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

1. Đặt vấn đề

Hiện nay, phát thanh quảng bá qua môi trường vô tuyến vẫn là một kênh thông tin

hữu ích phục vụ cuộc sống của con người. Cùng với sự phát triển của công nghệ tin

học viễn thông, đặc biệt là sự gia tăng nhanh chóng của Internet cả về hạ tầng mạng

và nhu cầu phát triển các dịch vụ mới như mua sắm trực tuyến, giải trí qua mạng . .

công nghệ phát thanh cũng có những chuyển biến theo xu hướng hình thành một

phương thức truyền tải mới, lấy Internet làm công cụ quảng bá tín hiệu phát thanh

tới bạn nghe đài.

Hình 1: Phân bố người dùng tại Hoa Kỳ sử dụng dịch vụ quảng bá

phát thanh - truyền hình qua Inetenet [58].

Hiện nay, hầu hết các đài phát thanh quốc gia đều có website riêng và thực hiện

dịch vụ phát thanh qua mạng Internet. Theo một số thống kê gần đây [58] tại thời

điểm quý I năm 2005, hàng tháng ở Mỹ có khoảng 55 triệu người dùng Internet

truy nhập dịch vụ nghe đài hoặc xem truyền hình trực tuyến như thể hiện trên hình

1. Trong đó số lượng người dùng nghe đài qua mạng Internet thống kê theo tháng ≈

37 triệu người và theo tuần ≈ 20 triệu người.Các ràng buộc về tính đáp ứng thời gian và độ tin cậy của ứng dụng thời gian thực

kéo theo yêu cầu phát triển cấu trúc giao thức mới. Phương truyền thông đa hướng

( multicast ) đang được tập trung nghiên cứu kết hợp với giao thức truyền tải thời

gian thực RTP / RTCP nhằm hình thành các cơ chế đảm bảo chất lượng dịch vụ

cho các ứng dụng thời gian thực qua đó hạn chế nhược điểm của truyền thông đơn

hướng cũng như đặc tính không đảm bảo chất lượng dịch vụ của môi trường

Internet hiện tại. Các ứng dụng mới có yêu cầu chất lượng dịch vụ nghiêm ngặt hơn

đang được quan tâm nghiên cứu cả về phương diện xây dựng mô hình hệ thống

truyền tải cũng như cơ chế đảm bảo chất lượng thu nhận tín hiệu.

Với đối tượng nghiên cứu là mô hình hệ thống và chất lượng dịch vụ truyền tải tín

hiệu phát thanh thời gian thực qua mạng IP, luận án tập trung nghiên cứu đề xuất

và xây dựng mô hình ứng dụng RoIP ( Radio over IP ) thực hiện truyền tải tín hiệu

phát thanh thời gian thực qua mạng IP kết hợp trên hai phương diện kết hợp truyền

thông đơn hướng ( unicast ) với truyền thông đa hướng ( multicast ) và kết hợp

môi trường truyền tải hữu tuyến với truy nhập vô tuyến theo chuẩn IEEE 802.11.

Nghiên cứu các thuật toán điều khiển lịch trình bộ đệm tái tạo thích ứng và ảnh

hưởng của mạng đối với chất lượng tín hiệu phát thanh truyền tải qua mạng IP.

Trên cơ sở đó, đề xuất phương pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ RoIP sử dụng

thuật toán điều khiển tham số nguồn thích ứng theo tình trạng hệ thống nhằm đảm

bảo chất lượng tín hiệu tại đầu thu. Thiết lập mô hình đánh giá các tham số chất

lượng dịch vụ QoS và đề xuất mô hình đo đạc thông số chất lượng tín hiệu phát

thanh tại đầu thu qua mạng IP theo thời gian thực.

pdf 55 trang chauphong 19/08/2022 11120
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP

Luận án Một phương pháp đảm bảo chất lượng cho dịch vụ truyền thông đa hướng thời gian thực qua mạng IP
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
 YZWX › WXYZ 
ĐỖ TRỌNG TUẤN 
MỘT PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG 
CHO DỊCH VỤ TRUYỀN THÔNG ĐA HƯỚNG 
THỜI GIAN THỰC QUA MẠNG IP 
Chuyên ngành: Thông tin vô tuyến, phát thanh và 
 vô tuyến truyền hình 
Mã số: 2.07.02 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
PGS.TS. PHẠM MINH HÀ 
Hà Nội - 2006
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của chính bản thân. Các kết 
quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công 
trình nào khác. 
 Tác giả luận án 
Đỗ Trọng Tuấn 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS. Phạm Minh Hà - người đã dìu 
dắt và giúp đỡ tôi trong cả lĩnh vực nghiên cứu của luận án cũng như trong công 
tác chuyên môn và cuộc sống. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong Khoa Điện tử Viễn thông đã giúp đỡ 
tôi trong quá trình học tập, công tác và nghiên cứu từ khi tôi là sinh viên, rồi là 
thành viên của khoa Điện tử Viễn thông – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Đào tạo & Bồi dưỡng Sau Đại học, Phòng 
Quản lý Khoa học & CGCN, Trung tâm Thông tin & Mạng - Trường ĐHBK Hà 
Nội, Trung tâm Âm thanh, Trung tâm ứng dụng công nghệ phát thanh - Đài tiếng 
nói Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn 
thành luận án. 
Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình và những góp ý quý báu của các anh chị và 
các bạn đồng nghiệp tại phòng thí nghiệm kỹ thuật thông tin: TS. Nguyễn Hữu 
Thanh, ThS. Đỗ Trọng Tú, TS. Nguyễn Văn Đức, ThS. Nguyễn Quốc Khương, 
TS. Trần Thị Ngọc Lan, TS. Nguyễn Hữu Trung. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy 
Phạm Văn Tuân đã chỉ dẫn và giới thiệu giúp tôi liên hệ thực tế, cảm ơn anh 
Nguyễn Năng Khang đã nhiệt tình giúp tôi tìm hiểu cấu hình thực tế hệ thống kỹ 
thuật của Đài Tiếng Nói Việt Nam. 
Tôi xin chân thành cảm ơn giáo sư Tomio Takara và các thành viên phòng thí 
nghiệm xử lý tiếng nói, Bộ môn Kỹ thuật Thông tin, Đại học Ryukyus đã tạo điều 
kiện giúp đỡ tôi triển khai mô hình thực nghiệm giữa ĐHBK Hà Nội và ĐH 
Ryukyus, Nhật Bản. Xin cảm ơn người bạn Pin Hu đang nghiên cứu tại Đại học 
Plymouth-Anh quốc, về nhiệt tình khoa học và các số liệu mà anh đã cung cấp. 
Tôi đặc biệt cảm ơn Gia đình, Thầy tôi và Người bạn thân thiết đã động viên tôi 
trong những lúc khó khăn. 
 NCS. Đỗ Trọng Tuấn 
MỤC LỤC 
Lời cam đoan 
Lời Cảm ơn 
Mục lục 
Danh mục các từ khóa, các từ viết tắt 
Danh sách các hình vẽ, các bảng và kí hiệu toán học 
MỞ ĐẦU 
 1. Đặt vấn đề .....................................................................................................1 
 2. Đối tượng và mục tiêu của luận án ............................................................3 
 3. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước ...................................3 
 4. Hướng tiếp cận.............................................................................................6 
 5. Kết cấu của luận án .....................................................................................7 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN THÔNG ĐA HƯỚNG VÀ 
 MÔ HÌNH HỆ THỐNG RoIP 
1.1 Các phương thức truyền thông qua Internet ........................................8 
1.2 Truyền thông đa hướng qua mạng IP .................................................10 
1.2.1 Khái niệm.....................................................................................11 
1.2.2 Đặc điểm......................................................................................11 
1.2.3 Nguyên lý truyền thông đa hướng qua mạng IP..........................12 
1.2.4 IP multicast ..................................................................................15 
1.3 Truy nhập vô tuyến theo chuẩn IEEE 802.11.....................................19 
1.3.1 Phổ tần số vô tuyến......................................................................19 
1.3.2 Cấu trúc giao thức IEEE 802.11..................................................20 
1.3.3 Các cấu hình mạng truy nhập vô tuyến .......................................23 
1.3.4 Các khu vực dịch vụ mở rộng......................................................24 
1.3.5 Hệ thống phân tán........................................................................26 
1.4 Mô hình hệ thống RoIP ............................................................ 26 
1.4.1 Khái niệm ........................................................................................ 26 
 1.4.2 Những lợi ích và cản trở công nghệ.................................................27 
1.4.3 Mô hình hệ thống RoIP hiện tại của đài tiếng nói Việt Nam. ......... 28 
1.4.4 Mô hình hệ thống RoIP đề xuất....................................................... 31 
 1.5 Kết luận chương 1..................................................................... 39 
CHƯƠNG 2: PHỎNG TẠO THAM SỐ CHẤT LƯỢNG CỦA TÍN HIỆU 
 PHÁT THANH KHI TRUYỀN TẢI QUA MẠNG IP 
2.1 Các tham số chất lượng mạng ...............................................................40 
2.1.1 Giới thiệu.........................................................................................40 
2.1.2 Tổn thất gói tin ................................................................................41 
2.1.3 Trễ và biến động trễ ........................................................................44 
2.2 Đề xuất mô hình phỏng tạo tham số QoS qua mạng IP.....................48 
2.2.1 Kiến trúc mô hình............................................................................48 
2.2.2 Phỏng tạo tham số mạng IP đa hướng ............................................50 
2.3 Kết quả triển khai thực nghiệm ...........................................................51 
2.4 Kết luận chương 2..................................................................................58 
CHƯƠNG 3: ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG TÍN HIỆU TẠI ĐẦU THU 
 TRUYỀN TẢI QUA MẠNG IP THEO THỜI GIAN THỰC 
3.1 Vấn đề tái tạo tín hiệu phát thanh tại đầu thu....................................60 
3.2 Thuật toán ước đoán trễ tái tạo............................................................61 
3.2.1 Thuật toán trung bình hàm mũ Exp-Avg .......................................61 
3.2.2 Thuật toán trung bình hàm mũ nhanh F-Exp-Avg ........................63 
3.2.3 Thuật toán trễ tối thiểu Min-D........................................................63 
3.2.4 Thuật toán phát hiện đột biến Spike-Det .......................................63 
3.2.5 Thuật toán cửa sổ ...........................................................................64 
3.3 Đánh giá chất lượng tín hiệu tại đầu thu .............................................66 
3.3.1 Phương pháp đánh giá chất lượng chủ quan...................................68 
3.3.2 Phương pháp đánh giá chất lượng khách quan...............................69 
 3.4 Giải pháp đảm bảo chất lượng truyền tải tín hiệu phát thanh 
qua mạng IP................................................................................................. 74 
3.4.1 Đặt vấn đề. ......................................................................................74 
3.4.2 Thiết lập thông số nguồn. ...............................................................74 
3.4.1 Giải pháp đảm bảo chất lượng tín hiệu tại đầu thu.........................77 
3.4.2 Cấu hình thực nghiệm và kết quả....................................................81 
3.5 Kết luận chương 3...................................................................................91 
Kết luận của luận án...........................................................................................92 
Hướng phát triển của đề tài...............................................................................93 
Danh mục công trình của tác giả. 
Tài liệu tham khảo. 
Các phụ lục của luận án. 
 Từ khóa: 
Real-time service, IP multicast, RoIP, VoIP, QoS, 
WLAN IEEE 802.11, Heterogeneous Networks. 
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 
Từ viết tắt Tiếng Anh Nghĩa Tiếng Việt 
ACR Absolute Category Rating Đánh giá phân loại tuyệt đối 
ADPCM Adaptive Diffirential PCM Điều xung mã vi sai thích ứng 
AN Access Network Mạng truy nhập 
AP Access Point Điểm truy nhập vô tuyến 
ATR Audio Tape Recorder Máy ghi băng âm thanh 
BSA Basic Service Area Vùng dịch vụ cơ bản 
BSA Basic Service Area Vùng dịch vụ cơ bản 
BSS Infrastructure Basic Service Set Cấu hình mạng phụ thuộc 
CODEC Coder / Decoder Bộ mã hóa / giải mã 
DAT Digital Audio Tape Băng âm thanh số 
DAW Digital Audio WorkStation Máy trạm xử lý âm thanh số 
DCR Degradation Category Rating Đánh giá phân loại theo mức suy giảm chất lượng 
DMOS Degradation MOS Điểm đánh giá suy giảm chất lượng 
DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số 
DSSS Direct Sequence Spectrum Spread Trải phổ dãy trực tiếp 
eRTP enhanced RTP packet Gói RTP cải tiến 
ESS Extended Service Set Vùng dịch vụ mở rộng 
FCC Frequency Commission Tổ chức quản lý tần số 
FEC Forward Error Correction Sửa lỗi trước 
FHSS Frequency Hoping Spectrum Spread Trải phổ nhảy tần 
GOB Good Or Better Thông số đánh giá độ chất lượng tốt 
IANA Internet Address Number Asignment 
Tổ chức cấp phát địa chỉ 
Internet 
IBSS Indepentent Basic Service Set Cấu hình mạng độc lập 
IETF Internet Enginering Task Force Nhóm đặc trách kỹ thuật Internet 
IGMP Internet Group Management Protocol 
Giao thức quản lý nhóm 
mạng Internet 
IGMP Internet Group Management Protocol 
Giao thức quản nhóm 
Internet 
IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet 
IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức IP phiên bản 4 
ITU International Telecommunication Union Tổ chức viễn thông quốc tế 
iVoVGateway internet Voice of VietNam Gateway 
Cổng chuyển đổi giao thức 
truyền tải tín hiệu phát thanh 
qua mạng IP 
iVoVReceiver internet Voice of VietNam Receiver 
Máy thu tín hiệu phát thanh 
qua mạng IP 
iVoVStation internet Voice of VietNam Station Máy chủ phát thanh qua mạng IP 
LLC Logical Link Control Điều khiển liên kết dữ liệu logic 
LPC Linear Predictive Encoding Mã hoá dự đoán tuyến tính 
LPC Linear Predictive Coding Mã hóa dự đoán tuyến tính 
LR Loss Rate Tỷ lệ tổn thất 
MAC Media Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện truyền thông 
MBONE Multicast BackBone Mạng đường trục hỗ trợ multicast 
MCR Master Control Room Phòng tổng khống chế 
 MOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá chất lượng 
MRouter Multicast Router Bộ định tuyến hỗ trợ multicast 
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ghép kênh đa sóng mang 
OSI Open Systems Interconnection Mô hình liên kết các hệ thống mở 
PAMS Perceptual Analysis Measurement System 
Hệ thống đo đạc phân tích 
cảm nhận 
PCM Pulse Code Modulation Điều xung mã 
PESQ Perceptual Evaluation of Speech Quality 
Đánh giá cảm nhận chất 
lượng tiếng nói 
PLC Packet Loss Concealment Bù tổn thất gói tin 
POW Poor or Worse Thông số đánh giá độ chất lượng tồi 
PQoS Perceived Quality of Service Chất lư ... ng. Khuyến 
nghị RFC 3550 quy chuẩn các giao thức truyền tải thời gian thực RTP (Real- 
Time Protocol) và giao thức điều khiển thời gian thực RTCP (Real-Time Control 
Protocol) để truyền tải và quản lý các tín hiệu tiếng nói và hình ảnh. 
RTP được áp dụng chủ yếu cho các ứng dụng thời gian thực được thiết kế để 
đồng bộ các luồng lưu lượng khác nhau nhằm xử lý biến động trễ và sai nhầm 
thứ tự. Tuy nhiên, giao thức này không đảm bảo việc phân phối lưu lượng theo 
thời gian thực hoặc khôi phục các gói tin bị tổn thất cũng như đảm bảo băng 
thông sẵn có cho các ứng dụng xác định (không giải quyết vấn đề chất lượng 
dịch vụ). 
RTCP là giao thức được áp dụng cùng giao thức RTP, dựa trên việc truyền dẫn 
định kỳ các gói tin điều khiển tới các thành viên trong phiên làm việc. RTCP 
cung cấp cơ chế phản hồi chất lượng dịch vụ QoS và thông tin phiên làm việc 
cho mục đích ghép kênh, điều khiển lỗi tiêu đề, nhận dạng ứng dụng thông qua 
số hiệu cổng . . . 
Cả giao thức RTP và RTCP chạy trên đỉnh của giao thức UDP nhằm cung cấp 
khả năng thời gian thực tốt hơn và giảm bớt phần tiêu đề. Sau khi số hóa các 
mẫu tín hiệu phát thanh tương tự và mã hóa, thông tin RTP và RTCP được đóng 
vào gói IP với phần tiêu đề UDP để tạo thành yêu cầu truyền gói tin tín hiệu 
phát thanh. 
Hình 1. 22: Các giao thức và chuẩn cho dịch vụ RoIP 
1.4.3.2 Giao thức truyền tải thời gian thực RTP 
Hình 1. 23: Tiêu đề gói RTP 
Hiện nay hầu hết các ứng dụng audio, video thời gian thực đều sử dụng giao 
thức RTP để truyền tải dữ liệu. RTP nằm ở trên lớp giao thức truyền tải , điển 
hình là UDP hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực và cung cấp khả năng phân phối 
dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối. RTP hỗ trợ truyền tải các loại tải tin khác nhau 
cùng thông tin về nhãn thời gian cho phép xác định thời điểm tái tạo thông tin tại 
bên thu. Ngoài ra, RTP cũng mang thông tin về số thứ tự gói tin truyền tải, qua 
đó ứng dụng tại đầu cuối có thể phát hiện các gói tin tổn thất, các gói tin nhận 
lặp lại cũng như các gói tin nhận sai thứ tự. căn cứ vào các thông tin đó, bên thu 
có thể thực hiện các giải thuật bù thất nhằm đảm bảo chất lượng tín hiệu thu 
nhận. 
Theo khuyến nghị RFC 3550, cấu trúc gói RTP bao gồm phần tiêu đề và phần tải 
tin. Cấu trúc phần tiêu đề gói RTP phiên bản 2 được thể hiện trên hình 1.24, bao 
gồm một số trường thông tin chính được sử dụng trong luận án như sau: 
- Phần tải tin PT (Payload Type) gồm 7 bit xác định khuôn dạng thông tin mang 
trong gói RTP kế sau phần tiêu đề. 
- Số thứ tự gói tin (Sequence Number): gồm 16 bit, mang thông tin số thứ tự gói 
RTP được gửi từ bên phát và sẽ tăng tuần tự mỗi khi có một gói RTP được gửi 
đi. Số thứ tự gói RTP cho phép hiện các gói tin tổn thất, các gói tin nhận lặp lại 
cũng như các gói tin nhận sai thứ tự. 
- Nhãn thời gian (Time Stamp): gồm 32 bit phản ánh thời điểm lấy mẫu của mẫu 
dữ liệu đầu tiên trong phần tải tin và tăng lên một tương ứng với mỗi mẫu dữ 
liệu cho dù các mẫu dữ liệu được truyền tải qua mạng hoặc bị hủy bỏ trong khi 
không có tín hiệu từ nguồn như trường hợp gặp khoảng lặng trong truyền tiếng 
nói. Nhãn thời gian giúp bên nhận tính toán biến động trễ của các gói RTP cũng 
như đồng bộ với bên phát. 
Giao thức RTP được mở rộng và bổ sung bởi giao thức điều khiển RTCP (RTP 
control protocol) cho phép trao đổi thông tin của các thành viên tham gia phiên 
làm việc. RTCP thực hiện giám sát việc phân phối dữ liệu và cung cấp các chức 
năng thống kê cho người dùng. Các đầu cuối thu nhận có thể sử dụng RTCP như 
một cơ cấu phản hồi thông tin trở lại bên phát về chất lượng trao đổi thông tin. 
1.4.3.3 Hệ thống RoIP đề xuất 
Hệ thống RoIP được đề xuất và xây dựng từ quan điểm áp dụng mô hình truyền 
tải tiếng nói/âm thanh [8][19][20] và mô hình truyền thông đa hướng qua mạng 
IP [12][13][51]. Hệ thống truyền tải tín hiệu phát thanh từ nguồn Tx đến đích Rx 
qua mạng IP cần thực hiện các chức năng sau: 
 Mã hóa / giải mã và tạo / mở gói 
Để truyền tải tín hiệu phát thanh tương tự qua mạng IP, trước hết phải số hóa và 
mã hóa tín hiệu. Quá trình chuyển đổi được thực hiện bởi các bộ mã hóa (coder) 
và giải mã (decoder) trong tiến trình ngược lại. Điều xung mã PCM (Pulse Code 
Modulation) và điều xung mã vi sai ADPCM (Adaptive Differential PCM) là các 
phương thức mã hóa/ giải mã (codec) dạng sóng được sử dụng phổ biến trong 
mạng điện thoại công cộng PSTN. Mã hóa dạng sóng sử dụng các kỹ thuật nén 
thông qua các đặc tính của biên độ tín hiệu. Khác với mã hóa dạng sóng, mã hóa 
nguồn nén tín hiệu phát thanh thông qua việc truyền tải các thông tin tham số của 
tín hiệu phát thanh, do đó yêu cầu băng thông nhỏ hơn. 
Các kỹ thuật mã hóa cho truyền thoại qua mạng IP đã được chuẩn hóa bởi ITU-T 
và được áp dụng như các chuẩn G.711, G.723.1 và G.729. Bảng 2. 1 thể hiện 
thông tin đặc trưng cho các chuẩn sử dụng các kỹ thuật mã hóa tín hiệu khác 
nhau [28]. 
Bảng 2. 1: Một số thông số chuẩn mã hóa tín hiệu 
Tên chuẩn Tốc độ (kbps) Kích thước khung (ms) Tỷ lệ nén 
G.711 64 0,125 2:1 
5,3 30 8:1 
G723.1 
6,3 30 7:1 
G.729 8 10 8:1 
Về tổng quát, việc sử dụng chuẩn G.711 có thể nhận được chất lượng tín hiệu 
phát thanh đầu ra tốt nhưng tỷ lệ nén thấp và tốc độ bit cao dẫn đến hạn chế 
trong việc triển khai ứng dụng RoIP với hạ tầng mạng hiện nay chỉ đáp ứng được 
các dịch vụ băng thông nhỏ. Cả hai chuẩn G.723.1 và G.729 có tỷ lệ nén cao với 
chất lượng tín hiệu phát thanh chấp nhận được cùng hệ số đánh giá chất lượng 
MOS từ 3,65, đến 3,9. 
Khối tạo gói là cơ cấu được thiết kế sau khối mã hóa thực hiện chức năng đóng 
gói số liệu âm thanh đã mã hóa theo chuẩn giao thức RTP/UDP/IP và tách gói 
trong quá trình ngược lại. 
 Đệm dữ liệu phát và đệm dữ liệu tái tạo 
Trong hệ thống RoIP, các gói tin mang tín hiệu phát thanh ở phía phát được lưu 
giữ tại bộ đệm phát trước khi truyền vào mạng IP. Bộ đệm này có tác dụng đảm 
bảo tốc độ nguồn phát ổn định dưới sự điều khiển của bộ tạo lịch trình phát dữ 
liệu. 
Tín hiệu được tái tạo tại phía thu đáp ứng tính thời gian thực theo thứ tự tạo ra 
bên phát. Chức năng cơ bản của bộ đệm tái tạo là thu nhận, lưu giữ các gói tin và 
chuyển tiếp gói tin theo lịch trình tái tạo do cơ cấu điều khiển đưa ra. Lịch trình 
tái tạo có thể thực hiện theo phương thức cố định hoặc thích ứng nhưng cả hai 
phương thức trên đều yêu cầu đồng bộ giữa bên phát và bên thu do sự thay đổi 
của tình trạng mạng. Phương thức tạo lịch trình cố định đơn giản nhưng gây nên 
trễ không đổi và không cho phép đáp ứng sự thay đổi của trễ mạng. Phương thức 
tạo lịch trình thích ứng được đưa ra để giải quyết các hạn chế trên và được điều 
khiển bởi các thuật toán điều khiển bộ đệm tái tạo tương ứng nhằm tận dụng 
khoẳng lặng (silence time) giữa các khoảng tín hiệu phát thanh tích cực 
(talkspurt) nhằm thay đổi thời gian tái tạo trong mỗi khoảng tín hiệu phát thanh 
tích cực. 
 Phát hiện khoảng tín hiệu tích cực / khoảng lặng 
Tín hiệu phát thanh bao gồm khoảng tín hiệu tích cực và khoảng lặng được phân 
biệt bởi ngưỡng năng lượng của tín hiệu nguồn. Chức năng phát hiện khoảng tín 
hiệu tích cực và khoảng lặng được thực hiện tại khâu xử lý nguồn ở bên phát 
nhằm cho phép điều chỉnh lịch trình tái tạo theo khoảng tín hiệu tích cực và tiết 
kiệm băng thông đường truyền. 
 Bù tổn thất gói tin 
Cơ cấu bù tổn thất gói tin PLC (Packet Loss Colcealment) được sử dụng để đảm 
bảo chất lượng tín hiệu phát thanh tái tạo do các gói tin tổn thất. Cơ cấu PLC 
được thực hiện tại đầu thu nhằm thay thế các gói tin đã bị tổn thất thông qua việc 
chèn nhiễu nền, khoảng lặng hoặc các gói tin trước đó. 
Trên cơ sở các chức năng trên, luận án đề mô hình lý thuyết (hình 1.25), xuất mô 
hình cấu trúc giao thức (hình 1.26) và mô hình triển khai thực tế (hình 1.27) của 
hệ thống RoIP. Tín hiệu phát thanh nguồn từ bên phát (iVoVStation) theo kết nối 
đơn hướng tới cổng chuyển đổi giao thức (iVoVGateway) được truyền tải qua 
mạng truy nhập đa hướng tới đầu thu (iVoVReceiver). Các thành phần trong mô 
hình lý thuyết được thực hiện tại máy chủ RoIP, các máy trạm và cổng chuyển 
đổi giao thức. Thành phần iVoVGateway thực hiện chức năng chuyển đổi giao 
thức đơn hướng sang giao thức đa hướng và giao tiếp giữa mạng hữu tuyến và 
mạng truy nhập WLAN IEEE 802.11. Bên cạnh đó, để phục vụ việc đánh giá 
ảnh hưởng của mạng khi không có điều kiện triển khai hệ thống trên môi trường 
thực tế (hình 1.5), chức năng phỏng tạo tham số QoS của mạng IP có thể được 
tích hợp iVoVGateway và được đề cập trong chương 2. Hệ thống RoIP đề xuất 
được kiểm chứng bằng thực nghiệm tại chương 3. 
Hình 1. 24: Mô hình lý thuyết hệ thống truyền tín hiệu phát thanh qua mạng IP
Hình 1. 25: Cấu trúc giao thức hệ thống RIP đề xuất. 
Hình 1. 26: Mô hình triển khai thực nghiệm hệ thống RoIP đề xuất. 
Đài phát thanh 
1.5 Kết luận chương 1 
Truyền thông đa hướng qua mạng IP hạn chế được nhược điểm chiếm dụng 
đường truyền khi số người dùng tăng cao của truyền thông đơn hướng cũng như 
trong truyền thông quảng bá khi gói tin được truyền tải đến tất cả người dùng 
trong mạng kể cả trong trường hợp không có yêu cầu. Đặc tính của truyền thông 
đa hướng qua mạng IP có điểm tương đồng như phát thanh quảng bá ở chỗ 
người dùng chỉ cần gia nhập nhóm đa hướng tương ứng với việc bật máy thu và 
lựa chọn tần số của đài muốn nghe là có thể thu nhận được các thông tin mà đài 
đó cung cấp. Đối với truyền thông đa hướng, địa chỉ multicast có vai trò như tần 
số của đài cần nghe và máy tính có vai trò như chiếc máy thu radio. Khi đó, 
người dùng có thể thay đổi địa chỉ nhóm multicast của máy tính để tham gia vào 
một nhóm multicast khác, tương tự như việc ta thay đổi tần số máy thu để 
chuyển sang chương trình khác. Việc kết hợp truyền thông đa hướng với môi 
trường mạng truy nhập vụ tuyến WLAN IEEE 802.11 hình thành một phương 
thức truy nhập nguồn tín hiệu phát thanh mới, vừa tận dụng băng thông đường 
truyền, dễ dàng quản lý thông qua địa chỉ nhóm multicast cũng như tận dụng hạ 
tầng mạng Internet sẵn có và các điểm truy nhập Wi-Fi đang ngày được mở 
rộng. 
Một hệ thống RoIP điển hình bao gồm một số thành phần và cơ cấu chính nhằm 
điều khiển quá trình truyền tải số liệu tín hiệu phát thanh và được lựa chọn liên 
quan đến các khía cạnh chi phí đầu tư, hiệu quả hệ thống và chất lượng dịch vụ. 
Hệ thống RoIP có thể mang lại các ưu điểm nổi bật như hiệu suất sử dụng hệ 
thống cao nhờ việc tận dụng hạ tầng mạng IP hiện có, tiết kiệm băng thông, hỗ 
trợ các ứng dụng đa điểm. Tuy nhiên, do đặc tính của các mạng IP, việc triển 
khai hệ thống RoIP phải đối mặt với một số thách thức, đặc biệt về khía cạnh 
chất lượng dịch vụ QoS. Tổn thất gói tin, trễ mạng và biến động trễ mạng là 3 
tham số chính ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu tái tạo tại đầu thu. Việc nghiên 
cứu các cơ cấu và phương thức điều khiển thích ứng với tình trạng mạng có ý 
nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng của hệ thống RoIP. 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_mot_phuong_phap_dam_bao_chat_luong_cho_dich_vu_truye.pdf