Các tiêu chuẩn của các tổ chức trên thế giới liên quan đến chất lượng truyền hình di động (Phần 1)

10:26 AM 16/11/2018 In bài viết

Dịch vụ truyền hình di động trên mạng viễn thông di động mặt đất cơ bản là một loại hình dịch vụ giá trị gia tăng hoạt động trên nền tảng mạng viễn thông di động, hoạt động song song bên cạnh các dịch vụ thoại, dữ liệu truyền thống.

Chất lượng dịch vụ đối với loại hình dịch vụ này phụ thuộc rất lớn vào hạ tầng mạng truyền dẫn chứ không phụ thuộc vào đơn vị cung cấp nội dung, chất lượng dịch vụ tại đầu cuối thuê bao đều khác nhau và vào từng thời điểm trong ngày cũng khác nhau. Vào giờ cao điểm, dịch vụ có thể sẽ bị nghẽn, không thể truy cập và hoạt động với tốc độ chậm ảnh hưởng dẫn đến chất lượng dịch vụ sẽ không tốt.

Bên cạnh đó, bản chất dịch vụ truyền hình là dịch vụ có hiển thị hình ảnh, âm thanh, do vậy, việc đánh giá chất lượng dịch vụ sẽ mang tính chất cảm quan liên quan đến trải nghiệm về dịch vụ (Độ nét của hình ảnh, hình ảnh có bị nhiễu, giật hình, đóng khối, âm thanh, kích thước, khung hình, độ phân giải...), đánh giá chất lượng trải nghiệm (QoE) nhiều hơn là đánh giá chất lượng dịch vụ (QoS). Các tham số QoS áp dụng để đánh giá sẽ liên quan đến việc đánh giá độ khả dụng của dịch vụ, tốc độ kết nối, một số tham số về mạng truyền dẫn và các chỉ tiêu hỗ trợ, giúp đỡ khách hàng.

Căn cứ vào các tham số QoS này, các tổ chức, các hãng đo kiểm dịch vụ đã xây dựng các mô hình đánh giá cảm quan tín hiệu hình ảnh QoE, đánh giá điểm MOS (Mean Opinion Score) từ đó có thể áp dụng được để đánh giá chất lượng dịch vụ cho dịch vụ truyền hình nói chung và dịch vụ truyền hình trên mạng viễn thông di động mặt đất nói riêng.

1. Tiêu chuẩn của ITU:

ITU-T J.343 - “Hybrid perceptual bitstream models for objective video quality measurements” là khuyến nghị mô tả về phương pháp đánh giá khách quan chất lượng tín hiệu hình ảnh, âm thanh sử dụng mô hình lai ghép (hybrid), đánh giá việc truyền tải tín hiệu trên hệ thống mạng thuần IP dựa trên việc đánh giá các mào đầu (header) của gói dữ liệu và hình ảnh đã được giải mã tại thiết bị đầu cuối. Tài liệu khuyến nghị này hiện nay được chia làm 7 phần. Việc đánh giá chất lượng theo phương pháp đánh giá khách quan tại khuyến nghị này giới thiệu các thuật toán dự đoán điểm MOS theo thang điểm từ 1 đến 5 đã được quy định tại khuyến nghị ITU-T P.910 của tổ chức ITU.

Trong tài liệu khuyến nghị ITU-T J.343 thì tài liệu phần đầu tiên ITU-T J.343-1 chỉ rõ về phương pháp đánh giá khách quan chất lượng tín hiệu hình ảnh độ phân giải cao và dịch vụ truyền hình truyền tải qua mạng IP sử dụng công nghệ Hybrid-NRe, mô hình không tham chiếu, trong trường hợp có dữ liệu đã được mã hoá luồng.

Khuyến nghị nêu phương pháp đánh giá chất lượng hình ảnh, âm thanh Hybrid-NRe khi được truyền tải qua mạng IP và giới thiệu một số bài đo thử cho việc đánh giá nêu trên. Các chỉ tiêu tại khuyến nghị này về cơ bản có tính khả thi và đã được một số công ty áp dụng xây dựng nên phần mềm đo kiểm chất lượng dịch vụ với loại hình này.

ITU-T E804 - “Quality of service aspects for popular services in mobile networks”: Khuyến nghị này giải thích một cách toàn diện về cách thức đánh giá chất lượng dịch vụ và các chỉ tiêu tham số sử dụng cho dịch vụ trên hạ tầng mạng viễn thông di động như là dịch vụ thoại, tin nhắn, truy nhập dữ liệu và bao gồm cả các dịch vụ truyền thông đa phương tiện như là truyền hình di động. Trong đó, phụ lục 2 giải thích rõ về cơ chế hoạt động của dịch vụ truyền hình di động. Ngoài ra, một số cách thức đánh giá QoS đã được áp dụng từ tài liệu khuyến nghị của tổ chức ETSI.

ITU-R Recommendation BS.1387-1 “Method for objective measurements of perceived audio quality”: Khuyến nghị này đưa ra phương pháp đo kiểm khách quan đánh giá chất lượng âm thanh, bao gồm 4 phụ lục. Phụ lục 1 miêu tả các ứng dụng và đo kiểm các tín hiệu. Phụ lục 2 bao gồm các mô hình đo kiểm tra và mức ngưỡng đánh giá, độ tin cậy phép đo. Phụ lục 3 phác thảo mô hình, trong khi phụ lục 4 miêu tả cụ thể nguyên lý và đặc tính phép đo đánh giá chất lượng âm thanh. Khuyến nghị này đưa ra các thông số để đánh giá chất lượng âm thanh: Tỷ số tạp âm (Disturbance Index), đo chất lượng âm thanh cảm nhận (Perceptual Audio Quality Measure), Ước lượng cảm nhận (Perceptual Evaluation), phép đo cảm nhận chủ quan (Perceptual Objective Measure) và phương pháp Tollbox. Dựa trên khuyến nghị này, hãng OPTICOM của Đức đã xây dựng giải thuật chi tiết và thương mại hóa thư viện giải thuật PEAQ (Perceptual Evaluation of Audio Quality) để đánh giá, cho điểm theo thang điểm MOS đối với tín hiệu âm thanh đi kèm với tín hiệu truyền hình di động và hoàn toàn tuân thủ theo ITU-R BS.1387.

ITU-T P.910 “Subjective video quality assessment methods for multimedia applications” là phương pháp đánh giá chủ quan chất lượng hình ảnh cho các ứng dụng đa phương tiện. Khuyến nghị này về cơ bản được xây dựng và bổ sung từ khuyến nghị ITU-R BT.500-13 trong đó có nêu 4 phương pháp mới bên cạnh 3 phương pháp đã được giới thiệu tại khuyến nghị ITU-R BT.500-13 sử dụng để đánh chủ quan chất lượng hình ảnh.

ITU G.1010 “End-user multimedia QoS categories” là khuyến nghị phân loại các chỉ tiêu QoS đối với từng loại hình dịch vụ đa phương tiện tại thuê bao người sử dụng. Têu chuẩn này đã quy định rõ các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ của các loại hình dịch vụ đa phương tiện bao gồm cả dịch vụ truyền tín hiệu trên mạng Internet.

2. Tiêu chuẩn của IETF

IETF tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu, phát triển và quyết định các chuẩn giao thức dùng trong mạng IP. Do phương thức truyền tải nội dung trong mạng lõi của hệ thống cung cấp dịch vụ truyền hình di động dựa trên công nghệ 3G sử dụng công nghệ truyền streaming media thời gian thực dựa trên các giao thức RTP/UDP/IP nên các tiêu chuẩn có liên quan đến truyền hình di động bao gồm:

IETF RFC 2326: "Real Time Streaming Protocol (RTSP)": Là giao thức streaming thời gian thực dùng để thiết lập và điều khiển luồng stream như âm thanh và hình ảnh, đôi khi RTSP hoạt động như kiểu “điều khiển mạng từ xa” cho các server đa phương tiện.

IETF RFC 4566: "SDP Session Description Protocol”: Định nghĩa khuôn dạng dữ liệu cho giữa máy chủ PSS và client PSS. Máy chủ PSS sẽ cung cấp loại hình dữ liệu hình ảnh và âm thanh theo SDP và SDP sẽ gửi tới client PSS mô tả loại dữ liệu media MIME mã hóa trong phiên.

IETF STD 0006: "User Datagram Protocol": Là giao thức gói dữ liệu người sử dụng (UDP), định nghĩa việc điều khiển và truyền dữ liệu hình ảnh và âm thanh truyền qua mạng UDP/IP.

IETF STD 0007: "Transmission Control Protocol": Là giao thức điều khiển truyền tải (TCP), định nghĩa việc điều khiển và truyền dữ liệu hình ảnh và âm thanh truyền qua mạng TCP/IP.

IETF RFC 3550: "A Transport Protocol for Real-Time Applications": Là một giao thức truyền tải cho các ứng dụng thời gian thực, định nghĩa giao thức truyền dữ liệu cho các ứng dụng hình ảnh và âm thanh thời gian thực bao gồm phản hồi chất lượng đường truyền, mô tả thuật toán điều khiển thời gian truyền của RTCP, nhận bản tin đánh giá tốc độ.

IETF RFC 3551:"RTP Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control": Giao thức này còn có tên gọi khác là giao thức AVP cấu hình RTP cho audio và video conference với mức điều khiển tối thiểu nhằm tối thiểu hóa các quy tắc giữa các phiên truyền hình ảnh và âm thanh.

IETF RFC 4867: "RTP Payload Format and File Storage Format for the Adaptive Multi-Rate”: Định dạng tải RTP và định dạng lưu trữ file cho các bộ mã hóa thích ứng đa tốc độ (AMR), thích ứng đa tốc độ băng hẹp (AMR-NB) và thích ứng đa tốc độ băng rộng (AMR-WB).

IETF RFC 3016: "RTP Payload Format for MPEG-4 Audio/Visual Streams": Định dạng tải tin RTP cho các treaming audio/visual MPEG-4 bao gồm mã hóa âm thanh aacPlus and MPEG-4 AAC, mã hóa hình ảnh MPEG-4 cho file MIME;

IETF RFC 4629: "RTP Payload Format for the ITU-T Rec. H.263 Video": Định dạng tải RTP cho H.264 video bao gồm mã hóa hình ảnh H.263 cho file MIME.

IETF RFC 3711: "The Secure Real-time Transport Protocol (SRTP) Multimedia files": Là giao thức bảo mật truyền dữ liệu hình ảnh và âm thanh thời gian thực.

Các tiêu chuẩn của tổ chức IETF liên quan đến các định dạng file hình ảnh và âm thanh, giao thức điều khiển và truyền media qua mạng TCP/UPD/IP thời gian thực và được ứng dụng trong dịch vụ truyền hình di động công nghệ streaming trên mạng viễn thông di động. Hiện tại IETF chưa có các khuyến nghị liên quan chất lượng dịch vụ truyền hình di động trên nền mạng viễn thông di động.

3. Tổ chức ISO/IEC

Tổ chức ISO/IEC nghiên cứu và đề xuất các tiêu chuẩn quốc tế cho quá trình nén, giải nén, xử lý và hiển thị các ảnh động, âm thanh mã hóa và tổ hợp của chúng. Các tiêu chuẩn của ISO/IEC liên quan đến định dạng hình ảnh và âm thanh cho dịch vụ truyền hình di động bao gồm:

ISO/IEC 14496-x: "Information technology – Coding of audio-visual objects”:

Tiêu chuẩn này có rất nhiều phần trong đó phần 3 được xuất bản năm 2005 dành riêng cho audio với nội dung chủ yếu là định dạng mã hóa âm thanh accPlus và AAC cho truyền tải dòng hình ảnh và âm thanh trong định dạng file MPEG-4.  Đây là một chuẩn mới của âm thanh theo tiêu chuẩn quốc tế, tích hợp nhiều kiểu khác nhau của mã hóa âm thanh, giữa âm thanh tự nhiên và âm thanh tổng hợp. Việc phát triển mã hóa âm thanh tiêu chuẩn hóa quốc tế MPEG-4 đã tạo ra một kỷ nguyên mới của âm thanh kỹ thuật số.

ISO/IEC 10918-1:1993: "Information technology - Digital compression and coding of continuous-tone still images – Requirements and guidelines"

Tiêu chuẩn này định dạng hiển thị hình ảnh JPEG trong file MPEG-4, với các đặc điểm kỹ thuật bao gồm: Xác định các quy trình để chuyển đổi dữ liệu hình ảnh nguồn sang dữ liệu hình ảnh nén, Xác định các quy trình để chuyển đổi dữ liệu hình ảnh nén sang dữ liệu hình ảnh nguồn, cung cấp các hướng dẫn cho việc thực hiện trong thực tế. Cùng với đó xác định các mã đặc trưng cho hình ảnh nén số liệu.

ISO/IEC 15444-12:2005: "Information technology – JPEG 2000 image coding system – Part 12: ISO base media file format": Tiêu chuẩn này chỉ ra một phương thức xác định suy hao do nén và mất dữ liệu cho các hình ảnh kỹ thuật số. Cải thiện các tính năng của JPEG bằng cách chỉnh sữa và khả năng mở rộng. JPEG 2000 cho phép mã hóa hình ảnh siêu dữ liệu trong XML.

Các tiêu chuẩn của tổ chức ISO/IEC liên quan đến các định dạng, mã hóa và giải mã hình ảnh và âm thanh được sử dụng trong công nghệ truyền hình di động qua 3G. Hiện tại ISO/IEC chưa có các khuyến nghị liên quan chất lượng dịch vụ truyền hình di động trên mạng viễn thông di động mặt đất.

Tài liệu tham khảo

[1]. Đề tài Nghiên cứu xây dựng Quy chuẩn kỹ thuật tín hiệu truyền hình di động, Mã số ĐT.016/17, Bộ TT&TT, 2017.

[2]. Trang web của các tổ chức ITU, ETSI, 3GPP, IETF, ISO/IEC

(Còn tiếp)

Nguyễn Quang Hưng