Việc đánh giá chất lượng và độ tin cậy của các luồng là một công việc mang tính sống còn của tất cả các công ty đang triển khai các hệ thống định luồng đa phương tiện. Nó cũng rất qua trọng đối với bất kỳ nhà sở hữu nội dung nào có ý định sử dụng thực sự việc định luồng như một kênh phân phối nội dung. Cho dù các tiến bộ công nghệ hiện nay có đi đến đâu chăng nữa, công nghệ định luồng vẫn tập trung vào các vấn đề về độ tin cậy và chất lượng.
Hiện có một vài công ty đang cung cấp các dịch vụ đo đạc chất lượng định luồng và các tiêu chuẩn thực hiện dựa vào các phép đo chuẩn. Một cách lý tưởng, các tiêu chuẩn này sẽ thể hiện mức độ thực hiện nhìn từ phía người sử dụng đầu cuối. Các công ty này cũng cung cấp việc kiểm tra tải, phân tích các lỗi, …
Phương pháp phổ biến nhất để đo đạc chất lượng định luồng đa phương tiện là thông qua cách tiếp cận “giao dịch tổng hợp” (synthetic transaction). Trong cách tiếp cận này, các phần mềm đặc biệt được sử dụng để giả lập thao tác của người sử dụng đầu cuối bằng cách kết nối vào luồng để xem hoặc nghe các nội dụng trong một khoảng thời gian cụ thể. Phần mềm này được chạy trên máy tính và được gọi là các “agent”. Các agent nên được đặt tại một loạt các vị trí và có một loạt các kết nối Internet. Cho dù có bạn thực sự mong muốn máy chủ định luồng của mình quan tâm đến chất lượng định luồng, bạn cũng không thể làm đuợc.Trong phần lớn trường hợp, các máy chủ định luồng và các Mạng chuyển tải Nội dung (Content Delivery Network – CDN) có mục đích rõ ràng là cung cấp một chất lượng tốt nhất có thể với độ tin cậy tốt nhất có thể đến khách hàng.
4.1.1. Những Tiêu chuẩn Chất lƣợng Định luồng
Một trong những khó khăn trong việc phân tích chất lượng định luồng là có quá nhiều phương pháp để đo đạc chúng, một vài trong số chúng lại biến thiên trong suốt thời gian diễn ra quá trình định luồng. Điều này rất quan trọng khi lựa chọn các tiêu chuẩn thích hợp và tổng hợp các thông tin vào các khuôn dạng có thể thực hiện và quản lý được. Dưới đây là một danh sách các tiêu chuẩn hay được sử dụng nhất, chúng phù hợp với một số lượng lớn các ứng dụng định luồng.
Các tiêu chuẩn cơ bản
Tần suất Kết nối thành công (CSR – Connection Success Rate)
Tần suất Kết nối thành công tính theo phần trăm đại diện cho số lần một kết nối được thiết lập trên tổng số kiểm tra thử kết nối. “Tần suất Thành công” là một hình ảnh
77
chuẩn sác của việc thành công hay thất bại khi kết nối của nguời sử dụng. Lỗi kết nối có thể sinh ra từ nhiều nguyên nhân:
1. Vấn đề Kết nối – Không có tuyến trên Internet từ agent đến địa chỉ đặc tả. 2. Vấn đề Máy chủ - Máy chủ định luồng không được kích hoạt hoặc không
chấp nhận kết nối.
3. Vấn đề Logic – Các file được yêu cầu không tìm thấy hoặc không được phép thâm nhập.
Tốc độ Bit
Tốc độ bit trung bình của việc truyền dữ liệu cung cấp một sự so sánh giữa tốc độ bit thực sự được nhận với tốc độ bit mã hoá. Dù rằng cả Windows Media Player và RealPlayer đều cung cấp sẵn các công cụ đo tốc độ bit nhưng các phương pháp đo đạc của chúng lại khác nhau. Vì thế, các phép đo định luồng nên dựa vào một phép đo độc lập tốc độ bit, thông qua các thông số khác.
Các tiêu chuẩn thời gian
Đứng trên phương diện người sử dụng đầu cuối, một thực nghiệm định luồng thành công thường được thể hiện rõ rệt nhất trên các tiêu chuẩn thời gian. Người sử dụng phải chờ bao nhiêu lâu thì luồng bắt đầu? Nhiều nghiên cứu đã cho thấy một khán/thính giả sẽ nhanh chóng từ chối nghe hay xem nội dung nếu nó buộc người đó phải chờ đợi quá lâu. Luồng sẽ bị ngắt quãng bao nhiêu lần?
Thời gian Kết nối (Connection Time)
Thời gian Kết nối thể hiệu số thời gian trôi qua kể từ khi khởi tạo yêu cầu dữ liệu đến khi bắt đầu việc nạp bộ đệm (buffering). Thời gian đó bao gồm tìm kiếm và khẳng định DNS, các thao tác liên quan đến Metafile, bắt tay giữa máy chủ và máy khách, và chuyển byte dữ liệu đầu tiên đến máy đầu cuối.
Thời gian nạp bộ đệm (Buffer Time)
Thời gian nạp bộ đệm đo số lượng thời gian sử dụng để thiết lập bộ đệm dữ liệu đầu tiên của luồng. Thời gian yêu cầu cho việc thiết lập bộ đệm đầu tiên được quyết định bởi tốc độ bit của luồng, băng thông giữa máy chủ và máy khách, tính ổn định của băng thông, và các thiết lập của máy chủ và máy khách.
Việc nạp bộ đếm không bao giờ có thể loại bỏ hoàn toàn bởi vì nó là một phần gắn liền vối giao thức định luồng. Tuy nhiên, Tuy nhiên, việc thiết lập phù hợp hệ thống có thể đảm bảo thời gian nạp bộ nhớ xuống dưới 10s.
78
Sự kiện nạp lại bộ đệm là khi máy đầu cuối dừng việc chơi để thiết lập bộ đệm. Việc nạp lại bộ đệm xẩy ra khi có sự giảm tốc độ bit đến của luồng. Vì thế, nạp lại bộ đệm thể hiện rõ tính không ổn định của kết nối.
Thời gian nạp lại bộ đệm (Rebuffer Time )
Thời gian nạp lại bộ đệm bằng tổng thời gian thời gian tiêu phi trong tất cả các lần nạp lại bộ đệm, Thời gian này đại diện cho sự ngắt quãng của việc xem/nghe. Với các hệ thống được thiết lập phù hợp, thời gian này giảm gần bằng 0.
Tiêu chuẩn về chất lƣợng hình ảnh, âm thanh
Cùng với các tiêu chuẩn về thời gian, trên phương diện người sử dụng, tiêu chuẩn chất lượng hình ảnh là một tiêu chuẩn rất quan trọng khi đánh giá sự thành công của một hệ thống Định luồng.
Như ta đã biết, chuỗi các hình ảnh và âm thanh trong hệ thống định luồng thường được chia thành các khung hình và được nén với một thuật toán nén nào đó. Đa số các thuật toán nén hiện nay (trong các chuẩn H263, MPEG,…) thường sử dụng thuật toán chia các khung hình thành các loại khác nhau : Khung hình cơ bản và Khung hình biến đổi, trong đó khung hình biến đổi thường biểu hiện sự biến đổi của hình ảnh, âm thanh trong thời điểm tiếp theo trong chuỗi hình ảnh âm thanh so với khung hình cơ bản. Trong tiêu chuẩn H.263 rất phổ biến hiên nay, Khung hình cơ bản được ký hiệu là I, Khung hình biến đổi lại chia làm hai loại: P chỉ những khung hình dùng để xây dựng hình ảnh từ khung hình I, B chỉ những khung hình phục vụ cho các khung hình hiện tại và sau đó. Ngoài ra, người ta còn gộp cả P và B để hình thành khung hình PB.
Chất lượng hình ảnh, âm thanh sẽ bị ảnh hưởng nếu các khung hình sẽ bị mất mát trong quá trình truyền từ nơi phát đến nơi nhận. Có thể tổng quát chất lượng này ở tiêu chuẩn :
Độ mất mát khung hình: Biểu thị số % của từng loại khung hình mất và tổng thể các
khung hình mất. Độ mất mát này càng thấp thì chất lượng hình ảnh và âm thanh sẽ càng bảo đảm.
Các tiêu chuẩn nâng cao
Một dạng tiêu chuẩn nâng cao là tiêu chuẩn về gói tin. Định luồng Đa phương tiện, giống như tất cả các loại dữ liệu trên Internet khác, được truyền nhận dưới dạng các gói tin riêng biệt. Việc theo dõi việc truyền nhận các gói tin đó có thể giúp tìm ra bản chất của các vấn đề nẩy sinh trên nền tảng của công nghệ định luồng. Trong lĩnh vực này, các giá trị quan trọng cần được biết là số lượng các gói tên đến đúng, đến sớm, đến muộn so với thời gian truyền nhận đã được đặt trước. Các vấn đề quan trọng nữa là xác định xem liệu các gói tin có đến đúng theo thứ tự hay không và liệu có gói tin nào bị mất không.
79
Một dạng tiêu chuẩn nâng cao khác là các tiêu chuẩn truyền tải. Giống như tiêu chuẩn gói tin, các tiêu chuẩn được các kỹ sư mạng quan tâm để kiểm tra tốc độ thực hiện của nền tảng định luồng.
Kiểu Máy chủ (Server Type)
Hiện trên thị trường có rất nhiều máy chủ định luồng đang được giới thiệu. Mỗi loại có những ưu và nhược điểm riêng. Đồng thời mỗi một phiên bản của một máy chủ cũng có những nét riêng. Nếu bạn muốn cung cấp một dịch vụ định luồng riêng của mình, bạn nên biết những thông tin này.
Giao thức (Protocol)
Định luồng Đa phương tiện có thể được cung cấp qua nhiều giao thức khác nhau như UDP, TCP hay HTTP. Thông thường, các máy chủ định luồng cung cấp chế đố đa giao thức và thậm chí là có thể chuyển đổi các giao thức theo yêu cầu của các máy khách và tình trạng thay đổi của môi trường Internet.
Tuyến truyền (Traceroute)
Tuyến tuyền là đường mà các gói tin đã được định luồng di chuyển qua giữa máy chủ định luồng của chúng và người sử dụng đầu cuối hoặc agent. Thông tin này có thể được sử dụng để kiểm tra các vấn đề liên qua đến định tuyến hay sắp xếp thứ tự điểm- điểm.
4.1.2. Thiết lập các tiêu chí kiểm tra chất lƣợng định luồng 1. Lựa chọn các vị trí đo đạc
Có một vài nhân tố cần quan tâm khi lựa chọn vị trí kiểm tra luồng :
Tổng số: Về mặt tổng quát, càng nhiều điểm kiểm tra, kết quả càng chính xác. Tuy nhiên, giá thành của dịch vụ đo đạc sẽ tăng theo số lượng agent sử dụng.
Vị trí địa lý: Các luồng nên được đo theo đúng cách khán/thính giả sử dụng. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng yếu tố địa lý có thể gây ra sai sót khi phân tích trên môi trường Internet.
2. Lựa chọn các luồng kiểm tra
Không thể có hai công ty sử dụng định luồng đa phương tiện theo một phương pháp giống nhau. Đặc biệt, Phương pháp mà các luồng được tổ chức, lưu trữ và cung cấp cho người sử dụng sẽ phản ánh tình trạng kinh doanh độc nhất của công ty đó. Việc đo đạc từng phần nội dung thường là không đủ kinh phí. Thật may mắn, điều này là không cần thiết nếu bạn có một chính sách lựa chọn nội dung kiểm tra hợp lý. Giải pháp lý tưởng có thể là một tập hợp các cách tiếp cận tổng quát sau :
80
Sắp xếp theo giá trị cao nhất: Nếu nội dung định luồng có tần suất sử dụng biến đổi,
sẽ luôn có một giá trị để sắp xếp. Có thể lựa chọn theo dõi 20 nội dung hay sử dụng nhất hoặc tất cả các luồng sử dụng hơn một lần một ngày. Độ ưu tiên của các luồng có thể liên quan đến vị trí của chúng trên Web Site.
Quay vòng Ngẫu nhiên: Nếu thư viện các dữ liệu đã định luồng là rất lớn (hàng trăm
hay hàng nghìn clip), có thể đơn giản lựa chọn một cách ngẫu nhiên 20 luồng để đo đạc mỗi ngày.
3. Lựa chọn giữa siêu dữ liệu (Metafile) và các liên kết trực tiếp
Các URL định luồng đa phương tiện có thể được cung cấp theo các dạng như sau :
- Theo tên file định luồng trực tiếp (ví dụ : rtsp://str.foo.com/test.rm, mms://str.foo.com/test.asf)
- Siêu dữ liệu (ví dụ : http://str.foo.com /test.asx, http://str.foo.com/test.smi )
- Các đường link HTTP (ví dụ : http://stream.foo.com/get_stream?stream= test&speed= 22 )
Các kiểu file bao gồm rm, ra, rp, rt, ram, smi, asf, asx, wma, wmv, wax, mp4. Nếu sử dụng các liên kết tên file trực tiếp, các kiểm tra sẽ không bị tác động của các lỗi và các vấn đề phát sinh do các siêu dữ liệu. Tuy nhiên, lúc đó việc kiểm tra cũng không thể đo đạc các hiệu năng của cân bằng tải hay kiến trúc máy chủ phân phối (thường được cung cấp nhờ các siêu dữ liệu).
4. Kiểm tra độ dài/tần số
Cách tiếp cận chung nhất để đo các luồng là lấy mẫu 60 giây đầu tiên của một luồng, ít nhất 10 lần trong một giờ, đại diện cho việc thử nghiệm đầy đủ của khách hàng.
4.1.3. Lựa chọn các tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng Định luồng Đa phƣơng tiện khi sử dụng Chuyển mạch nhãn Đa giao thức
Như ta đã biết, một luồng dữ liệu đa phương tiện thường được truyền từ máy chủ đến nơi nhận theo một tốc độ bit nào đó. Tốc độ bit đó duy trì một chất lượng hình ảnh âm thanh phù hợp với nó (Độ rộng khung hình, độ sâu của màu sắc,…) Trong điều kiện lý tưởng, băng thông của hệ thống truyền tải luồng đó có đủ để đáp ứng được tốc độ bit trên. Khi đó, hai hệ thống tiêu chuẩn chất lượng là thời gian và chất lƣợng hình ảnh,
âm thanh đạt giá trị tối ưu : Tần suất nạp lại bộ đệm giảm bằng 0, Thời gian nạp lại bộ đệm bằng 0, Độ mất mát khung hình cũng giảm bằng 0. Tuy nhiên, trong thực tế, hệ thống truyền tải thường có hiện tượng tắc nghẽn (Congestion). Tắc nghẽn, được hiểu ở đây là việc yêu cầu về băng thông tại toàn hệ thống truyền tải hay từng phân đoạn của hệ thống đó lớn hơn khả năng đáp ứng. Khi đó, sẽ có hai tình huống xẩy ra đối với một luồng dữ liệu đa phương tiện :
81
- Nếu việc truyền nhận luồng sử dụng những giao thức truyền như TCP, trong đó các gói tin đến được bảo đảm đến nơi nhận, không quan tâm đến thời gian và thứ tự đến, khi đó Độ mất mát khung hình sẽ được giảm thiểu nhưng các tiêu chuẩn Thời gian sẽ bị ảnh hưởng. Các gói tin đến không phù hợp về thời gian và thứ tự. Vì vậy, tiêu chuẩn về thời gian sẽ bị giảm. Đấy là còn chưa tính đến việc xử lý hiện tượng các khung hình không có cùng kích thước.
- Nếu sử dụng các giao thức truyền kiểu UDP, các tiêu chuẩn thời gian có vẻ được đảm bảo nhưng chắc chắn Độ mất mát khung hình sẽ có giá trị khác 0. Hệ thống sử dụng MPLS là một hệ thống có khả năng cung cấp một sự đặt trước tài nguyên (trong đó có băng thông) dành cho một luồng nào đó (thông qua sự mở rộng giao thức RSVP). Nhờ có khả năng này, hệ thống MPLS có thể dành cho luồng dữ liệu đa phương tiện một băng thông phù hợp với tốc độ bit của luồng.
Như vậy, việc đánh giá hiệu quả của việc sử dụng MPLS cho định luồng đa phương tiện sẽ rõ nhất khi đánh giá trên 2 hệ thống tiêu chí Thời gian và Chất lượng hình ảnh âm thanh, cụ thể là các tiêu chí Thời gian nạp bộ đệm, Tần suất nạp lại bộ đệm, Thời gian nạp lại bộ đệm, Độ mất mát khung hình (gói tin).
Chính vì lý do trên, tác giả đã chọn các tiêu chí trên để thực hiện đánh giá trong bản luận văn này.
Số TT Tiêu chí Giải thích Loại tiêu chí Đơn vị
1 Thời gian nạp bộ đệm
Thời gian bắt đầu quá trình định luồng đến khi máy khách thực hiện khung hình đầu tiên.
Thời gian ms
2 Tần suất nạp lại bộ đệm
Sô lần yêu cầu nạp lại bộ đệm trong một đơn vị
thời gian Thời gian lần/giờ
3 Thời gian nạp lại
bộ đệm Tổng số thời gian nạp lại bộ đệm Thời gian ms 4 Độ mất mát khung
hình Số khung hình mất Chất lượng hình
ảnh, âm thanh %
82
4.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng Công nghệ định luồng trên MPLS MPLS
4.2.1. Phƣơng pháp tiến hành
Để đánh giá chất lượng định luồng theo các tiêu chí như đã trình bày trong phần 4.1, tác giả chọn phương pháp tiến hành đo đạc các tiêu chí trên 2 hệ thống truyền tải: không sử dụng MPLS và có sử dụng MPLS.
Các bước tiến hành cụ thể như sau:
- Lựa chọn các đoạn Video có độ dài giống nhau để tiến hành thực nghiệm: Trong luận văn này, tác giả lựa chọn các bộ phim truyện đã được sản xuất trong thời gian gần đây trong một số thể loại phổ biến, lấy các đoạn có độ dài 1h để tiến hành thực nghiệm.