đảm chất lượng tiếng hơn là chất lượng hỡnh ảnh. - Ưu tiờn yờu cầu chất lượng dịch vụ từ đầu thu hơn là đầu phỏt.
(4.3)
(4.4)
- Đối với chế độ bảo đảm chất lượng thớch nghi thỡ chỉ cú thể tự điều chỉnh mức chất lượng thấp hơn để trỏnh chế độ tự dao động tại một ngưỡng nào đú. Và chỉ đỏp ứng chất lượng tốt hơn khi cú can thiệp trực tiếp tại đầu thu.
Từ những lý do trờn luận văn chỉ tập trung đảm bảo tỏi tạo bản tin tại đầu thu. Tại đầu thu, bộ đệm tỏi tạo cú thể thực hiện theo hai phương phỏp tạo lịch trỡnh cố định hoặc thớch ứng. Tuy nhiờn, bộ đệm tỏi tạo theo lịch trỡnh cố định khụng cú khả năng đỏp ứng sự thay đổi độ trễ mạng sẽ làm suy giảm chất lượng dịch vụ tại đầu thu. Do đú, trong cỏc nghiờn cứu gần đõy tập trung chủ yếu vào cỏc thuật toỏn điều khiển bộ đệm thớch nghi và đặc biệt quan tõm đến cỏc phương thức phỏt hiện đột biến trễ mạng. Việc điều chỉnh cỏc tham số bộ đệm được thiết lập tại thời điểm bắt đầu của khoảng tớn hiệu phỏt thanh tớch cực được đề cập trong [9], [11]. Để việc phõn tớch cỏc thuật toỏn được rừ ràng, một số tham số được đưa ra như thể hiện trờn hỡnh 4.2
Hỡnh 4.2 Cỏc thụng số thời gian của gúi tin thứ i
Trong đú:
ti: thời điểm phỏt từ đầu phỏt của gúi tin thứ i ri: thời điểm đến đầu thu của gúi tin thứ i pi: thời điểm tỏi tạo gúi tin thứ i.
ni: trễ mạng của gúi tin thứ i
i: biến động trễ mạng của gúi tin thứ i
bi: thời gian trễ của gúi tin thứ i lưu giữ trong bộ đệm tỏi tạo di: trễ tổng quỏt của gúi tin thứ i (trễ từ đầu cuối đến đầu cuối).
4.2.1. Phương phỏp ước đoỏn trễ tỏi tạo
bi ni i ri pi Dprop thời điểm phỏt thời điểm thu thời gian ti
* Phương phỏp trung bỡnh hàm mũ: sử dụng thụng số trễ và biến động trễ trung bỡnh để ước đoỏn thời gian trễ tỏi tạo của gúi tin thứ i:
i i i d v pˆ ˆ 4ˆ Trong đú i
pˆ : Thời điểm tỏi tạo gúi tin thứ i
i
dˆ : Trễ mạng trung bỡnh của gúi tin thứ i
vˆi : Biến động trễ mạng trung bỡnh của gúi tin thứ i với dˆi và vˆi được xỏc định như sau:
i i i d n dˆ ˆ1(1) i i i i v d n vˆ ˆ1(1) ˆ
Trong đú: -ni: trễ mạng một chiều của gúi tin thứ i. - Giỏ trị hệ số =0,998002 theo [19]
* Phương phỏp trung bỡnh hàm mũ nhanh: tương tự như phương phỏp trung bỡnh hàm mũ, điểm khỏc biệt gõy nờn do trễ mạng ni lớn hơn dˆi1, khi đú hệ số được thay thế bằng dẫn đến cụng thức tớnh dˆi như sau:
i i
i d n
dˆ ˆ1(1)
Trong đú giỏ trị = 0,750000 theo [19]
* Phương phỏp trễ tối thiểu Min –D: Phương phỏp trễ tối thiểu Min –D (Min –Delay) tối thiểu hoỏ thụng số trễ. Phương phỏp này căn cứ vào trễ tối thiểu dˆicủa cỏc gúi tin nhận được trong cựng một khoảng thời gian để ước đoỏn trễ tỏi tạo của khoảng thời gian kế tiếp. Giả sử Sˆilà tập tất cả cỏc gúi tin nhận dược trong cựng một khoảng thời gian, khi đú trễ trung bỡnh dˆiđược xỏc định
i S j i n d i min ˆ
* Phương phỏp phỏt hiện đột biến Spike-Det:
Phương phỏp phỏt hiện đột biến Spike-Det thực hiện cơ cấu phỏt hiện đột biết trễ gõy nờn do mạng IP. Khi đột biến trễ được phỏt hiện, phương phỏp chuyển sang chế độ “đột biến” nhằm ước đoỏn trễ sỏt hơn với thực tế tỡnh trạng mạng. Khi tỡnh
(4.6)
(4.7) (4.8)
trạng mạng trở lại trạng thỏi bỡnh thường biến động trễ khụng cú đột biến lớn, cỏc tham số sẽ được ước đoỏn tương tự như phương phỏp hàm mũ trung bỡnh, nhưng khi đú giỏ trị hệ số sẽ là 0.875
4.2.2. Điều chỉnh tốc độ mĩ hoỏ
Để giảm thiểu hiện tượng tắc nghẽn, đảm bảo hệ thống hoạt động thỡ phương phỏp điều chỉnh tốc độ mĩ hoỏ thớch nghi là cú ưu điểm nhất. Sử dụng một bộ ước đoỏn lưu lượng để giỏm sỏt lưu lượng mạng. Khi xuất hiện lưu lượng cú khả năng bị tắc nghẽn bộ dự đoỏn sẽ điều khiển cho khối mĩ hoỏ giảm hệ số lượng tử hoỏ trong bộ mĩ hoỏ. Tuy nhiờn mức điều chỉnh hệ số lượng tử hoỏ này trong phạm vi cho phộp để cú thể bảo đảm chất lượng hỡnh ảnh theo yờu cầu của hệ thống.
* Phương phỏp ẩn lối theo khụng gian (chỉ ỏp dụng cho cỏc gúi tin video): sử dụng phương phỏp nội suy khụng gian, ước lượng cỏc điểm ảnh bị lỗi bằng cỏch sử dụng dữ liệu trong cựng khung hỡnh đú và kết hợp với nội suy thớch nghi đường viền.
(a) (b)
Hỡnh 4.3. Ảnh nhận cú lỗi (a) và ảnh đĩ đƣợc ẩn lỗi theo khụng gian 35.8 dB (b)
* Phương phỏp ẩn lỗi theo thời gian: sử dụng phương phỏp nội suy thời gian, sao chộp cỏc điểm ảnh trong vựng đú tại cỏc khung hỡnh trước, tuy nhiờn phương phỏp này khụng đạt hiệu quả cao khi khung hỡnh cú chuyển động nhanh.
Hỡnh 4.4. Ẩn lỗi theo thời gian 4.3. Phƣơng phỏp đỏnh giỏ và cấu hỡnh đo kiểm
4.3.1. Đỏnh giỏ chất lượng tiếng núi và hỡnh ảnh a). Đỏnh giỏ theo chủ quan a). Đỏnh giỏ theo chủ quan
Phương phỏp đỏnh giỏ chất lượng tiếng núi theo chủ quan được trỡnh bày trong khuyến nghị P.800 của ITU. Đỏnh giỏ theo chủ quan tức là căn cứ vào cảm nhận của con người để đỏnh giỏ chất lượng. Ưu điểm nổi bật của phương phỏp đỏnh giỏ này là đưa ra kết quả tổng hợp trực tiếp dựa vào đỏnh giỏ chủ quan của con người. Tuy nhiờn kết quả đỏnh giỏ theo phương phỏp này chỉ cú tớnh định tớnh mà khụng cú tớnh định lượng. Do đỏnh giỏ theo chủ quan mà mỗi cỏ nhõn cú cỏch đỏnh giỏ rất khỏc nhau, nờn muốn cú kết quả chớnh xỏc cần phải lấy ý kiến của nhiều cỏ nhõn. Chớnh vỡ vậy đỏnh giỏ theo phương phỏp này tốn rất nhiều thời gian và chi phớ để thực hiện cũng rất lớn. Theo khuyến nghị P.800, đỏnh giỏ theo chủ quan được thực hiện trong cỏc điều kiện: phũng thớ nghiệm và trong trong thực tế bằng cỏch thăm dũ ý kiến cỏc khỏch hàng.
Đỏnh giỏ trong điều kiện hội thoại: tức là hai người hội hoại với nhau trong điều kiện thử nghiệm. Để sỏt với điều kiện thực tế, khoảng cỏch thực hiện hội thoại khi đỏnh giỏ càng xa càng tốt. Một điểm cần chỳ ý nữa khi tiến hành đỏnh giỏ là phải chọn cỏc cỏ nhõn thớch hợp cũng như chọn cỏc thụng số mạch điện phự hợp với thực tế và chỳng cần được kiểm tra trước và sau mỗi thớ nghiệm.
Đỏnh giỏ trong điều kiện chỉ nghe hoặc chỉ nhỡn: Ở đõy người tham gia đỏnh giỏ chỉ nghe cỏc õm thụng bỏo hoặc cỏc hỡnh ảnh chuẩn. Mục đớch của đỏnh giỏ trong điều kiện này là để loại bỏ ảnh hưởng qua lại giữa hai chiều tiếng núi và hỡnh ảnh đồng thời để đỏnh giỏ chất lượng khi thay đổi cỏc thụng số vật lý của thớ nghiệm.
Thăm dũ ý kiến: Đõy là phương phỏp đỏnh giỏ dựa trờn việc tổng hợp kết quả khi thu thập ý kiến của một số lượng lớn khỏch hàng. Ưu điểm của phương phỏp này là đỏnh giỏ dựa trờn ý kiến trực tiếp của người sử dụng. Nhưng nú cú nhược điểm là phải thực hiện phỏng vấn nhiều khỏch hàng và kết quả rất phụ thuộc vào nội dung phỏng vấn và cảm nhận của mỗi khỏch hàng.
b). Đỏnh giỏ theo khỏch quan
Đỏnh giỏ theo khỏch quan tức là sử dụng mỏy đo để đo cỏc thụng số cú liờn quan đến chất lượng của dịch vụ. Cú 2 phương phỏp để thực hiện đỏnh giỏ theo khỏch quan:
- Phương phỏp so sỏnh dựa vào cỏc tớn hiệu chuẩn đĩ biết theo khuyến nghị P.861, P.900 của ITU.
- Phương phỏp xỏc định giỏ trị tuyệt đối theo khuyến nghị P.561 của ITU.
Phương phỏp so sỏnh với tớn hiệu chuẩn theo khuyến nghị P.861, P.900 Phương phỏp đỏnh giỏ chất lượng này được thực hiện lần lượt qua cỏc bước sau: Chuẩn bị băng ghi tiếng núi, hỡnh ảnh để phỏt đi hoặc cỏc bộ phỏt tớn hiệu chuẩn.
- Đặt cỏc thụng số thớ nghiệm phự hợp với điều kiện thực tế. - Xõy dựng cỏc bộ mĩ hoỏ chuẩn.
- Đỏnh giỏ khỏch quan dựa vào cỏc thụng số về chất lượng õm thanh và hỡnh ảnh đo được.
- Chuyển đổi từ đỏnh giỏ chất lượng theo cỏc thụng số khỏch quan sang chủ quan nếu cần thiết.
- Xử lý kết quả
Trong phương phỏp này tiếng núi hoặc tớn hiệu chuẩn được truyền theo hai hướng một hướng qua cỏc bộ mĩ hoỏ chuẩn, một hướng qua mạng thực tế. Tớn hiệu sau khi truyền qua hai hướng này được đưa vào một bộ so sỏnh. Căn cứ vào cỏc thụng số của bộ mĩ hoỏ chuẩn đĩ biết, sau khi so sỏnh ta sẽ thu được kết quả là cỏc thụng số chất lượng dịch vụ truyền qua mạng so với bộ mĩ hoỏ chuẩn. Dựa vào kết quả thu được, người tiến hành đo sẽ cho điểm (MOS) và đỏnh giỏ hệ số phẩm chất Q của phần tử cần đo.
Phương phỏp xỏc định giỏ trị tuyệt đối theo khuyến nghị P.561
- Trong phương phỏp đo này ta bố trớ cỏc thiết bị đo tại cỏc kờnh cần đo trong khi kờnh này đang hoạt động, bằng cỏch này ta xỏc định được cỏc thụng số rất quan
trọng của kờnh thoại liờn quan tới tớn hiệu thoại, nhiễu và tiếng vọng. Bằng phương phỏp này ta cũng cú thể xỏc định được cỏc thụng số liờn quan đến truyền dẫn tớn hiệu số.
Cỏc thụng số tớn hiệu thoại cần đo:
+ Biờn độ hiệu dụng: được tớnh dựa vào giỏ trị bỡnh phương của biờn độ thực tớn hiệu và cú đơn vị dBm (theo khuyến nghị P.561)
+ Biờn độ trung bỡnh: là giỏ trị trung bỡnh của biờn độ tớn hiệu trong suốt khoảng thời gian hội thoại. (thời gian nhỏ nhất là 20 giõy)
+ Hệ số hoạt động: là tỷ lệ giữa khoảng thời gian giỏ trị tuyệt đối của biờn độ tớn hiệu lớn hơn một giỏ trị quy định nào đú với tồn bộ khoảng thời gian đo.
Cỏc thụng số nhiễu cần đo:
+ Mức nhiễu: được tớnh bằng bỡnh phương biờn độ của nhiễu và được đo bằng dBm (theo khuyến nghị G.212).
Biờn độ trung bỡnh của nhiễu: là giỏ trị trung bỡnh biờn độ của nhiễu trong suốt khoảng thời gian cuộc gọi (khoảng thời gian nhỏ nhất là 1 phỳt).
4.3.2. Đỏnh giỏ độ trễ
Cú hai thụng số về độ trễ liờn quan trực tiếp đến chất lượng
Trễ thiết lập kết nối: liờn quan đến chất lượng của hệ thống. Trong dịch vụ hội nghị truyền hỡnh, độ trễ này cú liờn quan đến rất nhiều yếu tố và rất khú xỏc định. Hiện nay, thụng số trễ thiết lập kết nối vẫn chưa cú một phương phỏp nào để đo và cũn đang nghiờn cứu.
Trễ tớn hiệu điểm điểm: liờn quan trực tiếp đến chất lượng hội đàm trong mạng IP. Cú một phương phỏp cho phộp xỏc định một cỏch chớnh xỏc trễ tớn hiệu từ điểm này tới điểm khỏc bằng cỏch sử dụng lệnh Ping.
Tuy nhiờn để đỏnh giỏ độ trễ tổng cú thể đỏnh giỏ dựa trờn phần mềm giỏm sỏt mạng Tcpdump. Bằng cỏch thu lại cỏc bản tin RTP để so sỏnh phần thời gian gửi và nhận của từng gúi. Sau đú tớnh được độ trễ trung bỡnh của gúi tin. Và độ trễ tổng quỏt của hệ thống.
4.3.3. Kiểm tra giỏ trị dataloss.
Sử dụng phần mềm giỏm sỏt đo lường giỏ trị mạng Iperf 1.7 [20] ta cú thể kiểm định được giỏ trị dataloss
Bảng 4.1 Cỏc thụng số đo kiểm cho hội nghị truyền hỡnh theo ITU-T
4.4. Kết luận
Chương 4 đĩ trỡnh bày cỏc tham số của chất lượng dịch vụ núi chung và của hội nghị truyờn hỡnh núi riờng. Đưa ra những vấn đề phải đối mặt và phương phỏp giải quyết đối với chất lượng của dịch vụ hội nghị truyền hỡnh. Đồng thời chương 4 cũng đĩ trỡnh bày một số phương phỏp đo kiểm để đỏnh giỏ chất lượng dịch vụ theo cỏc khuyến nghị của ITU-T. Và trong chương 6 cú sử dụng để đỏnh giỏ chất lượng hệ thống thử nghiệm theo phần mềm giỏm sỏt Iperf 1.7.
CHƢƠNG 5: CÁC HỆ THỐNG HỘI NGHỊ TRUYỀN HèNH HIỆN NAY
Ứng dụng hội nghị truyền hỡnh cho từng lĩnh vực như kinh doanh, giỏo dục, y tế, nghiờn cứu, qũn sự và cho cả gia đỡnh là rất lớn. Tuy nhiờn trong từng lĩnh vực yờu cầu sử dụng hệ thống hội nghị truyền hỡnh rất khỏc nhau. Cú lĩnh vực yờu cầu chõt lượng phải tuyệt đối ổn đinh, hỡnh ảnh sắc nột, độ trễ nhỏ, nhưng cũng cú lĩnh vực lại đũi hỏi hệ thống cú tớnh linh hoạt, cơ động, chi phớ thấp. Một số lĩnh vực vừa đũi hỏi chất lượng tốt nhưng số lượng thành viờn tham gia đụng. Vỡ vậy dựa trờn một số yờu cầu sử dụng trong cỏc lĩnh vực người ta phõn loại hệ thống truyền hỡnh theo một số nguyờn tắc sau đõy:
- Phõn loại dựa trờn cụng nghệ truyền dẫn, chuyển mạch
- Phõn loại dựa vào số lượng người tham gia tại từng điểm của hội nghị
5.1. Phõn loại dựa trờn cụng nghệ truyền dẫn, chuyển mạch.
HNTH trờn mạng ISDN được sử dụng chuẩn H.320, cũn trờn mạng IP sử dụng H.323 hoặc SIP. H.320 và H.323 đều là chuẩn được cụng bố bời ITU-T, SIP là giao thức cũn tương đối mới, vỡ thế nú chưa được phỏt triển rộng rĩi. Vỡ vậy chỳng tụi chỉ tập trung vào nghiờn cứu đối tượng H.323 khi sử dụng trờn mạng IP.
Hỡnh 5.1 Sơ đồ hệ thống Videoconference trờn ISDN
Tại phõn vựng nào cú mạng băng rộng thỡ sử dụng hệ thống hội nghị truyền hỡnh trờn mạng IP, cũn vựng nào khụng cú mạng băng rộng thỡ sử dụng hệ thống hội nghị truyền hỡnh trờn mạng ISDN. Mạng ISDN bảo đảm cung cấp được nhiều đường thoại số
với tốc tộ n x 64Kbps, được triển khai trờn diện rộng và hầu hết khắp nơi. Và thụng thường thỡ tốc độ dữ liệu của hệ thống hội nghị truyền hỡnh cú tốc độ là 128 Kbps sử dụng ISDN2, hoặc 384 Kbps (ISDN6) đĩ cho chất lượng rất tốt. Tuy nhiờn nếu sử dụng trờn mạng ISDN thỡ kinh phớ cú thể là rất cao. Cũn hội nghị truyền hỡnh được sử dụng trờn mạng IP thường cú tốc độ từ 128 Kbps đến 2 Mbps, và tất yếu với những tốc độ trờn 768 Kbps thỡ cú chất lượng tốt hơn khi hệ thống vận hành trờn mạng ISDN6.
Hỡnh 5.2. Sơ đồ hệ thống Videoconference trờn IP Bảng 5.1. So sỏnh hệ thống hội nghị truyền hỡnh giữa ISDN và IP
Giải phỏp của ISDN Giải phỏp của IP
Mạng dữ liệu Yờu cầu mạng riờng biệt Cú thể sử dụng mạng
chuyển mạch gúi cho mạng IP
Triển khai đường dữ liệu Cú nhiều vấn đề vướng mắc trong khi triển khai ISDN
Đường dữ liệu IP (Mạng LAN) dễ dàng triển khai Cỏc chi phớ sử dụng Chi phớ rất cao tớnh theo
phỳt Chi phớ thấp, thậm chớ khụng phải trả phớ, phụ thuộc vào sự triển khai đường dữ liệu.
Bảo mật Bị giới hạn khi truyền qua
mạng cụng cộng
Cú tớnh bảo mật cao.
Độ tin cậy Thấp Cao
Chất lượng Video và Audio
Bị giới hạn do băng thụng hạn chế.
Cao hơn nhờ vào băng thụng bổ sung ATM PBX CISCO 8510 T-1 CES ATM OC-3, DS-3, or T1 depending on location ATM Speaker CODEC Monitor Monitor Camera Microphone IP/Ethernet Switch
Local Area Network (LAN)
Firewall IP/Ethernet
Quản lý từ xa Bị hạn chế Theo chuẩn
Điều khiển cuộc gọi Bị hạn chế Khụng hạn chế nhờ sử
dụng Gatekeeper và hệ thống giỏm sỏt từ xa Cú tớnh mở Thấp do bị giới hạn bởi giỏ thành và tớnh phổ biến của ISDN Cao do giỏ thành thấp và cú băng thụng rộng
Quản lý lỗi Khú khăn vỡ sử dụng đa
súng mang
Dễ dàng vỡ sử dụng theo chuẩn mạng dữ liệu
Hỡnh 5.3. Sơ đồ hệ thống Videoconference liờn kết giữa mạng ISDN và IP theo ITU