Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

25 538 0
Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Luận án tiến sỹ kỹ thuật Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

GIÁO D C VÀ ÀO T O TR NG I H C BÁCH KHOA HÀ N I ˜™–— µ –—˜™ TR NG TU N T PH NG PHÁP M B O CH T L CHO D CH V TRUY N THÔNG A H NG NG TH I GIAN TH C QUA M NG IP Chuyên ngành: Thông tin vô n, phát vơ n truy n hình Mã s : 2.07.02 TÓM T T LU N ÁN TI N S K THU T HÀ N I - 2006 -1- U Tính c p thi t c a tài Cùng v i s phát tri n c a công ngh thông tin - vi n thông, c bi t s gia ng nhanh chóng c a Internet c v h t ng m ng nhu c u phát tri n d ch v m i nh mua s m tr c n, gi i trí qua m ng cơng ngh phát c ng có nh ng chuy n bi n theo xu h ng hình thành m t ph ng th c truy n t i m i, l y Internet làm cơng c qu ng bá tín hi u phát t i b n nghe ài Hi n nay, ph ng th c truy n thông a h ng (multicast) ang c t p trung nghiên c u k t h p v i giao th c truy n i th i gian th c RTP / RTCP (Real-time Transport Protocol / Real-time Control Protocol) nh m hình thành mơ hình truy n t i d ch v th i gian th c n n giao th c IP, qua ó h n ch nh c m c a truy n thông n h ng c ng nh c tính khơng m b o ch t l ng d ch v c a môi tr ng Internet hi n t i T tháng 8/2005, ài ti ng nói Vi t Nam b t u h tr kh n ng nghe ài phát qua m ng Internet V n t v i ph ng th c phát qua m ng Internet hi n t i ch a có c ch m o ch t l ng d ch v ang th c hi n theo ph ng th c truy n thông n h ng d n n h n ch v ch t l ng s l ng ng i dùng t ng cao, c ng nh khó kh n tr ng h p m r ng d ch v Bên c nh ó, v n làm ch cơng ngh có th tùy bi n thành ng d ng c thù c ng c n c quan tâm nghiên c u 2.1 it it ng, m c ích, ph m vi ph ng pháp nghiên c u c a lu n án ng m c ích nghiên c u i t ng nghiên c u c a lu n án mơ hình h th ng truy n t i tín hi u phát th i gian th c qua m ng IP - RoIP (Radio over IP networks) ph ng pháp m o ch t l ng tín hi u t i u thu theo th i gian th c Trên c s ó, lu n án xu t th c hi n ph ng pháp m b o ch t l ng d ch v RoIP s d ng c ch u n tham s ngu n thích ng v i tình tr ng m ng nh m m b o ch t l ng tín hi u t i u thu áp d ng v i h th ng RoIP 2.2 Ph m vi nghiên c u Lu n án t p trung nghiên c u xu t xây d ng mơ hình h th ng RoIP hai ph ng di n k t h p truy n thông n h ng (unicast) v i truy n thông a h ng k t p môi tr ng truy n t i h u n v i truy nh p vô n theo chu n IEEE 802.11 Nghiên c u áp d ng thu t toán u n l ch trình b m tái t o thích ng xu t ph ng pháp m b o ch t l ng tín hi u phát truy n t i qua m ng IP t i u thu -22 Ph ng pháp nghiên c u Lu n án s d ng ph ng pháp mơ hình hóa h th ng thơng qua cơng c tốn h c mơ hình c u trúc giao th c K t h p ph ng pháp ph ng t o tham s m ng IP ph ng pháp o c thông s qua mơ hình th c nghi m c xây d ng n n h u hành mã ngu n m Linux Ý ngh a khoa h c th c ti n c a lu n án Lu n án ã xu t xây d ng m t mơ hình m i có c s khoa h c nh m s ng m ng IP làm mơi tr ng truy n t i tín hi u phát Cùng v i ph ng pháp m o ch t l ng tín hi u t i u thu, mơ hình h th ng RoIP có th c tri n khai áp ng vào th c t nh m a d ng hóa lo i hình truy n t i tín hi u phát c ng nh ch v gia t ng qua Internet K t c u c a lu n án Lu n án g m ph n m u, 03 ch ng k t lu n Ch ng 1: Th o lu n nh ng v n c b n c a truy n thông a h ng qua m ng IP môi tr ng truy nh p vô n WLAN theo chu n IEEE 802.11 xu t mô hình th ng truy n t i tín hi u phát th i gian th c qua m ng IP ph ng di n mơ hình lý thuy t, c u trúc giao th c mơ hình tri n khai th c nghi m Ch ng 2: Xem xét ch t l ng d ch v truy n t i tín hi u phát th i gian th c qua m ng IP theo thông s ngu n thông s m ng nh h ng n ch t l ng tín hi u phát t i u thu Lu n án xu t mô hình cơng c ph ng t o tham s QoS a m ng IP Công c ph ng t o c xây d ng tích h p thành ph n c ng chuy n i giao th c iVoVGateway c a h th ng RoIP nh m th c hi n nh h ng c a môi tr ng truy n t i t i tín hi u t i u thu Ch ng 3: Nghiên c u v n m b o ch t l ng tín hi u t i u thu theo hai khía c nh: th nh t, c ch tái t o tín hi u thu nh n t i u cu i thông qua b m tái o c nghiên c u tích h p vào h th ng RoIP Th hai, thơng qua mơ hình ánh giá ch t l ng tín hi u t i u thu s d ng t s tín hi u t p âm phân n, lu n án xu t th c hi n c ch m b o ch t l ng d ch v truy n t i tín hi u phát qua m ng IP thông qua c ch thích ng tham s ngu n v i tình tr ng m ng theo th i gian th c Cu i k t lu n, h ng nghiên c u ti p theo ph l c c a lu n án -3CH NG 1: T NG QUAN V TRUY N THÔNG A H NG VÀ MƠ HÌNH H TH NG RoIP 1.1 Truy n thông a h ng qua m ng IP t ng quát, truy n thông qua Internet c chia thành ph ng th c sau [51]: - Ph ng th c truy n thông n h ng - unicast : Các gói tin c truy n t i t t ngu n g i n m t ích thu xác nh ( m- n- m) ây mơ hình truy n thơng n gi n nh ng khó m b o ch t l ng d ch v s ng i dùng t ng lên Khi s ng ng i dùng l n, s l ng k t n i n h ng c ng t ng lên t ng ng, kéo theo t i u l ng m ng t ng yêu c u b ng thông ng truy n t ng v i m t n i dung thông tin n liên k t, d n n tình tr ng t c ngh n m ng Bên c nh ó, t i lý c a máy ch c ng t ng lên ph i x lý nhi u yêu c u k t n i có th d n n t i máy ch Tuy có nhi u h n ch nh ng tính l ch s , ph ng th c truy n thông n h ng hi n v n ang c s d ng ph bi n m ng IP ó bao hàm c d ch truy n t i tín hi u phát qua Internet - Ph ng th c truy n thơng qu ng bá - broadcast: Các gói tin c truy n t i t t ngu n g i n t t c máy tr m m ng ( m- n-t t c ) Các gói tin qu ng bá c x lý b i t t c máy tr m m ng, th m chí c tr ng h p máy tr m khơng quan tâm n d li u ó u d n n t i l u l ng vơ ích v i m t s máy tr m khó kh n v n b o m t thông tin - Ph ng th c truy n thơng a h ng - multicast: Các gói tin c truy n t i t t ngu n g i n m t nhóm máy tr m xác nh ( m- n-nhóm) Ph ng th c ph thu c vào h t ng m ng chuy n ti p gói tin i kh n ng tri n kh i di n r ng qua m ng Internet, t n d ng c u m h n ch nh c m c a unicast broadcast nh giúp gi m l u l ng ng t i x lý c a ngu n phát, ph ng th c truy n thông a h ng ang c quan tâm nghiên c u áp d ng v i h th ng truy n t i d ch v th i gian th c Trên s s ó, lu n án t p trung nghiên c u ng d ng m ng truy nh p s d ng ph ng th c truy n thông a h ng h th ng RoIP 1.2 Nguyên lý truy n thông a h ng qua m ng IP Các m ng truy n thông a h ng có th c xây d ng thành c o multicast liên k t v i thông qua c ch ng h m ng h m c ch cho phép chuy n gói d li u multicast t b nh n h tr truy n thông a h ng MRouter (Multicast Router) ngu n n MRouter ích thơng qua b nh n n ng URouter (Unicast Router) Vi c óng gói theo c ch ng h m th c hi n b sung thêm ph n tiêu IP m i v i a ch ích a ch IP n h ng c a MRouter -4u bên c a ng h m a ch ngu n a ch IP n h ng c a MRrouter ang i gói tin ó Nh th hi n hình 1.1, MRouter R2 mu n g i m t gói tin IP a ng t i MRouter R5 Tr c h t, R2 s óng v gói tin (chuy n t gói IP a h ng thành gói IP n h ng) r i chuy n ti p t i URouter R3 Gói a h ng s i theo n R3-R7-R8-R5 Nh v y, theo c ch ng h m, v i MRouter R5 gói tin c x lý v i a ch ngu n n t R2 Hình 1.1: C ch ng h m liên k t MRouter 1.3 Các c u hình m ng truy nh p vô n theo chu n WLAN 802.11 u hình truy nh p c b n c a m t m ng WLAN theo chu n IEEE 802.11 bao m m t nhóm tr m c k t n i v i vùng d ch v c b n, c xác nh i c tính truy n d n c a mơi tr ng vô n M t tr m mi n d ch v c b n có th k t n i v i tr m khác BSS (Basic Service Set) ho c BSS khác C u hình m ng WLAN c chia thành lo i nh th hi n hình 1.2 u hình m ng WLAN c l p - IBSS (Independent BSS) t m ng BSS c l p (IBSS) c th hi n hình 1.2a Các tr m IBSS t n i tr c ti p v i ó c n ph i n m ph m vi k t n i tr c ti p M ng 802.11 t i thi u m ng IBSS ch bao g m tr m u hình m ng WLAN ph thu c - BSS (Infrastructure BSS) u hình m ng WLAN 802.11 ph thu c s d ng m truy nh p AP (Access Point) nh th hi n hình 1.2b C u hình có hai u m là: M t BSS c xác nh b i kho ng cách t i AP máy tr m có th ti n hành liên l c, t t c tr m di ng ph i th a mãn yêu c u n m ph m vi liên l c -5i m truy nh p AP, nh ng khơng có s h n ch v kho ng cách gi a b n thân tr m di ng - Các AP m ng BSS có kh n ng tr giúp máy tr m vi c b o v ngu n AP s ti n hành m khung d li u máy tr m yêu c u ch b ov ngu n máy tr m ho t ng b ng pin có th ng ng vi c thu c p ngu n cho n khung d li u m t AP c truy n i a C u hình m ng c l p - BSS b C u hình m ng ph thu c - IBSS Hình 1.2: Các c u hình m ng WLAN theo chu n IEEE 802.11 i u m trên, m ng truy nh p WLAN theo chu n IEEE 802.11 có c u hình ph thu c c s d ng làm môi tr ng máy tr m truy nh p vào h th ng RoIP 1.4 Mơ hình h th ng RoIP 1.4.1 Khái ni m th ng RoIP (Radio over IP networks ) h th ng s d ng m ng IP làm ph ng ti n truy n t i tín hi u mang tin t c phát theo th i gian th c Thu t ng “Radio” s d ng lu n án v i ý ngh a “tín hi u phát thanh” c hi u tín hi u mang tin t c phát qua m ng IP c x lý nh m t d ng s li u truy n t i qua ng IP ch u ràng bu c v tính áp ng th i gian th c - y u t quan tr ng liên quan n ch t l ng tín hi u tái t o t i u thu 1.4.2 Mơ hình h th ng RoIP xu t th ng RoIP c xu t xây d ng t quan m áp d ng mơ hình truy n t i ti ng nói/âm [8][19][20] mơ hình truy n thông a h ng qua m ng IP [12][13][51] H th ng truy n t i tín hi u phát t ngu n Tx n ích Rx qua m ng IP c n th c hi n ch c n ng sau: -6- Mã hóa / gi i mã t o / m gói truy n t i tín hi u phát t ng t qua m ng IP, tr c h t ph i s hóa mã hóa tín hi u Q trình chuy n i c th c hi n b i b mã hóa gi i mã ti n trình ng c l i Kh i t o gói c c u c thi t k sau kh i mã hóa th c hi n ch c ng óng gói s li u âm ã mã hóa theo chu n giao th c RTP/UDP/IP tách gói q trình ng c l i m d li u phát m d li u tái t o Trong h th ng RoIP, gói tin mang tín hi u phát phía phát cl u gi t i b m phát tr c truy n vào m ng IP B m có tác d ng m b o t c ngu n phát n nh d i s u n c a b t o l ch trình phát d li u Tín hi u c tái t o t i phía thu áp ng tính th i gian th c theo th t t o bên phát Ch c n ng c b n c a b m tái t o thu gói tin t m ng, l u gi chuy n ti p gói tin theo l ch trình tái t o c c u u n a L ch trình tái t o có th th c hi n theo ph ng th c c nh ho c thích v i s thay i c a tình tr ng m ng Ph ng th c t o l ch trình c nh n gi n nh ng có tr gói tin t i b m tái t o không i không cho phép áp ng s thay i c a tr m ng Ph ng th c t o l ch trình thích ng c a gi i quy t h n ch c u n b i thu t toán u n b m tái t o t ng ng t n d ng kho ng l ng (silence time) gi a kho ng tín hi u phát tích c c (talkspurt) nh m thay i th i gian tái t o i kho ng tín hi u phát tích c c Phát hi n kho ng tín hi u tích c c / kho ng l ng Tín hi u phát bao g m kho ng tín hi u tích c c kho ng l ng c phân bi t b i ng ng n ng l ng c a tín hi u ngu n Ch c n ng phát hi n kho ng tín hi u tích c c kho ng l ng c th c hi n t i khâu x lý ngu n bên phát nh m cho phép u ch nh l ch trình tái t o theo kho ng tín hi u tích c c ti t ki m b ng thông ng truy n Bù t n th t gói tin c u bù t n th t gói tin PLC (Packet Loss Colcealment) c s d ng m o ch t l ng tín hi u phát tái t o gói tin t n th t C c u PLC c th c hi n t i u thu nh m thay th gói tin ã b t n th t thông qua vi c chèn nhi u n n, kho ng l ng ho c gói tin tr c ó Trên c s ch c n ng trên, lu n án mơ hình lý thuy t (hình 1.3), xu t mơ hình c u trúc giao th c (hình 1.4) mơ hình tri n khai th c nghi m (hình 1.5) c a h th ng RoIP Tín hi u phát ngu n t bên phát (iVoVStation) theo k t n i n -7ng t i c ng chuy n i giao th c (iVoVGateway) c truy n t i qua m ng truy nh p a h ng t i u thu (iVoVReceiver) Các thành ph n mơ hình lý thuy t c th c hi n t i máy ch RoIP, máy tr m c ng chuy n i giao th c Thành ph n iVoVGateway th c hi n ch c n ng chuy n i giao th c n h ng sang giao th c a h ng giao ti p gi a m ng h u n m ng truy nh p WLAN IEEE 802.11 Bên c nh ó, ph c v vi c ánh giá nh h ng c a m ng khơng có u ki n tri n khai h th ng môi tr ng th c t (hình 1.5), ch c n ng ph ng t o tham s QoS c a ng IP có th c tích h p iVoVGateway c c p ch ng H th ng RoIP xu t c ki m ch ng b ng th c nghi m t i ch ng Hình 1.3: Mơ hình lý thuy t h th ng RoIP xu t Hình 1.4: C u trúc giao th c h th ng RoIP xu t -8- Hình 1.5: Mơ hình tri n khai th c nghi m h th ng RoIP 1.5 K t lu n ch xu t ng Vi c k t h p truy n thông a h ng v i môi tr ng m ng truy nh p WLAN hình thành m t ph ng th c truy nh p ngu n tín hi u phát m i v a t n d ng b ng thông ng truy n, d dàng qu n lý thơng qua a ch nhóm multicast c ng nh t n ng h t ng m ng Internet s n có m truy nh p Wi-Fi ang ngày cm ng H th ng RoIP có th mang l i u m n i b t nh hi u su t s d ng h th ng cao nh vi c t n d ng h t ng m ng IP hi n có, ti t ki m b ng thông h tr ng ng a m Tuy nhiên, c tính c a m ng IP, vi c tri n khai h th ng RoIP ph i i m t v i m t s thách th c, c bi t v khía c nh ch t l ng d ch v QoS Vi c nghiên c u c c u ph ng th c u n thích ng v i tình tr ng m ng có ý ngh a quan tr ng vi c m b o ch t l ng c a h th ng RoIP CH NG 2: PH NG T O THAM S CH T L NG C A TÍN HI U PHÁT THANH KHI TRUY N T I QUA M NG IP 2.1 Các tham s ch t l ng m ng 2.1.1 Gi i thi u Ch t l ng tín hi u phát truy n t i qua m ng IP s b nh h ng suy gi m tác ng c a y u t m ng Các y u t m ng bao g m t l t n th t gói tin, tr m ng bi n ng tr m ng tham s tác ng n ch t l ng d ch v a tín hi u t i u thu PQoS (Perceived Quality of Service) M i quan h gi a y u c th hi n hình 2.1 -9- Hình 1: M i quan h gi a y u t nh h ng n QoS [36] 2.1.2 T n th t gói tin n th t gói tin m t nh ng nguyên nhân gây nh h ng n ch t ng ti ng nói truy n t i qua m ng IP T n th t gói tin có th x y h y gói tin ng IP ( t n th t m ng ) ho c lo i b gói tin b giao ti p m ng ho c b m tái t o i u thu nh th hi n hình 2.1 2.1.2.1 Mơ hình t n th t Bernoulli Trong mơ hình t n th t Bernoulli [39][45], t n th t c a m i gói tin c l p v i c tính khơng nh ) cho dù gói tin k tr c b t n th t ho c không t n th t Trong tr ng h p này, ch t n t i m t tham s t l t n th t gói tin trung bình t ng ng v i gói tin b t n th t chia cho t ng s gói tin c truy n t i lu ng d li u 2.1.2.2 Mơ hình Gilbert tr ng thái u h t nghiên c u g n ây v truy n i ti ng nói qua m ng IP u s d ng mơ hình Gilbert th hi n c tính t n th t gói tin [39][45][46] Trong mơ hình Gilbert tr ng thái, n t i tr ng thái (gói tin khơng b t n th t) Hình 2: Mơ hình Gilbert tr ng thái tr ng thái (gói tin b t n th t) nh th hi n hình 2.2 Trong ó p xác xu t gói tin b t n th t nh n c gói tin k tr c q xác xu t gói tin nh n b t n th t gói tin k tr c ã b t n th t Bên c nh ó, mơ hình Bernoulli c ng th ng c s d ng m t tr ng h p c th c a mơ hình Gilbert tr ng thái p = q - 10 2.1.3 Tr m ng Tr bi n ng tr (jitter) hai s y u t c a m ng nh h ng n ch t l ng truy n t i d ch v th i gian th c nói chung truy n t i tín hi u phát th i gian th c qua m ng IP nói riêng 2.1.3.1 Tr truy n t i gói tin m t chi u Tr hành trình m t chi u gói tin cho n ch ng ph thu c vào kích th c th hi n theo bi u th c sau:  di s  n  di s  n ∆tOTT (n, s) = ∑  + + fi  = ∑  +  + ∑ f i bi i =1  c  i =1  c bi  i =1 c gói tin n ( ) Trong ó: - di kho ng cách v t lý gi a b nh n ( i -1 ) ( i ) -ct c truy n tín hi u ; b i b ng thông c a n k t n i i - s kích th ti p t i b c gói tin ; fi tr chuy n nh n Hình 3: Tr truy n t i gói tin m t chi u 2.1.3.2 Tr truy n t i gói tin hai chi u Tr hành trình hai chi u c a gói tin c xác nh nh sau:  s + sres  d ∆t RTT (n, s, sres ) = ∑  + i + f i + f 'i −1  bi c i =1   n  s + sres di  n = ∑ +  + ∑ ( f i + f 'i −1 ) bi c  i =1 i =1  n ( 2 ) - 11 - Trong ó: - di : kho ng cách v t lý gi a b nh n ( i -1 ) ( i ) -c:t c truy n tín hi u , bi : b ng thơng c a n k t n i i - s, sres : kích th c gói tin theo h ng thu n h ng ng c - fi, f'i-1 : tr chuy n ti p theo h h ng ng ng thu n c Hình 4: Tr truy n t i gói tin hai chi u xác c a giá tr tr hành trình hai chi u ∆t RTT ph thu c vào tính ng c a n truy n d n Trong tr ng h p ng truy n không i x ng, ∆t RTT i c xác nh t ng c ng c a tr hành trình m t chi u theo h ng thu n h ng ng c Tuy nhiên thu n l i tránh sai s ng b ng h gi a bên thu bên phát, ph ng pháp xác nh tr hành trình hai chi u th ng c s d ng, nhiên tr ng h p s không xác nh c t c ngh n x y theo h ng thu n hay h ng ng c c a ng truy n t i gói tin 2.3 xu t mơ hình ph ng t o tham s QoS qua m ng IP 2.3.1 Ki n trúc mơ hình Các tham s m ng QoS c a m ng IP có th c ph ng t o thông qua x lý gói tin m c v t lý [62][63] Tuy nhiên ph ng th c ph thu c vào h u hành, c th c hi n theo ph ng th c truy n thông n h ng ch a h tr tái t o nh ng c a m ng t d li u th c t c o c t tr c kh c ph c h n ch trên, thông s QoS c a m ng Internet th c t bi n thiên m t cách ng u nhiên c lu n án mơ hình hóa th c hi n ph ng t o qua hai ph ng th c tr c n - Online không tr c n - Offline h tr c hai ph ng th c truy n thông n h ng a h ng V i ph ng th c không tr c n (hình 2.5b), thơng s c c t t p s li u th ng kê qua th c nghi m t tr c V i ph ng th c tr c n, kh i ph ng t o m ng c cung p tr c n thơng tin v tr m ng tình tr ng t n th t c a gói tin t b t o thơng nh th hi n hình 2.5a - 12 - a Ph ng th c tr c n b Ph ng th c không tr c n Hình 2.5: Ki n trúc mơ hình ph ng t o tham s m ng QoS qua m ng IP 2.3.2 Ph ng t o tham s m ng IP a h ng Khác v i mơ hình ph ng t o cho truy n n h ng [18][49], gói tin t m t ngu n phát c truy n i qua m ng IP a h ng n máy thu theo n k t n i khác kéo theo nh h ng c a tham s m ng khác v tr , bi n ng tr tình tr ng t n th t gói tin Lu n án xu t mơ hình ph ng t o tham s m ng IP a h ng th c hi n kh i ph ng t o tham s Hình 6: Mơ hình ph ng t o tham s QoS ng t i u thu nh th hi n qua m ng IP a h ng hình 2.6 V nguyên lý ph ng t o, tham s tr m ng t n th t c ng c th c hi n t ng t nh t i gateway (hình 1.5) Kh i ph ng t o m ng N/W (hình 2.6) có th c th c hi n b ng m t ch ng trình c l p ho c m t module ch ng trình tích h p vào ch ng trình thu iVoVReceiver Mơ hình xu t cho phép th hi n nh ng c a m ng n ch t l ng tín hi u thu t i máy tr m truy nh p vào m ng IP da ng v trí a lý khác 2.3.3 t qu ph ng t o Công c ph ng t o thông s m ng IP a h ng/ n h ng xây d ng n n h u hành Linux c tri n khai th c nghi m qua m ng Intranet c a Tr ng i h c Bách khoa Hà N i K t qu ph ng t o th hi n xác nh h ng c a tham s ng n gói tin nh n c d i tác ng c a tr m ng v i sai s c vài ms ( bi n thiên - 13 n ms) t n th t gói tin v i sai s < 0.1% hình 2.10 Hình 2.7: Thơng s tr m ng c t file s li u - ph Hình 2.8: Thơng s tr m ng o c th c t - ph c th hi n t hình 2.7 ng th c ph ng t o không tr c n ng th c ph ng t o không tr c n Kho ng l ng Hình 9: Tín hi u thu x y r n th t gói tin n - 14 - 1.98 [%] 5.01 [%] 7.96 [%] 9.48 [%] 11.64 [%] l t n th t [%] 25 20 15 10 5 11 13 15 17 19 21 23 Ch s chu k 25 27 29 Hình 10: T l t n th t gói tin theo th i gian - ph Thi t l p l t n th t gói tin o Sai s 2.4 K t lu n ch c 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 ánh giá [x 100 gói tin] ng th c ph ng t o tr c n 2.00 [%] 5.00 [%] 8.00 [%] 9.50 [%] 11.70 [%] 1.98 [%] 5.01 [%] 7.96 [%] 9.48 [%] 11.64 [%] 0.02 [%] 0.01 [%] 0.04 [%] 0.02 [%] 0.06 [%] ng Ch t l ng d ch v truy n t i tín hi u phát qua m ng IP ph thu c ch t ch vào thông s ngu n tham s m ng Các tham s m ng nh h ng tr c ti p n ch t l ng tín hi u t i u thu bao g m tr m ng, bi n ng tr m ng t l t n th t gói tin c tính ng u nhiên c a thơng s m ng ịi h i ph ng pháp thích h p m o QoS c a tín hi u phát t i u thu có th ánh giá so sánh ch t l ng tín hi u thu m t tình tr ng m ng, công c ph ng t o m ng xu t c tích h p c ng chuy n ti p d li u iVoVGateway c a h th ng RoIP xây d ng n n h u hành mã ngu n m Linux So v i m t s công c ph ng t o m ng hi n t i nh Nistnet ho c Dumynet, m m i c a mơ hình xu t cho phép th c hi n ph ng t o không nh ng v i s li u t o tr c n mà v i s li u th ng kê th c t , ng th i tr c ch truy n thông n h ng a h ng Ngoài ra, thay th c hi n t i bên phát mơ hình truy n thơng n h ng, mơ hình xu t th c hi n kh i ph ng o tham s m ng t i phía thu phù h p v i truy n thông a h ng V i kh n ng h tr ng th i ch quan sát tham s m ng qua hi n th h a tr c n truy xu t t qu file s li u th ng kê, mơ hình cơng c ph ng t o tác gi xu t xây ng có tác d ng h tr h u ích cho vi c theo dõi o c ph c v nghiên c u ch t ng c a d ch v th i gian th c qua m ng IP - 15 CH NG 3: M B O CH T L NG TÍN HI U T I U THU TRUY N I QUA M NG IP THEO TH I GIAN TH C 3.1 V n tái t o tín hi u phát t i u thu i u thu tín hi u phát qua m ng IP, b m tái t o có th th c hi n theo hai ph ng th c t o l ch trình c nh ho c thích ng Tuy nhiên, b m tái t o theo ch trình c nh khơng có kh n ng áp ng s thay i tr m ng ó khơng m o ch t l ng tín hi u tái t o t i u thu Các nghiên c u g n ây t p trung ch y u vào thu t toán u n b m thích ng c bi t quan tâm n ph ng th c phát hi n t bi n tr m ng (delay spike) Vi c u ch nh tham s b m c thi t p t i th i m b t u c a kho ng tín hi u phát tích c c c c p n [5] [5] [7] vi c phân tích thu t tốn c rõ ràng, thơng s th i gian c a gói tin th i c qui c nh th hi n hình 3.1 th i m phát ti ti : th i ri : th i i pi : th i pi ri th i m thu Dprop m phát c a gói tin th i m n u thu c a gói tin th m tái t o gói tin th i ni : tr m ng c a gói tin th i vi : bi n ng tr m ng c a gói tin th i vi ni bi : th i gian tr c a gói tin th i l u b m tái t o bi th i gian di : tr t ng quát c a gói tin th i Dpop : tr truy n d n gói tin Hình 3.1: Các thơng s th i gian c a gói tin th i 3.2 Thu t toán c oán tr tái t o 3.2.1 Thu t tốn trung bình hàm m Exp-Avg [6] Thu t tốn trung bình hàm m Exp-Avg (Exponential-Average) s d ng thông s tr m ng bi n ng tr trung bình c ốn th i tr tái t o c a gói tin th i : ) ) ) pi = di + 4vi Trong ó : i ) pi : Th i ) vi : bi n ) ) d i v i m tái t o gói tin th i; ) di : tr (3.1) m ng trung bình gói tin th i ng tr trung bình c a gói tin th i c xác nh nh sau: - 16 - ) ) di = α di −1 + (1 − α )ni ) ) ) vi = α vi −1 + (1 − α ) | di − ni | Trong ó: (3.2) (3.3) - ni : Tr m ng m t chi u c a gói tin th i α = 0,998002 [6] - Giá tr h s 3.2.2 Thu t toán trung bình hàm m nhanh F-Exp-Avg [6] Thu t tốn trung bình hàm m nhanh F-Exp-Avg (Fast Exponential - Average) ng t nh thu t tốn Exp-Avg, ó h s α m khác bi t gây nên tr m ng ni l n h n c thay th b ng β d n n cơng th c tính ) ) di = β di −1 + (1 − β )ni ) di ) di −1 , nh sau: (3.4) Trong ó giá tr β = 0.750000 theo [6] 3.2.3 Thu t toán tr t i thi u Min-D [6] Thu t toán tr t i thi u Min-D (Min-Delay) t i thi u hóa thơng s tr Thu t toán c n c vào tr t i thi u phát tích c c ti p Gi i s ) Si ) di c a gói tin nh n c m t kho ng tín hi u c ốn tr tái t o c a kho ng tín hi u phát tích c c k t p t t c gói tin nh n tích c c, ó tr trung bình ) di c xác c m t kho ng tín hi u phát nh: ) d i = j∈Si {n i } 3.2.4 Thu t toán phát hi n (3.5) t bi n Spike-Det [6] Thu t toán phát hi n t bi n Spike-Det (Spike Detection) th c hi n c c u phát hi n t bi n tr gây nên m ng IP Khi t bi n tr c phát hi n, thu t toán chuy n sang ch “ t bi n - SPIKE” nh m c oán tr sát h n v i th c t tình tr ng m ng Khi tình tr ng m ng tr l i tr ng thái bình th ng bi n ng tr khơng có t bi n l n, tham s s c c oán t ng t nh thu t tốn hàm m trung bình Exp-Avg, nh ng ó theo [6] giá tr h s α s 0.875 3.2.5 Thu t toán c a s [7] Thu t tốn c a s tính tốn phân b tr c a w gói tin nh n c cu i c oán tr tái t o t bi n tr gi a hai kho ng tín hi u phát tích c c c th hi n phân tích [7] v i giá tr w c thi t l p 10000 N u t bi n tr x y gi a - 17 hai kho ng tích c c tín hi u liên ti p, thu t toán s t ng th i gian tr tái t o mb o t c gói tin kho ng tích c c tín hi u cu i s không b h y b gói hai kho ng tích c c tín hi u liên ti p có th i m tái t o Th c t bi n thiên ng u nhiên c a tham s m ng, ó tham s bi n ng tr m ng c bi t s t bi n tr m ng (delay spike) có th gây lên kho ng ng t t ng t c a tín hi u làm suy gi m ch t l ng tín hi u t i u thu [6][7][9] Trên c s thu t toán ã c c p, thu t toán tái t o thích ng có phát hi n bi n tr (spikedet) c áp d ng h th ng RoIP nh m m b o ch t l ng tín hi u t i u thu thơng qua b m tái t o 3.3 ánh giá ch t l 3.3.1 Ph ng tín hi u t i ng pháp ánh giá ch t l u thu ng ch quan i v i ph ng pháp ánh giá ch quan, tín hi u tái t o t i u cu i c ánh giá b i m t t p h p ng i nghe cho ý ki n theo thang m xác nh tin c y c a t qu ánh giá khách quan ph thu c vào nhi u y u t khó ki m sốt, ph thu c vào l ng ng i ánh giá, ch t l ng thi t b tái t o mang tính n nh khơng cao ng th i ánh giá khách quan òi h i nhi u th i gian c ng nh chi phí ti n hành ánh giá Tuy nhiên, ph ng pháp l i cho k t qu ánh giá g n v i c m nh n th c t c a ng i Do ó vi c k t h p ánh giá gi a ph ng pháp ch quan mơ hình ánh giá khách quan c n c c áp d ng ánh giá ch t l ng tín hi u t i u thu 3.3.2 xu t ph ánh giá ch t l ng pháp ánh giá ch t l ng theo t s SSNR ng theo t s tín hi u t p âm SNR truy n th ng t c th hi n xn [ m] ó m ch Gi s tín hi u ngu n bi n theo th i gian m u tín hi u khung ang xét x l nm ut hi u có ích phát t ngu n Gi thi t tín hi u thu nh n b thay ch u nh h ng c a h th ng truy n d n ES(n) c a khung n g m M m u tín hi u ng ng v i giá tr c a tín i so v i tín hi u ngu n r c th hi n xn [ m] N ng l c xác ng tín hi u nh nh sau: M Es (n) = ∑ xnt [ m]2 m =1 (3 6) ng ng n ng l ng nhi u t ng c ng EN(n) c a khung n g m M m u tín hi u xác nh theo bi u th c sau: M E N ( n) = ∑ ( xnr [ m] − xnt [ m]) m =1 Khi ó, t s SNR c xác nh nh sau: ( ) c - 18 N M  N    E n xnt [m]2 ( ) ∑∑ ∑ S    n =1 n =1 m=1  = 10.log10  N M  SNR (dB ) = 10.log10  N (3 8) r t  E ( n)    x m x m ( [ ] − [ ]) n ∑ N   ∑∑ n   n =1   n =1 m=1  i ch s m bi n i ph m vi s m u c a m t khung ch s n bi n theo tham s chu k o c t ng ng v i N khung tín hi u ánh giá ch t l ng theo t s tín hi u t p âm phân Signal to Noise Ratio) t ng xác c a thơng s o ánh giá ch t l ng tín hi u có c tính bi n Gi thi t n ng l nh theo (3.6) n - SSNR (Segmentation c SNR truy n th ng, t ng c i ng nh tín hi u ti ng nói ng l ng nhi u t ng h p EN(n) c a khung n g m M m u tín hi u bi u th c sau: Lu n án xu t xác ng kh n ng ng tín hi u ES(n) c a khung n g m M m u tín hi u M M m =1 m =1 E N (n ) = ∑ ( xnr [ m]) − ∑ ( xnt [ m]) nh t s tín hi u t p âm phân i c xác c xác nh theo (3 9) n SSNR theo (3.10) M   xnt [m]2 ∑   N N  E ( n)  m =1   (3 10) SSNR (dB) = 10.log10  ∑ S = 10.log  10 ∑ M m =M E n ( ) r t 2   = = n n  N   ∑ ( xn [m]) − ∑ ( xn [ m])  m =1  m=1  Nh v y, khác v i SNR tính tốn c s tồn b s m u c a chu k ánh giá, SSNR tính tốn d c s khung tín hi u u cho phép ánh giá sai l ch tín hi u ích so v i tín hi u ngu n m t cách xác ng th i cho phép kh n ng tính tốn u n tr c n theo th i gian th c 3.4 xu t ph ng pháp m b o ch t l ng truy n i tín hi u phát qua ng IP Hình 3.2: Mơ hình thi t l p thơng s ngu n - 19 3.4.1 tv n u h t nghiên c u g n ây nh m m b o ch t l ng tín hi u ti ng nói/âm truy n t i qua m ng IP theo th i gian th c u t p trung vào gi i quy t theo hai ng: Th nh t c s dành s n tài nguyên m ng theo giao th c RSVP (Resource Reservation Protocol) [34] Th hai theo h ng x lý t i u l ch trình tái t o tín hi u d ng b m tái t o t i u thu [5][6][7][9] Tuy nhiên, ch t l ng d ch v truy n t i tín hi u phát qua m ng IP ph thu c ch t ch vào tham s ngu n phát tham s m ng Tham s ngu n bao g m thông s chuy n i ngu n tín hi u t ng t sang s thơng s dài gói tin Trên c s ó, lu n án t p trung nghiên c u v n thích ng ngu n v i tình tr ng m ng nh m m b o ch t l ng tín hi u t i u thu 3.4.2 Thi t l p thông s ngu n p thông s ngu n c a h th ng RoIP bao g m: fs: t n s l y m u, w: s bit mã hóa cho m t m u, ch: s kênh, sz: dài gói tin, k: h s phát p gói tin Các thơng s ngu n [ fs, w, ch, sz, k ] c thi t l p giá tr kh i t o tr c ti n trình phát d li u c th c hi n theo mơ hình th hi n hình 3.2 Sau kh i s hóa tín hi u c thi t l p thơng s , ngu n tín hi u phát t ng t s c chuy n i thành d ng s l u vào b m c a thi t b chuy n i âm D a vào thông s dài t i tin, d li u ã s hóa s c ch ng trình c t b m c a thi t b âm chuy n n kh i mã hóa, k ti p kh i t o gói RTP chuy n n l u gi a t m th i t i b m phát Các gói tin RTP c g i vào m ng Hình 3.3: Thu t toán xác nh t ng m c n ng l theo l ch trình phát v i h s phát l p tín hi u ngu n t i phía phát xác nh c u n b i b o l ch trình phát c n c vào s li u nh n t kh i u n thông s ngu n ng ... gian th c qua m ng IP - RoIP (Radio over IP networks) ph ng pháp m o ch t l ng tín hi u t i u thu theo th i gian th c Trên c s ó, lu n án xu t th c hi n ph ng pháp m b o ch t l ng d ch v RoIP s d... th i gian th c qua m ng IP - 15 CH NG 3: M B O CH T L NG TÍN HI U T I U THU TRUY N I QUA M NG IP THEO TH I GIAN TH C 3.1 V n tái t o tín hi u phát t i u thu i u thu tín hi u phát qua m ng IP, ... i gian th c Trên s s ó, lu n án t p trung nghiên c u ng d ng m ng truy nh p s d ng ph ng th c truy n thông a h ng h th ng RoIP 1.2 Nguyên lý truy n thông a h ng qua m ng IP Các m ng truy n thông

Ngày đăng: 20/11/2012, 14:17

Hình ảnh liên quan

Hình 1.2: Các cu hình m ng WLAN theo chun IEEE 802.11 - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 1.2.

Các cu hình m ng WLAN theo chun IEEE 802.11 Xem tại trang 6 của tài liệu.
Hình 1.3: Mô hình lý thuy th th ng RoIP x ut - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 1.3.

Mô hình lý thuy th th ng RoIP x ut Xem tại trang 8 của tài liệu.
Hình 1.4: Cu trúc giao th ch th ng RoIP xu t. - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 1.4.

Cu trúc giao th ch th ng RoIP xu t Xem tại trang 8 của tài liệu.
Hình 1.5: Mô hình tr in khai th c nghi mh th ng RoIP x ut - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 1.5.

Mô hình tr in khai th c nghi mh th ng RoIP x ut Xem tại trang 9 của tài liệu.
Hình 2. 1: Mi qua nh gia các y ut nh h n gn QoS [36] - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 2..

1: Mi qua nh gia các y ut nh h n gn QoS [36] Xem tại trang 10 của tài liệu.
2.1.2.1 Mô hình tn th t Bernoulli - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

2.1.2.1.

Mô hình tn th t Bernoulli Xem tại trang 10 của tài liệu.
Hình 2. 3: Tr truy nti gói tin mt chi u - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 2..

3: Tr truy nti gói tin mt chi u Xem tại trang 11 của tài liệu.
Hình 2. 4: Tr truy nti gói tin hai chi u - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 2..

4: Tr truy nti gói tin hai chi u Xem tại trang 12 của tài liệu.
Khác vi mô hình ph ng to cho truy n n h ng [18][49], các gói tin t  m t ngu n phát c truy n i qua m ng IP  a hng  n các máy thu theo các tuy n k t n i khác nhau kéo theo  nh hng c a các tham s  m ng khác nhau v tr , bi n ng tr  và tình tr ng t n th t gói  - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

h.

ác vi mô hình ph ng to cho truy n n h ng [18][49], các gói tin t m t ngu n phát c truy n i qua m ng IP a hng n các máy thu theo các tuy n k t n i khác nhau kéo theo nh hng c a các tham s m ng khác nhau v tr , bi n ng tr và tình tr ng t n th t gói Xem tại trang 13 của tài liệu.
Hình 2.5: Kin trúc mô hình ph ng to tham sm ng QoS qu am ng IP - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 2.5.

Kin trúc mô hình ph ng to tham sm ng QoS qu am ng IP Xem tại trang 13 của tài liệu.
Hình 2.7: Thông str m ng ct fil es li u- ph ng th c ph ng to không t rc tuy n. - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 2.7.

Thông str m ng ct fil es li u- ph ng th c ph ng to không t rc tuy n Xem tại trang 14 của tài liệu.
n 3 ms) và tn th t gói tin vi sa is &lt; 0.1% c th hi nt hình 2. 7n hình 2.10. - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

n.

3 ms) và tn th t gói tin vi sa is &lt; 0.1% c th hi nt hình 2. 7n hình 2.10 Xem tại trang 14 của tài liệu.
t qu ra các fil es li u th ng kê, mô hình và công c ph ng to tác gi x ut và xây ng có tác d ng h  tr  h u ích cho vi c theo dõi và  o c ph c v  nghiên c u ch t - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

t.

qu ra các fil es li u th ng kê, mô hình và công c ph ng to tác gi x ut và xây ng có tác d ng h tr h u ích cho vi c theo dõi và o c ph c v nghiên c u ch t Xem tại trang 15 của tài liệu.
Hình 2. 10 :T l tn th t gói tin theo thi gia n- ph ng th c ph ng to t rc tuy n. - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 2..

10 :T l tn th t gói tin theo thi gia n- ph ng th c ph ng to t rc tuy n Xem tại trang 15 của tài liệu.
Hình 3.1: Các thông s thi gian ca gói tin thi - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 3.1.

Các thông s thi gian ca gói tin thi Xem tại trang 16 của tài liệu.
i tín hi u phát thanh qua ng IP. - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

i.

tín hi u phát thanh qua ng IP Xem tại trang 19 của tài liệu.
Hình 3.2: Mô hình thi lp thông s ng un - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 3.2.

Mô hình thi lp thông s ng un Xem tại trang 19 của tài liệu.
Hình 3.3: Th ut toán xác nh t ng cn ng l ng - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 3.3.

Th ut toán xác nh t ng cn ng l ng Xem tại trang 20 của tài liệu.
Trên cs mô hình lý thu yt và mô hình c u trúc giao th c trình bày t i chng 1, các thành ph n a h  th ng RoIP c xây d ng theo c u trúc th  hi n trên hình 3.5 nh m th c hi n thu t toán m b o ch t lng  xu t. - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

r.

ên cs mô hình lý thu yt và mô hình c u trúc giao th c trình bày t i chng 1, các thành ph n a h th ng RoIP c xây d ng theo c u trúc th hi n trên hình 3.5 nh m th c hi n thu t toán m b o ch t lng xu t Xem tại trang 21 của tài liệu.
Hình 3.5 - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 3.5.

Xem tại trang 22 của tài liệu.
Hình 3.7 :t bi ntr m ng có ch uk Hình 3.8 :t bi ntr m ng không có ch ukHình 3.6: C u hình th c nghi m tri n khai h  th ng RoIP gi a  i h c Bách Khoa Hà N i - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Hình 3.7.

t bi ntr m ng có ch uk Hình 3.8 :t bi ntr m ng không có ch ukHình 3.6: C u hình th c nghi m tri n khai h th ng RoIP gi a i h c Bách Khoa Hà N i Xem tại trang 23 của tài liệu.
Vi ck th p ph ng pháp ch quan và các mô hình ánh giá khách quan n c áp d ng ánh giá ch t lng tín hi u t i u thu - Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

i.

ck th p ph ng pháp ch quan và các mô hình ánh giá khách quan n c áp d ng ánh giá ch t lng tín hi u t i u thu Xem tại trang 24 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan