Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng IPTV trên nền NGN

1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG






NGUYỄN TRUNG HIẾU



NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG
DỊCH VỤ IPTV TRÊN MẠNG NGN


Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN TIẾN BAN

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ



HÀ NỘI - 2012

2
MỞ ĐẦU
Với những ưu điểm vượt trội như tính năng tương tác giữa hệ thống với người xem, cho phép người
xem chủ động về thời gian và khả năng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng, IPTV xứng đáng là công
nghệ truyền hình dẫn đầu. IPTV là một bước phát triển, tiến lên hội tụ mạng viễn thông - xu hướng chung
của truyền thông toàn cầu. Để khách hàng có thể tiếp cận và chấp nhận một công nghệ mới như IPTV thì
đảm bảo chất lượng dịch vụ là yêu cầu quan trọng của nhà cung cấp.
Do vậy, em chọn luận văn với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng IPTV trên nền
IMS/NGN” với mục tiêu nắm bắt được các vấn đề liên quan tới truyền hình trên nền giao thức Internet-IPTV,
các dịch vụ IPTV trên nền IMS/NGN, tập trung chủ yếu vào kiến trúc IPTV theo sự phát triển của IMS/NGN
và các giải pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ. Luận văn được xây dựng theo nội dung như sau:
Chương 1: Tổng quan về IPTV và triển khai IPTV trên nền IMS/NGN
Chương 2: QoS trong IPTV
Chương 3: Nghiên cứu giải pháp đảm bảo chất lượng IPTV trên mạng NGN
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS.Nguyễn Tiến Ban - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn
thông đã nhiệt tình hướng dẫn để em có thể hoàn thành luận văn này.

3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IPTV VÀ TRIỂN KHAI IPTV TRÊN NỀN IMS/NGN
1.1 Tổng quan về IPTV
1.1.1 Đặc điểm của IPTV
Hỗ trợ truyền hình tương tác: Các khả năng hoạt động hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà
cung cấp dịch vụ đưa ra một số lượng lớn các ứng dụng truyền hình tương tác.
Không phụ thuộc thời gian: IPTV khi kết hợp với máy thu video số cho phép tạo chương trình nội
dung không phụ thuộc thời gian bằng cơ chế ghi và lưu lại nội dung, sau đó có thể xem lại.
Tăng tính cá nhân: Hệ thống IPTV từ đầu cuối-đến-đầu cuối hỗ trợ thông tin hai chiều và cho phép
các đối tượng sử dụng lựa chọn và thiết lập việc xem TV theo sở thích riêng như chương trình và thời gian
xem ưa thích.
Yêu cầu về băng thông thấp: Thay vì phải truyền tải tất cả các kênh cho mọi đối tượng sử dụng, công
nghệ IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần phải phát các kênh mà đối tượng sử dụng yêu cầu.
Tính năng hấp dẫn này cho phép nhà khai thác mạng tiết kiệm băng thông.
Khả năng truy nhập trên nhiều loại thiết bị: Việc xem nội dung IPTV không bị giới hạn là dùng cho
các máy thu hình. Các khác hàng thường sử dụng máy tính cá nhân và các thiết bị di động để truy cập tới các
dịch vụ IPTV.
1.1.2 Mô hình kiến trúc hệ thống IPTV
Hệ thống gồm các khối chức năng chính như sau:
- Hệ thống cung cấp nội dung: cung cấp nguồn dữ liệu thu, nhận và xử lý các dữ liệu chương trình từ
các nguồn khác nhau như vệ tinh, truyền hình mặt đất và các nguồn khác để chuyển sang hệ thống Head-end.
- Hệ thống Head-end: Thu, điều chế và giải mã nội dung hình ảnh và âm thanh từ các nguồn khác
nhau và sử dụng các thiết bị mã hóa để chuyển đổi nội dung này thành các luồng dữ liệu IP ở khuôn dạng mã
hóa mong muốn. Hiện nay tín hiệu video chủ yếu được mã hóa MPEG-4/H.264 đảm bảo tốc độ khá thấp, cho
phép triển khai tốt trên mạng truy nhập xDSL.

- Hệ thống Middleware: Cung cấp khả năng quản lý thuê bao, nội dung và báo cáo hoàn chỉnh cùng
với các chức năng quản lý EPG và STB, đồng thời vẫn duy trì tính mở cho việc tích hợp các dịch vụ trong
tương lai.
- Hệ thống phân phối nội dung: Bao gồm các cụm máy chủ VoD và các hệ thống quản lý VoD tương
ứng, cho phép lưu trữ các nội dung đã được mã hóa và thiết lập các chính sách phân phối nội dung một cách
mềm dẻo.
- Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM): DRM giúp nhà khai thác bảo vệ nội dung của mình, như
trộn các tín hiệu truyền hình hay mã hóa nội dung VoD, khi truyền đi trên mạng Internet và tích hợp với tính
năng an ninh tại STB ở phía thuê bao.
- Mạng truyền tải: Mạng truyền dẫn đống vai trò quan trọng nhất trong toàn bộ hệ thống cung cấp
dịch vụ IPTV. Khả năng đáp ứng về băng thông của mạng truyền tải sẽ quyết định đến sự thành công cho
dịch vụ IPTV cung cấp.
- Hệ thống quản lý mạng và tính cước: Hỗ trợ quản lí mạng và tính cước cho dịch vụ IPTV của
khách hàng.
- Set-top Box (STB): Thiết bị đầu cuối phía khách hàng, cho phép thu, giải mã và hiển thị nội dung
trên màn hình TV.
1.1.3 Các phương thức truyền dẫn tín hiệu IPTV
Phát quảng bá:
Video theo yêu cầu:
1.1.4 Các dịch vụ cung vấp bởi IPTV

Bảng 1.1: Các dịch vụ IPTV
Live TV – Dịch vụ TV
Digital TV – Truyền hình số
Pay-per-view
Near VoD (Video On Demand)
Program guide – Chỉ dẫn chương trình
Entertainment – Dịch vụ giải trí
Gaming – Trò chơi
Karaoke

4
Stored TV – Dịch vụ lưu trữ
Video on demand – Video theo yêu cầu
Time-Shifting Video: truyền hình định thời
Network PVR (Personal Video Recorder) – bộ
lưu trữ cá nhân
Commerce – Dịch vụ thương mại
Telecomerce – Hội nghị từ xa
Targeted/interactive advesting – Quảng cáo
hướng đối tượng

Communictaion – Dịch vụ truyền thông
VoIP (Voice over IP)
SMS/MMS mesaging
Instant messaging
Video conferencing – Đàm thoại thấy hình
ASP (Application Service Provider) – Dịch vụ
khách hàng
Distance learning – Đào tạo từ xa
Home automation portal – Tự động hóa gia
đình.
Converged services – Dịch vụ hội tụ
Hospitality - Dịch vụ y tế
1.1.5 Ưu nhược điểm của IPTV
1.1.5.1 Ưu điểm
1.1.5.2 Nhược điểm
1.2 Triển khai IPTV trên nên IMS/NGN
1.2.1 Phân hệ đa phương tiện IMS

1.2.1.1 Yêu cầu kiến trúc
 Các phiên đa phương tiện IP: Các mạng liên lạc đang tồn tại có thể yêu cầu các loại dịch vụ thoại,
video và tin nhắn sử dụng chuyển mạch kênh biên. Dịch vụ khách hàng cuối không bị từ chối khi khách
hàng chuyển từ miền chuyển mạch gói sang bắt đầu sử dụng IMS. IMS sẽ liên lạc với mức trên bằng
cách yêu cầu các điều kiện liên lạc được nâng cao chất lượng. Người dùng có thể tích hợp thoại, video,
văn bản, chia sẻ nội dung và hiện diện là một phần trong phiên liên lạc và có thể thêm vào hoặc loại đi
dịch vụ cũng như vậy khi mà họ chọn.
 Kết nối IP: Yêu cầu nền tảng là thiết bị phải có kết nối IP để có thể truy nhập. Các ứng dụng ngang hàng
yêu cầu sự nắm bắt đầu cuối tới đầu cuối và kết nối này có thể đạt được dễ dàng nhất với phiên bản IPv6,
vì IPv6 không thiếu địa chỉ.
 Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP: Trong mạng Internet công cộng, trễ
có xu hướng cao và đa dạng, các gói tới bị hỏng và một vài gói bị mất hoặc bị loại. Với IMS thì trường
hợp này sẽ không còn tồn tại lâu nữa. Các mạng truy nhập và tuyền tải cơ bản cùng với IMS cung cấp
chất lượng dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối (QoS).
 Bảo mật: IMS có các cơ chế cho phép và nhận thực giữa UE và mạng IMS thêm vào thủ tục mạng truy
nhập (mạng GPRS). Hơn nữa, tính tin cậy của bản tin SIP hoặc lựa chọn được cung cấp giữa UE, mạng
IMS ảo và giữa các thực thể mạng IMS mà không quan tâm tới mạng lõi cơ sở (đó là RAN và GPRS).
 Điều chỉnh tính cước: Kiến trúc IMS cho phép sử dụng các mô hình tính cước khác nhau. Gồm, khả
năng tính cước bên tham gia gọi đi hoặc để tính cước của cả phía gọi đến và gọi đi trên cơ sở nguồn
được dùng ở mức truyền tải. Sau đó người gọi có thể bị tính cước trong toàn bộ phiên mức IMS: có thể
sử dụng các sơ đồ tính cước khác nhau tại mức IMS và mức truyền tải.
 Hỗ trợ chuyển vùng: Người dùng có thể truy cập vào dịch vụ của mình mà không xét đến vị trí địa lý.
Đặc điểm chuyển vùng làm cho người dùng có thể sử dụng dịch vụ thậm chí khi không ở những vùng
trong vùng dịch vụ của mạng nhà.
 Làm việc tương tác với các mạng khác: IMS hỗ trợ liên lạc với PSTN, ISDN, khách hàng Internet và di
động. Thêm vào đó, có thể hỗ trợ các phiên với các ứng dụng Internet thực hiện không thuộc về tổ chức
3GPP.
 Sự phát triển dịch vụ: Quan trọng là có nền dịch vụ mở rộng và đưa ra dịch vụ mới nhanh chóng, nghĩa
là cách tiêu chuẩn hóa bộ dịch vụ từ xa, ứng dụng và dịch vụ bổ sung.
 Thiết kế phân lớp: 3GPP quyết định tiếp cận các lớp để thiết kế kiến trúc, có nghĩa là các dịch vụ biên

và truyền tải là riêng biệt với mạng báo hiệu IMS và các dịch vụ quản lý phiên.
 Truy nhập độc lập: IMS được thiết kế để truy nhập độc lập vì vậy các dịch vụ IMS được cung cấp qua
các mạng kết nối IP (GPRS, WLAN).
1.2.1.2 Mô tả các chức năng và các thực thể trong IMS
a. Các chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF)

5
Có ba loại chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF): đại diện–CSCF (P-CSCF), dịch vụ-CSCF
(S-CSCF) và truy vấn–CSCF (I-CSCF). Mỗi CSCF có các nhiệm vụ riêng. Thông thường tất cả CSCF thực
hiện một vai trò trong suốt tiến trình thiết lập phiên và đăng ký và tạo bộ máy định tuyến SIP.
Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi ủy quyền (P-CSCF): là điểm liên lạc đầu tiên của người
dùng trong IMS, có nghĩa là tất cả lưu lượng báo hiệu SIP từ UE sẽ được gửi tới P-CSCF. Tương tự, tất cả
các đầu cuối báo hiệu SIP từ mạng được gửi từ P-CSCF tới UE. Có bốn nhiệm vụ riêng được đăng ký cho P-
CSCF: nén SIP, kết hợp bảo mật IPSec, tương tác với chức năng quyết định chính sách (PDF) và phát hiện
phiên khẩn cấp.
P-CSCF chịu trách nhiệm duy trì kết hợp bảo mật (SAs) và áp dụng bảo vệ toàn bộ và tin cậy cho
báo hiệu SIP. Điều này được thực hiện trong suốt phiên đăng ký SIP vì UE và P-CSCF điều chỉnh IPSec
SAs. Sau khi bắt đầu đăng ký P-CSCF có thể áp dụng bảo vệ toàn bộ và tin cậy báo hiệu SIP.
Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi truy vấn (I-CSCF): Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi
truy vấn (I-CSCF) là điểm liên lạc trong mạng nhà vận hành cho tất cả các kết nối xác định đích tới thuê bao
của nhà vận hành mạng đó.
Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi dịch vụ (S-CSCF): Chức năng điều khiển cuộc gọi dịch vụ
(S-CSCF) - điểm trọng tâm của IMS là khi chịu trách nhiệm xử lý quá trình đăng ký, tạo quyết định định
tuyến, duy trì trạng thái phiên, và lưu đặc điểm dịch vụ.
b. Cơ sở dữ liệu
Có hai cơ sở dữ liệu chính trong kiến trúc IMS: server thuê bao thường trú (HSS) và chức năng định
vị thuê bao (SLF).
HSS là bộ lưu dữ liệu chính cho tất cả các thuê bao và dữ liệu dịch vụ liên quan của IMS. Dữ liệu
chính được lưu trong HSS bao gồm các định dạng người dùng, thông tin đăng ký, các tham số truy nhập và
thông tin bắt đầu dịch vụ.

SLF được dùng như là cơ chế giải quyết cho phép I-CSCF, S-CSCF và AS tìm kiếm địa chỉ của HSS
nắm giữ dữ liệu thuê bao của thực thể người dùng đã đưa ra khi HSS có thể xác định nhiều địa chỉ và riêng rẽ
được thực hiện bởi nhà vận hành mạng.
c. Các chức năng dịch vụ
Có ba chức năng được đưa ra là các chức năng liên quan dịch vụ IMS là: bộ điều khiển chức năng
nguồn đa phương tiện (MRFC), bộ xử lý chức năng nguồn đa phương tiện (MRFP), và server ứng dụng
(AS).
d. Các thực thể GPRS
Node hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN): Node hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN) liên kết RAN tới mạng lõi
gói, có nhiệm vụ thực hiện cả chức năng điều khiển và xử lý lưu lượng cho miền PS. Phần điều khiển chứa
hai chức năng chính: quản lý động và quản lý phiên. Quản lý động giải quyết vị trí, trạng thái UE, nhận thực
cả thuê bao và UE. Phần điều khiển của quản lý phiên giải quyết điều khiển thừa nhận kết nối và bất cứ thay
đổi nào trong các kết nối dữ liệu đang tồn tại. Nó cũng quản lý các dịch vụ và nguồn mạng 3G. SGSN đảm
bảo các kết nối nhận QoS phù hợp. Thêm vào đó, SGSN phát thông tin tính cước.
Node hỗ trợ cổng GPRS (GGSN): Node hỗ trợ cổng GPRS (GGSN) cung cấp sự ảnh hưởng với các
mạng dữ liệu gói ngoài. Chức năng gốc của GGSN là để kết nối UE tới các mạng dữ liệu ngoài, nơi các ứng
dụng dựa trên cơ sở IP và các dịch vụ cư trú. Mạng dữ liệu ngoại có thể là IMS hoặc Internet. Nói cách khác,
GGSN định tuyến các gói IP chứa báo hiệu SIP từ UE tới P-CSCF, và ngược lại. Thêm vào, GGSN quan tâm
tới việc định tuyến các gói IP phương tiện IMS tới mạng đích (ví dụ, để GGSN trong mạng đầu cuối). Ngoài
ra GGSN đưa ra chính sách và giám sát việc sử dụng nội dung PDP cho lưu lượng phương tiện IMS và phát
thông tin tính cước.
1.2.1.3 Các giao thức sử dụng trong IMS
* Giao thức khởi tạo phiên SIP - Session Initiation Protocol
SIP-giao thức khởi tạo phiên là giao thức lớp ứng dụng được sử dụng để thiết lập, thay đổi và xác
định đầu cuối các phiên đa phương tiện trong giao thức Internet (IP). Các ứng dụng gồm: thoại, hình ảnh, trò
chơi, tin nhắn, điều khiển cuộc gọi và hiện diện.
* Giao thức mô tả phiên SDP – Session Description Protocol
Giao thức mô tả phiên SDP-giao thức cơ sở văn bản, là giao thức lớp ứng dụng tham gia vào mô tả
các phiên đa phương tiện. Khi mô tả một phiên người gọi và người được gọi chỉ ra các khả năng “nhận”
tương ứng, các định dạng phương tiện và địa chỉ/cổng nhận. Thay đổi khả năng có thể được thực hiện trong

suốt quá trình thiết lập phiên hoặc trong suốt phiên - đó là, trong khi phiên đang được tiến hành.
* Giao thức truyền tải thời gian thực RTP
Giao thức truyền tải thời gian thực RTP là giao thức sử dụng cho việc truyền phát dữ liệu thực đầu
cuối tới đầu cuối. Nó cũng chứa các dịch vụ truyền phát đầu cuối tới đầu cuối cho các dữ liệu thời gian thực:

6
định nghĩa loại tải (codec), số chuỗi, nhãn thời gian và điều khiển truyền phát. RTP không cung cấp chất
lượng dịch vụ (QoS); tuy nhiên cung cấp điều khiển QoS sử dụng giao thức điều khiển RTP (RTCP).
* Giao thức điều khiển RTP – RTCP
Các gói giao thức điều khiển RTP được truyền định kỳ tới tất cả các thành viên tham gia trong một
phiên. Có 4 chức năng RTCP:
1. Cung cấp hồi đáp trong QoS phân bố dữ liệu thời gian thực.
2. Mang bộ định dạng liên tục của nguồn RTP (được gọi là CNAME).
3. Cho phép một đoạn phân bố gói RTCP có thể thay đổi (đoạn thông báo).
4. Để khảo sát thông tin điều khiển phiên.
1.2.2 Sự phát triển kiến trúc IPTV theo hướng IMS - NGN
Nền IPTV trên cơ sở IMS có thể được định nghĩa như sau: nền IPTV trên cơ sở IMS là kiến trúc nền
dịch vụ cho phép cung cấp các dịch vụ IPTV được điều khiển và xử lý bởi phân hệ lõi IMS và truyền phát
độc lập với các mạng truyền tải IP cơ sở. Tồn tại ít nhất 3 mức phát triển kiến trúc IPTV.

Hình 1.12: Các bước phát triển chính của IPTV
 Kiến trúc non-NGN-based IPTV :
Các giải pháp IPTV trên cơ sở non-NGN (hầu hết các giải pháp có giá trị hiện nay đều có mặt trên
thị trường). Vài hoạt động tương tác với NGN, nhưng hầu hết lớp điều khiển dịch vụ và ứng dụng riêng biệt
được thực hiện cho các dịch vụ IPTV (IPTV middleware).
 Kiến trúc IPTV dựa trên NGN non-IMS:
Kiến trúc IPTV trên cơ sở NGN. Cho phép tương tác và hợp tác làm việc qua các điểm tham chiếu
chuẩn giữa các ứng dụng IPTV và vài thành phần NGN chung đang tồn tại. Những thành phần này gồm các
yếu tố điều khiển truyền tải cho việc thừa nhận nguồn và điều khiển phân hệ (RACS) hoặc phân hệ gắn với
mạng TISPAN (NASS). Cách tiếp cận này sử dụng một phân hệ dành cho IPTV trong NGN để cung cấp tất

cả các chức năng yêu cầu IPTV cần thiết.
 Kiến trúc IPTV dựa trên IMS-NGN:
Kiến trúc IPTV trên nền IMS. Xác định các chức năng IPTV được hỗ trợ bởi phân hệ IMS và thực
hiện những chức năng này để cho phép tái sử dụng các chức năng IMS và cũng tạo sự khởi tạo dịch vụ và
điều khiển trên cơ sở SIP (giao thức khởi tạo phiên).
1.2.2.1 Kiến trúc IPTV trên nền non-NGN và non-IMS
* Kiến trúc IPTV trên nền non-NGN
* Kiến trúc IPTV NGN trên nền non-IMS
1.2.2.2 Kiến trúc IPTV trên nền IMS/NGN
IPTV trên cơ sở IMS có một số ưu điểm, như là hỗ trợ tính di động, tương tác với dịch vụ NGN, các
dịch vụ cá nhân, và sự thích nghi phương tiện, cũng như sự tích hợp các dịch vụ thoại, dữ liệu, hình ảnh và di
động là các dịch vụ quadruple play.
a. Kiến trúc chức năng trên cơ sở IMS/ NGN sử dụng cho các dịch vụ IPTV:

7
Kiến trúc chức năng của IPTV trên nền IMS được trình bày trong phần này chứa các khối chức năng
chính và các điểm tham chiếu định nghĩa trong nội dung IPTV trên nền IMS/NGN ETSI TISPAN.

Hình 1.15: Kiến trúc IPTV trên nền IMS/NGN
Thiết bị người dùng (UE) có thể giao tiếp với các server ứng dụng IPTV (bao gồm các chức năng
điều khiển dịch vụ) thông qua nhiều giao diện khác nhau thực hiện các mục đích khác nhau, cụ thể, thông
qua giao diện Gm tới lõi IMS để quản lý phiên, thông qua giao diện Ut để cấu hình hồ sơ dịch vụ, hay qua
giao diện Xa để tương tác với các tính năng lựa chọn dịch vụ.
b. Các thành phần chức năng
o Chức năng điều khiển dịch vụ đa phương tiện (MSCF)
Chức năng này xử lý yêu cầu về IPTV, nó đóng vai trò là phần tử điều khiển phiên và dịch vụ của tất
cả các dịch vụ IPTV. Thành phần chức năng này cũng chịu trách nhiệm tương tác với lõi IMS-NGN trên lớp
điều khiển dịch vụ. Chức năng điều khiển dịch vụ chứa tất cả các chức năng phục vụ cho mỗi dịch vụ IPTV
và do đó có thể sử dụng lại như các chức năng server ứng dụng IPTV cụ thể, hay như các phần tử có chức
năng riêng biệt phụ thuộc vào khả năng thực hiện.

o Chức năng điều khiển phương tiện IPTV (IMCF)
Chức năng phương tiện IPTV bao gồm chức năng điều khiển phương tiện (MCF) và chức năng phân
phối phương tiện (MDF). Một nguyên lý thiết kế quan trọng đối với chức năng này là kiến trúc phân phối
phương tiện phân cấp và linh hoạt.
o Chức năng phân phối phương tiện IPTV (IMDF)
Ban đầu MDF chỉ chịu trách nhiệm phân phối phương tiện tới thiết bị người dùng (trong miền IPTV,
phương tiện có thể là video, voice, data).
o Chức năng lựa chọn và phát hiện dịch vụ
Chức năng phát hiện và lựa chọn dịch vụ (SDF và SSF) cung cấp thông tin yêu cầu đối với một UE
để lựa chọn dịch vụ.
o Chức năng điều khiển dịch vụ
Chức năng điều khiển các dịch vụ (SCF) ứng dụng máy chủ SIP chính.
c. Các giao diện:
Có 5 giao diện chuyên dụng cho IPTV trên IMS-NGN.
1. Điểm tham chiếu Xa: Điểm tham chiếu Xa nằm giữa UE và SSF. UE sử dụng điểm này để lựa
chọn dịch vụ phù hợp.
2. Điểm tham chiếu Xc: Xc là điểm tham chiếu end-to-end logic nằm giữa UE và thực thể chức
năng điều khiển phương tiện IPTV (IMCF) để thay đổi các bản tin điều khiển phương tiện dành
cho luồng phương tiện IPTV.
3. Điểm tham chiếu Xd: Xd là điểm tham chiếu xuyên suốt (end-to-end) logic nằm giữa UE và thực
thể chức năng phân phối phương tiện IPTV được sử dụng để phân phối dữ liệu phương tiện.

8
4. Điểm tham chiếu y2: Điểm tham chiếu y2 nằm giữa S-CSCF và thực thể chức năng điều khiển
phương tiện IPTV (IMCF), mang các bản tin báo hiệu điều khiển dịch vụ IPTV phát từ ISCF để
điều khiển IMCF. Trong trường hợp CSCF và MCF nằm ở các miền quản trị khác nhau thì các
luồng báo hiệu sẽ đi qua IBCF.
5. Điểm tham chiếu Xp: Điểm tham chiếu Xp nằm giữa MCF và MDF, điều khiển các phiên phân
phối phương tiện để hỗ trợ việc thiết lập phiên khi nội dung được phân phối qua một và nhiều
thực thể chức năng phân phối phương tiện.

d. Phân hệ đa phương tiện IP lõi
Đặc điểm chính của IMS là có thể tương tác với các yếu tố từ các mạng hệ thống viễn thông chung
(UMTS). IMS điều khiển QoS hiệu quả đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng với yêu cầu QoS nghiêm ngặt,
như là các cuộc gọi A/V giữa người dùng hoặc IPTV. Yếu tố IMS chính là các proxy/server SIP, được biết
trong IMS với tên CSCF.
Để tương tác giữa các proxy này, thiết bị người dùng phải thực hiện các chức năng của tác nhân
người dùng SIP. CSCFs xử lý tất cả các phiên tín hiệu SIP nhưng không tham gia và không nằm trên hướng
dữ liệu ứng dụng.
e. Các chức năng điều khiển dịch vụ IPTV
SCFs IPTV xử lý các yêu cầu liên quan tới IPTV, thực hiện dịch vụ và điều khiển phiên cho tất cả
các dịch vụ IPTV. Những chức năng này cũng chịu trách nhiệm về hoạt động tương tác với IMS lõi trong lớp
điều khiển dịch vụ.
f. Các chức năng phương tiện IPTV
Các chức năng phương tiện IPTV gồm chức năng điều khiển phương tiện và chức năng truyền phát
phương tiện. Nguyên lý thiết kế quan trọng các chức năng phương tiện là để nhận ra kiến trúc truyền phát
phương tiện linh hoạt và đồng bộ các nội dung truyền phát hiệu quả trong môi trường được phân bố.
1.2.2.3 Mô hình giao thức IPTV trên nền IMS/NGN

Hình 1.18: Mô hình IPTV trên nền IMS
Đầu tiên, cần thiết bắt đầu hoặc khởi động UE (như hộp phối ghép set-top box hoặc bất cứ thiết bị
nào của khách hàng IPTV) và thực hiện gắn kết mạng để đạt được các tham số mạng (như là địa chỉ IP hoặc
địa chỉ đại diện CSCF [P-CSCF]). Sau đó, UE bắt đầu tiến trình đăng ký IMS với IMS lõi và thực hiện các
chức năng gắn kết dịch vụ IPTV, gồm khám phá dịch vụ để thực hiện các nhiệm vụ SDF. Sau đó UE cho
phép bắt đầu tiến trình lựa chọn dịch vụ (sử dụng HTTP qua Xa). Thiết bị người dùng IPTV IMS cần biết
thông tin lựa chọn dịch vụ để thiết lập phiên đa phương tiện chính xác bằng cách phát các bản tin SIP
INVITE trong dịch vụ khởi tạo (qua Gm tới chức năng điều khiển phiên cuộc gọi dịch vụ nhà S-CSCFs).
IMS lõi cho phép khởi tạo tiến trình dành riêng nguồn cho các nguồn mạng cần thiết bằng luồng IPTV theo

9
khả năng của UE. Sự dành riêng được thực hiện sử dụng các chức năng điều khiển truyền tải tiêu chuẩn hóa

NGN RACS và phân hệ NASS được kết nối với IMS lõi.
Sau khi khởi tạo phiên thành công, qua IMS lõi, SCF thông báo MCF trên nền truyền phát phương
tiện (chứa các chức năng truyền phát phương tiện được phân bố và điều khiển phương tiện), sử dụng mặt
phẳng y2, để bắt đầu luồng nội dung phương tiện được lựa chọn. Sau khi thiết lập luồng dữ liệu khởi tạo,
người dùng có thể điều khiển nó qua giao diện Xc giữa UE và server thực hiện các chức năng điều khiển
phương tiện. Giao thức RTSP được dùng trong giao diện này để điều khiển truyền phát phương tiện với các
đặc điểm như là bật các thiết bị, dừng, chuyển tới, lùi lại, nhanh hơn hoặc chậm hơn sử dụng phương pháp
RTSP như là PLAY hoặc PAUSE. MDF thực hiện truyền phát phương tiện qua giao diện Xd dựa trên việc
truyền luồng RTP.
Giao thức mô tả cách dùng SIP/phiên (SDP) theo các điểm tham chiếu:
 Các điểm tham chiếu Gm, ISC, y2.
 Các thực thể chức năng có khả năng SIP/SDP: UE, SCF, SDP, MCF, IMS lõi.
 Phương pháp nâng cao SIP cho IMS: thủ tục đăng ký IMS, khởi tạo phiên, thay đổi, và đầu
cuối; phương pháp SIP thêm vào sử dụng trong IPTV trên nền IMS: REGISTER, INVITE,
UPDATE, PUBLISH, NOTIFY, MESSAGE, …
Giao thức sử dụng HTTP theo các điểm tham chiếu:
 Các điểm tham chiếu Xa, Ut.
 Các thực thể chức năng có khả năng HTTP: UE, SCF, SSF.
Giao thức sử dụng RTSP/SDP theo các điểm tham chiếu:
 Các điểm tham chiếu Xc (qua tiến trình truyền tải Di, Dj, Ds, hoặc lz).
 Các chức năng có khả năng RTSP: UE, MCF.
 UE và MCF cần để hỗ trợ một vài phương pháp RTSP: PLAY, PAUSE,
GET_PARAMETER, SET_PARAMETER (yêu cầu) và OPTION (lựa chọn).
 UE và MCF cần hỗ trợ phương pháp RTSP như trong trường hợp phương pháp 2 sử dụng
cho CoD: DESCRIBE, SETUP, PLAY, PAUSE, TEARDOWN (bắt buộc).
1.3 Kết luận chương
Chương này đã giới thiệu tổng quan về IPTV, các đặc điểm, kiến trúc mạng IPTV, mô hình IMS
và các phần tử chính như CSCF, HSS, MRCF… Các giao thức quan trọng sử dụng trong IMS như khởi tạo
phiên SIP, mô tả phiên SDP, truyền tải thời gian thực RTP và điều khiển RTP.
Tiến trình phát triển của IPTV theo hướng NGN từ IPTV non NGN , IPTV - NGN, và đặc biệt

IPTV trên IMS/GN . Trình bày về chức năng của IPTV trên cơ sở IMS/NGN cho phép cung cấp các dịch vụ
IPTV được điều khiển và xử lý bởi IMS và truyền phát các dịch vụ IPTV độc lập với lớp mạng truyền tải
dưới IP. Đưa ra các ưu điểm của các dịch vụ IPTV triển khai trên nền IMS.















10

CHƯƠNG 2: QoS TRONG IPTV
2.1 Tổng quan về chất lượng dịch vụ - QoS (Quality of Service)
2.1.1 Khái niệm QoS
2.1.1.1 Định nghĩa
Theo khuyến nghị E.800 của tiêu chuẩn ngành viễn thông thuộc Tổ chức viễn thông quốc tế ITU-T:
“QoS là tập hợp các yếu tố tác động đến sự hài lòng của khách hàng đối với một dịch vụ viễn thông nào đó”.
IEEE định nghĩa QoS là: “tập hợp các đặc trưng về định tính và định lượng của một hệ thống truyền
dẫn đa phương tiện nhằm đạt được các chức năng yêu cầu của một dịch vụ cụ thể”.
Nhà sản xuất thiết bị mạng hàng đầu Cisco thì đưa ra khái niệm: “QoS là thuật ngữ được dùng để
xác định khả năng đảm cung cấp các cấp độ dịch vụ khác nhau với những hình thức lưu lượng khác nhau của

mạng”.
QoS được định nghĩa “là một tập hợp các công cụ cho phép người quản trị mạng có thể đảm bảo
chắc rằng cấp độ tối thiểu của các dịch vụ được cung cấp một lưu lượng xác định”. ”. Một cách đơn giản,
QoS có thể hiểu là “khả năng phân biệt đối xử giữa các gói tin truyền qua mạng căn cứ vào nội dung của gói
tin đó”.
2.1.1.2 Ý nghĩa
Các tham số QoS có thể được dùng để đo lường chất lượng của một dịch vụ, đánh giá khả năng cung
cấp dịch vụ của hệ thống mạng viễn thông… Đặc biệt, việc theo dõi các tham số QoS giúp nhà cung cấp dịch
vụ có thể đưa ra các giải pháp thích hợp nhằm đảm bảo cung cấp QoS cho khách hàng( QoS mechanisms).
2.1.2 Các tham số QoS
2.1.2.1 Tham số QoS
QoS phụ thuộc vào chất lượng hỗ trợ dịch vụ, chất lượng khai thác dịch vụ, chất lượng phục vụ và
chất lượng an toàn.
Chất lượng hỗ trợ dịch vụ: khả năng cung cấp một dịch vụ và hỗ trợ việc sử dụng các tính năng của
dịch vụ đó. Ví dụ cung cấp các tính năng hỗ trợ hoặc cung cấp các dịch vụ bổ trợ.
Chất lượng khai thác dịch vụ: khả năng user có thể sử dụng một dịch vụ thành công một cách dễ
dàng.
Chất lượng phục vụ: khả năng thực hiện dịch vụ khi user trong một điều kiện cụ thể, khả năng duy
trì dịch vụ không xảy ra suy yếu, gián đoạn trong suốt thời gian yêu cầu. Chất lượng phục vụ được chia nhỏ
thành: khả năng truy nhập, khả năng duy trì và mức độ hoàn hảo dịch vụ.
Chất lượng an toàn: đảm bảo tính an toàn thông tin cho khách hàng, chống lại việc giám sát trái phép
và sử dụng gian lận dịch vụ, an toàn cho hệ thống thiết bị và an toàn cho người sử dụng.
2.1.2.2 QoS nhìn từ những khía cạnh khác nhau
QoS có thể được nhìn từ những góc độ khác nhau, khuyến nghị G.1000 đưa ra 4 quan điểm cho QoS
bao gồm: yêu cầu QoS của khách hàng, QoS nhà cung cấp đưa ra, QoS nhà cung cấp đạt được và cảm nhận
QoS của khách hàng. Các quan điểm này có quan hệ nhân quả với nhau trên cơ sở yêu cầu của khách hàng
là điểm khởi đầu (starting point).
2.1.3 QoS trong mạng IP
2.1.3.1 Mô hình tham chiếu QoS IP
Có hai thành phần quan trọng ảnh hưởng đến QoS mạng IP: phương tiện truyền dẫn và thiết bị

chuyển mạch. QoS mạng IP được hiểu là QoS chuyển vận dịch vụ, chỉ được xét từ NI đến NI, thiết bị khách
hàng (Customer Installation) chỉ mang tính chất tham khảo đối với mô hình này. Mạng IP có thể bao gồm
nhiều phân đoạn mạng NS (Network Section), mỗi NS có những đặc tính riêng về giao thức, cấu hình và
chính sách QoS. Mỗi NS tham gia có thể gây ra trễ, tổn thất hoặc lỗi. QoS NI-NI là tổng hợp các thông số
QoS của tất cả NS trong mạng.
2.1.3.2 Tham số QoS trong mạng IP
Theo khuyến nghị I.380 ITU-T, các tham số đánh giá hiệu năng truyền gói tin IP bao gồm:
- Trễ truyền gói tin IP IPTD (IP Packet Transfer Delay): là thời gian 1 gói tin truyền từ đầu phát đến
đầu thu.
- Biến động trễ gói tin IP IPDV (IP packet Delay Variation): biến động trễ của các gói tin, được định
nghĩa là khoảng chênh lệch về độ trễ của các gói tin.

11

- Tỷ lệ lỗi gói tin IP IPER (IP Packet Error Ratio): là tham số tính theo tỷ lệ các gói tin IP lỗi trên
tổng số gói tin IP nhận được.
- Tỷ lệ tổn thất gói IP IPLR (IP Packet Loss Ratio): Tỷ số các gói tin bị mất trên tổng các gói tin đã
truyền đi.
- Tỷ lệ sắp xếp lại các gói tin IP IPRR (IP Packet Reordering Ratio): việc sắp xếp lại xảy ra khi có sự
tổn thất gói tin TCP, IPRR được đưa ra để đánh giá tổng số gói bị mất đối với TCP.
2.1.3.3 Phân lớp QoS cho mạng IP
Bảng 2.1: Lớp dịch vụ theo đề xuất của ETSI
Lớp QoS Thành phần Các đăc tính QoS
H
ội thoại thời gian
thực
Tho
ại, audio, video, đa
phương tiện
Nh

ạy cảm với trễ v
à bi
ến động trễ, có giới hạn
lỗi và tổn thất, tốc độ bit thay đổi hoặc cố
định.
Luồng thời gian
thực
Audio, video, đa phương
tiện
Trễ và biến động trễ có dung sai nhất định,
dung sai nhỏ đối với lỗi và tổn thất, tốc độ bit
thay đổi.
Tương tác cận thời
gian thực
Dữ liệu Nhạy cảm với trễ, biến động trễ và tổ thất, tốc
độ bit thay đổi
Phi th
ời gian thực

D
ữ liệu

Không nh
ạy cảm với trễ v
à bi
ến động trễ,
nhạy cảm với lỗi
Bảng 2.2: Phân lớp dịch vụ theo ITU-T Y.1541
Lớp QoS Các đặc tính QoS
0

Th
ời gian thực, nhạy cảm với jitter, t
ương tác cao

1

Th
ời gian thực, nhạy cảm với
jitter, tương tác

2 Dữ liệu chuyển giao, tương tác cao
3 Dữ liệu chuyển giao, tương tác
4

T
ổn hao thấp (chuyển giao ngắn, video)

5 Các ứng dụng nguyên thủy của mạng IP
6
Tốc độ cao, nhạy cảm với mất gói, nhạy cảm với jitter, thời gian thực, tương tác
cao.
7

T
ốc độ cao, nhạy cảm với mất gói, nhạy cảm với jitter, thời gian thực, t
ương tác.

Từ các lớp dịch vụ này, ITU-T đưa ra phân lớp QoS cho mạng IP với các yêu cầu cụ thể về QoS IP
cho từng lớp dịch vụ.

Bảng 2.2: Lớp QoS và các giá trị NP mạng IP (ITU-T Y.1541)
Tham
số NP
QoS Classes
Class 0

Class 1

Class 2

Class 3

Class 4

Class 5

Class 6

Class 7

IPTD
100 ms 400 ms 100 ms 400 ms 1 s U 100 ms 400 ms
IPDV
50 ms 50 ms U U U U 1.10
-
6

1.10
-
6

IPLR
1.10
-
3

1.10
-
3

1.10
-
3

1.10
-
3

1.10
-
3

U

1.10
-
6

1.10
-

6

IPER
1.10
-
4

U 1.10
-
4
1.10
-
4

IPRR

U U 1.10
-
6
1.10
-
6

U: Unspecial, không được chỉ định, các dịch vụ thuộc lớp này không có yêu cầu đặc biệt đối với
tham số NP tương ứng.
Class 6 và class 7 được xem là các lớp tạm thời, vì các yêu cầu của nó không thể xác định được nếu
chưa đặt vào trường hợp thực tế.
2.1.4 QoS và các khái niệm liên quan
2.1.4.1 Chất lượng trải nghiệm QoE (Quality of Experience)
QoE được định nghĩa trong P.10/G100 của ITU-T: “Khả năng chấp nhận (sự hài lòng) tổng thể của

một ứng dụng hoặc dịch vụ theo cảm nhận chủ quan của người dùng”.
QoE và QoS là hai thuật ngữ có liên hệ rất gần gũi và thường gây nhầm lẫn. Có thể phân biệt như
sau: QoS là các yếu tố tác động đến sự hài lòng của khách hàng đối với dịch vụ, còn QoE là cảm nhận thực
của khách hàng về dịch vụ. QoS tác động đến QoE, QoE là mục đích của QoS.
2.1.4.2 Cấp độ dịch vụ GoS (Grade of Service)
GoS được xem là một khía cạnh của QoS. Cấp độ dịch vụ được định nghĩa như sau: “Khi trong
mạng hoặc một phần của mạng, lưu lượng phát sinh vượt quá khả năng xử lý của mạng mà không được giới

12

hạn sẽ dẫn đến tắt nghẽn. Việc giới hạn sẽ tác động đến dịch vụ cung cấp cho khách hàng, và mức độ của
những giới hạn này có thể được thể hiện bằng các thông số GoS thích hợp (ví dụ như xác suất mất gói, trễ
trung bình, tỉ lệ lỗi…). Cấp độ dịch vụ được coi là cung cấp thông tin về khía cạnh lưu lượng của QoS”.
GoS phụ thuộc rất lớn vào kiến trúc chuyển mạch cả trên phương diện phần cứng và phần mềm điều
khiển, đồng thời phụ thuộc vào lưu lượng đưa tới hệ thống. Với cùng một kiến trúc xử lý, với các loại lưu
lượng khác nhau sẽ có các cấp độ dịch vụ khác nhau.
2.1.4.3 Kiểu dịch vụ ToS (Type of Service) và lớp dịch vụ CoS (Class of Service)
ToS và CoS là các trường nhằm xác định cấp độ ưu tiên xử lý của dữ liệu, căn cứ vào đặc tính của
các dịch vụ đã được chia vào các lớp dịch vụ mà có cách cư xử thích hợp với dữ liệu của dịch vụ đó.
ToS: Là một trường trong tiêu đề (header) gói tin IP, thể hiện mức độ ưu tiên của gói tin.
CoS: CoS là một trường 3 bit nằm trong header của frame Ethernet. Trường này thuộc tag VLAN.
Với 3 bit, nó có thể đánh dấu 8 mức độ ưu tiên ứng với 8 lớp dịch vụ.
2.2 QoS cho dịch vụ IPTV
2.2.1 Các yêu cầu chung
Yêu cầu định hướng người dùng: IPTV thực chất là một loại hình đa dịch vụ, hướng tới hội tụ, do
đó, chức năng hướng dẫn là vô cùng cần thiết để tạo điều kiện thuận lợi cho khách hàng khi sử dụng các dịch
vụ của IPTV.
Yêu cầu phân phối nội dung đến khách hàng: cùng một thời điểm, sẽ có hàng loạt user yêu cầu truy
cập đến một lượng rất lớn nội dung media, nội dung phải được đảm bảo cung cấp cho khách hàng theo đúng
yêu cầu.

Yêu cầu quản lý nội dung: với tính đa dạng về nội dung, việc quản lý nội dung IPTV là hết sức cần
thiết
Yêu cầu quản lý dịch vụ: IPTV thường được tích hợp với nhiều dịch vụ khác, do đó, chức năng quản
lý dịch vụ là yêu cầu quan trọng.
Yêu cầu về các khía cạnh an toàn dịch vụ: cho phép thực hiện xác thực và xác nhận quyền truy cập.
Yêu cầu đối với nhà cung cấp dịch vụ IPTV và nhà cung cấp hạ tầng mạng:
2.2.2 Yêu cầu chất lượng trải nghiệm QoE cho IPTV
QoE là thước đo chính xác khả năng cạnh tranh của IPTV và cũng là thể hiện rõ nhất của chất lượng
dịch vụ IPTV. Tìm hiểu yêu cầu của những khía cạnh quan trọng ở lớp dịch vụ và ứng dụng ảnh hưởng trực
tiếp đến QoE là cơ sở đánh giá QoS của IPTV.
Yêu cầu về chức năng điều khiển: Bao gồm yêu cầu về thời gian chuyển kênh cho TV và yêu cầu về
khả năng play/pause/reward của VoD (VoD trick mode). Thời gian chờ phải càng ngắn càng tốt, điều này
phụ thuộc vào khả năng xử lý và độ trễ của hệ thống.
Yêu cầu về các dịch vụ cộng thêm và hỗ trợ: Bao gồm yêu cầu về siêu dữ liệu (metadata), trình
duyệt (browser) và khả năng thay đổi và hướng dẫn nội dung.
2.2.3 Yêu cầu chất lượng mạng IP cho dịch vụ IPTV
Yêu cầu về chất lượng mạng IP đôi khi còn được xem là yêu cầu QoS cho IPTV, vì QoS thông
thường được hiểu là ở lớp mạng, và các cơ chế QoS cũng tập trung ở lớp này.
QoS cho mạng IP được chia thành 8 lớp (theo ITU-T Y.1541), FG IPTV C-0127 là tài liệu liên kết
các thành phần dịch vụ của IPTV với các lớp QoS IP.
Các dịch vụ IPTV được chia thành nhóm (categories): nỗ lực tốt nhất BE (Best Effort), ít mất thông
tin LL (Low Loss), Tương tác I (Interactive), tương tác thời gian thực RTI (Real-Time Interactive) và thời
gian thực multicast & unicast RTMU (Real-Time Multicast & Unicast).
Mỗi dịch vụ của IPTV có những yêu cầu QoS khác nhau, vì vậy việc đối xử với dữ liệu của các dịch
vụ này cũng phải khác nhau nhằm cung cấp chất lượng tốt nhất và tận dụng tốt tài nguyên mạng.
2.3 Kết luận chương
Chương này trình bầy các vấn đề liên quan đến QoS: khái niệm, các tham số đánh giá. Các tham
số QoS có thể được dùng để đo lường chất lượng của một dịch vụ, đánh giá khả năng cung cấp dịch vụ của
hệ thống mạng viễn thông… Bên cạnh đó, chương này cũng đã đề cập tới các khái niệm về chất lượng trải
nghiệm (QoE), kiểu dịch vụ (ToS) và lớp dịch vụ. Từ đó đưa ra các yêu cầu về QoS cho dịch vụ IPTV.

13

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ IPTV TRÊN MẠNG
NGN
3.1 Đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV
3.1.1 Mô hình đo lường QoS ITU-T
Một mô hình IPTV đơn giản bao gồm 3 phần: Head-end, mạng truyền dẫn và thiết bị đầu cuối khách
hàng CPE (Customer Premise Equipment).
+ Head-end: bao gồm tất cả các thiết bị và ứng dụng cần thiết để tạo ra tín hiệu video và đưa chúng
vào mạng truyền dẫn.
+ Mạng truyền dẫn: truyền tín hiệu video đến các CPE.
+ CPE: Là kết thúc của mạng IP (thường là STB), giải mã tín hiệu video và hiển thị video trên màn
hình TV thông thường.
Mô hình đo lường chất lượng được xây dựng dựa trên ba thành phần này.

Hình 3.1: Mô hình đo lường chất lượng hệ thống IPTV
3.1.2 Đo lường chất lượng Head-end
Chất lượng video đầu vào trước hết phụ thuộc vào chất lượng nguồn video (độ phân giải, kích thước
ảnh, tốc độ frame… đã được đưa ra trong các chuẩn video). Việc đo lường các thông số của head-end giúp
khoanh vùng các vấn đề QoS. Mạng IP chịu trách nhiệm đảm bảo cấp độ chất lượng thích hợp của luồng
video được truyền tới khách hàng.
3.1.3 Đo lường chất lượng end-to-end
Việc xác định chất lượng video ở STB sẽ cho phép đánh giá gần đúng nhất chất lượng mà user thật
sự nhận được. Một số nhà cung cấp dịch vụ tích hợp chương trình đo lường chất lượng trong STB. Dựa vào
các phản hồi (feedback) của STB gửi về định kỳ mà thu thập thông tin nhằm quản lý chất lượng dịch vụ
3.1.4 Đo lường QoS của mạng IP
Mạng IP là một mạng đa điểm, đôi khi rất phức tạp với những kỹ thuật truyền dẫn khác nhau. Trong
chồng giao thức TCP/IP, mạng IP gồm các giao ở lớp Internet và Network Access. Đo lường các tham số

chất lượng của lớp IP cho phép xác định các giá trị yêu cầu của mạng từ đó tìm công nghệ truyền dẫn thích
hợp để cung cấp chất lượng end-to-end .
Việc đo lường ở lớp IP không liên quan đến FEC hay bất kỳ kỹ thuật sửa lỗi nào ở lớp trên, nó là các
thông số khả năng mạng trước khi thực hiện các biện pháp sửa lỗi ở tầng trên.
3.1.5 Một số khái niệm thường dùng để đánh giá chất lượng IPTV
Các khái niệm thường gặp là V-Factor, điểm trung bình chất lượng MOS và chỉ số truyền thông
MDI (Media Delivery Index).
V-Factor: do MPQM nghiên cứu nhằm mô phỏng cảm nhận của con người về một dịch vụ video.
MOS là đánh giá của người xem về chất lượng video. Cả hai khái niệm này đều dựa vào đo lường chất lượng
video, độc lập với môi trường truyền dẫn và đều được dùng để thể hiện QoE của dịch vụ. Tuy nhiên, dựa vào
các giá trị này, người ta có thể phần nào dự đoán được QoS của hệ thống.

14

MDI là khái niệm được đưa ra để đánh giá riêng cho các dịch vụ video trên nền IP, đo lường MDI
được xem là biện pháp đo lường chất lượng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay cho IPTV. MDI gồm hai
tham số chính: tỉ lệ mất mát truyền thông MLR (Media Loss Rate) và yếu tố trễ DF (Delay Factor). Giá trị
MDI thường được biểu diễn là “DF:MLR”. MLR là số gói mất trong một đơn vị thời gian còn DF là jitter
của hệ thống. Các tham số MDI là 2 trong các tham số NP, và là các tham số QoS IP có ảnh hưởng lớn nhất
đến dịch vụ video, do đó, việc đo lường MDI cho phép đánh giá khả năng mạng để dùng cho dịch vụ IPTV.
Kết hợp MDI với MOS hoặc V-Factor cho phép kiểm soát chất lượng dịch vụ, giám sát, phát hiện và định vị
lỗi gây giảm chất lượng dịch vụ
3.2 Các giải pháp đảm bảo QoS IPTV ở Head-end
Sử dụng các kỹ thuật nén là phương pháp quan trọng được sử dụng ở head-end, vừa đảm bảo chất
lượng video, vừa đảm bảo lưu lượng luồng video/audio không quá lớn. Nhà cung cấp dịch vụ cần lựa chọn
kỹ thuật nén và cấu hình phù hợp với yêu cầu dịch vụ cũng như khả năng của mạng truyền dẫn. Kỹ thuật nén
thường được sử dụng đối với video là MPEG 4 part 2 và H.264. Với ưu thế có tỉ lệ nén cao, nhiều cấu hình
lựa chọn, H.264 đang là giải pháp được sử dụng rộng rãi. Về nén audio, các kỹ thuật có thể được sử dụng
bao gồm: Dolby Digital (AC-3) cho HDTV và AAC cho SDTV.
3.3 Các giải pháp đảm bảo QoS ở mạng quản lý

Middle ware là một phần vô cùng quan trọng để đảm bảo chất lượng dịch vụ của khách hàng, middle
ware phải cung cấp các tính năng bảo mật, xác nhận, tính cước, giám sát hệ thống, đồng thời phải cung cấp
một EPG đầy đủ tiện ích và thân thiện với người dùng. Mạng quản lý còn phải đảm bảo cung cấp đa dịch vụ
và khả năng mở rộng. Sử dụng các software thích hợp để là biện pháp hữu hiệu nhất để đạt được các yêu cầu
này.
3.4 Các giải pháp đảm bảo QoS ở Home network
Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng IPTV trong mạng gia đình là STB. Chất lượng STB sẽ
quyết định cái mà khách hàng được xem. Một STB có chất lượng tốt phải có khả năng xử lý nhanh, chạy
mượt, lướt lỗi, có thể giải mã được các chuẩn video khác nhau, hỗ trợ giải các kỹ thuật giải nén, cung cấp
khả năng sửa lỗi, hoạt động ổn định, ngoài ra, còn phải có khả năng đáp ứng EPG, dễ sử dụng, dễ điều
khiển…
Khả năng của STB cũng tỉ lệ với giá thành, do đó, nhà cung cấp dịch vụ cần phải lựa chọn STB sao
cho đáp ứng được yêu cầu của hệ thống mà vẫn có tính kinh tế. Tuy nhiên, đôi khi, STB là do khách hàng tự
lựa chọn, trong trường hợp này, nhà cung cấp dịch vụ cần tiến hành tư vấn để khách hàng có sự lựa chọn tốt
nhất.
3.5 Các giải pháp đảm bảo QoS ở mạng truyền dẫn
3.5.1 NP và các biện pháp cải thiện NP
Băng thông:
Các biện pháp nhằm tăng băng thông có thể dùng cho một dịch vụ:
 Nâng cấp đường truyền: đây được xem là phương pháp hiệu quả nhất nhưng cũng là phương
pháp tốn kém nhất.
 Sử dụng các QoS class để phân luồng ưu tiên lưu lượng. Đây được xem là biện pháp hữu
hiệu nhất, nhiều cơ chế khác nhau đã được đưa ra để thực hiện phương pháp này
 Nén frame dữ liệu ở layer 2: biện pháp này có hiệu quả tuy nhiên làm tăng thời gian trễ do
tính phức tạp của các giải thuật nén.
 Nén Header, đây cũng là một phương pháp rất hiệu quả nhất là trong trường hợp các gói tin
có tỉ số dữ liệu/header nhỏ (RTP).
Trễ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end delay):
Trễ bao gồm trễ mạng cố định và trễ mạng biến đổi. Để giảm trễ thì người ta cũng dùng các biện
pháp:

 Nâng cấp đường truyền, phân lớp lưu lượng, nén frame và nén header.
 Nâng cấp đường truyền, nâng cao băng thông giúp giảm thời gian trễ tuần tự do gói tin
không phải chờ đợi để được đưa vào đường truyền.
 Phân lớp lưu lượng: các ứng dụng nhạy cảm hơn với trễ sẽ được ưu tiên truyền trước.
 Nén frame và nén header: giảm kích thước file, kích thước gói do đó thời gian truyền sẽ
giảm xuống.
Mất gói (Packet Loss):

15

Nghẽn là nguyên nhân chính gây mất gói, các biện pháp giảm mất gói chủ yếu tập trung ngăn chặn
nghẽn:
 Nâng cấp đường truyền: băng thông đường truyền càng tăng thì nghẽn càng ít xảy ra, mất
gói giảm.
 Sử dụng các pháp phân lớp lưu lượng đảm bảo băng thông cho các dịch vụ nhạy cảm với
mất gói.
 Tăng kích thước bộ đệm hàng đợi: giảm mất gói nhưng lại làm tăng trễ.
 Sử dụng phương pháp quản lý hàng đợi tích cực AQM (Active Queue Management):bao
gồm kỹ thuật loại bỏ gói sớm ngẫu nhiên RED (Random Early Detection) và kỹ thuật loại bỏ
gói sớm ngẫu nhiên theo trọng số WRED (Weight Random Early Detection).
 Định hình lưu lượng (Traffic Shaping): tương tự như WRED nhưng gói tin không bị loại bỏ
mà được gây trễ.
 Chính sách lưu lượng: giới hạn tốc độ của các dịch vụ ít quan trọng nhằm phục vụ tốt nhất
cho các dịch vụ nhạy cảm với mất gói.
Biến động trễ (Jitter):
Phương pháp tốt nhất để giảm jitter là dùng bộ đệm giảm jitter, nơi mà các gói tin trễ ít hơn sẽ bị giữ
lại để “chờ” các gói tin bị trễ nhiều hơn. Kết quả của việc này là làm tăng thời gian trễ. Với biện pháp này,
jitter hầu như không còn ảnh hưởng đối với các dịch vụ không tương tác, tuy nhiên, đối với một dịch vụ
mang tính tương tác, thời gian thực và cận thời gian thực như IPTV thì khi áp dụng phương pháp này cần
phải có sự cân nhắc giữa jitter và delay. Phải lựa chọn kích thước bộ đệm sao cho cân bằng giữa hai giá trị

này.
3.5.2 Các biện pháp đảm bảo QoS liên quan đến xử lý lưu lượng
Các biện pháp đảm bảo QoS liên quan đến xử lý lưu lượng là các biện pháp được xem là hiệu quả
nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Đôi khi, khái niệm QoS còn được định nghĩa là: “Khả năng phân biệt đối
xử với các lưu lượng khách nhau” (theo Cisco). Các biện pháp này còn được gọi là cơ chế QoS hay kỹ thuật
QoS.
3.5.2.1 Sự cần thiết của kỹ thuật QoS đối với dịch vụ IPTV
Trước khi diễn ra hội tụ, truyền hình và điện thoại có mạng truyền dẫn dành riêng, với chi phí đầu tư
lớn, giá thành cao, bù lại có thể đảm bảo chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng. Sau khi hội tụ, IPTV
và VoIP là những dịch vụ có yêu cầu chất lượng mạng đặt biệt cao (về thời gian trễ, băng thông…) và các dữ
liệu khác được truyền qua chung trên một mạng, nếu tất cả dữ liệu trong mạng này đều được phục vụ theo
“best effort” thì chất lượng của IPTV và VoIP sẽ không được đảm bảo. Vì vậy, các các cơ chế QoS là yêu
cầu không thể thiếu để có thể việc triển khai dịch vụ.
3.5.2.2 Các bước thực hiện QoS
Quá trình thực hiện kỹ thuật QoS gồm 3 giai đoạn:
1. Xác định lưu lượng và yêu cầu ứng với lưu lượng đó: việc xác định có thể được xét trên mạng,
mục đích kinh doanh và dựa vào SLA (Service Levels Agreement).
2. Chia lưu lượng thành các lớp QoS: ứng với các yêu cầu của từng loại lưu lượng.
3. Xác định chính sách QoS cho các lớp lưu lượng: đặt chế độ bảo vệ băng thông nhỏ nhất, thiết lập
giá trị băng thông lớn nhất, xác định ưu tiên cho mỗi lớp, sử dụng các cơ chế QoS (ví dụ: cơ chế xếp hàng)
để kiểm soát nghẽn.
3.5.3 Các cơ chế QoS
3.5.3.1 Chia lớp
Xác định và chia lưu lượng thành các lớp khác nhau, việc chia lớp dựa trên rất nhiều yếu tố, các
công cụ chia lớp thông thường là công nhận ứng dụng cơ sở mạng NBAR (Network-Based Application
Recognition), định tuyến theo chính sách lưu lượng PBR (Policy-based routing), hoặc chia lớp dịch vụ dựa
vào giao diện lệnh CLI ( Command-line Interface).
3.5.3.2 Đánh dấu
Đánh dấu còn được gọi là “tô màu” cho gói tin, đánh dấu mỗi gói tin như một thành phần của lớp
QoS nhờ đó gói tin có thể nhanh chóng được nhận ra và truyền qua phần còn lại của mạng. Việc đánh dấu

được thực hiện bằng cách thay đổi các bit trong DSCP, các bit trong trường tham chiếu IP hoặc các bit CoS.

16

3.5.3.3 Quản lý nghẽn
Phương pháp được sử dụng chủ yếu là dùng hàng đợi, dựa vào đánh dấu lớp QoS của gói tin mà xác
định hàng đợi phù hợp.
3.5.3.4 Tránh lỗi
Cơ chế tránh lỗi có thể được thực hiện bằng cách loại bỏ một số gói tin từ một hàng đợi chọn trước
khi lưu lượng tăng cao theo sắp gây ra nghẽn.
Có hai cơ chế tránh lỗi phổ biến là loại bỏ gói ngẫu nhiên RED (Random Early Detection) và loại bỏ
gói ngẫu nhiên theo trọng số WRED (Weighted Random Early Detection) và cảnh báo lỗi ECN (Explicit
Congestion Notification).
3.5.3.5 Lập chính sách (policy) và định hình lưu lượng
Cơ chế lập chính sách và định hình lưu lượng thường được dùng để thay đổi điều kiện của lưu lượng
trước khi truyền hoặc sau khi đã nhận được.
Policy: khống chế lưu lượng mạng để đảm bảo rằng một loại lưu lượng nào đó nhận đúng băng
thông của nó. Công cụ để thực hiện policy bao gồm policing phân lớp và cam kết tốc độ truy nhập CAR(
Committed Access Rate).
Định hình: là cơ chế dùng để giới hạn tốc độ của luồng dữ liệu bằng cách sử dụng các hàng đợi,
thường được sử dụng khi dữ liệu đi từ đường truyền có tốc độ cao đến đường truyền có tốc độ thấp.
3.5.3.6 Nâng cao hiệu quả đường truyền
Các cơ chế nén header, đặc biệt hiệu quả đối với header RTP, do đó, rất thích hợp với IPTV. Mô
hình ứng dụng đảm bảo QoS mạng IP:
 Mô hình nỗ lực tốt nhất (Best Effort): là mô hình không có cơ chế QoS nào được áp dụng,
chất lượng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng truyền dẫn của mạng.
 Mô hình tích hợp dịch vụ IntServ (Intergrated Services): ứng dụng thông báo với mạng về
yêu cầu QoS của mình.
 Mô hình phân biệt dịch vụ DiffServ (Difference Services): mạng nhận dạng dữ liệu và yêu
cầu QoS ứng với dữ liệu đó.

 Mô hình kết hợp: Thực tế, người ta có thể dùng kết hợp Intserv và Diffserv: Mô hình này
vừa tận dụng được khả năng bảo đảm QoS end-to-end của IntServ vừa cho phép mở rộng và
giảm chi phí.
3.6 Kết luận chương
Việc đo lường QoS ngoài việc đánh giá chất lượng dịch vụ còn có ý nghĩa quan trọng hơn là giúp
theo dõi, phát hiện, định vị và xử lý khi có sự cố xảy ra làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ.
Đối với IPTV giai đoạn hiện tại, các dịch vụ chủ yếu được triển khai là dịch vụ liên quan đến video.
Do đó, các nội dung trong chương 3 này xuất phát từ việc đo lường chất lượng các dịch vụ này để từ đó đưa
ra một số giải pháp nhằm đảm bảo và nâng cao hơn nữa QoS của dịch vụ.












KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) được xây dựng nhằm cung cấp, kết hợp các dịch vụ đa phương tiện
và hội tụ di đông-cố định. Trong đó IPTV là dịch vụ được phát triển trên nền IMS đặc trưng cho sự hội tụ
giữa thoại, số liệu và băng rộng.
Luận văn đã làm rõ 1 số vấn đề sau:

17

 Tìm hiểu được về khái niệm IPTV, cấu trúc và các thành phần mạng IPTV cùng với các phương

thức truyền phát tín hiệu IPTV.
 Tổng hợp được những khái niệm cơ bản về IMS. Cấu trúc chức năng các phần tử trong IMS, và
các giao thức quan trọng sử dụng trong IMS, IMS/NGN.
 Tìm hiểu về khái niệm QoS, các tham số để đánh giá QoS và đưa ra một số giải pháp để đảm bảo
QoS cho dịch vụ IPTV.
Hiện nay phân hệ đa phương tiện IP-IMS, và nền tảng IMS/NGN và các dịch vụ IPTV trên thế giới
cũng như ở Việt Nam vẫn đang trong tiến trình phát triển và hoàn thiện cả về cơ sở hạ tầng và giao thức sử
dụng trong hệ thống.
QoS là khái niệm phức tạp, các biện pháp đánh giá và đảm bảo QoS có rất nhiều và vẫn đang được
nghiên cứu phát triển, các biện pháp được nêu trong đề tài chỉ là một phần nhỏ không thể mang tính đầy đủ.
Hướng mở của đề tài: Đi sâu phân tích các yếu tố của dịch vụ IPTV. Tìm hiểu sâu hơn nữa các cơ
chế QoS mới, cách kết hợp và vận dụng các cơ chế QoS. Sử dụng công cụ mô phỏng, tính toán tìm kiếm và
đưa ra phương pháp xác định tham số dùng cho việc khai báo các chính sách QoS.