Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN)
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 1 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 1](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-1_fM7XWdAK1H.jpg)
Trang 1
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 2 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 2](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-2_aszl8KwEXt.jpg)
Trang 2
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 3 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 3](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-3_Ww8uamYUp4.jpg)
Trang 3
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 4 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 4](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-4_PQr5bmWueA.jpg)
Trang 4
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 5 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 5](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-5_N9totOQAj9.jpg)
Trang 5
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 6 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 6](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-6_WPYZxCpj4w.jpg)
Trang 6
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 7 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 7](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-7_MTg4U0AR08.jpg)
Trang 7
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 8 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 8](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-8_MUhXugBVwa.jpg)
Trang 8
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 9 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 9](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-9_g3k1RSQJoX.jpg)
Trang 9
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 10 Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) trang 10](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/image/2024/03/02/451/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre-trang-10_qYgHt2EVA9.jpg)
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN)
![Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN) Luận án Nâng cao chất lượng truyền video thích nghi HTTP trên mạng điều khiển bằng phần mềm (SDN)](https://s1.thuvienluanvan.org/d2fndtiye73ondva/thumb/2024/03/02/luan-an-nang-cao-chat-luong-truyen-video-thich-nghi-http-tre_mqCEkeN7E6.jpg)
w =15s, Bhigh =25s. Hình 2.5. Sơ đồ mạng sử dụng trong thí nghiệm Công ty Bitmovin của người Áo đã cung cấp dịch vụ về công nghệ đa phương tiện, chuyển đổi mã video và âm thanh kỹ thuật số sang định dạng streaming bằng điện toán đám mây. Nhờ vào công ty Bitmovin này, một thư viện phần mềm máy tính đã được phát triển và duy trì như là một công cụ triển khai tham khảo cho tiêu chuẩn MPEG- DASH. Và các máy khách streaming đa phương tiện truyền thông đã phát triển và duy Máy khách HTTP Máy chủ HTTP Bộ điều khiển SDN S1 S2 S3 S4 56 trì một thư viện có tên là libdash [94]. Thuật toán thích ứng tốc độ bit không thuộc libdash mà sẽ được người dùng phát triển. Trong thí nghiệm này, luận án cài đặt ứng dụng QtSamplePlayer làm trình phát đa phương tiện cho kiến trúc streaming video đề xuất. QtSamplePlayer được Bitmovin khuyên dùng cho thư viện libdash. Video thử nghiệm bao gồm 500 phân đoạn, mỗi phân đoạn có cùng độ dài là 1s và được mã hóa thành 16 mức chất lượng tương ứng với 16 tốc độ bit R = {200, 250, 300, 400, 500, 600, 700, 900, 1200, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000, 6000 (kbps)} [95]. 2.6.2. Các kịch bản thí nghiệm Trong phần này, luận án đưa ra các kịch bản thí nghiệm để đánh giá giải pháp đề xuất với phương pháp streaming video trong mạng truyền thống (đặt tên là non-SDN) tương tự như trong [13], [85] trong phạm vi video theo yêu cầu, mã hóa dưới dạng CBR. Phương pháp non-SDN cần so sánh này sử dụng thuật toán thích nghi tốc độ bit với thông lượng ước tính như phương pháp Aggressive. Việc đánh giá và so sánh tập trung vào các tiêu chí sau: mức chất lượng trung bình của video, sự chuyển mức chất lượng và sự ổn định của bộ đệm. Các thí nghiệm được thực hiện trong hai trường hợp là streaming video thích ứng qua giao thức HTTP không có mặt SDN (tức là phương pháp tham chiếu sử dụng thuật toán ước tính thông lượng Aggressive) và có mặt SDN (tức là phương pháp được đề xuất). Việc lựa chọn mức chất lượng trong giai đoạn chuyển mạch xuống có hai trường hợp xảy ra như sau: + Trường hợp thứ nhất, streaming thích ứng qua giao thức HTTP như trong mạng truyền thống (non-SDN). Khi đó, bộ điều khiển SDN được kích hoạt ở chế độ mặc định, tức là khi bộ đệm hiện tại Bi nhỏ hơn Blow = 15s, máy khách sẽ chọn một mức chất lượng thấp hơn mức chất lượng hiện tại thỏa mãn hai điều kiện. Điều kiện thứ nhất là tốc độ bit của nó phải cao nhất và điều thứ hai là tốc độ bit được chọn phải thấp hơn thông lượng dự đoán. + Trong trường hợp thứ hai, streaming video thích ứng qua giao thức HTTP với kỹ thuật định tuyến của SDN, tức là khi bộ đệm hiện tại Bi nhỏ hơn Blow hoặc khi thông lượng đo tại máy khách nhỏ hơn một giá trị T0 = 1000kbps (chất lượng video kém) trong 5 giây liên tiếp thì máy khách sẽ yêu cầu định tuyến lại đường dẫn mới. Để đánh giá kết quả của phương pháp đề xuất so với phương pháp streaming video trong mạng truyền thống (non-SDN), tác giả thiết lập hai kịch bản thí nghiệm cho trường hợp băng thông hai mức và thực tế. 2.6.2.1. Kịch bản băng thông hai mức Trước hết, giải pháp đề xuất nghiên cứu hiệu năng của các phương pháp trong kịch bản băng thông hai mức, tức là băng thông khả dụng trên đường truyền giảm một cách đột ngột và biến động tăng giảm chỉ có hai mức. Trong kịch bản này với hai mức băng thông là 2500kbps và 600kbps. Trường hợp này rất quan trọng trong việc đánh giá các 57 phương pháp thích ứng bởi vì chúng ta cần biết chúng hoạt động như thế nào khi băng thông giảm mạnh. 2.6.2.2. Kịch bản băng thông thực tế Trong trường hợp này giải pháp đề xuất so sánh các phương pháp sử dụng băng thông biến động rất phức tạp giống như băng thông thực tế thể hiện như trong Hình 2.6 [86]. Băng thông thể hiện một mạng di động với sự dao động mạnh từ 100kbps đến 6000kbps. Trong trường hợp non-SDN, quá trình streaming video chỉ trên đường dẫn S4-S2-S1. Và trường hợp có định tuyến lại trên SDN thì video có thể được truyền trên cả hai đường dẫn S4-S2-S1và S4-S3-S1. Tóm lại có 4 thí nghiệm được tiến hành như sau: • Thí nghiệm 1: Bộ điều khiển SDN được kích hoạt ở trạng thái mặc định, tức là việc định tuyến từ máy khách đến máy chủ sẽ thực hiện theo thuật toán Dijktra. Khi đó, luồng dữ liệu video từ máy chủ đến máy khách chỉ chạy trên đường dẫn S4-S2-S1. Trường hợp này tương tự với việc dữ liệu chạy trong mạng truyền thống với trường hợp băng thông hai mức. Hình 2.6. Băng thông thực tế trên hai đường dẫn triển khai trong thí nghiệm • Thí nghiệm 2: Khi có yêu cầu từ máy khách, bộ điều khiển SDN thực hiện định tuyến lại, luồng dữ liệu video có thể chạy trên cả hai đường dẫn S4-S2-S1và S4- S3-S1 với trường hợp băng thông hai mức. • Thí nghiệm 3: Bộ điều khiển SDN được kích hoạt ở trạng thái mặc định, luồng dữ liệu video từ máy chủ đến máy khách chỉ chạy trên đường dẫn S4-S2-S1. Trường hợp này tương tự với việc dữ liệu chạy trong mạng truyền thống với trường hợp băng thông thực tế. • Thí nghiệm 4: Khi có yêu cầu từ máy khách, bộ điều khiển SDN thực hiện định tuyến lại, luồng dữ liệu video có thể chạy trên cả hai đường dẫn S4-S2-S1và S4- S3-S1 với trường hợp băng thông thực tế. 58 2.7. Đánh giá kết quả và thảo luận Trong Hình 2.7 và Hình 2.8 đã hiển thị kết quả mô phỏng cho việc streaming video thích ứng qua giao thức HTTP trong các trường hợp có và không có cơ chế định tuyến động được khai thác trong bộ điều khiển SDN trong các tình huống băng thông dao động khác nhau. Hình 2.7a, 2.7b thể hiện thông lượng, tốc độ bit, băng thông và mức đệm của cả hai phương pháp trong kịch bản băng thông hai mức. Hình 2.8a, 2.8b thể hiện thông lượng, tốc độ bit, và mức đệm của hai phương pháp trong kịch bản băng thông thực tế. Từ kết quả trong các hình vẽ trên, ta thấy giải pháp đề xuất đã cải thiện một cách đáng kể chất lượng video thông qua thông số tốc độ bit. Điều này rất dễ hiểu bởi vì phương pháp đề xuất cho luồng video streaming trên đường dẫn giữa máy khách HTTP- Client và máy chủ HTTP-Server luôn linh hoạt hơn, có thể thay đổi ngay lập tức khi băng thông xuống thấp. Khi thông lượng giảm từ phân đoạn 117 đến phân đoạn 317 trong kịch bản băng thông hai mức, mức chất lượng được chọn của phương pháp đề xuất thường cao hơn hoặc bằng với phương pháp non-SDN. Tốc độ bit của giải pháp đề xuất trong kịch bản băng thông thực tế cũng cao hơn nhiều so với phương pháp non-SDN như Hình 2.8c. Trong cả hai trường hợp băng thông hai mức và thực tế, kết quả thích ứng đã được tính toán và thể hiện một số thông số chất lượng video trong Bảng 2.4 và Bảng 2.5. Các tiêu chí đánh giá trong bảng so sánh giữa phương pháp non-SDN và phương pháp đề xuất như đã nói ở trên đó là: số lần giảm mức chất lượng, tốc độ bit trung bình, tốc độ bit thấp nhất và mức bộ đệm. Ta có thể thấy từ bảng, kết quả của giải pháp đề xuất cung cấp một tốc độ bit trung bình cao hơn nhiều so với phương pháp non- SDN. Bên cạnh đó, số lần giảm mức chất lượng cũng thấp hơn trong khi mức đệm trung bình và mức đệm thấp nhất thì gần như tương tự nhau. Trong trường hợp kịch bản băng thông hai mức, tốc độ bit thấp nhất có thể nhìn thấy từ Bảng 2.4 của phương pháp được đề xuất (250kbps) thấp hơn so với phương pháp non-SDN (300kbps) là do sự thay đổi đột ngột về băng thông khả dụng. Tuy nhiên, trong điều kiện mạng thực tế, phương pháp của đề xuất vẫn duy trì được trường hợp xấu nhất của mức chất lượng video. Như đã nói ở trên, giải pháp đề xuất là sự kết hợp của cả hai công nghệ HTTP và SDN để cải thiện chất lượng video thông qua các tham số ảnh hưởng đến chất lượng trải nghiệm (QoE) của người dùng. Như trong Bảng 2.4 và Bảng 2.5, ta thấy tốc độ bit trung bình của phương pháp đề xuất đạt tới 1881kbps (trong kịch bản băng thông hai mức) và 2139.3kbps (trong trường hợp băng thông thực tế), trong khi đó phương pháp non-SDN chỉ có thể đạt tới 1393kbps và 1777.4kbps tương ứng. Từ các con số này ta suy ra phương pháp đề xuất có tốc độ bit trung bình tăng 35% (trong trường hợp băng thông hai mức) 59 và 20.3% (trong trường hợp băng thông thực tế) so với phương pháp non-SDN. Đối với số lần giảm mức chất lượng trong phương pháp đề xuất chỉ có 21 lần với trường hợp băng thông hai mức và 54 lần với băng thông thực tế, trong khi đối với các phương pháp non-SDN là 44 lần và 60 lần. a) Kết quả thích ứng cho phương pháp non-SDN b) Kết quả thích ứng cho phương pháp đề xuất c) Tốc độ bit của hai phương pháp Hình 2.7. Kết quả so sánh với trường hợp băng thông hai mức 60 a) Kết quả thích ứng cho phương pháp non-SDN b) Kết quả thích ứng cho phương pháp đề xuất c) Tốc độ bit của hai phương pháp Hình 2.8. Kết quả so sánh với trường hợp băng thông thực tế 61 Bảng 2.4. So sánh các tham số chất lượng trong trường hợp băng thông hai mức Thông số chất lượng Non-SDN Đề xuất Tốc độ bit trung bình (kbps) 1393 1881 Số lần giảm mức chất lượng 44 21 Mức đệm trung bình (s) 21.25 22.97 Mức đệm thấp nhất (s) 14.41 14.43 Tốc độ bit thấp nhất (kbps) 300 250 Bảng 2.5. So sánh các tham số chất lượng trong trường hợp băng thông thực tế Thông số chất lượng Non-SDN Đề xuất Tốc độ bit trung bình (kbps) 1777.4 2139.3 Số lần giảm mức chất lượng 60 54 Mức đệm trung bình (s) 20.97 21.22 Mức đệm thấp nhất (s) 12.34 13.49 Tốc độ bit thấp nhất (kbps) 200 250 Dựa vào các nghiên cứu trước [46], [47], chất lượng trải nghiệm QoE có thể được coi là tỷ lệ thuận với tốc độ bit trung bình và tỷ lệ nghịch với số lần chuyển mạch xuống. Do đó, với phương pháp nào có tốc độ bit trung bình càng lớn, số lần giảm mức chất lượng càng thấp thì chất lượng video hay QoE càng tăng và ngược lại. Nếu không tính đến vấn đề làm việc của bộ điều khiển SDN, từ các kết quả trên cho thấy, giải pháp đề xuất đã cải thiện một cách đáng kể QoE người dùng video so với các phương pháp non- SDN. 2.8. Kết luận chương 2 Trong chương này đã xây dựng được một kiến trúc mới cho bộ điều khiển SDN nhằm định tuyến đường dẫn tối ưu kết hợp với thuật toán thích ứng tốc độ bit để lựa chọn một mức chất lượng video phù hợp với điều kiện mạng. Với việc lưu lượng dữ liệu video luôn được định tuyến lại khi có yêu cầu từ phía máy khách để streaming trên đường dẫn tối ưu, trong giải pháp đề xuất này, chất lượng video phía người dùng đầu cuối đã được cải thiện một cách đáng kể về một số tiêu chí như tốc độ bit trung bình cao hơn, số lần giảm biên độ chất lượng video thấp hơn so với các phương pháp khi chạy trong mạng truyền thống. 62 CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP CẢI THIỆN QoE TRONG STREAMING VIDEO VBR QUA GIAO THỨC HTTP DỰA TRÊN SDN 3.1. Giới thiệu chương Trong Chương 2 luận án đã đề xuất thuật toán streaming thích ứng cho video có tốc độ bit cố định CBR, cải thiện được các tham số hiệu năng để nâng cao chất lượng truyền video. Tuy nhiên để tối ưu hóa hơn nữa chất lượng streaming video, trong Chương 3 này luận án mở rộng thuật toán đề xuất nhằm cải thiện QoE cho quá trình streaming video có tốc bit biến đổi VBR. Phương pháp đề xuất không chỉ ứng phó với sự biến đổi liên tục của tốc độ bit video VBR và sự dao động mạnh của thông lượng mạng mà còn phải tối ưu hóa đường dẫn cho việc streaming video từ máy chủ đến máy khách. Ở tại phía máy khách, giải pháp đề xuất thuật toán thích ứng tốc độ bit dựa vào thông lượng ước tính mượt mà hơn và các mức đệm linh hoạt hơn để lựa chọn một mức chất lượng video phù hợp nhằm tránh hiện tượng đóng băng video. Tại phía mạng, giải pháp đề xuất một cấu trúc mới trên bộ điều khiển SDN nhằm thực hiện cơ chế định tuyến định kỳ và định tuyến thích nghi để tìm thấy một đường dẫn tối ưu cho việc streaming video. Kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng, phương pháp đề xuất đã cải thiện đáng kể QoE người dùng với tốc độ bit trung bình cao hơn, ít sự biến động chất lượng và mức sử dụng bộ đệm không bị tràn hoặc rỗng, tránh được hiện tượng đóng băng video so với các phương pháp đang tồn tại. 3.2. Các công trình liên quan đến giải pháp đề xuất Trong phần này sẽ trình bày sơ lược một số công trình nghiên cứu khoa học hiện có về vấn đề streaming video và làm cơ sở để đối sánh. Từ đó luận án xây dựng giải pháp đề xuất mới để cải thiện một vài tham số chất lượng video nhằm nâng cao QoE người dùng. Như đã đề cập trong Chương 1, tiêu chuẩn DASH ra đời là để đối phó với sự biến động lớn trong việc phân phối nội dung đa phương tiện rất khác nhau. Trong vài năm qua, nhiều thuật toán thích ứng tốc độ bit đã được giới thiệu để cải thiện chất lượng trải nghiệm của người dùng QoE. Sự khác biệt của các phương pháp này chủ yếu là thông tin đầu vào, từ đặc điểm mạng đến các tham số của lớp ứng dụng như bộ đệm hoặc tốc độ tải xuống. Trong nguyên lý DASH, tất cả các thuật toán quyết định tốc độ bit của phân đoạn tải xuống tiếp theo đều dựa trên sự biến đổi của thông lượng hoặc mức đệm ở phía máy khách như đã phân tích chi tiết trong Chương 2. Trong các phương pháp dựa trên thông lượng mạng [5], [9], [12], [84], tốc độ bit được quyết định dựa trên thông lượng ước tính tại phía máy khách mà không cần xem 63 xét bộ đệm. Các cơ chế này chủ yếu nhằm mục đích thích ứng linh hoạt tốc độ bit video với băng thông khả dụng, điều này thường dẫn đến việc sử dụng băng thông còn hạn chế và không thể đạt được chất lượng tối đa cho phép bởi băng thông mạng sẵn có. Điều này là do tốc độ bit video cao hơn băng thông có sẵn không bao giờ được phép chọn để tránh trường hợp gián đoạn video. Trong trường hợp băng thông biến động mạnh, khi điều kiện mạng tốt thì máy khách sẽ yêu cầu mức chất lượng cao và không thể tải xuống hoàn toàn một đoạn video trước khi thông lượng đột ngột giảm xuống. Và phần còn lại của phân đoạn video có chất lượng thấp sẽ được tải xuống trong điều kiện băng thông kém. Cuối cùng, bộ đệm sẽ bị cạn kiệt, xảy ra quá trình đóng băng video. Còn đối với các phương pháp dựa trên bộ đệm về cơ bản sử dụng các ngưỡng đệm để quyết định tốc độ bit của video. Trong [15], [16], các tác giả đã đề xuất một thuật toán thích ứng tốc độ dựa trên bộ đệm để streaming video HTTP, được viết tắt là BBA (buffer-based algorithms). Phương pháp chỉ dựa trên mức chiếm dụng dữ liệu của bộ đệm hiện tại để lựa chọn tốc độ bit theo mô hình heuristic mà không cần ước lượng thông lượng. Mục tiêu của BBA là tối đa hóa chất lượng video trung bình bằng cách chọn giá trị tốc độ bit cao nhất mà mạng có thể hỗ trợ và tránh trường hợp cạn kiệt bộ đệm dẫn đến dừng video. Tuy nhiên, giải pháp này thể hiện những hạn chế là làm giảm QoE trong trường hợp băng thông biến đổi trong khoảng thời gian dài và thích nghi với việc biến động băng thông chậm. Các tác giả trong [19] đã đề xuất thuật toán thích ứng tốc độ cảm nhận phân đoạn, viết tắt là SARA (segment-aware rate adaptation) xem xét sự thay đổi kích thước phân đoạn, ước tính thông lượng mạng và sự chiếm dụng bộ đệm hiện tại để dự đoán chính xác thời gian cần thiết để tải xuống phân đoạn tiếp theo. Trong SARA, tệp MPD không chỉ chứa thông tin tốc độ bit trung bình của phân đoạn mà còn cả kích thước của phân đoạn. SARA đã mở rộng và thay đổi cấu trúc của tệp MPD để thực hiện việc này. Thông lượng ước tính dựa trên tất cả các giá trị thông lượng đo được trong quá khứ và chia bộ đệm thành các mức khác nhau để xác định giá trị tốc độ bit. Điều này đảm bảo rằng đại diện tốt nhất có thể của video được tải xuống trong khi vẫn hạn chế được tình trạng cạn bộ đệm tốt hơn so với phương pháp Aggressive [9], [12]. Tuy nhiên, SARA cũng cho thấy hiệu suất thấp trong trường hợp băng thông biến động mạnh và với video được chia thành quá nhiều mức chất lượng làm cho giải pháp không thích ứng kịp thời. Không giống như video CBR, ngoài sự thay đổi của các đặc điểm mạng, chúng ta cần xem xét các trường hợp video có tốc độ bít biến đổi VBR trong giải pháp này và cũng cần tính đến sự biến động của tốc độ bit phân đoạn trong suốt thời gian phát video. Các phương pháp được đề xuất trong [17], [87], [96] cũng đã đưa ra các thuật toán thích ứng tốc độ bit cho video dạng VBR, đã đạt được tốc độ bit cao nhất định với QoE tốt nhất có thể. 64 Nhìn chung, các thuật toán thích ứng hiện tại cho streming thích ứng HTTP (HAS) điều chỉnh mức chất lượng của các phân đoạn video để đạt được mức sử dụng băng thông cao nhất, streaming video một cách mượt mà cũng như tránh cạn hoặc tràn bộ đệm. Tuy nhiên, hầu hết các thuật toán tập trung vào việc cải thiện chính sách thích ứng ở phía máy khách mà không xem xét các tài nguyên có sẵn trong mạng. Có một số nghiên cứu được đề xuất trong giới khoa học về HAS trên SDN đưa ra một phương pháp lai cho việc thích ứng tốc độ bit kết hợp với định tuyến động. Trong [25], các tác giả đã đề xuất một kiến trúc SDN để giám sát điều kiện mạng của các luồng streaming trong thời gian thực và thay đổi động các đường dẫn định tuyến bằng kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức để cung cấp trải nghiệm xem video một cách tin cậy. Trong SDNDASH [46], Bentaleb và các cộng sự dựa trên kiến trúc phân bổ tài nguyên và quản lý của SDN với mục tiêu tối đa hóa QoE cho mỗi người dùng có sự xem xét các yêu cầu QoE không đồng nhất. Mỗi sự thích ứng logic của người dùng là dựa trên sự kết hợp của các khuyến nghị tốc độ bit tối ưu và các mức đệm. Để nâng cấp cho công việc này, các tác giả của [97] đã đề xuất một kiến trúc có khả năng mở rộng hơn, được gọi là SDNHAS. Cấu trúc này sẽ ước tính các chính sách QoE tối ưu cho các nhóm người dùng và yêu cầu phân bổ băng thông có điều tiết và đưa ra các khuyến nghị mã hóa cho người chơi HAS. Trong [98], Liotou và các cộng sự đề xuất một ứng dụng QoE- SDN có thể lập trình được dựa trên tính mở và tính linh hoạt được cung cấp bởi mô hình SDN. Ứng dụng QoE-SDN này cải thiện QoE bằng cách giảm sự xuất hiện của các sự kiện dừng video. Các nghiên cứu tập trung vào các ứng dụng HAS sử dụng chức năng ước lượng tốc độ và dự báo tính di động trong miền mạng, cơ chế quản lý đề xuất đã cải thiện đáng kể QoE của người dùng video. Tuy nhiên, những nghiên cứu này chỉ áp dụng cơ chế thích ứng tốc độ bit như trong công nghệ DASH và cũng chỉ tập trung vào xử lý video dạng CBR. Trong [99], các tác giả đã trình bày giải pháp SAND/3 (SDN-Assisted Novel QoE Control Method for Dynamic Adaptive Streaming over HTTP/3), một phương pháp kiểm soát QoE trên SDN cho việc streaming thích ứng động qua HTTP/3 để cải thiện QoE ở phía máy khách dựa trên các tiêu chí như kích thước hiển thị, bộ nhớ khả dụng, kích thước bộ đệm, loại thiết bị và gói thuê bao. Từ phối cảnh phía mạng, bộ điều khiển SDN của các công trình này thực hiện định tuyến đường đi cho mỗi kết nối được yêu cầu từ mỗi máy khách dựa trên tài nguyên mạng có sẵn, nhưng không xem xét thuật toán thích ứng tốc độ bit tại phía máy khách để tối ưu hóa việc lựa chọn mức chất lượng video. Từ những công trình nghiên cứu đang tồn tại liên quan, trong chương này sẽ cải thiện các hạn chế của thuật toán thích ứng tốc độ hiện có cũng như đưa ra cơ chế định tuyến linh hoạt hơn dựa trên SDN. 65 3.3. Kiến trúc đề xuất cho streaming video VBR qua HAS và SDN Kiến trúc thích ứng tốc độ bit tại phía máy khách kết hợp với kỹ thuật định tuyến dựa trên SDN được đề xuất cho streaming video VBR hiển thị trong Hình 3.1. Hình 3.1. Kiến trúc đề xuất cho streaming video thích ứng HTTP qua SDN • Ở phía máy chủ, MPEG-DASH đã giới thiệu gói tin mô tả nội dung MPD dưới dạng tệp mô tả video (manifest). MPD là một tệp XML thể hiện các tính chất khác nhau của nội dung đa phương tiện và các phân đoạn riêng lẻ của từng chất lượng tương ứng với một đường link (URL). Mô đun Content Annotation cung cấp dữ liệu (metadata) về nội dung, từ cấp độ ngữ nghĩa đến cấp độ vật lý. Mô đun Media Preparation cung cấp các công cụ để thích ứng/chuyển mã phương tiện, đóng gói, .v.v., để trình phương tiện có thể được phân phối hiệu quả đến máy khách. Tệp mô tả được cung cấp bởi mô đun Content Anno
File đính kèm:
luan_an_nang_cao_chat_luong_truyen_video_thich_nghi_http_tre.pdf
Thong tin luan an dua len mang tieng Anh.pdf
Thong tin luan an dua len mang tieng Viet.pdf
Tom tat luan an.pdf
Trich yeu luan an.pdf