LUẬN VĂN:ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG PHỤC VỤ CHO TRUYỀN VIDEO STREAMING TRONG MẠNG KHÔNG DÂY 802.11

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

Thêm vào BST

Báo xấu

186
lượt xem 54
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong tương lai gần, hệ thống mạng không dây sẽ đạt tốc độ Gigabit (1000Mbps) với Wi-Fi 802.11ac hay còn gọi là Wi-Fi chuẩn ac. Tốc độ này thậm chí còn cao hơn những hệ thống mạng có dây thông thường (chỉ đạt 100Mbps). Đây được xem là một điểm mốc đáng nhớ cho công nghệ không dây....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN:ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG PHỤC VỤ CHO TRUYỀN VIDEO STREAMING TRONG MẠNG KHÔNG DÂY 802.11

Đ I H C QU C GIA HÀ N I TRƯ NG Đ I H C CÔNG NGH Nguy n Đình Hòa Đ M B O CH T LƯ NG D CH V CHO VI C TRUY N VIDEO STREAMING TRONG M NG KHÔNG DÂY 802.11 KHOÁ LU N T T NGHI P Đ I H C H CHÍNH QUY Ngành: Công ngh thông tin HÀ N I - 2010
Đ I H C QU C GIA HÀ N I TRƯ NG Đ I H C CÔNG NGH Nguy n Đình Hòa Đ M B O CH T LƯ NG D CH V CHO VI C TRUY N VIDEO STREAMING TRONG M NG KHÔNG DÂY 802.11 KHOÁ LU N T T NGHI P Đ I H C H CHÍNH QUY Ngành: Công ngh thông tin Cán b hư ng d n: TS. Nguy n Hoài Sơn HÀ N I - 2010
L i c m ơn Em xin chân thành c m ơn các th y cô trong trư ng Đ i h c Công Ngh - ĐHQG Hà N i ñã t n tình giúp ñ truy n ñ t ki n th c cho em trong su t 4 năm h c qua ñ em có ñ ki n th c hoàn thành khóa lu n này Đ c bi t, em xin g i l i c m ơn sâu s c t i th y Nguy n Hoài Sơn. Ngư i ñã nhi n tình ñ ng viên hư ng d n và giúp ñ em trong su t quá trình th c hi n khóa lu n này. Em xin c m ơn s nhi t tình chia s kinh nghi m, ñóng góp ý ki n c a nhóm nghiên c u do th y Nguy n Hoài Sơn hư ng d n. Xin g i l i c m ơn tha thi t nh t t i b m và nh ng ngư i thân khác trong gia ñình ñã ñ ng viên giúp ñ con/cháu r t nhi u trong su t quá trình h c t p cũng như hoàn thành khóa lu n này. M c dù ñã r t c g ng hoàn thành khóa lu n này v i t t c n l c c a b n thân, xong khóa lu n s khó tránh kh i nh ng thi u sót, kính mong quý th y cô t n tình ch b o cho em nh ng sai l m c n kh c ph c c a mình. M t l n n a em xin g i t i t t c m i ngư i l i c m ơn chân thành nh t. Hà n i, tháng 05 năm 2010 Sinh viên : Nguy n Đình Hòa
Tóm t t Ngày nay, v i s phát tri n c a Internet các d ch v truy n thông ña phương ti n ngày càng phát tri n và ñóng vai trò quan tr ng trong nhi u m t c a ñ i s ng. Video streaming là m t trong s nh ng d ch v như th . Trong video streaming, d li u ñư c truy n tr c ti p t ngu n phát và hi n th tr c ti p t i bên nh n trong khi truy n mà không c n ph i ñ i cho vi c truy n d li u k t thúc. V i ñ c ñi m như v y d ch v video streaming có nh ng ràng bu c khá cao v băng thông cao, ñ tr th p, t l m t gói tin th p... Video streaming ngày càng ñư c s dung nhi u trong m ng không dây như m ng LAN không dây theo quy chu n IEEE 802.11. B ng ch ng là s ra ñ i và phát tri n c a các ng d ng như mobile tv, video call… Nh ng ng d ng này ñã và ñang ñư c nghiên c u c i ti n v i m c tiêu c u ch y u là làm sao ñ kh c ph c các như c ñi m c h u c a m ng không dây cũng như ñáp ng t t các ràng bu c c a video streaming. Tuy nhiên, v n ñ ñ m b o ch t lư ng d ch v c a các d ch v video streaming v n c n có s h tr c a m ng không dây. IEEE 802.11e nh m ñáp ng yêu c u ñó. IEEE 802.11e là m t bi n th c a chu n IEEE 802.11. Nó ñ nh nghĩa t p các c i ti n v ñ m b o ch t lư ng d ch v dành cho m ng WLAN thông qua các s a ñ i t ng MAC. Trong vi c truy n video streaming chu n IEEE 802.11e ñã có nhi u c i ti n mang tính tích c c. IEEE 802.11e cho phép phân c p các d ch v b ng cách gán cho lu ng d li u c a chúng tương ng v i các ñ ưu tiên khác nhau. Các gói tin c a d ch v có ñ ưu tiên cao hơn có th dành ñư c cơ h i truy n t t hơn các gói tin c a d ch v có ñ ưu tiên th p hơn. Tuy nhiên vi c ñ m b o ch t lư ng truy n video streaming trong m ng không dây s d ng chu n IEEE 802.11e v n t n t i nh ng ñi m b t c p. Ví d , vi c phân t ng trong video streaming s cho k t qu là m t video s ñư c truy n dư i d ng các lu ng khác nhau ñ ñáp ng nh ng nhu c u và tình tr ng m ng khác nhau. Nhưng v i IEEE 802.11e các lu ng này s ñư c x p vào cùng m t ñ ưu tiên vi c này s làm cho ch t lư ng d ch v kém ñi khi tình tr ng m ng t c ngh n. Khóa lu n s trình bày gi i pháp ñ h tr t t h n vi c ñ m b o ch t lư ng c a vi c truy n video streaming trong m ng không dây. Đó là gi i pháp gán ñ ưu tiên ñ ng cho các lu ng d li u tương ng v i các t ng c a video streaming. Vi c truy n video streaming có th ñ t ñư c s linh ñ ng hơn vì các lu ng d li u s có kh năng
thay ñ i ñư c ñ ưu tiên trong quá trình truy n. Gi i pháp này s ñ m b o duy trì d ch v cũng như ñ m b o ch t lư ng d ch v c a video streaming m t cách t t hơn.
M cl c Chương 1. T ng quan v video streaming ....................................................................1 1.1. Gi i thi u v video streaming ...............................................................................1 1.1.1. Nén d li u .........................................................................................................2 Đi u khi n ch t lư ng d ch v t ng ng d ng ...................................................3 1.1.2. Đi u khi n t c ngh n ......................................................................................4 1.1.2.1. Đi u khi n l i..................................................................................................7 1.1.2.2. 1.1.2.3. Che d u l i......................................................................................................9 D ch v phân ph i phương ti n truy n thông liên t c .......................................9 1.1.3. 1.1.4. Máy ch (streaming server) .............................................................................12 1.1.5. Các giao th c video streaming .........................................................................12 Cơ ch ñ ng b video streaming......................................................................13 1.1.6. 1.2. K thu t phân t ng trong video streaming ..........................................................13 Đ m b o ch t lư ng d ch v truy n video streaming. ........................................15 1.3. Chương 2. Chu n IEEE 802.11e v ñ m b o ch t lư ng d ch v trong m ng không dây ...................................................................................................................17 2.1. T ng quan v IEEE 802.11 MAC .......................................................................17 2.1.1. Các kho ng liên khung (Inter-frame space) .....................................................17 Ch c năng ph i h p phân tán (Distributed Coordination Function - DCF) ....19 2.1.2. 2.1.2.1. Th t c quay lui ng u nhiên (random backoff) ............................................19 2.1.2.2. Th t c xác nh n ACK ..................................................................................20 Ch c năng ph i h p ñi m (Point Coordination Function - PCF) ....................21 2.1.3. Chu kỳ không tranh ch p ..............................................................................21 2.1.3.1.
2.1.3.2. Th t c truy c p PCF ...................................................................................22 2.2. Chu n IEEE 802.11e ...........................................................................................23 Ch c năng ph i h p lai (Hybrid Coordination Function - HCF) ....................23 2.2.1. 2.2.1.1. EDCF (Enhanced Distributed Coordinated Function) ................................24 2.2.1.2. HCCA(HCF controlled channel access) ......................................................27 2.3. Truy n video streaming trong m ng không dây IEEE 802.11e ..........................28 Chương 3. Gi i pháp gán ñ ưu tiên ñ ng cho các lu ng video streaming trong m ng IEEE 802.11e .................................................................................................................30 V n ñ nghiên c u ...............................................................................................30 3.1. Gi i pháp gán ñ ưu tiên ñ ng cho các lu ng video streaming ..........................37 3.2. Các tham s ñánh giá môi trư ng truy n. ........................................................38 3.2.1. 3.2.2. Mô t gi i pháp. ...............................................................................................39 Phân tích ñánh giá ...............................................................................................41 3.3. Chương 4. Đánh giá gi i pháp ñ ưu tiên ñ ng cho các lu ng video streaming trong m ng IEEE 802.11e .......................................................................................................43 Môi trư ng mô ph ng .........................................................................................43 4.1. Xây d ng chương trình mô ph ng. ..................................................................43 4.1.1. 4.1.2. K ch b n mô ph ng ..........................................................................................45 Các tham s môi trư ng ...............................................................................45 4.1.2.1. 4.1.2.2. Thông s t i các tr m ...................................................................................46 4.2. K t qu mô ph ng ...............................................................................................47 Đánh giá v thông lư ng ..................................................................................47 4.2.1. Đánh giá v ñ tr ............................................................................................49 4.2.2. Chương 5. K t lu n .....................................................................................................52 5.1. K t lu n ...............................................................................................................52
Hư ng phát tri n ti p theo ...................................................................................52 5.2. Tài li u tham kh o .........................................................................................................53
M ñu Trong nh ng năm g n ñây v i s phát tri n m nh c a công ngh m ng nói chung và công ngh m ng không dây nói riêng. Ngày càng có nhi u ng d ng ra ñ i, m t trong s ñó là các ng d ng video streaming v i ñi n hình như là video call, mobile tv… Nh ng ng d ng này, ñang ngày càng ñư c phát tri n và hoàn thi n d n. Tuy nhiên, ñ duy trì và ñ m b o ch t lư ng cho các ng d ng này không ph i là vi c ñơn gi n. Các ng d ng video streaming luôn luôn g n li n v i nh ng ràng bu c v ñ tr , thông lư ng cũng như t l m t gói tin nh t ñ nh. M ng không dây l i là môi trư ng không ñư c n ñ nh như m ng có dây. Trong m ng không dây vi c ki m soát băng thông và ñ tr cũng như t l m t gói tin là r t khó. M c dù, vi c h tr ñ m b o ch t lư ng d ch v ñã ñư c h tr trong m ng không dây v i vi c áp d ng chu n IEEE 802.11e, tuy nhiên chu n này ch d ng l i m c cung c p vi c cho phép các ng d ng ñư c gán ñ ưu tiên khác nhau t ñó cơ h i truy n d li u c a các lu ng d li u tương ng v i d ch v s khác nhau. Tuy nhiên, b n thân d ch v video streaming l i là vi c truy n m t t p h p các lu ng d li u tương ng v i các t ng trong cơ ch phân t ng c a nó. Theo chu n 802.11e thì các lu ng này v n s có cùng ñ ưu tiên và s có cơ h i truy n ngang nhau. M t khác, các t ng c a video streaming là không tương ñương nhau, m i t ng l i có m c ñ quan tr ng khác nhau. N u ñ ñ m b o ch t lư ng d ch v cho video streaming m t cách hi u qu thì các lu ng này ph i ñư c phân bi t v i nhau t ng MAC ñ có cơ ch phân ph i cơ h i truy n phù h p. Chu n 802.11e không làm ñư c vi c này. V y ph i có m t gi i pháp nào ñó ñ có th h tr vi c ñ m b o ch t lư ng d ch v phù h p v i cơ ch phân t ng c a video streaming sao cho hi u su t vi c truy n video streaming ñ t hi u qu cao hơn. Khóa lu n s ñ xu t gi i pháp gán ñ ưu tiên ñ ng cho các lu ng d li u tương ng v i các t ng c a video streaming. Trong video streaming các t ng video ñư c phân c p ñ quan tr ng theo th t gi m d n như sau : t ng cơ b n, t ng m r ng 1, t ng m r ng 2… V i trư ng h p m ng r nh r i, vi c các lu ng d li u c a các t ng này ñ u nh n giá tr ñ ưu tiên cao như trong chu n IEEE 802.11e mô t là h p lý, ñ t n d ng băng thông c a môi trư ng truy n cũng như gi m thi u ñ tr c a gói tin. Nhưng, v i trư ng h p m ng b n vi c phân b ñ ưu tiên như v y là không h p lý b i
vì nó s làm hi u qu truy n c a t t c các lu ng cùng gi m xu ng. Do ñó tùy theo m c ñ b n c a môi trư ng truy n, các lu ng d li u s ñư c gán l i ñ ưu tiên m t cách h p lý, sao cho ñ m b o r ng vi c truy n c a lu ng d li u quan tr ng ph i có hi u qu cao, và c g ng truy n d li u c a lu ng có ñ quan tr ng nh hơn m t m c có th . Khóa lu n chia thành năm chương. Chương 1. Gi i thi u t ng quan v d ch v video streaming, cơ ch phân t ng trong video streaming và ñ m b o ch t lư ng d ch v truy n video streaming. Chương 2. Mô t t ng quan v 802.11 MAC và chu n 802.11e ñ ng th i gi i thi u và nh n xét v vi c truy n video streaming trong 802.11e Chương 3. Đi sâu phân tích và ch ng minh s c n thi t c a vi c gán ñ ưu tiên ñ ng cho các lu ng video streaming. Sau ñó s trình bày gi i pháp ñưa ra và nh n xét v gi i pháp Chương 4. Ti n hành ñánh giá gi i pháp gán ñ ưu tiên ñ ng cho các lu ng video streaming v i chu n ieee 802.11e b ng cách xây d ng thí nghi m mô ph ng trên b công c mô ph ng ns2. Chương 5. K lu n và nêu hư ng nghiên c u ti p theo.
Chương 1. T ng quan v video streaming 1.1. Gi i thi u v video streaming Video streaming là phương th c chuy n giao d li u video d ng nén trên Internet m t cách ñ u ñ n và liên t c, sao cho ngư i dùng không c n ñ i t i khi có toàn b t p tin m i có th xem ñư c n i dung c a nó mà có th b t ñ u hi n th các d li u ña phương ti n khi mà m t ph n d li u ñã ñư c nh n. Ngư i dùng ph i dùng m t chương trình ñ t bi t nó có th gi i nén d li u và phân ph i d li u hình nh cho mành hình cũng như âm thanh t i loa. Video streaming ñư c phát tri n d a trên hai công ngh ch ch t ñó là các công ngh mã hóa video và các công nghê tăng kh năng m r ng vi c phân ph i video. Streaming Server Client/Receiver Video Audio Decoder Decoder Media Syschronization Storage Device Video Application-layer Compression Compressed Application-layer Raw Video QoS Control Video QoS Control Audio Compression Compressed Raw Audio Transport Transport Audio Protocol Protocol Internet (Continuous media distribution services) Hình 1.1. Ki n trúc h th ng video streaming Ban ñ u d li u thô ñư c nén l i thông qua b nén d li u, và ñư c lưu tr t i thi t b lưu tr bên trong server. Sau ñó khi có yêu c u t client thì server s l y các d li u tương ng ñã ñư c nén l i trong thi t b lưu tr , và chuy n giao t i cho b ph n ñi u khi n ch t lư ng ch t lư ng d ch v t ng ng d ng. B ph n này s tùy vào yêu c u ng d ng, tình tr ng m ng ñ t o các dòng lưu lư ng h p lý, sau ñó s ñ y các lu ng d li u xu ng cho t ng giao v n (transport layer). Các giao th c t ng giao v n s có trách nhi m g i d li u thông qua Internet t i client. Khi các gói tin ñư c lưu 1
chuy n trên m ng, nó có th b m t mát ho c là có ñ tr l n khi m ng b t c ngh n. Đ h tr ch t lư ng video/audio truy n t i, các d ch v h tr truy n thông ña phương ti n liên t c ñư c tri n khai (ví d như caching …). Khi các gói tin ñ n ñư c client thành công, nó ñư c truy n lên t ng giao v n, r i ti p ñó là b ph n ñi u khi n ch t lư ng d ch v t ng ng d ng. Sau ñó chúng ñư c gi i mã ñ cho ra các d li u thô ban ñ u, ti p theo ñ có th s d ng ñư c nh ng d li u này, c n ph i s d ng ñ n b ñ ng b hóa ña phương ti n ñ ñ ng b video và audio m t cách chu n xác. V y t c là m i m t h th ng video streaming c n thi t ph i có sáu thành ph n tương ng v i sáu bư c thao tác như trên, bây gi ta s ñi c th t ng thành ph n ñó. 1.1.1. Nén d li u Các d li u trong streaming server luôn luôn ph i ñư c nén trư c khi truy n ñ gi m thi u dung lư ng truy n trên m ng. Đ ng th i, khi d li u ñư c nh n client cũng ph i th c hi n thao tác gi i nén ñ thu ñư c d li u g c. Có hai ki u nén d li u cơ b n là phương pháp nén không m r ng (non-scalable compress), và phương pháp nén m r ng (scalable compress). DCT: Discrete Cosine Compressed Raw VLC DCT Q Transform Bit-stream video Q: Quantization VLC: Variable Length Coding VLD: Variable Length Decoding Decoded Compressed VLC DCT Q video Bit-stream IQ: Inverse Quantization IDCT: Inverse DCT Hình 1.2. (a) nén không m r ng ; (b) gi i nén không m r ng Phương pháp nén không m r ng : Trong phương pháp nén không m r ng, d li u thu ñư c sau khi nén là m t chu i bit. Chu i bit này ñư c g i t i bên nh n, sau ñó quá trình gi i nén ñư c th c thi trên chu i bit và k t qu thu ñư c là d li u tương ng v i d li u g c bên g i. 2
Phương pháp nén m r ng : Base Layer Raw DCT Q VLC Compressed Bit-stream Video - IQ Enhancement Layer Q VLC Compressed Bit-stream (a) Base Layer Base Layer VLD IQ IDCT Compressed Bit-stream Decode Video Enhancement Enhancement Layer Layer Decode VLD IQ IDCT Compressed Bit-stream Video (b) Hình 1.3. (a) nén m r ng ; (b) gi i nén không m Trong phương pháp nén m r ng g c ñư c chia thành các lu ng con, trong ñó có m t lu ng ñư c g i là lu ng cơ b n, khi th c hi n quá trình gi i nén nó không ph thu c vào b t kỳ m t lu ng con nào khác, và cung c p ch t lư ng video d ng thô. Các lu ng con khác g i là lu ng m r ng, vi c gi i nén chúng ph i ph thu c vào lu ng cơ b n, và chúng cung c p ch t lư ng video t t hơn. Lu ng toàn ph n (k t h p c a t t c các lu ng ) s cung c p ch t lư ng video t t nh t. 1.1.2. Đi u khi n ch t lư ng d ch v t ng ng d ng Ph n này mô t các k thu t ñi u khi n t c ngh n và ñi u khi n l i (ch áp d ng các h th ng ñ u cu i và không có b t kỳ yêu c u nào v i m ng) 3
Congestion control Quality of service Error control Hình 1.4. mô hình ñi u khi n ch t lư ng d ch v 1.1.2.1. Đi u khi n t c ngh n N i dung chính c a ñi u khi n t c ngh n là làm gi m ñ tr và m t gói tin. Cơ ch c a nó d a trên ñi u khi n t c ñ truy n (rate control) và ñ nh hình t l (rate shaping). Đi u khi n t c ñ truy n là k thu t ñ gi m thi u m t cách nh nh t có th s t c ngh n, b ng cách ñi u ch nh t c ñ truy n video d a vào tình tr ng hi n th i c a m ng. Có ba lo i ñi u khi n t c ñ truy n là : căn c vào bên g i, căn c vào bên nh n, và phương pháp k t h p. a. Phương pháp căn c vào bên g i : Trong phương pháp này, bên g i ch u trách nhi m ñi u ch nh t c ñ truy n d li u. D a vào thông tin t các gói tin ph n h i, bên g i có th xác ñ nh ñư c tình tr ng hi n th i c a m ng, t ñó có th ñi u ch nh t c ñ truy n m t cách h p lý. K thu t này có th s d ng trong c truy n unicast cũng như multicast. Hình 1.5. (a) Truy n video unicast ; (b) Truy n video multicast 4
V i truy n video unicast có hai phương th c th c thi vi c ñi u ch nh t c ñ truy n bên g i, ñó là d a trên cơ s thăm dò và d a trên m u. • Phương th c d a trên cơ s thăm dò (probe-base) : Tư tư ng chính c a phương th c này chính là vi c duy trì t l m t gói dư i m t ngư ng nh t ñ nh. Có hai cách ñ thi t l p t c ñ truy n m t là tăng theo c p s c ng và gi m theo c p s nhân, hai là tăng theo c p s nhân và gi m theo c p s nhân. • Phương th c d a trên m u (model-base) : D a vào mô hình c a giao th c TCP, thông lư ng c a bên g i s ñư c xác ñ nh theo công th c : 1.22 × MTU λ= RTT × p Trong ñó : λ: thông lư ng. MTU: kích thư c gói tin ñư c dùng trong k t n i. RTT: round-trip time c a m t k t n i. p: t l m t gói tin c a k t n i. Vì lý do d a trên mô hình c a giao th c TCP mà phương th c này còn ñư c g i là phương th c ñi u ch nh t c ñ truy n “TCP-frendly”. V i truy n video multicast, bên g i s s d ng m t kênh truy n ñơn ñ g i d li u cho các bên nh n, trong trư ng h p multicast thì ch có phương th c d a trên cơ s thăm dò ñư c s d ng (ñi u ch nh t l truy n sao cho luôn n m dư i m t ngư ng nh t ñ nh). Phương th c s d ng kênh chung này r t hi u qu cho các bên nh n s d ng chung 1 kênh. Tuy nhiên, phương pháp này thi u tính m m d o b i vì các yêu c u t các bên nh n là khác nhau, băng thông truy c p kênh chung c a các bên cũng khác nhau. b. Phương pháp căn c vào bên nh n : Bên nh n ki m soát t c ñ nh n d li u b ng cách thêm ho c b t các kênh. Thông thư ng, phương pháp này s d ng trong vi c truy n multicast. Tương t như trong phương pháp căn c vào bên g i, phương pháp căn c vào bên nh n cũng s d ng 2 phương th c : phương th c d a trên cơ s thăm dò và phương th c d a trên m u. 5
• Phương th c d a trên cơ s thăm dò bao g m hai ph n : Khi không phát hi n ra t c ngh n, bên nh n s ñi u tra môi trư ng b ng cách thêm m t kênh truy n, n u như v n không phát hi n ra t c ngh n thì xem như vi c thêm kênh truy n là thành công. Ngư c l i n u sau khi thêm mà phát hi n t c ngh n, thì bên nh n ph i h y ngay kênh truy n v a thêm vào. Khi phát hi n ra môi trư ng ñang t c ngh n, bên g i t ñ ng xóa m t ho c vài kênh truy n ñ gi m t c ñ truy n t i. • Phương th c d a trên m u v n s d ng công th c tính thông lư ng như phương pháp căn c vào bên g i, không có gì khác bi t c. Phương pháp k t h p : Phương pháp này là s t ng h p c a c hai phương pháp căn c vào bên g i và căn c vào bên nh n. T c là bên nh n v n ñi u ch nh t c ñ nh n b ng cách thêm b t các kênh truy n, ñ ng th i bên g i cũng thi t l p t c ñ g i h p lý d a vào các gói tin ph n h i. Đ nh hình t l (rate shaping) : M c tiêu c a ñ nh hình t l là cân ñ i t l gi a t c ñ truy n lu ng d li u trư c khi nén và t c ñ hi n th i c a m ng. B i vì, t c ñ video ñã lưu máy ch có th không phù h p v i băng thông hi n th i c a m ng. B ñình hình t l ch ñư c s d ng trong trư ng h p, phương pháp ñi u khi n t c ngh n là phương pháp căn c vào bên g i. Có m t s phương pháp ñ nh hình t l như sau : d ng ñ gi i nén và nén video. Thông thư ng L c mã (Codec filter) : S phương th c này dùng ñ chuy n mã gi a các phương th c nén khác nhau. Vi c gi i nén và nén l i là không hoàn toàn (không gi n nén, nén l i toàn b video) mà ch thao tác d a vào phương th c nén. L c b khung (Frame-dropping filter) : Phân bi t các lo i khung và h y các khung d a vào vi c phân chia ñ quan tr ng c a chúng (ví d th t h d n là B- frame, P-frame, I-frame). B l c b frame dùng ñ làm gi m t c ñ truy n video b ng cách t ch i m t s khung và truy n các khung còn l i t c ñ th p. L c b t ng (Layer-dropping filter) : Phân bi t các t ng và lo i b các t ng tùy theo ñ quan tr ng c a chúng. Vi c lo i b các t ng theo th t t các t ng m r ng cao nh t t i t ng cơ s . L c theo t n s (Frequency filter) : th c hi n các thao tác t ng nén d li u. Cơ ch c a l c theo t n s g m ba thành ph n : 6
- L c th p : lo i b h s DCT nh ng t n s cao - L c gi m màu : th c hi n công vi c gi ng như ph n l c th p, tuy nhiên nó ch thao tác trên thông tin v ñ màu s c c a video. - L c màu thành kh i tr ng : lo i b t t c các thông tin v màu s c c a video. Trong MPEG nó ch ñơn gi n là thay th m i kh i ch a thông tin màu s c b i kh i tr ng. Không gi ng v i l c b kh i, l c theo t ng s làm gi m b t băng thông mà không tác ñ ng t i t c ñ truy n kh i. Nhưng cái giá ph i tr là ch t lư ng c a kh i s b gi m ñi. L c lư ng t hóa l i (Re-quantization filter) : Th c thi các thao tác t ng nén d li u. Đ u tiên, b l c trích các h s DCT t các dòng video ñã ñư c nén thông qua các k thu t tương t như b lư ng t hóa. Sau ñó, b l c lư ng t ng hóa l i các h s DCT v i các bư c lư ng t hóa l n hơn, ñi u ñó t o nên hi u qu là gi m b t t c ñ . 1.1.2.2. Đi u khi n l i Bao g m b n cơ ch chính FEC (forward error correction), truy n l i (retransmission), mã hóa l i ñàn h i (Error-resilient encoding) và che d u l i (Error concealment. a. FEC : Nguyên lý c a FEC là thêm thông tin vào thông ñi p g c ñ có th xây d ng l i thông ñi p trong trư ng h p có m t mát x y ra. Các lo i cơ b n c a thông tin thêm vào g m : Mã hóa kênh (channel coding), Mã hóa ngu n (source coding-based FEC) và Mã hóa k t h p ngu n/kênh (joint source/channel coding). Ta s tìm hi u t ng lo i thông tin thêm này. • Mã hóa kênh (channel coding) : Trong các ng d ng Internet, mã hóa kênh thông thư ng s d ng v i thu t ng mã khóa kh i (block codes). M i m t video ban ñ u chia ra làm các ño n (segment). M i m t ño n tương ng v i k gói tin. Sau ñó ng v i m i ño n, phương pháp mã hóa kh i ñư c áp d ng cho k gói tin ñ t o ra m t kh i n gói tin (n>k). Đ chuy n ñ i tuy t ñ i m t ño n, m t ngư i dùng ch c n b t kỳ k gói tin trong s n gói tin k trên. • Mã hóa ngu n (source coding-based FEC - SFEC) : Là phát ki n g n ñây nh t trong s các phương pháp FEC dành cho vi c truy n video trên Internet. Gi ng mã hóa kênh, mã hóa ngu n cũng thêm thông tin dư th a ñ ph c h i. Ví d , gói tin th n s 7
ch a nhóm kh i th n (group of blocks) và thông tin dư th a c a nhóm kh i th n-1. Đó là m t phiên b n nén c a nhóm kh i th n-1 v i lư ng t l n hơn. • Mã hóa k t h p ngu n/kênh : là m t cách ti p c n ñ t i ưu phân b t l gi a mã hoá ngu n và mã hoá kênh. b. Truy n l i v i ràng bu c ñ tr : Khi bên nh n phát hi n m t gói N, n u (Tc + RTT + Ds < Td(N)) bên nh n s g i yêu c u cho bên g i ñ g i l i gói N. ñây Tc là th i gian hi n t i, RTT là round trip time, Ds là m t thu t ng y u, Ds có th bao g m dung sai c a s ư c lư ng RTT, th i gian tr l i c a bên g i, th i gian gi i mã, T(N) là th i gian mà N ph i hi n th . c. Mã hóa l i ñàn h i : M c ñích là ñ gi m thi u l i c a video ñã nén do vi c m t gói tin. Chu n chung c a phương pháp mã hóa l i ñàn h i bao g m ñ ng b l i nhãn, chia d li u, khôi ph c d li u. Nhưng, nh ng cách th c này l i không phù h p v i môi trư ng wireless cũng áp d ng ñư c cho môi trư ng internet. Do v y, chúng ta s không xét các công c ñàn h i l i. Thay vào ñó chúng ta s trình bày phương th c mã hóa ña mô t (MDC), phương th c này phù h p hơn v i vi c truy n video trên Internet. V i MDC, m t video g c s ñư c mã hóa thành nhi u lu ng theo cách sau : M i m t s mô t cung c p ch t lư ng có th ch p nh n ñư c, k t h p nhi u mô t l i v i nhau thì thu ñư c ch t lư ng t t hơn. Ưu ñi m c a MCD là : - Có tính kháng c t t v i vi c m t mát : N u m t bên nh n nào ñó ch nh n ñư c m t mô t , thì nó v n có th thu ñư c video v i ch t lư ng ch p nh n ñư c. - Có tính tăng cư ng ch t lư ng : N u m t bên nh n nào ñó nh n ñư c nhi u mô t khác nhau c a video, thì nó có th xây d ng ñư c video có ch t lư ng t t b ng cách k t h p các mô t l i v i nhau (càng nhi u mô t thì ch t lư ng càng t t). Tuy nhiên, nh ng ưu ñi m ñó có cái giá c a nó. Đ t o m t mô t cung c p các ch t lư ng ch p nh n ñư c, m i mô t c n ph i ñưa ra các thông tin c n thi t v truy n hình ban ñ u. Thêm vào ñó, m c dù k t h p các mô t ñ cung c p chât lư ng t t hơn, s ñúng ñ n c a vi c k t h p các mô t có th làm cho ch t lư ng nén sau này gi m ñi. 8
1.1.2.3. Che d u l i Mã hóa l i ñàn h i ñư c th c thi bên g i b ng cách tăng cư ng kh năng c v i vi c m t mát cho video nén ngay c khi có th không có s m t mát gói tin. Ngư i ta còn g i ñây là phương pháp phòng b , m t cách ti p c n khác g i là phương pháp ch ng m t mát, ñư c th c thi phía nh n khi mà vi c m t gói tin là th c s x y ra phương pháp này g i là che d u l i. V cơ b n, phương pháp này che d u s m t mát d li u b ng cách trình di n video sao cho không làm cho ngư i xem nh n ra. Có hai phương th c th c thi vi c che d u l i, ñó là n i suy theo không gian và n i suy theo th i gian. Trong phương th c n i suy không gian, các d li u t i nh ng ñi m nh b m t có th ñư c n i suy thông qua nh ng hàng xóm c a nó. Còn n i suy th i gian thì s d ng các d li u c a các frame nh n ñư c ngay trư c nó ñ xây d ng l i d li u c a frame b m t. 1.1.3. D ch v phân ph i phương ti n truy n thông liên t c S h tr t t ng m ng có th c i thi n ñư c ñ tr cũng như s m t mát gói tin. Vi c streaming video cũng như audio ñư c x p vào truy n thông liên t c b i vì chúng bao g m m t hàng ñ i phân ng ch truy n thông. Chúng truy n các thông tin sao cho ñ ñ trình bày theo th i gian. Xây d ng trên cơ s Internet (giao th c IP), d ch v phân ph i phương ti n truy n thông liên t c hư ng t i m c ñích là cung c p ch t lư ng d ch v , và ñ t ñư c hi u qu trong vi c truy n video /audio trên cơ ch c g ng t i ña c a Internet. D ch v phân ph i phương ti n truy n thông liên t c bao g m 3 cơ ch chính là l c d li u t ng m ng, multicast trên t ng ng d ng và nhân b n n i dung. a. L c d li u t ng m ng Như k thu t ñi u khi n t c ngh n, l c d liêu t ng m ng c g ng ñ t ñư c ch t lư ng truy n thông t i ña trong ñi u ki n m ng t c ngh n. B l c máy ch truy n thông có th ñi u ch nh t l truy n video streaming theo tình tr ng c a m ng. Tuy nhiên, máy ch quá b n nên không ñi u khi n ñư c. Do ñó, các nhà cung c p d ch v có th cung c p các b l c m c m ng. 9
Hình 1.6. B l c ñư c cài ñ t t ng m ng Hình 1.6 trên mô t m t ví d v vi c ñ t b l c t ng m ng. Các node ñư c ñánh nhãn “R” thông báo cho b ñ nh tuy n r ng không có thông tin v ñ nh d ng video streaming và có th ng u nhiên v t b gói tin. Các Node có nhãn “Fillter” nh n yêu c u t máy khách và ñi u ch nh lu ng g i b i máy ch tương ng. Gi i pháp này cho phép các nhà cung c p d ch v có th thay th b l c trên m i node b ng b l c m ng. Hơn n a, có th cung c p nhi u b l c trên ñư ng t m t máy ch ñ n máy khách. Hình 1.7. Mô hình h th ng c a b l c t ng m ng. Đ mô ph ng v n hành c a b l c, mô hình h th ng ñư c ch ra trong Hình 1.7. Mô hình bao g m máy ch , máy khách và ít nh t m t b l c và hai kênh o gi a chúng. M t kênh o dùng ñ ñi u khi n, kênh khác dùng cho d li u. Các kênh tương ng t n t i thành c p v i các b l c. Kênh ñi u khi n có hai hư ng và có th là các k t n i TCP. Mô hình trên ch cho phép máy khách có th k t n i v i ch m t máy (b l c cu i cùng), và s ho c chuy n yêu c u ho c th c hi n luôn yêu c u trên chúng. S v n hành c a b l c trên d li u ph ng bao g m: Nh n video streaming t máy ch ho c b l c trư c, th c hi n các yêu c u, truy n ti p các y u c u t i b l c trư c c a nó. Thông thư ng, các b l c lo i frame ñư c s d ng trong l c t ng m ng. Bên nh n có th thay ñ i băng thông c a video streaming b ng cách g i yêu c u t i b l c ñ tăng/gi m t l lo i b frame. Đ quy t ñ nh xem b l c nên tăng hay gi m băng 10