Đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV trên mạng truyền tải IP MPLS tại VNPT hà nội

1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG







ĐOÀN MINH QUÂN




ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ IPTV TRÊN MẠNG
TRUYỀN TẢI IP/MPLS TẠI VNPT-HÀ NỘI






Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Mã số: 60.52.70


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2012

2

Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG


Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ VŨ ANH



Phản biện 1: ………………………………………………




Phản biện 2: ………………………………………………


Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ
tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: giờ ngày tháng năm


Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn
thông
3

MỞ ĐẦU
Là đỉnh cao của công nghệ hội tụ kỹ thuật số

tích hợp giữa truyền thông và truyền hình, IPTV là cơ
hội lớn cho các nhà khai thác viễn thông, cho các nhà
cung cấp nội dung và cũng là thị trường tiềm năng
dành cho các nhà cung cấp giải pháp viễn thông. Trên
thế giới, IPTV đã được khá nhiều tập đoàn viễn thông
quan tâm đầu tư và triển khai cung cấp dịch vụ. Tính
đến năm 2008 trên thế giới có 24 triệu thuê bao, đạt
doanh thu 7,2 tỉ USD. Trên thế giới, IPTV đã bước
sang thời kỳ phát triển ổn định. Số thuê bao IPTV
được dự báo sẽ tăng từ 24 triệu năm 2008 tới 92,8
triệu thuê bao vào năm 2012 với tốc độ tăng trưởng
hàng năm là 31% .Tổng doanh thu từ dịch vụ IPTV sẽ
tăng từ từ 7,2 tỉ USD năm 2008 tới 31,6 tỉ USD vào
năm 2012 với tốc độ tăng hàng năm là 34,5%.
Hiện nay, Dịch vụ IPTV đang được triển khai
tại VNPT-Hà Nội từ năm 2009 với tên thương hiệu là
MyTV. Tính đến tháng 4 năm 2012 số thuê bao
MyTV của VNPT-Hà Nội đã đạt hơn 20.000 thuê bao.
Với sự phát triển không ngừng của các công nghệ truy
nhập quang AON và GPON, số thuê bao băng rộng
đang tăng nhanh với xu hướng cung cấp đa dịch vụ
mà trong đó dịch vụ IPTV là một trong những dịch vụ
quan trọng thúc đẩy sự tăng trưởng của thuê bao băng
4

rộng. Tuy nhiên, để đảm bảo sự tăng trưởng bền vững
thuê bao IPTV vẫn còn nhiều thách thức đặt ra trong
việc đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV trên mạng lưới
nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ IPTV cho khách
hàng.

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn, cần có phương
pháp khoa học để đánh giá về chất lượng dịch vụ
IPTV. Luận văn “Đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV
trên mạng truyền tải IP/MPLS tại vnpt-hà nội” nhằm
đáp ứng yêu cầu trên.
Nội dung của luận văn bao gồm 3 chương:
Chương 1 có tiêu đề “Giới thiệu tổng quan về
IPTV gồm các dịch vụ IPTV, cấu trúc và công
nghệ mạng IPTVtại VNPT-Hà Nội” trình bày về
chức năng nhiệm vụ các thành phần của hệ thống
IPTV, các dịch vụ IPTV, và nghiên cứu việc triển
khai dịch vụ IPTV tại VNPT-Hà Nội
Chương 2 có tiêu đề “Nghiên cứu, lựa chọn
các tham số đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV”
trình bày về yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ
IPTV và các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dịch vụ
IPTV
Chương 3 có tiêu đề “Nghiên cứu và đề xuất
một số bài đo đánh giá các tham số chất lượng dịch
vụ IPTV trên mạng truyền tải IP/MPLS tại VNPT-
5

Hà Nội” trình bày về cơ sở lý thuyết để đánh giá chất
lượng dịch vụ IPTV, các bài đo IPTV, một số kết quả
đo dịch vụ IPTV trên mạng IP/MPLS tại VNPT-Hà
Nội.
Cuối luận văn là “Kết luận” đánh giá kết quả
nghiên cứu đã đạt được và đề xuất hướng nghiên cứu
tiếp theo.

6

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ IPTV GỒM CÁC
DỊCH VỤ IPTV, CẤU TRÚC VÀ CÔNG NGHỆ
MẠNG IPTV TẠI VNPT-HÀ NỘI
1.1 Tổng Quan về IPTV
1.1.1 Khái niệm IPTV
IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa phương tiện
như truyền hình/video/audio/văn bản/đồ họa/số liệu
truyền tải trên các mạng dựa trên IP được kiểm soát
nhằm cung cấp mức chất lượng dịch vụ, độ mãn
nguyện, độ bảo mật và tin cậy theo yêu cầu.
1.1.2 Các dịch vụ IPTV
1.1.2.1 Các dịch vụ video IPTV
a) Các dịch vụ video quảng bá
b) Các dịch vụ video lưu trữ
1.1.2.2 Các dịch vụ IPTV audio
7

a) Dịch vụ radio broadcast
b) Dịch vụ music broadcast
c) Music on demand
d) Music subscription service
1.1.2.3 Các dịch vụ IPTV gaming
1.1.2.4 Các dịch vụ quảng cáo
1.2 Cấu trúc và công nghệ IPTV
1.2.1 Mô hình cấu trúc mạng IPTV
ITU-T mô tả mô hình chuẩn dịch vụ IPTV như trong
Error! Reference source not found Trong đó, vai

trò của bốn thành phần chính là:
Nhà cung cấp nội dung: Sở hữu hoặc được cấp phép
để bán nội dung hay quyền sở hữu nội dung
Nhà cung cấp dịch vụ: Cung cấp dịch vụ IPTV tới
khách hàng. Nhà cung cấp dịch vụ dựa trên QoS trong
8

các mạng của nhà cung cấp mạng để đảm bảo QoE
các dịch vụ IPTV.
Nhà cung cấp mạng: Cung cấp các dịch vụ mạng cho
cả khách hàng và nhà cung cấp dịch vụ. Nhà cung cấp
mạng cần cam kết không chỉ với nhà cung cấp dịch vụ
còn với cả khách hàng về các tham số mạng (ví dụ
băng thông, độ khả dụng dịch vụ…)
Khách hàng: sử dụng và trả tiền cho các dịch vụ
IPTV.
1.2.2 Các công nghệ nén Video
1.2.3 Các hệ thống VHE
1.2.4 Các máy chủ VoD
1.2.5 IPTV Midleware
1.2.6 IP set-top box
1.3 Triển khai dịch vụ IPTV trên mạng truyền tải
IP/MPLS tại VNPT-Hà Nội.
9

1.3.1 Giới thiệu về mạng IP/MPLS của VNPT-Hà
Nội
Hiện tại mạng IP/MPLS của Viễn thông Hà
Nội bao gồm khu vực Hà Nội cũ sát nhập mạng
IP/MPLS của Hà Tây, với kiến trúc phân tầng bao

gồm rất nhiều thiết bị, được thiết kế như sau:
 04 Core MEN Switch kết nối Ring băng thông
50Gbps, kết nối lên VN2 tổng băng thông là
100 Gbps (10x10GE) từ 2 hướng Đinh Tiên
Hoàng và Cầu Giấy.
 20 Agg MEN Switch kết nối lên Core MEN
Switch bằng kết nối 2 x 10GE.
 65 Acc MEN Switch kết nối lên các Agg MEN
Switch:
 15 Acc MEN Switch kết nối lên Agg
MEN Switch theo Ring 10Gbps.
 50 Acc MEN Switch kết nối lên Agg
MEN Switch theo 2x10Gbps
10

 Mặt phẳng điều khiển sử dụng giao thức định
tuyến OSPFv2 chia thành 4 Area: Area 0 (4
Core Router) , Area 1 (cho 7 Agg Router và
19 Access Router thuộc CTĐT-1) , Area 2
(cho 8 Agg Rotuer và 28 Access Router thuộc
CTĐT-2), Area 3 (cho 5 Agg Router và 19
Access Router thuộc CTĐT-3).
 Các dịch vụ được thiết kế terminate tại Agg
Router, gồm các dịch vụ Layer 2 (E-Line, E-
LAN), dịch vụ Layer 3 (MPLS L3 VPN).
1.3.3 Dịch vụ VoD
1.3.4 Dịch vụ BTV Multicast
1.3.5 Các tham số thiết kế, quy hoạch dịch vụ IPTV
trên mạng truyền tải IP/MPLS tại VNPT-Hà Nội
1.3.5.1 Quy hoạch lớp dịch vụ QoS cho IPTV

1.3.5.2 Quy hoạch Pool IP cho dịch vụ IPTV
1.4 Kết Luận
11

Trong chương này, chúng ta đã nghiên cứu khái
niệm và các dịch vụ IPTV, nghiên cứu về các chức
năng nhiệm vụ của các thành phần trong hệ thống
IPTV. Chúng ta cũng đã tìm hiểu về thiết kế dịch vụ
IPTV, tìm hiểu về việc triển khai dịch vụ IPTV trên
mạng của VNPT-Hà nội bao gồm:
 Sơ đồ cấu trúc mạng MAN-E
 Dịch vụ VOD
 Dịch vụ BTV
Các tham số thiết kế, quy hoạch dịch vụ IPTV trên
mạng truyền tải IP/MPLS của VNPT-Hà nội
Việc tìm hiểu cấu trúc, thiết kế, triển khai dịch vụ
IPTV trên mạng của VNPT-Hà nội sẽ làm cơ sở để
nghiên cứu, lựa chọn các tham số đánh giá chất lượng
dịch vụ IPTV và xây dựng các bài đo đánh giá chất
lượng dịch vụ IPTV trên mạng của VNPT-Hà nội.
12

CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU, LỰA CHỌN CÁC THAM SỐ
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ IPTV
2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ
IPTV
2.1.1 QoE và QoS
Trong các tiêu chuẩn về chất lượng dịch vụ của Bộ
Thông tin và Tryền thông, chất lượng dịch vụ được

định nghĩa “là kết quả tổng hợp của các chỉ tiêu thể
hiện mức độ hài lòng của người sử dụng dịch vụ đối
với dịch vụ đó”. Định nghĩa này tương đương với khái
niệm QoE.
2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ
IPTV
2.1.2.1. Nội dung nguồn chất lượng kém
2.1.2.2 Quá trình mã hóa
13

2.1.2.3 Độ dài GOP
2.1.2.4 Gói tin lỗi.
2.1.2.5 Các gói tin đến sai thứ tự
2.1.2.6 Mất gói
2.1.2.7 Trễ (Delay)
2.1.2.8 Rung pha (Jitter)
2.1.2.9 Tranh chấp với các dịch vụ triple-play khác
2.1.2.10 Các tham số cấu hình không chinh xác
2.1.2.11 Nghẽn máy chủ
2.2. Các tham số ảnh hưởng đến chất lượng dịch
vụ IPTV trên mạng truyền tải IP/MPLS tại VNPT-
Hà Nội.
2.2.1 Cấu trúc QOS mạng VNPT
Mạng NGN của VNPT được tổ chức theo mô hình
chung gồm 2 tầng độc lập: tầng chuyển tải tải và tầng
dịch vụ.
14

Tầng chuyển tải: Cung cấp hạ tầng mạng đảm bảo
yêu cầu về QoS và SEC chung cho các dịch vụ/ứng

dụng khác nhau. Mạng chuyển tải bao gồm: Mạng
truy nhập, mạng MAN E (mạng gom lưu lượng),
mạng lõi (core). Miền mạng bao gồm mạng MAN-E
và mạng Core (VN2) gọi là mạng chuyển tải băng
rộng.
Tầng dịch vụ: Bao gồm các dịch vụ khác nhau
(HSI, VoIP, IPTV, Mobile) được tổ chức trên nền
tầng chuyển tải thông qua việc sử dụng các dịch vụ do
tầng chuyển tải cung cấp là các VPN
2.2.2 Mô hình triển khai QoS
Bảng 2.1: Quy định về phân chia lưu lượng trong
mạng băng rộng VNPT
STT

QoS Class Tỷ lệ băng
thông trên
link (%)
DiffServ
Codepoint

15

1 CONTROL 1 CS6
2 REAL-TIME 15 EF
3 VIDEO 30 AF41
4 CRICTICAL DATA1 15 AF31
5 CRICTICAL DATA2 10 AF21
6 BUSINESS HSI 14 In - profile
Out -
profile

7 RESIDENTAL HSI 15 Default
2.2.3 QoS áp dụng cho Dịch vụ IPTV trên mạng của
VNPT và VNPT-Hà Nội
2.3 Tình hình tiêu chuẩn hóa IPTV trên thế giới
2.3.1 Các tổ chức tiêu chuẩn hóa IPTV
2.3.1.1 DSL Forum
2.3.1.2 MPEG
2.3.1.3 ETSI
16

2.3.1.4 ITU
2.3.2 Tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ IPTV
Tình hình tiêu chuẩn hóa IPTV tại Việt Nam
Hiện tại, Bộ Thông tin và Truyền thông đã ban
hành và áp dụng một số tiêu chuẩn liên quan tới chất
lượng dịch vụ trên mạng Viễn thông công cộng như
sau:
TCN 68-228:2004 “Dịch vụ điện thoại trên mạng
vô tuyến nội thị công cộng PHS - Tiêu chuẩn chất
lượng”.
TCN 68-176:2006 “Dịch vụ điện thoại trên mạng
viễn thông cố định mặt đất - Tiêu chuẩn chất lượng”
TCN 68-186:2006 “Dịch vụ điện thoại trên mạng
viễn thông di động mặt đất – Tiêu chuẩn chất lượng”
TCN 68-218:2006 “Dịch vụ truy nhập Internet
gián tiếp qua mạng viễn thông cố định mặt đất và dịch
vụ kết nối Internet – Tiêu chuẩn chất lượng”.
17

TCN 68-227:2006 “Dịch vụ truy nhập Internet

ADSL - Tiêu chuẩn chất lượng”.
TCN 68-253: 2006 “Dịch vụ điện thoại VoIP -
Tiêu chuẩn chất lượng”
TCVN 8689:2011., “Dịch vụ IPTV trên mạng
Viễn thông công cộng cố định- Các yêu cầu”.
2.4 Các tham số đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV
trên mạng IP/MPLS tại VNPT-Hà Nội.
2.4.1 Các chỉ tiêu chất lượng kỹ thuật
Định nghĩa: Chất lượng tín hiệu video là chỉ số
tích hợp chất lượng truyền video được xác định bằng
cách tính điểm trung bình với thang điểm MOS từ 1
đến 5 theo khuyến nghị ITU-R BT.500-11 của Liên
minh Viễn thông quốc tế [39].
Chỉ tiêu: Điểm chất lượng hình ảnh trung bình
MOS ≥ 3,0.
18

Phương pháp xác định: Phương pháp mô
phỏng. Sử dụng phương pháp đo theo khuyến nghị
ITU-T J.144 rev.1 và quy đổi ra tháng điểm MOS.
2.4.1.1 Chất lượng tín hiệu video
Chỉ tiêu: Điểm chất lượng hình ảnh trung bình MOS ≥
3,0
2.4.1.2 Các tham số lớp truyền dẫn
Định nghĩa: các tham số truyền dẫn tại lớp
chuyển tải có giá trị được khuyến nghị để đảm bảo
chất lượng dịch vụ video trong IPTV [39].
Chỉ tiêu: Để đảm bảo chất lượng dịch vụ
video, các tham số lớp truyền dẫn phải tuân theo các
giá trị quy định trong các bảng từ 1 đến 4.

Phương pháp xác định: Phương pháp giám
sát. Sử dụng các thiết bị đo giám sát tại thiết bị nhà
thuê bao (set-top box). Điều kiện giả thiết set-top box
có hoặc không có khả năng bù lỗi. Các chỉ tiêu này
19

chỉ áp dụng đối với các luồng IP truyền tải nội dung
video. Các đại lượng trong các cột (4), (5), (6) dưới
đây được hiểu theo khuyến nghị IETF RFC 3357.
Bảng 2. 2: Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ
SDTV, VoD mã MPEG-2.
Tốc
độ
luồn
g
(Mb
ps)
(1)
Trễ,
ms


(2)
Ru
ng
pha
,
ms

(3)

Thời
gian
lỗi cực
đại,
ms

(4)
Chu
kỳ
tổn
thất
gói
IP,
gói
IP
(5)
Khoả
ng tổn
thất
gói, sự
kiện
lỗi/giờ

(6)
Tỉ lệ lỗi
gói
luồng
IP video

(7)

3,0
<
200
<
50
≤ 16 < 6 ≤ 1
≤ 5,85
E-06
3,75
<
200
<
50
≤ 16 < 7 ≤ 1
≤ 5,46
E-06
5,0
<
200
<
50
≤ 16 < 9 ≤ 1
≤ 5,26
E-06
20


21

Bảng 2.3: Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ

SDTV, VoD mã MPEG-4 AVC hay VC-1.
Tốc độ
luồng
(Mbps)

(1)
Trễ,
ms


(2)
Rung
pha,
ms

(3)
Thời
gian
lỗi
cực
đại,
ms
(4)
Chu
kỳ
tổn
thất
gói
IP,
gói

IP
(5)
Khoảng
tổn thất
gói, sự
kiện
lỗi/giờ
(6)
Tỉ lệ
lỗi gói
luồng
IP
video
(7)
1,75
<
200
< 50 ≤ 16 < 4 ≤ 1
≤ 6,68
E-06
2,0
<
200
< 50 ≤ 16 < 5 ≤ 1
≤ 7,31
E-06
2,5
<
200
< 50 ≤ 16 < 5 ≤ 1

≤ 5,85
E-06
3,0
<
200
< 50 ≤ 16 < 6 ≤ 1
≤ 5,85
E-06
22

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ
HDTV mã MPEG-2.
Tốc độ
luồng
(Mbps)

(1)
Trễ,
ms


(2)
Rung
pha,
ms

(3)
Thời
gian
lỗi

cực
đại,
ms

(4)
Chu
kỳ
tổn
thất
gói
IP,
gói
IP
(5)
Khoảng
tổn thất
gói, sự
kiện
lỗi/giờ
(6)
Tỉ lệ
lỗi gói
luồng
IP
video

(7)
15,0
<
200

< 50 ≤ 16 < 24

≤ 1
≤ 1,17
E-06
17,0
<
200
< 50 ≤ 16 < 27

≤ 1
≤ 1,16
E-06
18,1
<
200
< 50 ≤ 16 < 29

≤ 1
≤ 1,17
E-06
Bảng 2.5: Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ
HDTV mã MPEG-4 AVC hay VC-1.
Tốc độ
luồng
Trễ,
ms
Rung
pha,
Thời

gian
Chu
kỳ
Khoảng
tổn thất
Tỉ lệ
lỗi gói
23

(Mbps)

(1)


(2)
ms

(3)
lỗi
cực
đại,
ms

(4)
tổn
thất
gói
IP,
gói
IP

(5)
gói, sự
kiện
lỗi/giờ
(6)
luồng
IP
video
(7)
8
<
200
< 50 ≤ 16 < 14

≤ 1
≤ 1,28
E-06
10,0
<
200
< 50 ≤ 16 < 17

≤ 1
≤ 2,24
E-06
12
<
200
< 50 ≤ 16 < 20

≤ 1
≤ 5,22
E-06
2.4.1.3 Chỉ tiêu thời gian tương tác
Bảng 2.6: Chỉ tiêu thời gian tương tác [39]
Ví dụ
24

Các thao tác trên giao
diện người sử dụng
Cu
ộn EGP. Bấm nút điều khiển từ
xa VoD cho tới khi chỉ thị tr
ên màn
hình lệnh đã đư
ợc nhận (ví dụ ký
hiệu tạm dừng được hiển thị)
Chuyển kênh Th
ời gian từ khi bấm nút điều khiển
từ xa cho tới khi kênh đư
ợc hiển thị
ổn định trên màn hình
Thời gian khởi động hệ
thống
Th
ời gian từ khi bật nguồn STB tới
khi kênh được hiển thị.
2.4.1.4 Chỉ tiêu đồng bộ giữa tín hiệu hình và tiếng
Bảng 2.7: Chỉ tiêu đồng bộ giữa tín hiệu hình và
tiếng [39]

Đ
ồng bộ giữa tín
hi
ệu hình và tiếng
Ti
ếng xuất hiện tr
ư
ớc h
ình

Ti
ếng xuất hiện sau h
ình

≤ 15,0 ms

≤ 45,0 ms

2.4.2 Các chỉ tiêu chất lượng phục vụ
2.4.2.1 Độ khả dụng của dịch vụ
25

Định nghĩa: Độ khả dụng của dịch vụ (
D
) là tỷ lệ
thời gian trong đó DNCCDV sẵn sàng cung cấp dịch
vụ cho khách hàng:
1 100%
f
r

T
D
T
 
  
 
 

Trong đó:

r
T
: Thời gian xác định độ khả dụng của dịch
vụ.

f
T
: Thời gian sự cố thuộc trách nhiệm của
DNCCDV được tính theo công thức:
1
N
i
f i
i
i
r
T t
R





N
: Tổng số lần xảy ra sự cố trong thời gian
xác định độ khả dụng
i
R
: Tổng số thuê bao IPTV tại thời điểm xảy ra
sự cố thứ
i

i
r
: Số thuê bao IPTV bị ảnh hưởng trong sự cố
thứ
i