Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ streaming trên mạng UMTS (3g) mạng mobifone

1










HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG




NGUYỄN THẾ CƯƠNG

Nghiên cứu giải pháp nâng cao chất
lượng dịch vụ streaming trên mạng
UMTS (3G) mạng MobiFone

CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ : 60.52.708

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2012
1

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

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Mạnh Hùng

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
1

LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ 3G là tiêu chuẩn di động băng thông
rộng thế hệ thứ 3, là bước phát triển tiếp theo của công
nghệ di động 2G và 2,5G. Chuẩn 3G cung cấp băng thông
rộng, cho phép truyền tải không dây đồng thời dữ liệu
thoại và phi thoại (Email, hình ảnh, âm thanh, video ).
3G chính là xu hướng phát triển tất yếu của công nghệ
thông tin di động tại Việt Nam. Bộ Thông tin Truyền
thông chính thức cấp phép cho các nhà mạng triển khai

cung cấp dịch vụ 3G vào năm 2009. Hiện nay, các nhà
mạng đang khẩn trương triển khai và mở rộng cơ sở hạ
tầng cho mạng 3G. Đi cùng với việc mở rộng cơ sở hạ
tầng thì việc nghiên cứu triển khai và nâng cao chất lượng
các dịch vụ trên nền mạng 3G là nhu cầu bức thiết.
Sự bùng nổ của mạng Internet nói chung và mạng
3G nói riêng đã là cơ sở để hỗ trợ kinh doanh các nội dung
đa phương tiện. Khi mọi dữ liệu đều có thể dễ dàng được
tìm thấy trên mạng Internet thì nhu cầu download và lưu
trữ của khách hàng ngày càng giảm. Khách hàng sẽ có xu
2

hướng xem các dữ liệu trực tuyến (online) trên mạng thay
vì download và lưu trữ như trước đây… Như vậy, trong số
các dịch vụ có nhiều tiềm năng phát triển trên nền mạng
3G thì dịch vụ multimedia mà cụ thể hơn là dịch vụ
streaming sẽ là một trong các dịch vụ tiềm năng nhất.
Tốc độ mạng 3G thường kém ổn định hơn so với
các kết nối internet khác là ADSL, leased line. Do đó, việc
đảm bảo nhu cầu về dịch vụ Streaming của khách hàng và
quan trọng hơn nữa là tối ưu hóa đường truyền để đảm
bảo chất lượng dịch vụ streaming là một yêu cầu đặt ra đối
với mạng MobiFone. Giải quyết và khắc phục được các
nhược điểm về đường truyền mạng cho dịch vụ Streaming
sẽ hỗ trợ nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách
hàng từ đó hỗ trợ tăng doanh thu kinh doanh nội dung đa
phương tiện cho mạng MobiFone. Đề tài này sẽ tập trung
nghiên cứu về công nghệ Streaming và giải pháp công
nghệ để hỗ trợ nâng cao chất lượng cho dịch vụ streaming
trên mạng 3G của MobiFone. Đề tài bao gồm các nội dung

chính sau:
3

 Phần 1: Nghiên cứu tổng quan
 Phần 2: Các giải pháp và giao thức sử dụng trong
công nghệ streaming
 Phần 3: Hiện trạng tính năng streaming trên mạng
MobiFone
 Phần 4: Giải pháp nâng cao chất lượng streaming
trên mạng MobiFone
 Phần 5: Kết luận,hướng phát triển đề tài
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận
văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu
của các thầy cô, các anh chị đồng nghiệp. Với lòng kính
trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lới cảm ơn
chân thành tới:
- Khoa đào tạo sau đại học, Ban giám hiệu trường
Học viện Công Nghệ Bưu chính viễn thông đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình
học tập và hoàn thành luận văn.
4

- Tiến sỹ Nguyễn Mạnh Hùng đã nhiệt tình giúp đỡ,
hỗ trợ và hướng dẫn tôi trong quá trình hoàn thiện
luận văn tốt nghiệp.
- Sự đóng góp ý kiến của các bạn bè trong quá trình
hoàn thiện đề tài

5

Phần 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Ngày nay, khi các dữ liệu đa phương tiện như
audio, video ngày càng phổ biến trên mạng, đặc điểm dữ
liệu đa phương tiện là có dung lượng lớn nhưng tốc độ
mạng Internet hiện nay còn hạn chế, do đó phương thức và
vấn đề truyền tải dữ liệu đến người dùng đóng vai trò quan
trọng trong sự thành công trong việc kinh doanh các nội
dung này. Có rất nhiều nghiên cứu nhằm tối ưu hóa
phương thức truyền dữ liệu đa phương tiện nhưng hiện tại
chỉ có hai cách thức cơ bản để xem media trên mạng
Internet là downloading và streaming:
 Downloading: khi download một tệp tin (file) thì
toàn bộ file được lưu trên máy tính của người dùng.
Những file này người dùng có thể mở và xem sau
đó. Phương thức này có ưu điểm như là truy xuất
nhanh đến các đoạn khác nhau trong file nhưng có
một nhược điểm lớn đó là người dùng phải chờ cho
toàn bộ file được download về trước khi có thể xem
được. Nếu như file có dung lượng nhỏ thì điều này
6

không có quá nhiều bất tiện, nhưng với file có dung
lượng lớn hoặc bài trình diễn dài thì nó có thể gây
ra nhiều khó chịu. Ngoài ra, hiện nay, với sự bùng
nổ của Internet thì số lượng dữ liệu trên mạng
Internet là rất lớn nên việc lưu trữ các file này vào
máy tính của mình cũng có những hạn chế nhất
định.

 Streaming: phương thức streaming làm việc có một
chút khác biệt. Người sử dụng có thể bắt đầu xem
file ngay khi nó bắt đầu được download. File được
gửi đến người sử dụng trong các chuỗi liên tiếp và
người sử dụng xem nội dung ngay khi nó đến mà
không phải chờ đợi. Phương thức này cũng có ưu
điểm là có thể được sử dụng để truyền tải các sự
kiện trực tiếp.
Với các định dạng file video, audio truyền thống,
dữ liệu chỉ có thể hiển thị khi đã được download toàn bộ,
vì vậy đối với các file video chất lượng cao có dung lượng
lớn thì công việc này sẽ tiêu tốn rất nhiều thời gian.
7

Streaming video tiết kiệm thời gian cho người dùng bằng
cách sử dụng các công nghệ giải nén kết hợp với “phần
mềm đa phương tiện” hiển thị dữ liệu đồng thời với quá
trình download (diễn ra song song). Quá trình này được
gọi là buffering và có thể được diễn giải là thay vì được
gửi một lần duy nhất dữ liệu streaming sẽ được truyền đi
thành các gói nhỏ. Ban đầu “phần mềm đa phương tiện”
sẽ lấy về một phần chia nhỏ đó của dữ liệu video trước khi
hiển thị, đồng thời trong lúc hiển thị các gói dữ liệu còn
lại sẽ lần lượt được lấy về để kịp cho việc hiển thị tiếp
theo.
Việc truyền các streaming video, audio qua mạng
sẽ phụ thuộc rất nhiều vào các sản phẩm phần mềm dành
cho máy chủ video/audio streaming và máy người dùng
streaming. Trong những năm gần đây có rất nhiều các
chuẩn công nghệ Streaming được phát triển với các “phần

mềm đa phương tiện”: Emblaze, Liquid Audio,
Macromedia Shockwave, Microsoft Windows Media,
RealNetworks RealMedia, VDOLive, Vosiac,
8

Audioactive, Apple QuickTime. Một vấn đề lớn được đặt
ra cùng với sự phát triển của các công nghệ streaming là
sự gia tăng của các định dạng dữ liệu riêng và sự không
tương thích của chúng. Hiện tại các định dạng video/audio
streaming chỉ giới hạn bởi ba công ty được coi là dẫn đầu
trong công nghệ Streaming với các sản phẩm: Apple với
QuickTime, RealNetworks với RealMedia, và Microsoft
với Windows Media. Các hãng này đều cung cấp các bộ
công cụ trọn gói gồm máy chủ streaming (lưu trữ, truyền
phát dữ liệu theo các giao thức hỗ trợ ), “phần mềm đa
phương tiện” (hiển thị dữ liệu tại phía người dùng), và
công cụ kiến tạo dữ liệu với các chuẩn nén.
Công nghệ streaming sử dụng các giao thức RTP,
MMS, HTTP…. để truyền dữ liệu qua mạng Internet,
đồng thời sử dụng các chuẩn nén để giảm dung lượng dữ
liệu, cung cấp khả năng nén dữ liệu tại nhiều mức nén,
nhiều kích thước hiển thị để có thể phù hợp với độ rộng
băng thông của nhiều mạng truyền dẫn để tối ưu hoá việc
truyền dữ liệu qua mạng.
9

Phần này cũng tập trung nghiên cứu chi tiết về sơ
đồ luồng streaming và nghiên cứu về xu hướng công nghệ
streaming trên thế giới hiện nay. Với nhu cầu giải trí và
yêu cầu video/audio ngày càng tăng cũng như khả năng xử

lý ngày một tốt hơn của các thiết bị đầu cuối thì việc phát
triển của dung lượng dữ liệu streaming sẽ tăng tốt trong
thời gian tới.
Phần 2. CÁC GIẢI PHÁP VÀ GIAO
THỨC SỬ DỤNG TRONG CÔNG
NGHỆ STREAMING
Phần hai sẽ tập trung nghiên cứu các giải pháp,
giao thức sử dụng trong công nghệ streaming và các giải
pháp mã hóa được sử dụng trong công nghệ streaming để
từ đó đưa ra được các ưu, nhược điểm của từng giải pháp.
Phần này cũng trình bày và so sánh hai phương thức phát
streaming là phương thức unicast và phương thức
multicast. Mỗi phương thức này cũng có những ưu, nhược
điểm riêng nhưng phương thức multicast sẽ được sử dụng
10

ngày càng nhiều hơn, đặc biệt là với các trang dữ liệu lớn
có nhiều người truy cập.
Tiếp theo của phần này sẽ trình bày giới thiệu sơ
lược về các giao thức sử dụng trong công nghệ streaming
như SDP, RTP, RTCP… Mỗi dòng điện thoại khác nhau
có thể hỗ trợ các giao thức khác nhau. Do các dòng điện
thoại này đều xuất hiện trên thị trường Việt Nam và trên
mạng của MobiFone nên để đảm bảo chất lượng dịch vụ
cho khách hàng của MobiFone thì việc đảm bảo chất
lượng dịch vụ Streaming cho tất cả các dòng điện thoại
hay nói cách khác cho tất cả các máy đầu cuối sử dụng các
giao thức streaming này là cần thiết.
Phần 3. HIỆN TRẠNG TÍNH NĂNG
STREAMING TRÊN MẠNG

MOBIFONE
Phần ba của luận văn sẽ tập trung nghiên cứu và
tìm hiểu hiện trạng về tính năng streaming trên mạng lưới
MobiFone để từ đó đưa ra giải pháp thực tế nâng cao chất
11

lượng dịch vụ streaming trên mạng MobiFone. Phần này
sẽ gồm các nội dung chính là:
- Phần này nêu sơ lược về các dịch vụ của
MobiFone hiện đang cung cấp tính năng
streaming. Với sự phát triển của dịch vụ 3G
cũng như máy đầu cuối 3G thì nhu cầu của
khách hàng trong việc sử dụng các tiện ích
streaming cho các dịch vụ như Funring, thế giới
nhạc… sẽ ngày càng tăng. Ngoài ra, các dịch vụ
giá trị gia tăng mới trong tương lai cũng sẽ tiếp
tục có nhu cầu cung cấp các ứng dụng
streaming cho khách hàng.
- Tiếp theo, phần này cũng trình bày khả năng hỗ
trợ tính năng streaming của các hệ thống mạng
lõi hiện tại của MobiFone là hệ thống MSP và
hệ thống GPRS. Đây là cơ sở quan trọng để
xem xét sự cần thiết của hệ thống mới sẽ được
trình bày ở chương IV.
12

- Hiện trạng tính năng trên mạng MobiFone:
Phần này tập trung chủ yếu tập trung phân tích
chất lượng dịch vụ streaming hiện tại đặc biệt là
các nhược điểm, hạn chế hiện có của dịch vụ.

Phần 4. GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT
LƯỢNG STREAMING TRÊN MẠNG
MOBIFONE
Căn cứ vào đặc điểm tổng quan về dịch vụ, giao
thức, đặc tính của dịch vụ cũng như những điểm hạn chế
của dịch vụ Streaming trên mạng MobiFone được trình
bày ở các phần trước, phần 4 sẽ trình bày các giải pháp kỹ
thuật có thể ứng dụng trực tiếp vào mạng MobiFone để
nâng cao chất lượng của dịch vụ streaming bao gồm một
số giải pháp như:
- Tối ưu hóa mạng GPRS/3G
- QoS theo băng thông đường truyền streaming
13

- Tối ưu băng thông đường truyền streaming theo
dòng máy.
- Cung cấp chất lượng nội dung streaming phù hợp.
- Tối ưu băng thông đường truyền streaming theo
loại nội dung live (trực tiếp)
- Tối ưu băng thông theo đường truyền mạng.
- Giải pháp sử dụng streaming proxy
- Giải pháp buffering.
Phần này của luận văn sẽ tập trung phân tích các
tính năng cần thiết để nâng cao chất lượng Streaming
trong đó mục tiêu chủ yếu là xây dựng một hệ thống (tạm
gọi là Mobile Streaming Platform) để hỗ trợ các tính năng
được trên (trừ giải pháp “Tối ưu hóa mạng GPRS/3G”).
Phần này đi chi tiết về yêu cầu kỹ thuật của hệ thống, mô
hình của hệ thống cũng như khả năng áp dụng của giải
pháp trong môi trường mạng lưới của MobiFone. Ngoài

ra, phần này cũng nêu các yêu cầu của hệ thống và giải
14

pháp để đảm bảo hệ thống tích hợp với các hệ thống hiện
có của MobiFone như SMPPGW, charging proxy…
Phần 5. KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT
TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
1. Kết luận
Nhiệm vụ của đề tài nhằm nghiên cứu công nghệ
Streaming, hiện trạng và thực tế chất lượng dịch vụ
streaming trên mạng MobiFone hiện nay để từ đó đề xuất
hệ thống và giải pháp giúp nâng cao chất lượng dịch vụ
Streaming trên mạng UMTS (3G) mạng MobiFone. Đề tài
đã đi sâu phân tích, tìm hiểu và trình bày các nội dung sau:
 Tổng quan công nghệ streaming: trình bày sơ lược
về công nghệ streaming và xu hướng phát triển
bùng nổ của công nghệ streaming trong thời gian
tới nhờ sự hỗ trợ của internet.
 Nghiên cứu các giải pháp và giao thức sử dụng
trong công nghệ streaming phổ biến nhất hiện nay.
15

 Trình bày hiện trạng tính năng streaming trên mạng
MobiFone để từ đó chỉ ra những hạn chế cần khắc
phục của dịch vụ streaming trên mạng MobiFone
 Đề xuất giải pháp, hệ thống nâng cao chất lượng
streaming của mạng MobiFone.
 Các yêu cầu về tích hợp đối với hệ thống được đề
xuất để đảm bảo hệ thống được tích hợp tốt nhất
với các phần tử mạng MobiFone.

2. Hướng phát triển của đề tài
Sự ra đời hệ thống Mobile Streaming Platform sẽ
cung cấp một hệ thống tập trung chuyên hỗ trợ tính năng
streaming cho tất các hệ thống cung cấp nội dung đa
phương tiện như audio/video/live. Cụ thể như sau:
 Hỗ trợ việc xây dựng cổng streaming tập trung cho
các hệ thống của MobiFone, hỗ trợ các hệ thống
khác có thể sử dụng tính năng streaming mà không
cần đầu tư máy chủ streaming riêng.
16

 Hỗ trợ tạo gói streaming cho thuê bao hỗ trợ tăng
doanh thu.
 Tối ưu hóa đường truyền hỗ trợ cung cấp chất
lượng dịch vụ tốt nhất cho khách hàng.
Nhằm không ngừng nâng cao chất lượng dịch vụ
streaming, tối ưu hóa tốt hơn đường truyền, một số hướng
phát triển tiếp theo cho đề tài gồm:
 Tiếp tục nghiên cứu đề xuất những giải pháp nhằm
tối ưu hóa đường truyền.
 Nghiên cứu khả năng triển khai thử nghiệm thực tế
và tiếp tục xem xét để tích hợp tốt hơn nữa hệ
thống vào hệ thống hiện có của MobiFone (xây
dựng kênh đăng ký qua web, USSD…).
Qua những kết luận trên, mục tiêu lớn nhất khi xây
dựng hệ thống MobiFone Streaming Platform sẽ là một
cổng streaming tập trung để đồng bộ toàn bộ dữ liệu
streaming của các hệ thống dịch vụ giá trị gia tăng, cung
cấp tính năng streaming cho các hệ thống kinh doanh
17

không có máy chủ streaming, hỗ trợ cung cấp cho khách
hàng tính năng streaming tốt nhất nhờ một giải pháp toàn
diện để hỗ trợ và khắc phục các nhược điểm, hạn chế của
mạng 3G (UMTS) mạng MobiFone. Hệ thống được hoàn
thiện sẽ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ streaming của
MobiFone nhờ đó hỗ trợ tăng doanh thu của MobiFone
cũng như nâng cao hình ảnh, thương hiệu của MobiFone
với khách hàng.