HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Nguyễn Trung Hải
NGHIÊN CỨU LƯU LƯỢNG VIDEO
TRONG MẠNG NGN

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 60.52.70
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2011
2
Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Chiến Trinh Phản biện 1: TS.Nguyễn Trung Kiên
Phản biện 2: TS. Dư Đình Viên
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: 13 giờ 30 ngày 11 tháng 02 năm 2012

1.1. Giới thiệu chung về truyền tải tín hiệu video
trên mạng
1.1.1. Công nghệ truyền hình Internet
Dưới góc độ công nghệ, có thể coi các dịch vụ
truyền hình Internet như sự phát triển ở mức độ cao của
truyền thông Internet (còn gọi là Webcasting) và là bước
phát triển tiếp theo, nối tiếp công nghệ Web trong hai
thập kỷ trước đây, một công nghệ có khả năng đưa thông
tin lên phạm vi toàn cầu trên World Wide Web đến người
sử dụng Internet một cách nhanh chóng và hiệu quả kinh
tế cao nhất.
1.1.2. Tóm lược về tiêu chuẩn MPEG
Được thiết lập từ năm 1998, MPEG (Motion
Picture Experts Group) là một nhóm nghiên cứu thuộc
ISO/IEC, có nhiệm vụ phát triển các tiêu chuẩn mã hóa
cho hình ảnh và âm thanh kỹ thuật số. Cho đến nay,
nhóm nghiên cứu này đã phát triển được một số các tiêu
chuẩn cho việc nén âm thanh và hình ảnh. Mỗi tiêu chuẩn
được áp dụng cho những ứng dụng cụ thể và tương ứng có
tốc độ bit khác nhau.
5

+ MPEG-1: Được thiết kế tốc độ tối đa đến
1.5Mbps. Được dùng phổ biến cho các ứng dụng video
CD-ROM và các ứng dụng video trên internet.
+ MPEG-2: Được thiết kế cho các ứng dụng có tốc
độ bit từ 1. 5Mbps đến 15Mbps. Tiêu chuẩn MPEG-2 áp
dụng cho Truyền hình kỹ thuật số.
+ MPEG-4: Được thiết kế cho các ứng dụng có tốc
độ bit rất thấp cho đến các ứng dụng có tốc độ bit rất cao.

khoảng thời gian đi từ nguồn đến đích của các gói tin.
Jitter càng lớn khi xảy ra nghẽn mạng hay tắc nghẽn tại
máy chủ dịch vụ. Jitter có thể gây ra tràn bộ đệm tại set-
top-box, gây lên hiện tượng dừng hình tại đầu cuối. Hiện
tượng Timing drift xảy ra khi đồng hồ tại đầu gửi và đầu
nhận có sự sai khác nhau về tốc độ, gây ra sự tràn vùng
đệm tại đầu nhận.
7

1.2 Các đặc tính lưu lượng
1.2.1. Tính ngẫu nhiên tự đồng dạng
1.2.1.1 Định nghĩa
Xét quá trình ngẫu nhiên thời gian rời rạc hay chuỗi
thời gian X(t), t

Z, trong đó X(t) được thể hiện như là
tổng lưu lượng ( gói, byte hoặc bit) tính đến thời điểm t.
Định nghĩa 1.1
Quá trình giá trị thực { X(t), t

R} có tính gia số
dừng nếu :
{ X(t+∆t)-X(∆t), t

R}d { X(t)-X(0)}
Với mọi ∆t

R.
Định nghĩa 1.2
Quá trình giá trị thực { X(t), t


Hệ số mũ H được gọi là tham số Hurst nó chỉ thị
tính đồng dạng của quá trình ngẫu nhiên.
1.2.1.1. Các tính chất của quá trình đồng dạng
Quá trình phân dạng với tham số tự đồng dạng H
có thể được ký hiệu là H-ss (H-self-similar). Quá trình tự
đồng dạng không suy biến không thể là quá trình dừng.
Tuy nhiên, có một sự liên hệ quan trọng giữa quá trình tự
đồng dạng và quá trình dừng.
Định lý 1.1
Nếu {X(t), 0<t<} là một quá trình H-ss thì

)()(
ttH
eXetY

 -<t<,

là quá trình dừng. Ngược lại, nếu {Y(t), -<t<} là quá
trình dừng thì
)(ln)( tYttX
H
 0<t<,

là một quá trình H-ss.

1.2.1.3. Quá trình tự đồng dạng tổ hợp
Cho Y= { Y
i
, iZ}, là một quá trình dừng với hàm

~

r
c
và một số thực )1;0(


, H22



thỏa mãn :
1
)(
lim




kc
kr
r
k

Quá trình


ZiY
i
, được gọi là quá trình dừng với

phân phối gamma được sử dụng rộng rãi. Chúng hoàn
toàn xác định bởi hai tham số, có thể dễ dàng được ước
tính bằng cách sử dụng phương pháp ước tính có chọn lọc
có giá trị dự toán thực tế và phương sai. Kết quả là, hai
thời điểm và hệ số tương quan r được yêu cầu duy nhất để
mô tả các đặc tính lưu lượng VBR .
11

1.3.3. Video quảng bá (Video Broadcasting)
Các đoạn video điển hình cho phim ảnh, tin tức,
thể thao và các chương trình giải trí ngày càng năng động
hơn. Video VBR quảng bá khác video VBR hội nghị bởi
tốc độ bit. Do đó, chuỗi video hội nghị bao gồm chủ yếu
là hình ảnh, trong khi video quảng bá có thể được đặc
trưng bởi một cảnh tĩnh thay đổi.
1.3.3.1. Xác định cảnh thay đổi
Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng cảnh tương
ứng với chiều dài như một quy luật, sự phân bố đơn duy
nhất. Ba phân bố sau đây đã mô tả độ dài của cảnh:
Gramma phân phối:
0,
)1(
)(
)( 



xe
x
x

kx
xk
xk
x
k
kb
P






1.3.3.2. Khung nội cảnh
Cường độ phân tích bit cho thấy cảnh đó ảnh hưởng đến
hai khung hình và sau khi cảnh thay đổi frame đầu tiên là
rất lớn. Nếu Z
n
được nhận biết bởi số ô trong frame n của
cảnh thay đổi và Y
n
là số ô trong frame thứ (n+1), thì:
nnn
bZaY


1

Trong đó ε
n

)1( n
, . . . .
Thông thường X(t
i
) được mô hình hóa bởi một họ
các biến ngẫu nhiên với mật độ phân bố xác xuất cho
trước và tham số thời gian t. Nếu bộ các giá trị có thể
(Không gian trạng thái) là hữu hạn hay đếm được thì ta có
một quá trình với trạng thái rời rạc. Trong trường hợp
ngược lại thì quá trình đó có trạng thái liên tục.
Tham số thời gian t có thể hữu hạn hay đếm được,
khi đó ta có quá trình rời rạc theo thời gian S = {X
n
}

0n
.
Khi t có thể nhận bất kỳ giá trị nào trên tập hợp hữu hạn
14

hoặc vô hạn các đoạn thì sẽ dẫn đến một quá trình liên tục
theo thời gian S = {X
t
}

0t
.
2.1.2. Các tham số mô hình lưu lượng
Hàm phân bố của xác xuất A
n

 Giá trị trung bình:
M[B
H
(t)] =0
 Phương sai :
15 
2
[B
H
(t)] =

2
[Xt
H
] = t
2H
;
 Hệ số tương quan :
r
BH
(t, r) = M [B
H
(t)B
H
(

)] =

hệ thống, đặc biệt trong trường hợp hệ thống được điều
khiển bởi lưu lượng tự đồng dạng.
2.2.1.2. Mô hình nhiễu Gauss phân dạng FGN
Nhiễu Gauss phân dạng (FGN – Fractionnal
Gaussian Noise) là quá trình của các gia số FBM, nghĩa là
X
H
(t) =

1 [B
H
(t +

) – B
H
(t) ]
trong đó

là một gia số.
16

2.2.1.3. Ưu nhược điểm của các mô hình FBM/FGN
Lưu lượng tự đồng dạng (đối với quá trình gia số)
có thể được mô hình hóa bởi mô hình ‘ FGN + giá trị
trung bình ’ với phương sai và H cho trước. Các mô hình
FBM/FGN được sử dụng rộng rãi trong các bài toán thiết
kế mạng do đặc tính Gauss và thang độ chính xác cho
phép thực hiện các nghiên cứu giải thích toán học khá sâu
về đặc tính của hàng đợi.
Các mô hình FBM/FGN có những sự giới hạn nhất


2
B
2
+…+

q
B
q
,
với B
r
, 1

r

q là các hằng số thực, còn Z
n
là các
biến ngẫu nhiên không tương quan với giá trị trung bình
bằng 0.
2.2.2.3 Mô hình trung bình động tự hồi qui ARMA
Các mô hình trung bình động tự hồi qui
(Autoregressive Models of Moving Average) bậc (p,q) kí
hiệu là ARMA (p,q) và được xác định bởi biểu thức


(B)X
i
=

19










2
.
)1(2
.
s
vv
A
sA
W
da

trong đó,
a

là phương sai của (biến) khoảng thời gian
giữa các lần đến liên tiếp,
d

là phương sai của (biến)

, 2,1,0t
t
X là quá trình đếm được nghĩa là số
người dùng trong hệ thống M/G/∞ tại thời điểm t. Nếu F
là một hàm phân phối của người dùng thì hàm tương quan
có thể mô tả như sau:
 



k
xFkR )(1)(

dx
2.3. Kết luận chương
Sự bùng nổ của lưu lượng trong mạng băng rộng
ngày càng cao do vậy các mô hình sử dụng nghiên cứu lưu
lượng mạng không còn thích hợp. Chính vì vậy các
phương pháp mới để khảo sát và mô hình hóa các loại lưu
lượng mạng là cần thiết để đáp ứng nhu cầu thực tế.
Chương 2 trình bày về bài toán mô hình hóa và các
mô hình cụ thể để khảo sát và nghiên cứu các đặc tính cứu
lưu lượng Video trong mạng băng rộng.
21

Chương 2 – Mô phỏng lưu lượng Video
3.1. Phân loại và so sánh các mô hình lưu lượng

PHP viết tắt của Hypertext Preprocessor, là một
ngôn ngữ lập trình được kết nối chặt chẽ với máy chủ. Khi
một trang Web muốn dùng PHP thì phải đáp ứng được tất
cả các quá trình xử lý thông tin trong trang Web đó, sau
đó đưa ra kết quả như ngôn ngữ HTML (HyperText
Markup Language) .Vì quá trình xử lý này diễn ra trên
23

máy chủ nên trang Web được viết bằng PHP sẽ dễ nhìn
hơn ở bất kì hệ điều hành nào.
3.2.1.2 Kết quả mô phỏng
3.3. Kết luận chương
Sự tổ hợp của một số lớn các nguồn ON/OFF với
phuông sai vô cùng trong các giai đoạn ON và OF cho
phép tạo ra sự phụ thuộc dài hạn và có thể sử dụng để mô
tả gần đúnghành vi phụ thuộc dài hạn của lưu lượng. Nội
dung chương này trình bày sự phânloại và so sánh các mô
hình lưu lượng theo đặc tính phân bố. Sau đó lựa chọn mô
hình cụ thể để mô phỏng tính tự tương quan và phụ thuộc
dài hạn của đặc tính lưu lượng VBR Video. 24

KẾT LUẬN
Để việc sử dụng tài nguyên mạng và các ứng dụng
truyền thông đa phương tiện thì vấn đề khảo sát và nghiên