Tóm tắt luận văn Nghiên cứu phương pháp đánh giá QoE dựa trên các tham số QoS

HỌC VI ỆN CÔNG NGH Ệ BƯU CHÍNH VI ỄN THÔNG --------------------------- VŨ MINH KHÁNH NGHIÊN C ỨU PH ƯƠ NG PHÁP ĐÁNH GIÁ QoE DỰA TRÊN CÁC THAM S Ố QoS CHUYÊN NGÀNH : K Ỹ THU ẬT VI ỄN THÔNG MÃ S Ố: 60.52.02.08 LU ẬN V ĂN TH ẠC SỸ KỸ THU ẬT NG ƯỜI H ƯỚNG D ẪN KHOA H ỌC : TS ĐẶNG TH Ế NG ỌC HÀ N ỘI – 2013 Lu n v n c hoàn thành t i: Học vi ện Công ngh ệ B ưu chính Vi ễn thông Tập đoàn B ưu chính Vi ễn thông Vi ệt Nam Ng i h ng d n khoa h c: TS. ng Th Ng c …………………………………………………… Ph n bi n 1: …………………………………………………… …………………………………………………… Ph n bi n 2: …………………………………………………… …………………………………………………… Lu n v n s c b o v tr c h i ng ch m lu n v n t i H c vi n Công ngh Bu chính Vi n thông Vào lúc: ....... gi ....... ngày ....... tháng ....... .. n m 2013 Có th tìm hi u lu n v n t i: - Th vi n H c vin Công ngh Bu chính Vi n thông MỤC L ỤC MỤC L ỤC .................................................................................................................... 1 MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 2 CH ƯƠ NG 1. TRUY ỀN THÔNG ĐA PH ƯƠ NG TI ỆN TRÊN N ỀN M ẠNG IP ..... 3 1.1 Mô hình ki ến trúc M ạng TCP/IP .......................................................................... 3 1.2 Các d ch v a ph ơ ng ti n trên n n m ng ............................................................... 3 1.2.1 D ch v VoIP .................................................................................................. 3 1.2.2 D ch v IPTV .................................................................................................. 3 1.2.4 D ch v truy n hình t ơ ng tác: ........................................................................ 4 1.3 Các công ngh nén tín hi u a ph ơ ng ti n .............................................................. 4 1.3.1 MPEG-2 .......................................................................................................... 4 1.3.2 H.263 .............................................................................................................. 4 1.3.3 MPEG-4 .......................................................................................................... 4 1.3.4 H.264 .............................................................................................................. 4 1.4 Ch t l ng d ch v trong m ng IP ........................................................................... 5 1.4.1 Khái ni m ch t l ng d ch v .......................................................................... 5 1.4.2 T m quan tr ng c a vi c ki m tra ch t l ng d ch v trong IPTV ................... 6 1.4.3 Các tham s QoS ............................................................................................. 6 1.4.4 M t s mô hình ánh giá QoS cho d ch v IPTV ............................................ 8 CH ƯƠ NG 2: CÁC PH ƯƠ NG PHÁP ĐÁNH GIÁ QOE .......................................... 9 2.1 Ch t l ng tr i nghi m c a khách hàng (QoE) ......................................................... 9 2.1.1 Khái ni m QoE ............................................................................................... 9 2.1.2 M i quan h gi a QoS và QoE ........................................................................ 9 2.1.3 Mô hình ch t l ng trong IPTV ...................................................................... 9 2.2 Mô hình MDI (Media Delivery Index) ................................................................... 10 2.2.1 Gi i thi u v MDI ......................................................................................... 10 2.2.3 Ki m tra QoE qua vi c phân tích MDI .......................................................... 11 2.2.4 o ki m MDI ................................................................................................ 12 2.3 MPQM (Moving Pictures Quality Metric).............................................................. 12 2.3.1 Gi i thi u v MPQM ..................................................................................... 12 2.3.2 H th ng th giác ng i ................................................................................. 12 2.3 So sánh MDI và MPQM ........................................................................................ 13 CH ƯƠ NG 3: PH ƯƠ NG PHÁP ĐÁNH GIÁ QoE D ỰA TRÊN QoS ...................... 13 3.1 nh h ng c a các tham s QoS lên QoE .............................................................. 13 3.1.1 nh h ng c a dung l ng b m: ............................................................. 13 3.1.3 nh h ng c a t l mt gói ........................................................................ 14 3.1.4 nh h ng c a t l xp l i gói tin ................................................................ 14 3.1.5 nh h ng c a b ng thông: .......................................................................... 14 3.1.6 nh h ng c a tr ng truy n ................................................................... 14 3.2 Ph ơ ng pháp ánh giá QoE d a trên QoS .............................................................. 15 3.2.1 Phân tích các tham s QoS liên quan n QoE. ............................................. 15 3.2.2 Mô hình t ơ ng quan QoS/QoE cho vi c ánh giá QoE c a IPTV ............... 15 KẾT LU ẬN ................................................................................................................ 16 1 MỞ ĐẦU Hi n nay v i s phát tri n v ưt b c v công nghê thông tin trên toàn th gi i cùng vi s bùng n và các d ch v ti n ích trên m ng làm a d ng hoá các mô hình kinh doanh d a trên Internet. M t trong các l nh v c ang l n m nh theo xu h ưng này chính là d ch v IPTV (truy n hình giao th c Internet) ây là bưc ngo t trong s phát tri n c a công ngh truy n hình. Vi nh ng ưu im v ưt tr i khi s dng các d ch v trên n n m ng IP: Tính n ng tươ ng tác gi a h th ng v i ng ưi s dng d ch v , c ng nh ư các nhà cung c p d ch v khi tri n khai h th ng r t thun ti n và d dàng nâng c p, nên các d ch v trên n n mng IP th c s ã thay i hoàn toàn so v i các d ch v truy n th ng tr ưc kia s dng công ngh analog. ây là m t b ưc phát tri n, ti n lên h i t mng vi n thông – xu h ưng chung c a truy n thông toàn c u ngày nay và t ươ ng lai. Trên c ơ s nhìn nh n t m quan tr ng c a vi c m b o ch t l ưng d ch v (QoS) và ch t l ưng ánh giá b i chính c m nh n c a con ng ưi (QoE) cho d ch v IPTV, lu n vn này ã ưc xây d ng v i nh ng n i dung chính nh ư sau: Ch ươ ng I: Truy n thông a ph ươ ng ti n trên n n m ng IP. Nghiên c u v truy n thông a ph ươ ng ti n và v n ch t l ưng d ch v trong mng IP Ch ươ ng II: Các ph ươ ng pháp ánh giá QoE Nghiên c u các ph ươ ng pháp ánh giá ch t l ưng tr i nghi m c a khách hàng Ch ươ ng III: Ph ươ ng pháp ánh giá QoE d a trên QoS Nghiên c u nh h ưng c a các tham s QoS lên QoE và ư a ra ph ươ ng pháp ánh giá QoE d a trên QoS. 2 CH ƯƠ NG 1. TRUY ỀN THÔNG ĐA PH ƯƠ NG TI ỆN TRÊN N ỀN M ẠNG IP 1. 1 Mô hình ki ến trúc M ạng TCP/IP Giao th c TCP/IP c phát tri n t m ng ARPANET và Internet và c dùng nh giao th c m ng và giao v n trên m ng Internet. TCP (Transmission Control Protocol) là giao th c thu c t ng giao v n và IP (Internet Protocol) là giao th c thu c tng m ng c a mô hình OSI. H giao th c TCP/IP hi n nay là giao th c c s d ng rng rãi nh t liên k t các máy tính và các m ng v i nhau. Hi n nay các máy tính c a h u h t các m ng có th s dng giao th c TCP/IP liên k t v i nhau thông qua nhi u h th ng m ng v i k thu t khác nhau. Giao th c TCP/IP th c ch t là m t h giao th c cho phép các h th ng m ng cùng làm vi c v i nhau thông qua vi c cung c p ph ơ ng ti n truy n thông liên m ng. Các t ầng c ủa mô hình tham chi ếu TCP/IP B qu c phòng M gi t t là DoD (Department of Defense) ã t o ra mô hình tham chi u TCP/IP vì mu n m t m ng có th tn t i trong b t c iu ki n nào, ngay c khi có chi n tranh h t nhân. DoD mu n các gói d li u xuyên su t m ng vào m i lúc, di b t c iu ki n nào, t bt c mt im n m t im khác. ây là m t bài toán thi t k cc k khó kh n mà t ó làm n y sinh ra mô hình TCP/IP, vì v y ã tr thành chu n Internet phát tri n hi n nay. B giao th c IP dùng s óng gói d li u hòng tr u t ng hóa (thu nh l i quan ni m cho d hi u) các giao th c và các d ch v . Nói m t cách chung chung, giao th c tng cao h ơn dùng giao th c t ng th p h ơn t c m c ích c a mình. Ch ng. 1.2 Các d ịch v ụ đa ph ươ ng ti ện trên n ền m ạng 1.2.1 Dịch v ụ VoIP Dch v VoiIP là d ch v in tho i ng dài trong n c và qu c t s dng giao th c IP. ây là d ch v vi n thông (bao g m in tho i và fax) trên b ng t n tho i c ơ bn s dng công ngh nén cht các dch v a ph ơ ng ti n trên n n m ng Các l ợi ích khi s ử d ụng d ịch v ụ VoIP − Thu n ti n, ơn gi n trong s d ng, yêu c u h tr d ch v . − Ti t ki m chi phí khi th c hi n cu c g i − Ch ng qu n lý c ngân sách. − Không ph i ng ký s d ng d ch v . − Ch t l ng d ch v cao, n nh − H tr d ch v 24/24 gi 1.2.2 Dịch v ụ IPTV Dch v IPTV là dch v truy n hình trên Internet qua giao th c IP c cung c p ti khách hàng d a trên công ngh IPTV (Internet Protocol Television). Tín hi u truy n 3 hình c chuy n hóa thành tín hi u IP, truy n qua m t h t ng m ng b ng thông rng n thi t b u cu i là b gi i mã Set top box, phát hình t i TV c a khách hàng 1.2.4 Dịch v ụ truy ền hình tươ ng tác: Trên mt ng k t n i Internet ng i dùng IPTV có th c s dng cùng m t lúc r t nhi u d ch v khác nhau nh truy c p Internet, truy n hình, in tho i c nh và di ng, VoIP (Voice over Internet Protocol)...mang l i cho ng i dùng s ti n l i trong quá trình s dng. 1.3 Các công ngh ệ nén tín hi ệu đa ph ươ ng ti ện 1.3.1 MPEG-2 MPEG-2 c s d ng trên các DVD và trong h u h t ho t ng qu ng bá video s và các h th ng phân ph i cáp. MPEG-2 codec d a trên khái ni m r ng d li u video bao g m nhi u ph n d th a. B ng cách lo i b t d th a không gian và th i gian, t ng bng thông yêu c u s ít i. D th a th i gian c s d ng mô t c im c a d li u video là có n n t ơ ng t cho m i nh. N n này gi nguyên d c theo m t s nh tu n t , ho c n u có thay i thì r t ít. D th a không gian là c im c a d li u video trong ó m t s vùng c a nh c sao chép trong cùng m t khung ca video. 1.3.2 H.263 Codec này ã c công b b i ơn v vi n thông qu c t ITU-T d i chu i H các khuy n ngh cho các h th ng nghe nhìn và a ph ơ ng ti n. Khuy n ngh này bao trùm s nén nh ng t i t c bit th p và c h tr b i các khuy n ngh ITU khác trong ó có H.261. u ra t c bit th p cho phép nó c s d ng cho h i ngh truy n hình và video trên Internet. Codec này cung c p m t s c i ti n trong kh n ng nén i v i video và c s d ng r ng rãi trên các trang Internet cho các video phát ra. 1.3.3 MPEG-4 Sau thành công c a MPEG-2, nhóm chuyên gia nh ng ti p t c phát tri n m t chu n m i, linh ng, có xu h ng mang n các kh n ng b sung cho vi c qu ng bá video và h tr s phát tri n c a video s . c ch p nh n nh m t tiêu chu n ISO nm 1999, nó ã c ch nh s a bao g m m t s m r ng. MPEG-4 có th c s dng cho video trên Internet, qu ng bá IPTV và trên ph ơ ng ti n l u tr , cùng v i nhi u ch c n ng khác. Nó bao g m các tính n ng mã hoá h ng i t ng, s gia t ng kh nng nén và các c ơ ch an ninh. Qua m t th i gian, các h p STB m i và các ng d ng ph n m m IPTV ã c chu n b h tr chu n nén này, có th làm cho nén hi u qu hơn 1.3.4 H.264 Chu n nén H.264 (còn g i là MPEG-4 part 10/AVC cho mã hoá video tiên ti n) là mt chu n m , có ng kí, h tr các k thu t nén video hi u qu nh t hi n nay. B mã 4 hoá H.264 có th làm gi m kích c c a t p tin video s n 50% so v i chu n MPEG-4 part 2. iu bày có ngh a là b ng thông m ng yêu c u s ít i, không gian l u tr c ng ít i i v i t p tin video. Nói cách khác, ch t l ng video cao h ơn có th t c i vi t c bit cho tr c. 1.4 Ch ất l ượng d ịch v ụ trong m ạng IP 1.4.1 Khái ni ệm ch ất l ượng d ịch v ụ Thu t ng “Ch t l ng d ch v ” (QoS) hi n nay c s dng r ng rãi, không ch trong l nh v c vi n thông mà còn c trong các l nh v c có liên quan, ch y u là các d ch v trên n n IP b ng r ng, không dây và a ph ơ ng ti n. Các m ng và h th ng d n d n c thi t k có xem xét n hi u n ng u cu i, hi u n ng này c yêu c u b i các ng d ng ng i dùng. Tuy nhiên, thu t ng QoS th ng ít khi c nh ngh a m t cách k l ng. Theo ISO 8402, “ch t l ng” là thu t ng ch toàn b các c tính c a mt th c th có kh n ng th a mãn các nhu c u cho tr c. ISO 9000 nh ngh a “ch t lng” là m c mà ó các c tính v n có tho mãn các yêu c u. nh ngh a c a ISO 8402 d ng nh t t h ơn t nhìn nh n c a khách hàng. ITU-T Rec. E.800 nh ngh a QoS là tác ng t ng th c a các hi u n ng d ch v , ch t l ng d ch v s xác nh m c hài lòng c a khách hàng i v i d ch v y. 1.4.1.1 M ối quan h ệ gi ữa QoS và hi ệu n ăng m ạng Hi u n ng m ng góp ph n h ng n QoS khi c tr i nghi m b i ng i dùng/khách hàng. Hi u n ng m ng có th ho c không d a trên c ơ s u cu i. Ví d , hi u n ng truy c p th ng c chia ra t hi u n ng m ng lõi trong các toán t ca m t mng IP ơ n, trong khi hi u n ng Internet th ng ph n nh hi u n ng ph i h p c a m t vài m ng t tr . 1.4.1.2 B ốn quan điểm v ề QoS Ma tr n nh ngh a QoS trong b ng 1.1 a ra tiêu chu n ánh giá ch t l ng các ch c n ng truy n thông c a m t d ch v nào ó. Tuy nhiên, ma tr n nh ngh a có th c nhìn nh n t nhi u quan im khác nhau. - Các yêu c u QoS c a khách hàng - S cung c p QoS c a nhà cung c p d ch v (hay QoS ã c ho ch nh) - QoS nh n c ho c c phân ph i n - Xp h ng QoS qua iu tra t khách hàng 1.4.1.3 M ối quan h ệ gi ữa b ốn quan điểm QoS Các yêu c u QoS c a khách hàng có th c coi là im b t u logic. M t t p hp các yêu c u QoS c a khách hàng s c x lý riêng cho n khi có c các m i liên quan. Yêu c u này là u vào cho nhà cung c p d ch v xác nh QoS d nh cung c p. Nhà cung c p d ch v có th không luôn luôn cung c p cho khách hàng m c 5 QoS h yêu c u. Nh ng iu c n xem xét nh giá c ch t l ng, các khía c nh chi n lc c a kinh doanh, ánh d u chu n (benchmarking) hay còn g i là “best in class”- mc hi u n ng l n nh t trong kinh doanh và các y u t khác s nh h ng n m c d ch v a ra. Các yêu c u c a khách hàng c ng có th nh h ng n nh ng gì mà h th ng giám sát c d nh cài t nh m xác nh QoS nh n c trong các báo cáo nh k . 1.4.1.4 Thách th ức cho QoS liên quan đến IP Có m t s vn c trình bày b i s s dng các m ng và d ch v IP, nh là thi u các c ơ ch tiêu chu n có kh nng m rng, có vng m nh và ã c ch ng minh y 1.4.2 T ầm quan tr ọng c ủa vi ệc ki ểm tra ch ất l ượng d ịch v ụ trong IPTV S phát tri n c a các k thu t truy nh p Internet thông qua truy c p có dây và không dây làm cho s lng khách hàng s dng Internet ngày càng t ng lên. S gia tng này t o ra các ho t ng truy n thông th c hi n qua vi c trao i b n tin, video, audio, do v y còn g i là a ph ơ ng ti n qua các m ng IP. V i s gia t ng c a truy n thông a ph ơ ng ti n qua các m ng IP, nhi u ng d ng m ng và d ch v ang phát tri n thúc y các ho t ng này. D ch v IPTV có thu n l i trong vi c a ra d ch v qu ng bá giá r thông qua ng dây truy c p Internet t c cao. Ngoài phân ph i ki u n lc t i a, m ng t c cao này có kh nng h tr các d ch v th i gian th c nh tho i và video. Do các khách hàng c a IPTV ã quen v i các ch ơ ng trình truy n hình và s dng in tho i mà không c n ph i chú ý n b t c iu gì liên quan n jitter hay tr , cho nên vi c bo m ch t l ng d ch v cng nh m b o s hài lòng c a khách hàng v dch v (hay còn g i là ch t l ng tr i nghi m) là m t y u t then ch t trong s tri n khai d ch v IPTV qua các m ng IP. iu này tr nên c c kì quan tr ng là vì, khi b ng thông kh dng trên t ng khách hàng t ng lên, thì các im d ch v ang ni lên s yêu c u th m chí nhi u b ng thông h ơn n a, t o nên ngh n c chai, mà hi n 1.4.3 Các tham s ố QoS Sáu thông s cơ b n v ch t l ng d ch v là b ng thông, tr , jitter, m t gói, tính kh dng và b o m t. Bảng 1.2 Các tham s ố QoS c ơ b ản Tham s ố QoS Các giá tr ị ví d ụ Bng thông (nh nh t) 64 kb/s, 1.5 Mb/s, 45 Mb/s Tr (l n nh t) 50 ms, 150 ms Jitter (bi n ng tr ) 10% c a tr ln nh t, 5 ms bi n ng Mt thông tin ( nh h ng c a l i) 1 trong 1000 gói ch a chuy n giao Tính s n sàng (tin c y) 99.99% Bo m t Mã hoá và nh n th c trên t t c các lu ng l u l ng 6 1.4.3.1 B ăng thông Bng thông luôn là thách th c i v i các nhà cung c p d ch v IPTV. N u b ng thông có th s dng tho i mái, không gi i h n, thì các nhà v n hành s không ph i lo n các y u t ngh n, tr …; tuy nhiên ây là iu không th xy ra. 1.4.3.2 Tr ễ Tr liên quan ch t ch vi b ng thông khi nó là m t thông s QoS. V i các ng dng gi i hn b ng thông thì b ng thông càng l n tr s càng nh . Tr c nh ngh a là kho ng th i gian chênh l ch gi a hai th i im c a cùng mt bít khi i vào m ng (th i im bít u tiên vào v i bít u tiên ra) . Vi b ng thông có nhi u cách tính, giá tr bng thông có th th ng xuyên thay i. Nh ng thông th ng giá tr bng thông c nh ngh a là s bit c a m t khung chia cho th i gian trôi qua k t khi bit u tiên r i kh i m ng cho n khi bit cu i cùng ri m ng. 1.4.3.3 Jitter (Bi ến động tr ễ) Bi n ng tr là s khác bi t v tr ca các gói khác nhau trong cùng m t dòng lu l ng. Bi n ng tr có t n s cao c g i là jitter v i t n s th p g i là Wander. Nguyên nhân ch yu gây ra hi n t ng jitter do s sai khác trong th i gian x p hàng ca các gói liên ti p nhau trong m t hàng gây ra.Trong m ng IP jitter nh h ng r t l n ti ch t l ng d ch v ca t t c các d ch v . Thông s QoS jitter thi t l p gi i h n lên giá tr bi n i c a tr mà m t ng d ng có th gp trên m ng. Jitter không t m t gi i hn nào cho giá tr tuy t i c a tr , nó c