CHƯƠNG 2 QoS VÀ QoE TRONG IPTV
2.1.4. QoS cho dịch vụ IPTV
2.1.4.2. Mô hình QoS IPTV
Như đã biết mô hình cung cấp IPTV gồm 2 phần là Video site và mạng truyền dẫn, do vậy việc triển khai và đánh giá QoS trong IPTV sẽ gồm:
- QoS tại Video site (Tầng ứng dụng): nguồn nội dung, chất lượng mã hóa, giải mã hình ảnh, quá trình đóng gói IP, và quản lý việc phân phát hội dung.
- QoS tại mạng truyền dẫn (Tầng mạng): các thông số mạng, các giao thức truyền dẫn, báo hiệu.
Các thông số trên đều ảnh hưởng đến chất lượng từ đầu đến cuối của dịch vụ IPTV. Một cách tiếp cận về việc đánh giá chất lượng IPTV là phân lớp QoS để phân tích đưa ra các tiêu chuẩn cụ thể đối với từng phần trong mô hình IPTV.
QoS IPTV Lớp chất lượng Tham số QoS Hiển thị QoE
V-MOS, A-MOS Content
(Nội dung) Error Indicator
Lỗi màu, nhiễu biên, giật hình, mất tiếng..
Continuity Errors PCR jitter Media stream
(Dòng media)
PSI error
Mất hình, khối hình Trễ IGMP
Tầng ứng dụng (Application QoS)
Transaction
(Giao dịch) Trễ RTSP
Trễ chuyển kênh, trễ playback
IP Packet loss, jitter RTP Packet loss, jitter Tầng mạng
(Network QoS)
Transport (Truyền dẫn)
TCP Re-transmissions
Mất hình, khối hình
Bảng 2.1: Mô hình phân lớp QoS IPTV
Lớp chất lượng nội dung
Đây là điểm khởi đầu của mô hình, và được thực hiện ở headend bao gồm :
49
- Chất lượng gốc của nội dung được thu lại: nguồn BTV, VoD, độ phân giải, tỷ lệ mà hình, chất lượng hình ảnh, âm thanh.
- Kỹ thuật mã hóa và hệ thống giám sát chất lượng nội dung nguồn.
Chất lượng lớp này thường thể hiện hình ảnh bị mờ, lỗi màu, nhiễu biên, giật hình, âm thanh bị lệch so với hình (lip sync) hoặc mất tiếng.
Điển hình nguồn video được đánh giá chất lượng bằng V-MOS, mã hóa H.264 AVC và giám sát chất lượng bằng một bít trong MPEG-2 TS gọi là chỉ số báo lỗi (Error Indicator)
Các bộ mã hóa video thường tạo một bit gọi là Error Indicator trong tất cả các gói video được truyền đi. Chỉ số của bít này cho thấy chất lượng của nội dung được truyền đi. Việc giám sát các dòng video ra khỏi bộ giải mã giúp cho các headend phát hiện lỗi và sớm giải quyết vấn đề trước khi các dòng video được truyền đi. Ở tại đầu cuối chỉ số này cho thấy có lỗi ở phần nội dung được phát đi chứ không phải do quá trình truyền dẫn.
Lớp chất lượng dòng media.
Đánh giá chất lượng của dòng MPEG-2 TS được truyền đi trong mạng IP.
Có ba thông số trong MPEG-2 TS có thể đo đạc được khi chúng truyền đi trong mạng IP là:
- Continuity Errors: Ở đầu cuối nếu xuất hiện lỗi này, tức là một số luồng MPEG2-TS đã bị mất, hoặc không theo thứ tự, hoặc bị trùng lặp. Thường lỗi này sinh ra do tình trạng nghẽn mạng.
- PCR jitter: Nếu PCR jitter quá cao, các STB không thể tự đồng bộ một cách chính xác dẫn đến các dòng video bị lỗi hiển thị như: nhòe hình ( pixelization), đứng hình (frame freezes) hoặc mất màu. PCR jitter gọi là cao phụ thuộc vào bộ đệm và phần mềm của STB, trong truyền hình IP, gói PCR jitter nên nhỏ hơn 10ms hoặc 5ms tùy theo thiết kế STB.
PCR jitter xuất hiện là do gói tin bị jitter trong mạng hoặc do vấn đề chuyển mã trong bộ mã hóa. Nếu jitter PCR quá mức có mặt trên nhiều kênh, lỗi có khả
50
năng là do mạng, còn nếu chỉ có trên một kênh thì nguồn thường là nguyên nhân gây ra lỗi.
- Program-Specific Errors: Mỗi luồng MPEG 2-TS chứa các dòng âm thanh và hình ảnh được xác định vào một PID bao bồm bảng PAT và PMT dùng để tổ chức lại các TS trong việc giải mã.
Chất lượng giao dịch
Chất lượng lớp này tập trung vào khả năng tiếp cận dịch vụ và đáp ứng của dịch vụ, chẳng hạn như khả năng tương tác, thời gian chuyển kênh trong BTV, thời gian đáp ứng việc tạm dừng, tua tới lui trong VoD. Hai tham số thực hiện QoS trong lớp này là: độ trễ IGMP và độ trễ RTSP
Tuy nhiên thực tế chất lượng dịch vụ ở lớp này phụ thuộc chủ yếu vào midleware ở HE và chất lượng STB ở đầu cuối.
Chất lượng truyền dẫn
Các vấn đề xảy ra đối với lớp truyền dẫn (IP, RTP, UDP, gói tin TCP) thường là kết quả của các vấn đề về đồng bộ hóa, nghẽn và nhiễu trên mạng. Các triệu chứng bao gồm mất gói tin quá mức và jitter gói tin trên mạng. Những triệu chứng này thường được đánh giá bằng cách phân tích mất gói, jitter gói.
- Packet Loss (mất gói IP)
Trong IPTV, việc mất gói tin được đo đạc bằng cách phân tích các gói tin video và xác định xem có sự xuất hiện của Continuity Errors không. Một khung IP mang 7 gói MPEG-2 TS, mất một gói IP sẽ dẫn đến mất 7 gói MPEG-2 TS, nếu tỷ lệ mất gói thấp dưới mức cho phép thì kết quả có thể không hiển thị trên màn hình TV, nhưng nếu tỷ lệ này cao dẫn đến các lỗi về hình ảnh và có thể tràn bộ đệm của STB gây đứng luôn hình.
- Packet Jitter (biến động trễ)
Packet Jitter sinh ra thường do hiệu năng của mạng, việc phân lớp dịch vụ (CoS) hay do nghẽn. Packet Jitter cao sẽ gây ra tràn bộ đệm giải mã, làm xuất hiện những khoảng trống ở đầu ra bộ giải mã, gây ra đứng hình, nhòe hình.
- Delay (trễ)
51
Các ứng dụng thời gian thực rất nhạy cảm với trễ, các dịch vụ như TV, VoD không quá nhạy cảm với trễ, tuy nhiên, trễ có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian chuyển kênh của TV và các các lệnh play/pause/stop của VoD.
Do cấu trúc của mạng IP, chất lượng tín hiệu nghe nhìn bị ảnh hưởng chủ yếu bởi jitter mạng và mất gói tin. Do các loại mã hóa video được sử dụng trong MPEG tác động thực tế vào nhận thức người sử dụng cũng phụ thuộc vào loại gói tin bị mất trong mạng. Như ta biết, trong MPEG-2, các gói TS được sử dụng để tạo thành một hình ảnh được chia thành I-frame, P-frame, và B-frame. Đơn giản, I- frame chứa một hình ảnh hoàn chỉnh, trong khi P-frame và B-frame chứa các thông tin dự báo từ các khung hình khác. Như thể hiện, I-frame là độc lập và cung cấp đầu vào để hỗ trợ các khung hình khác, điều đó có nghĩa là một lỗi trong I-frame sẽ có nhiều ảnh hưởng đến hình ảnh được xem hơn là mất P-framehoặc B-frame.