Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS. Phạm Hồng Liên LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn này là do bản thân tôi tự nghiên cứu và thực hiện theo hướng dẫn của PGS.TS Phạm Hồng Liên. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu luận văn. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2012 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Lâm Đạo Tường ii Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS. Phạm Hồng Liên LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS.TS Phạm Hồng Liên - Giảng viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh, người đã hết lòng chỉ bảo và dẫn dắt tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn quý thầy cô, những người đã tận tình dạy dỗ và truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu. Cảm ơn gia đình và bạn bè những người đã giúp đỡ và động viên tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.
Xin cảm ơn các anh chị đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành các chương trình trong suốt khóa học. Lâm Đạo Tường iii Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS. Phạm Hồng Liên TÓM TẮT Đề tài “Sử dụng kỹ thuật DiffServ–MPLS để đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV” đã được thực hiện từ tháng 02 năm 2012 đến tháng 08 năm 2012 tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh.
IPTV-Truyền hình qua giao thức Internet, là dịch vụ truyền hình tương tác, trong đó các tín hiệu truyền hình được phân phối trên nền mạng băng rộng. Do nhu cầu khách hàng ngày càng cao nên yếu tố chất lượng dịch vụ QoS đóng vai trò quan trọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ. Xu hướng hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ muốn nâng cao chất lượng, tiết giảm đầu tư nhưng vẫn duy trì ổn định hạ tầng mạng IP. Kỹ thuật DiffServ–MPLS là một trong những kỹ thuật đáp ứng tốt yêu cầu đảm bảo chất lượng dịch vụ - QoS và đó là lý do chọn lựa thực hiện đề tài “Sử dụng kỹ thuật DiffServ - MPLS để đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV”.
Trên nền tảng các bài báo[6][7][8][9][10] [11][12] đã triển khai mở rộng để thực hiện đề tài. Cụ thể trong thực nghiệm đã truyền cùng lúc 6 luồng lưu lượng Video, Voice, Ftp, Http có mức ưu tiên khác nhau qua 3 cấu trúc mạng Baseline, DiffServ, DiffServ–MPLS với 9 nút mạng, tải lưu lượng Video đầu vào tăng từ thấp đến cao, tải lưu lượng nền tăng từ 85% đến 95%. Trong điều kiện mạng tắc nghẽn cao đã áp dụng thuật toán CBWFQ và WRED để xử lý nghẽn và đạt chất lượng tốt trong hệ thống mạng IPTV. Cùng với sự chọn lựa công cụ OPNET 14.5 đã thực hiện mô phỏng 9 kịch bản.
Trên cơ sở các kết quả đạt được đã so sánh và đánh giá năng lực truyền tải của các cấu trúc mạng, chất luợng truyền tải như thông lượng, độ trễ, độ trượt, tỉ lệ mất gói đã đạt theo tiêu chuẩn IETF RFC 3357 và ITU-TG. Từ cơ sở lý thuyết và kết quả thực nghiệm, đề tài đã thể hiện những ưu điểm vượt trội của kỹ thuật DiffServ-MPLS. Kết hơp DiffServ và MPLS đã cải thiện được chất lượng truyền gói tin trong điều kiện mạng nghẽn cao, đảm bảo tốt việc khai thác, quản lý nguồn tài nguyên mạng và đó cũng là kỹ thuật đảm bảo tốt chất lượng dịch vụ IPTV. iv Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS.
Phạm Hồng Liên ABSTRACT My thesis “Using the DiffServ - MPLS technique to assess the quality of IPTV services” has been studied from February to August 2012 at University of Technical Eductation Ho Chi Minh City. IPTV (Internet protocol television) is the interactive TV service, in which the television signals are distributed on the broadband network. Due to the demand of customers is increasing day by day. Therefore the quality of service become important for the service providers.
They want to improve the quality of service and reduce investment but they still maintain stability the infrastructure of IP network. DiffServ - MPLS technique is one of the techniques to ensure the quality of service – QoS. That is the reason I choose the thesis “Using the DiffServ - MPLS technique to assess the quality of IPTV services”. On the basis of the papers [6][7][8][9][10][11][12] I extend to implement my thesis.
Specifically, there are 6 traffic flows (Video, Voice, Ftp, Http) which are sent to 3 network structures (Baseline, DiffServ, DiffServ – MPLS) and 9 network nodes by the experiments, the Video traffic flows are increasing from low level to high level and the background traffic load is increasing from 85% to 95%. When the network is been congestion, I use CBWFQ and WRED to reduce congestion and have good results.5 to simulate 9 scenarios, I compare and evaluate transmission capacity of the network structures on basis results of the experiments. The quality of packets is evaluated by throughput, delay, jitter and packet loss on standard of IETF RFC 3357 and ITU-TG. Basis theory and the results of the experiments, my thesis show the advantages of DiffServ - MPLS technique.
Combining DiffServ and MPLS improve the quality of packets and have good at exploitation and management the network resources, and DiffServ - MPLS is the technique to ensure the quality of IPTV services. v Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS. Phạm Hồng Liên MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG Quyết định giao đề tài. Lý lịch khoa học.
i Lời cam đoan. ii Cảm tạ. iv Mục lục. vi Danh sách các chữ viết tắt.
xiii Danh sách các hình. xvi Danh sách các bảng. xx Chƣơng 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu .2 Tính cấp thiết và ý nghĩa thực tiễn của đề tài .3 Mục đích của đề tài .4 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài .2 Giới hạn đề tài .5 Phương pháp nghiên cứu .6 Kế hoạch thực hiện đề tài .1 Kiến trúc hệ thống mạng IPTV .1 Sơ đồ kiến trúc hệ thống .2 Ứng dụng dịch vụ IPTV. 9 vi Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS.
Phạm Hồng Liên 2.3 Ưu và nhược điểm của dịch vụ IPTV .2 Chất lượng dịch vụ - QoS .1 Các vấn đề khi mạng không được hỗ trợ QoS .2 Tầm quan trọng của QoS.3 Đánh giá chất lượng dịch vụ - QoS .4 Các loại chất lượng dịch vụ - QoS .1 Dịch vụ Best – Effort .2 Dịch vụ tích hợp IntServ .3 Dịch vụ phân biệt – DiffServ .1 Điểm mã dịch vụ phân biệt – DSCP .2 Đối xử từng chặng – PHB .1 PHB mặc định – Chuyển tiếp BE.2 EF PHB - Chuyển tiếp nhanh EF .3 AF PHB - Chuyển tiếp đảm bảo AF .4 Phân lớp lưu lượng và điều hòa .3 Chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS .2 Kiến trúc MPLS .3 Kiến trúc miền MPLS .5 Đường chuyển mạch nhãn – LSP .6 Lớp chuyển tiếp tương đương – FEC.7 Kỹ thuật lưu lượng MPLS (MPLS - TE) .4 Kết hợp DiffServ – MPLS .1 Đường chuyển mạch nhãn E – LSP .2 Đường chuyển mạch nhãn L – LSP. 25 vii Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS. Phạm Hồng Liên 2.1 Loại bỏ gói tin ngẫu nhiên sớm RED.2 Loại bỏ gói tin ngẫu nhiên sớm theo trọng số WRED .3 Hàng đợi cân bằng theo trọng số WFQ .4 Hàng đợi cân bằng theo trọng số dựa trên cơ sở lớp CB WFQ. MÔ PHỎNG IPTV TRÊN OPNET .1 Vấn đề về mô phỏng .2 Công cụ mô phỏng – OPNET 14.2 Cài đặt OPNET 14.3 Mô phỏng IPTV trên OPNET .1 Cấu hình mạng mô phỏng .2 Các kịch bản mô phỏng .1 Kịch bản 1: Low_Video_Baseline .2 Kịch bản 2: Low_Video_DiffServ .1 Phân lớp và đánh dấu lưu lượng .2 Lập lịch WFQ .3 Cấu hình RED .4 Cấu hình chính sách lưu lượng .3 Kịch bản 3: Low_Video_DiffServ_MPLS .4 Cấu hình MPLS –TE .5 Kịch bản 4: Mid_Video_Baseline .6 Kịch bản 5: Mid_Video_DiffServ.7 Kịch bản 6: Mid_Video_DiffServ_MPLS .8 Kịch bản 7: High_Video_Baseline .9 Kịch bản 8: High_Video_DiffServ .10 Kịch bản 9: High_Video_DiffServ_MPLS .11 Lưu đồ mô phỏng mạng Baseline, DiffServ, DiffServ_MPLS.
40 viii Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS. Phạm Hồng Liên 3.12 Thời gian chạy mô phỏng. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ .1 Thông lượng kịch bản 1, 2, 3 .1 Thông lượng Video_AF11 .2 Thông lượng Video_AF12 .3 Thông lượng Video_AF13 .4 Thông lượng Voice_EF .5 Thông lượng Ftp_AF21 .6 Thông lượng Http_AF41 .2 Thông lượng kịch bản 4, 5, 6 .1 Thông lượng Video_AF11 .2 Thông lượng Video_AF12 .3 Thông lượng Video_AF13 .4 Thông lượng Voice_EF .5 Thông lượng Ftp_AF21 .6 Thông lượng Http_AF41 .3 Thông lượng kịch bản 7, 8, 9 .1 Thông lượng Video_AF11 .2 Thông lượng Video_AF12 .3 Thông lượng Video_AF13 .4 Thông lượng Voice_ EF .5 Thông lượng Ftp_AF21 .6 Thông lượng Http_AF41 .2 Độ trễ đầu cuối .1 Độ trễ đầu cuối kịch bản 1, 2, 3 .1 Trễ đầu cuối Video_AF11. 58 ix Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS.
Phạm Hồng Liên 4.2 Trễ đầu cuối Video_AF12 .3 Trễ đầu cuối Video_AF13 .4 Trễ đầu cuối Voice_EF .2 Độ trễ đầu cuối kịch bản 4, 5, 6 .1 Trễ đầu cuối Video_AF11 .2 Trễ đầu cuối Video_AF12 .3 Trễ đầu cuối Video_AF13 .4 Trễ đầu cuối Voice_EF .3 Độ trễ đầu cuối kịch bản 7, 8, 9 .1 Trễ đầu cuối Video_AF11 .2 Trễ đầu cuối Video_AF12 .3 Trễ đầu cuối Video_AF13 .4 Trễ đầu cuối Voice_EF .3 Biến động trễ .1 Biến động trễ kịch bản 1, 2, 3 .1 Biến động trễ Video_AF11 .2 Biến động trễ Video_AF12 .3 Biến động trễ Video_AF13 .4 Biến động trễ Voice_EF .2 Biến động trễ kịch bản 4, 5, 6 .1 Biến động trễ Video_AF11 .2 Biến động trễ Video_AF12 .3 Biến động trễ Video_AF13 .4 Biến động trễ Voice_EF .3 Biến động trễ kịch bản 7, 8, 9 .1 Biến động trễ Video_AF11 .2 Biến động trễ Video_AF12. 75 x Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS. Phạm Hồng Liên 4.3 Biến động trễ Video_ AF13 .4 Biến động trễ Voice_EF .1 Mất gói tin kịch bản 1, 2, 3 .1 Mất gói tin Video_AF11 .2 Mất gói tin Video_ AF12 .3 Mất gói tin Video_ AF13 .4 Mất gói tin Voice_EF .5 Mất gói tin Ftp_AF21.6 Mất gói tin Http_AF41 .2 Mất gói tin kịch bản 4, 5, 6 .1 Mất gói tin Video_AF11 .2 Mất gói tin Video_AF12 .3 Mất gói tin Video_AF13 .4 Mất gói tin Voice_EF .5 Mất gói tin Ftp_AF21.6 Mất gói tin Http_AF41 .3 Mất gói tin kịch bản 7, 8, 9 .1 Mất gói tin Video_AF11 .2 Mất gói tin Video_AF12 .3 Mất gói tin Video_AF13 .4 Mất gói tin Voice_EF .5 Mất gói tin Ftp_AF21.6 Mất gói tin Http_AF41 .5 Biểu đồ đánh giá các kết quả mô phỏng….1 Thông luợng kịch bản 1,2,3……….2 Thông luợng kịch bản 4,5,6………………………………………………….…98 xi Luận văn tốt nghiệp HDKH: PGS. Phạm Hồng Liên 4.3 Thông luợng kịch bản 7,8,9…………………………………………………….4 Trễ đầu cuối kịch bản 1,2,3…………………………………………………….