Nghiên cứu phương pháp đánh giá qoe dựa trên các tham số q0s

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------

VŨ MINH KHÁNH

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ QoE
DỰA TRÊN CÁC THAM SỐ QoS

CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
MÃ SỐ: 60.52.02.08

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS ĐẶNG THẾ NGỌC

HÀ NỘI – 2013


Luận văn được hoàn thành tại:
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học: TS. Đặng Thế Ngọc
……………………………………………………

Phản biện 1: ……………………………………………………
……………………………………………………

Phản biện 2: ……………………………………………………
……………………………………………………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại Học viện Công nghệ
Bưu chính Viễn thông
Vào lúc:

....... giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm 2013

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


MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................... 1
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1. TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN NỀN MẠNG IP ..... 3
1.1 Mô hình kiến trúc Mạng TCP/IP .......................................................................... 3
1.2 Các dịch vụ đa phương tiện trên nền mạng ............................................................... 3
1.2.1 Dịch vụ VoIP .................................................................................................. 3
1.2.2 Dịch vụ IPTV .................................................................................................. 3
1.2.4 Dịch vụ truyền hình tương tác: ........................................................................ 4
1.3 Các công nghệ nén tín hiệu đa phương tiện .............................................................. 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 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP ........................................................................... 5
1.4.1 Khái niệm chất lượng dịch vụ.......................................................................... 5
1.4.2 Tầm quan trọng của việc kiểm tra chất lượng dịch vụ trong IPTV ................... 6
1.4.3 Các tham số QoS ............................................................................................. 6
1.4.4 Một số mô hình đánh giá QoS cho dịch vụ IPTV ............................................ 8
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ QOE .......................................... 9

2.1 Chất lượng trải nghiệm của khách hàng (QoE) ......................................................... 9
2.1.1 Khái niệm QoE ............................................................................................... 9
2.1.2 Mối quan hệ giữa QoS và QoE ........................................................................ 9
2.1.3 Mô hình chất lượng trong IPTV ...................................................................... 9
2.2 Mô hình MDI (Media Delivery Index) ................................................................... 10
2.2.1 Giới thiệu về MDI ......................................................................................... 10
2.2.3 Kiểm tra QoE qua việc phân tích MDI .......................................................... 11
2.2.4 Đo kiểm MDI ................................................................................................ 12
2.3 MPQM (Moving Pictures Quality Metric).............................................................. 12
2.3.1 Giới thiệu về MPQM..................................................................................... 12
2.3.2 Hệ thống thị giác người ................................................................................. 12
2.3 So sánh MDI và MPQM ........................................................................................ 13
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ QoE DỰA TRÊN QoS ...................... 13
3.1 Ảnh hưởng của các tham số QoS lên QoE .............................................................. 13
3.1.1 Ảnh hưởng của dung lượng bộ đệm: ............................................................. 13
3.1.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ mất gói ........................................................................ 14
3.1.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ xếp lại gói tin ................................................................ 14
3.1.5 Ảnh hưởng của băng thông: .......................................................................... 14
3.1.6 Ảnh hưởng của trễ đường truyền ................................................................... 14
3.2 Phương pháp đánh giá QoE dựa trên QoS .............................................................. 15
3.2.1 Phân tích các tham số QoS liên quan đến QoE. ............................................. 15
3.2.2 Mô hình tương quan QoS/QoE cho việc đánh giá QoE của IPTV ............... 15
KẾT LUẬN ................................................................................................................ 16
1


MỞ ĐẦU

Hiện nay với sự phát triển vượt bậc về công nghê thông tin trên toàn thế giới cùng
với sự bùng nổ và các dịch vụ tiện ích trên mạng làm đa dạng hoá các mô hình kinh

doanh dựa trên Internet. Một trong các lĩnh vực đang lớn mạnh theo xu hướng này
chính là dịch vụ IPTV (truyền hình giao thức Internet) đây là bước ngoặt trong sự phát
triển của công nghệ truyền hình.
Với những ưu điểm vượt trội khi sử dụng các dịch vụ trên nền mạng IP: Tính năng
tương tác giữa hệ thống với người sử dụng dịch vụ, cũng như các nhà cung cấp dịch vụ
khi triển khai hệ thống rất thuận tiện và dễ dàng nâng cấp, nên các dịch vụ trên nền
mạng IP thực sự đã thay đổi hoàn toàn so với các dịch vụ truyền thống trước kia sử
dụng công nghệ analog. Đây là một bước phát triển, tiến lên hội tụ mạng viễn thông –
xu hướng chung của truyền thông toàn cầu ngày nay và tương lai.
Trên cơ sở nhìn nhận tầm quan trọng của việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) và
chất lượng đánh giá bởi chính cảm nhận của con người (QoE) cho dịch vụ IPTV, luận
văn này đã được xây dựng với những nội dung chính như sau:
Chương I: Truyền thông đa phương tiện trên nền mạng IP.

Nghiên cứu về truyền thông đa phương tiện và vấn đề chất lượng dịch vụ trong
mạng IP
Chương II: Các phương pháp đánh giá QoE

Nghiên cứu các phương pháp đánh giá chất lượng trải nghiệm của khách hàng
Chương III: Phương pháp đánh giá QoE dựa trên QoS

Nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số QoS lên QoE và đưa ra phương pháp
đánh giá QoE dựa trên QoS.

2


CHƯƠNG 1. TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN NỀN MẠNG IP
1.1 Mô hình kiến trúc Mạng TCP/IP
Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet và được dùng

như giao thức mạng và giao vận trên mạng Internet. TCP (Transmission Control
Protocol) là giao thức thuộc tầng giao vận và IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc
tầng mạng của mô hình OSI. Họ giao thức TCP/IP hiện nay là giao thức được sử dụng
rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng với nhau.
Hiện nay các máy tính của hầu hết các mạng có thể sử dụng giao thức TCP/IP để
liên kết với nhau thông qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khác nhau. Giao thức
TCP/IP thực chất là một họ giao thức cho phép các hệ thống mạng cùng làm việc với
nhau thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng.
Các tầng của mô hình tham chiếu TCP/IP
Bộ quốc phòng Mỹ gọi tắt là DoD (Department of Defense) đã tạo ra mô hình
tham chiếu TCP/IP vì muốn một mạng có thể tồn tại trong bất cứ điều kiện nào, ngay cả
khi có chiến tranh hạt nhân. DoD muốn các gói dữ liệu xuyên suốt mạng vào mọi lúc,
dưới bất cứ điều kiện nào, từ bất cứ một điểm đến một điểm khác. Đây là một bài toán
thiết kế cực kỳ khó khăn mà từ đó làm nảy sinh ra mô hình TCP/IP, vì vậy đã trở thành
chuẩn Internet để phát triển hiện nay.
Bộ giao thức IP dùng sự đóng gói dữ liệu hòng trừu tượng hóa (thu nhỏ lại quan
niệm cho dễ hiểu) các giao thức và các dịch vụ. Nói một cách chung chung, giao thức ở
tầng cao hơn dùng giao thức ở tầng thấp hơn để đạt được mục đích của mình. Chồng.
1.2 Các dịch vụ đa phương tiện trên nền mạng
1.2.1 Dịch vụ VoIP
Dịch vụ VoiIP là dịch vụ điện thoại đường dài trong nước và quốc tế sử dụng giao
thức IP. Đây là dịch vụ viễn thông (bao gồm điện thoại và fax) trên băng tần thoại cơ
bản sử dụng công nghệ nén chất các dịch vụ đa phương tiện trên nền mạng
Các lợi ích khi sử dụng dịch vụ VoIP
− Thuận tiện, đơn giản trong sử dụng, yêu cầu hỗ trợ dịch vụ.
− Tiết kiệm chi phí khi thực hiện cuộc gọi
− Chủ động quản lý được ngân sách.
− Không phải đăng ký sử dụng dịch vụ.
− Chất lượng dịch vụ cao, ổn định

− Hỗ trợ dịch vụ 24/24 giờ
1.2.2 Dịch vụ IPTV
Dịch vụ IPTV là dịch vụ truyền hình trên Internet qua giao thức IP được cung cấp
tới khách hàng dựa trên công nghệ IPTV (Internet Protocol Television). Tín hiệu truyền
3


hình được chuyển hóa thành tín hiệu IP, truyền qua một hạ tầng mạng băng thông rộng
đến thiết bị đầu cuối là bộ giải mã Set top box, phát hình tới TV của khách hàng
1.2.4 Dịch vụ truyền hình tương tác:
Trên một đường kết nối Internet người dùng IPTV có thể được sử dụng cùng một
lúc rất nhiều dịch vụ khác nhau như truy cập Internet, truyền hình, điện thoại cố định và
di động, VoIP (Voice over Internet Protocol)...mang lại cho người dùng sự tiện lợi trong
quá trình sử dụng.
1.3 Các công nghệ nén tín hiệu đa phương tiện
1.3.1 MPEG-2
MPEG-2 được sử dụng trên các DVD và trong hầu hết hoạt động quảng bá video
số và các hệ thống phân phối cáp. MPEG-2 codec dựa trên khái niệm rằng dữ liệu video
bao gồm nhiều phần dư thừa. Bằng cách loại bớt dư thừa không gian và thời gian, tổng
băng thông yêu cầu sẽ ít đi. Dư thừa thời gian được sử dụng để mô tả đặc điểm của dữ
liệu video là có nền tương tự cho mỗi ảnh. Nền này giữ nguyên dọc theo một số ảnh
tuần tự, hoặc nếu có thay đổi thì rất ít. Dư thừa không gian là đặc điểm của dữ liệu
video trong đó một số vùng của ảnh được sao chép trong cùng một khung của video.
1.3.2 H.263
Codec này đã được công bố bởi đơn vị viễn thông quốc tế ITU-T dưới chuỗi H các
khuyến nghị cho các hệ thống nghe nhìn và đa phương tiện. Khuyến nghị này bao trùm
sự nén ảnh động tại tốc độ bit thấp và được hỗ trợ bởi các khuyến nghị ITU khác trong
đó có H.261. Đầu ra tốc độ bit thấp cho phép nó được sử dụng cho hội nghị truyền hình
và video trên Internet. Codec này cung cấp một sự cải tiến trong khả năng nén đối với
video và được sử dụng rộng rãi trên các trang Internet cho các video phát ra.

1.3.3 MPEG-4
Sau thành công của MPEG-2, nhóm chuyên gia ảnh động tiếp tục phát triển một
chuẩn mới, linh động, có xu hướng mang đến các khả năng bổ sung cho việc quảng bá
video và để hỗ trợ sự phát triển của video số. Được chấp nhận như một tiêu chuẩn ISO
năm 1999, nó đã được chỉnh sửa để bao gồm một số mở rộng. MPEG-4 có thể được sử
dụng cho video trên Internet, quảng bá IPTV và trên phương tiện lưu trữ, cùng với nhiều
chức năng khác. Nó bao gồm các tính năng mã hoá hướng đối tượng, sự gia tăng khả
năng nén và các cơ chế an ninh. Qua một thời gian, các hộp STB mới và các ứng dụng
phần mềm IPTV đã được chuẩn bị để hỗ trợ chuẩn nén này, có thể làm cho nén hiệu quả
hơn
1.3.4 H.264
Chuẩn nén H.264 (còn gọi là MPEG-4 part 10/AVC cho mã hoá video tiên tiến) là
một chuẩn mở, có đăng kí, hỗ trợ các kĩ thuật nén video hiệu quả nhất hiện nay. Bộ mã
4


hoá H.264 có thể làm giảm kích cỡ của tệp tin video số đến 50% so với chuẩn MPEG-4
part 2. Điều bày có nghĩa là băng thông mạng yêu cầu sẽ ít đi, không gian lưu trữ cũng ít
đi đối với tệp tin video. Nói cách khác, chất lượng video cao hơn có thể đạt được đối
với tốc độ bit cho trước.
1.4 Chất lượng dịch vụ trong mạng IP
1.4.1 Khái niệm chất lượng dịch vụ
Thuật ngữ “Chất lượng dịch vụ” (QoS) hiện nay được sử dụng rộng rãi, không chỉ
trong lĩnh vực viễn thông mà còn cả trong các lĩnh vực có liên quan, chủ yếu là các dịch
vụ trên nền IP băng rộng, không dây và đa phương tiện. Các mạng và hệ thống dần dần
được thiết kế có xem xét đến hiệu năng đầu cuối, hiệu năng này được yêu cầu bởi các
ứng dụng người dùng. Tuy nhiên, thuật ngữ QoS thường ít khi được định nghĩa một
cách kĩ lưỡng. Theo ISO 8402, “chất lượng” là thuật ngữ chỉ toàn bộ các đặc tính của
một thực thể có khả năng thỏa mãn các nhu cầu cho trước. ISO 9000 định nghĩa “chất
lượng” là mức độ mà ở đó các đặc tính vốn có thoả mãn các yêu cầu. Định nghĩa của

ISO 8402 dường như tốt hơn từ nhìn nhận của khách hàng. ITU-T Rec. E.800 định
nghĩa QoS là tác động tổng thể của các hiệu năng dịch vụ, chất lượng dịch vụ sẽ xác
định mức độ hài lòng của khách hàng đối với dịch vụ ấy.
1.4.1.1 Mối quan hệ giữa QoS và hiệu năng mạng
Hiệu năng mạng góp phần hướng đến QoS khi được trải nghiệm bởi người
dùng/khách hàng. Hiệu năng mạng có thể hoặc không dựa trên cơ sở đầu cuối. Ví dụ,
hiệu năng truy cập thường được chia ra từ hiệu năng mạng lõi trong các toán tử của một
mạng IP đơn, trong khi hiệu năng Internet thường phản ảnh hiệu năng phối hợp của một
vài mạng tự trị.
1.4.1.2 Bốn quan điểm về QoS
Ma trận định nghĩa QoS trong bảng 1.1 đưa ra tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng
các chức năng truyền thông của một dịch vụ nào đó. Tuy nhiên, ma trận định nghĩa có
thể được nhìn nhận từ nhiều quan điểm khác nhau.
-

Các yêu cầu QoS của khách hàng

-

Sự cung cấp QoS của nhà cung cấp dịch vụ (hay QoS đã được hoạch định)

-

QoS nhận được hoặc được phân phối đến

-

Xếp hạng QoS qua điều tra từ khách hàng

1.4.1.3 Mối quan hệ giữa bốn quan điểm QoS

Các yêu cầu QoS của khách hàng có thể được coi là điểm bắt đầu logic. Một tập
hợp các yêu cầu QoS của khách hàng sẽ được xử lý riêng cho đến khi có được các mối
liên quan. Yêu cầu này là đầu vào cho nhà cung cấp dịch vụ để xác định QoS dự định
cung cấp. Nhà cung cấp dịch vụ có thể không luôn luôn cung cấp cho khách hàng mức
5