MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây các ứng dụng truyền thông đa phương tiện (Video, điện thoại IP, Internet radio, Multimedia, Teleconferencing) đã phát triển nhanh chóng và đã đi vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Đối với các ứng dụng này, yêu cầu về chất lượng dịch vụ là rất cao, âm thanh không bị trễ, hình ảnh không bị giật,. Điều này dẫn đến mạng truyền dẫn phải tốt thì mới đảm bảo được các yêu cầu chất lượng dịch vụ cho các ứng dụng truyền thông đa phương tiện hiện nay. Video Conference là một ứng dụng truyền thông đa phương tiện đang được sử dụng khá phổ biến trong các cơ quan Nhà nước, doanh nghiệp,.
là lớp ứng dụng yêu cầu rất cao về chất lượng dịch vụ, đặc biệt là âm thanh phải đảm bảo thời gian thực. Chính vì vậy việc tìm hiểu yêu cầu chất lượng dịch vụ, các cơ chế cải thiện chất lượng dịch vụ, các mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ cho ứng dụng video conference là rất có ý nghĩa và đang được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Để đảm bảo cho chất lượng dịch vụ của ứng dụng Video Conference được tốt thì chúng ta phải quan tâm đến hai giải pháp: Giải pháp về đường truyền và giải pháp cho các thiết bị truyền hình. Với phạm vi của luận văn, chúng tôi sẽ chỉ tập trung vào nghiên cứu giải pháp về đường truyền thông qua các mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ (mô hình IntServ và DiffServ).
Từ thực tế trên tôi đã chọn đề tài: “Đánh giá yêu cầu tài nguyên mạng của ứng dụng Video Conference” Mục tiêu của luận văn: Xác định được giới hạn yêu cầu tài nguyên mạng cho ứng dụng Video Conference thông qua tham số băng thông, thông lượng, tỉ lệ mất gói tin,. Để thực hiện mục tiêu trên, tôi đã nghiên cứu các vấn đề sau: Nghiên cứu tổng quan về truyền thông đa phương tiện như các khái niệm cơ bản về Phương tiện, Truyền thông đa phương tiện,…và một số ứng dụng truyền thông đa phương tiện. Đặc biệt là nghiên cứu yêu cầu chất lượng cho truyền thông đa phương tiện; Tìm hiểu về ứng dụng Video Conference; Nghiên cứu các cơ chế làm tăng chất lượng dịch vụ ứng dụng truyền thông đa phương tiện và các mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ cho truyền thông đa phương tiện. Cuối cùng, tiến hành mô phỏng hai mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ (mô hình IntServ và DiffServ) và đánh giá kết quả thu được để xác định giới hạn yêu cầu tài nguyên mạng cho ứng dụng Video Conference.
Cấu trúc của luận văn được chia thành 4 chương cụ thể như sau: z 2 Chƣơng 1: Tổng quan về truyền thông đa phƣơng tiện và ứng dụng Video Conference Trình bày những khái niệm cơ bản như Phương tiện, Truyền thông đa phương tiện,… và một số ứng dụng truyền thông đa phương tiện. Đồng thời, trình bày những yêu cầu chất lượng dịch vụ cho truyền thông đa phương tiện; Trình bày một số ứng dụng Video Conference trong thực tiễn, như: Meeting, Classroom,… Chƣơng 2: Các cơ chế làm tăng chất lƣợng dịch vụ ứng dụng truyền thông đa phƣơng tiện Đưa ra những nhược điểm của dịch vụ cố gắng tối đa trên mạng IP. Trình bày giao thức UDP, cơ chế loại bỏ biến động trễ (jitter) ở phía nhận, khôi phục các gói tin bị mất tại phía nhận và các giao thức RTP và RTCP. Chƣơng 3: Các mô hình đảm bảo chất lƣợng dịch vụ cho truyền thông đa phƣơng tiện Trình bày chi tiết mô hình đảm bảo chất lượng IntServ và DiffServ.
Từ đó đưa ra mô hình đề xuất, sự kết hợp giữa hai mô hình IntServ và mô hình DiffServ bằng hàm ánh xạ. Chƣơng 4: Đánh giá yêu cầu tài nguyên mạng của ứng dụng Video Conference bằng mô phỏng Trình bày khái quát về phần mềm NS-2. Tiến hành mô phỏng bằng phần mềm NS-2 từng mô hình đảm bảo Chất lượng dịch vụ (mô hình IntServ, DiffServ). Từ đó tiến hành thử nghiệm và đưa ra kết quả, đánh giá cho từng mô hình.
z 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN VÀ ỨNG DỤNG VIDEO CONFERENCE Trong chương này, tôi sẽ tập trung nghiên cứu và trình bày những khái niệm cơ bản liên quan đến Truyền thông đa phương tiện như: Khái niệm, ứng dụng,. và trình bày những tham số ảnh hưởng đến Chất lượng dịch vụ (QoS) trong Truyền thông đa phương tiện, cùng với những khái niệm liên quan. và trình bày khái niệm về Video Conference cùng với một số ứng dụng của Video Conference đang được sử dụng rộng rãi hiện nay. Dưới đây là chi tiết từng phần mà tôi trình bày trong chương này.
Các khái niệm cơ bản 1. Khái niệm về Phương tiện Trong một thời gian dài, trước khi chữ viết được sử dụng rộng rãi thì nói chuyện là một cách thức chủ yếu để trao đổi thông tin. Sau này con người bắt đầu kể chuyện và để lại thông tin về cuộc sống của mình thông qua các hình vẽ, các bức tranh. Sự ra đời của chữ viết đã cho con người một phương tiện khác nữa để diễn đạt ý nghĩ của mình.
Ngày nay, con người thường sử dụng lời nói, âm thanh, âm nhạc, văn bản, hình ảnh, đồ họa, hoạt hình và video để truyền tải thông tin, đó là các loại phương tiện khác nhau (thuật ngữ media) và mỗi phương tiện thường được dùng để biểu đạt loại thông tin nhất định [15]. Có rất nhiều định nghĩa về phương tiện. Mỗi định nghĩa có một cách tiếp cận khác nhau nhưng có thể hiểu phương tiện là những đối tượng vật chất hoặc phi vật chất, được sử dụng để thực hiện những hoạt động có mục đích [15]. Khái niệm về Truyền thông đa phương tiện Kể từ lâu con người đã khám phá ra rằng các thông điệp sẽ trở nên tác động hơn (có nghĩa là người nghe sẽ hiểu và nhớ chúng dễ hơn) khi chúng được biểu đạt thông qua sự kết hợp của các phương tiện khác nhau.
Loại kết hợp này chính là ý nghĩa của thuật ngữ truyền thông đa phương tiện [15]. Truyền thông đa phương tiện là sử dụng nhiều hơn một loại phương tiện vào cùng một thời điểm [15].1: - Giáo viên sử dụng bảng đen trong lớp học để viết các lời giải thích cho bài giảng của họ. - Sử dụng phim ảnh, truyền hình kết hợp nhiều loại phương tiện (âm thanh, video, hoạt hình, hình ảnh tĩnh và chữ) để tạo ra nhiều loại thông điệp z 4 khác nhau có khả năng cung cấp thông tin và sự tiêu khiển cho mọi người theo những cách thức độc nhất và đầy ý nghĩa. Khái niệm về Hệ truyền thông đa phương tiện Các hệ thống thông tin đa phương tiện dùng nhiều phương tiện giao tiếp khác nhau (văn bản, dữ liệu ghi, dữ liệu số, đồ họa, hình ảnh, âm thanh, video,…).
Nhiều ứng dụng là đa phương tiện theo ý nghĩa là chúng dùng nhiều dạng trên. Tuy nhiên, thuật ngữ “hệ thống đa phương tiện” thường được dùng để mô tả các hệ thống phức tạp hơn, nhất là các hệ thống hỗ trợ hình ảnh và âm thanh. Các thông tin mới chủ yếu được tạo ra bên ngoài máy tính. Lời nói, nhạc, hình ảnh và phim được chuyển từ dạng Analog (tương tự) sang Digital (số) trước khi được dùng trong các ứng dụng trong máy tính [16].
Ngược lại, với văn bản, đồ họa và thậm chí phim hoạt hình đều được tạo trên máy tính và vì vậy nó chỉ đáp ứng những mục tiêu nhất định, không thể mở rộng ứng dụng được. Một hệ nền máy tính, mạng thông tin hay dụng cụ phần mềm là một hệ đa phương tiện nếu nó hỗ trợ ứng dụng tương tác cho ít nhất là một trong các dạng thông tin sau, không kể văn bản và đồ họa: âm thanh, hình ảnh tĩnh hoặc phim video chuyển động [16]. Một số ứng dụng truyền thông đa phƣơng tiện 1. Ứng dụng thư điện tử và truyền file [5] Ứng dụng thƣ điện tử (Email) Email là một dịch vụ phổ biến nhất trên Internet trước khi World Wide Web ra đời, người sử dụng trên mạng có thể gửi email để trao đổi các thông báo cho nhau trên phạm vi thế giới một cách nhanh chóng, thuận lợi và rẻ tiền.
Đây là một dịch vụ mà hầu hết các mạng diện rộng đều cài đặt và cũng là dịch vụ cơ bản nhất của một mạng khi gia nhập Internet. Trong một thời gian dài, nhiều người sử dụng máy tính tham gia mạng chỉ dùng duy nhất dịch vụ này. Dịch vụ này sử dụng giao thức SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) trong họ giao thức TCP/IP. Đặc điểm của dịch vụ thư điện tử là không tức thời (off-line) – tất cả các yêu cầu gửi đi không đòi hỏi phải được xử lý ngay lập tức.
Khi người sử dụng gửi một bức thư, hệ thống sẽ chuyển thư này vào một vùng riêng (gọi là spool) cùng với các thông tin về người gửi, người nhận, địa chỉ máy nhận… Hệ thống sẽ chuyển thư đi bằng một chương trình không đồng bộ (background). Chương trình gửi thư này sẽ xác định địa chỉ IP máy cần gửi tới, tạo một liên kết với máy đó. Nếu liên kết thành công, chương trình gửi thư sẽ chuyển thư tới vùng spool z 5 của máy nhận. Nếu không thể kết nối với máy nhận thì chương trình gửi thư sẽ ghi lại những thư chưa được chuyển và sau đó sẽ thử gửi lại.
Khi chương trình gửi thư thấy một thư không gửi được sau một thời gian quá lâu (ví dụ 3 ngày) thì nó sẽ trả lại bức thư này cho người gửi. Với cơ chế hoạt động như trên thì rõ ràng đối với dịch vụ Email không đòi hỏi yếu tố thời gian thực do vậy yêu cầu QoS đòi hỏi không quá lớn. Khi mạng xảy ra tắc nghẽn các mail có thể không cần phải được chuyển đi, mà đợi khi mạng rỗi trở lại thì thực hiện truyền. Tuy nhiên một yêu cầu đối với Email đó là độ tin cậy, các gói gửi đi phải đảm bảo đến đích và nội dung cần phải chính xác hoàn toàn.
Do vậy đòi hỏi mạng không làm mất gói, hoặc khi có xẩy ra mất gói thì phải có cơ chế truyền lại an toàn do vậy Email sử dụng TCP. Ứng dụng truyền file (FTP) FTP (File Transfer Protocol) là giao thức truyền một file từ một máy tính (host) này tới một máy tính khác trên mạng Internet. Hình dưới diễn tả tổng quan về FTP. FTP truyền file giữa các hệ thống Dịch vụ FTP có những yêu cầu giống với dịch vụ Email về chất lượng truyền dẫn, nó không đòi hỏi nhiều về độ trễ hay jitter, các file có thể đến đích nhanh khi có nhiều băng thông, hoặc chậm khi băng thông bị hạn chế nhưng điều quan trọng là toàn bộ file phải được nhận đầy đủ và không có lỗi.