QoS và kiến trúc mạng những vấn đề của hội nghị truyền hình

Tiết kiệm thời gian di chuyển, tiết kiệm công tác phí, thực hiện cuộc họp trực tuyến giữa nhiều văn phòng ở xa, lưu lại nội dung cuộc họp, tính an toàn bảo mật, giá thành hợp lý…. Là những ưu điểm không thể phủ nhận của hội nghị truyền hình (Video Conference). Tuy nhiên, để có sự thành công của hội nghị truyền hình thuộc vào việc có hay không một mạng lưới đủ mạnh để đáp ứng các nhu cầu truyền hình. Thực tế, các vấn đề về mạng (như rớt cuộc gọi, hình ảnh không rõ ràng, mất thông tin v.v.) đã làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hội nghị truyền hình. Một số giải pháp truyền thống đã sử dụng thuật toán phục hồi lỗi nhằm làm hạn chế số lượng gói tin bị mất. Nhưng các giải pháp này thường mất chi phí rất cao. Đặc biệt, khi số lượng thiết bị đầu cuối hội nghị truyền hình tăng lên cùng với nhu cầu hoạt động liên tục đã làm cho chi phí và yêu cầu băng thông ngày càng tăng lên. Vì vậy, đòi hỏi thế hệ tiếp theo của hội nghị truyền hình phải có các giải pháp kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS- Quality of Service) cũng như có kiến trúc mạng (Topo mạng) tiên tiến để giảm thiểu chi phí mạng và hỗ trợ băng thông.

CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ - QOS

Băng thông khả dụng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo QoS. Mỗi tuyến trên mạng cần phải có đủ băng thông để đảm bảo truyền tải lưu lượng thoại và hình ảnh, cũng như các ứng dụng dữ liệu trên cùng một kết nối. Khi hội nghị truyền hình phát triển, các tổ chức đã bắt đầu triển khai gia tăng băng thông để đảm bảo chất lượng truyền hình độ phân giải cao. Hội nghị truyền hình truyền thống sử dụng băng thông 128 Kbps hoặc 384 Kbps, trong khi các hệ thống hội nghị truyền hình độ phân giải cao (HD- High Density) thì yêu cầu tối đa 4-6 Mbps cho truyền tải thoại và video. Tuy nhiên, theo xu thế phát triển thì các mạng hội nghị truyền hình truyền thống cũng đang chuyển đổi từ mạng số tích hợp dịch vụ (ISDN-Integrated Services Digital Network) sang các mạng hội tụ IP hoặc mạng overlay IP (mạng trên nền IP).

Tất cả lưu lượng hội nghị truyền hình đều là thời gian thực và cần phải đảm bảo QoS thích hợp cho cả mạng nội bộ (LAN-Local Area Network) và mạng diện rộng (WAN-Wide Area Network). Hội nghị truyền hình độ phân giải cao cũng đáp ứng được yêu cầu về lưu lượng tương tự như hội nghị truyền hình tiêu chuẩn, tuy nhiên đòi hỏi băng thông cao hơn. Ngoài ra, nhu cầu sử dụng máy tính từ xa đang tăng lên làm cho nhu cầu về băng thông tăng nhanh chóng. Vì vậy, nhiều tổ chức đã chọn giải pháp sử dụng một nhà cung cấp dịch vụ mạng diện rộng để kết nối các địa điểm với nhau.

Một nhà cung cấp dịch vụ mạng (NSP- Network Service Provider) có thể hỗ trợ một số giải pháp kỹ thuật QoS để đảm bảo chất lượng hội nghị truyền hình, bao gồm:

- MPLS (Multi Protocol Label Switching) – Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) cho phép các nhà cung cấp dịch vụ cấu hình băng thông thích hợp để hỗ trợ nhu cầu băng thông cao và cung cấp các lớp dịch vụ luồng dữ liệu thời gian thực. Các gói tin được gán nhãn với các thông số truyền tải và định đường riêng biệt, kết quả là truyền tải dữ liệu ưu tiên nhanh hơn.

- RSVP (Reservation Protocol) – RSVP cho phép dự trữ các tài nguyên mạng ở mỗi nút, tạo ra một đường dẫn end-to-end dành riêng cho lưu chuyển dữ liệu.

- DiffServ (Differential Service) – Phân loại dịch vụ (DiffServ) ưu tiên một số loại lưu lượng xác định hơn so với những loại lưu lượng khác, do đó làm giảm số lượng mất gói, xử lý nhanh hơn, và thông lượng ổn định hơn.

KIẾN TRÚC MẠNG – TOPO

Mạng riêng ảo (VPN - Virtual Private Network) thường được sử dụng trong các mô hình doanh nghiệp vừa và nhỏ để kết nối các văn phòng ở các khu vực địa lý khác nhau. Chi phí của một VPN thường ít hơn nhiều so với việc sử dụng kênh thuê riêng, nhưng so với việc sử dụng các kết nối Internet  thì lại nhiều hơn.

Thông thường, mạng VPN được dùng để kết nối hai văn phòng thông qua một nhà cung cấp WAN riêng lẻ hoặc sử dụng Internet, có nghĩa là có thể sử dụng một hoặc nhiều hạ tầng mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Việc truyền tải lưu lượng thời gian thực qua VPN sử dụng Internet có thể ít bị kiểm soát. Tuy nhiên, lại có nguy cơ rủi ro cao đối với các giải pháp hội nghị truyền hình dựa trên giao thức SIP hoặc H.323 truyền thống, bởi hạ tầng Internet không đảm bảo QoS.

Trên thực tế, có hai cách thức tổ chức mạng được triển khai hội nghị truyền hình, đó là mạng hội tụ và mạng riêng biệt. Các mạng hội tụ được triển khai cho những nơi mà có cả cả lưu lượng dữ liệu, lưu lượng thoại thời gian thực và lưu lượng hình ảnh. Còn các mạng riêng biệt hoặc các mạng overlay, chỉ truyền tải lưu lượng thời gian thực và được tách biệt với mạng dữ liệu chung về mặt vật lý.

Tuy nhiên, bất kể là kiến trúc mạng như thế nào, thì yếu tố quan trọng là phải đảm bảo được vấn đề băng thông. Bởi băng thông là một tham số quan trọng đối với việc triển khai hội nghị truyền hình. Dưới đây là một vài lựa chọn giúp giải quyết vấn đề này.

Giới hạn lưu lượng hội nghị

Với lựa chọn này, băng thông sử dụng cho các cuộc gọi hội nghị truyền hình bị hạn chế. Trong khi chất lượng truyền hình HD tốt hơn có thể đạt tới tốc độ 4 Mb/s, thì truyền hình chất lượng tốt có thể giảm xuống 1Mb/s. Điều quan trọng là kiểm tra phản ứng của người xem khi giảm băng thông.

Quản lý khối lượng cuộc gọi là một cách khác để giảm nhu cầu băng thông. Theo đó, một số lượng các cuộc gọi có thể bị hạn chế cùng một thời điểm. Nếu văn phòng có ba điểm hội nghị truyền hình, nhưng chỉ có hai cuộc gọi được cung cấp đồng thời, khi đó việc lập trình chính sách được đưa ra để đảm bảo chỉ có hai hệ thống được sử dụng đồng thời. Một Gatekeeper (cổng chặn) cũng có thể được sử dụng để quản lý việc sử dụng băng thông. Các Gatekeeper có thể kiểm soát số lưu lượng thời gian thực tối đa cho phép và từ chối yêu cầu gọi bổ sung bằng cách kích hoạt giống như một tín hiệu bận. Chiến lược và cách tiếp cận này đã được triển khai trên quy mô nhỏ.

Tuy nhiên, việc các tổ chức dần chuyển sang triển khai với quy mô lớn, sẽ làm cho số lượng thiết bị đầu cuối tăng và tỷ lệ sử dụng của mỗi điểm cuối cao hơn, thì phương pháp giới hạn lưu lượng không còn phù hợp. Bởi vì, khi truy cập bị hạn chế kéo theo nhu cầu sử dụng giảm và dẫn tới lợi nhuận từ truyền hình hội nghị bị giảm do nhiều cuộc gọi bị từ chối.

Nâng cấp băng thông

Nếu không đủ băng thông khả dụng cho lưu lượng hội nghị truyền hình, giải pháp duy nhất chỉ có thể là nâng cấp số lượng băng thông. Khi này, thực hiện một phân tích về mạng là rất quan trọng, để đảm bảo đủ băng thông nhằm đáp ứng nhu cầu truyền thông. Điều này trở nên đặc biệt quan trọng khi muốn phát triển số lượng các thiết bị đầu cuối truyền hình trên mạng.

Mã hóa hình khả biến (Scalable Video coding-SVc)

SVC (phần mở rộng của tiêu chuẩn mã hóa truyền hình H.264) được sử dụng cho các thiết bị hội nghị truyền hình thế hệ tiếp theo. SVC cho phép các thiết bị truyền hình hội nghị gửi và nhận các luồng video đa lớp. Cùng với kiến trúc hợp lý, sự phân lớp cung cấp chất lượng video và khả năng phục hồi lỗi cao mà không yêu cầu băng thông cao. Trong khi đó với các giải pháp hội nghị truyền hình truyền thống sử dụng kỹ thuật sửa lỗi trước - FEC ( Forward Error Correction ) có thể tiêu thụ gần gấp đôi băng thông. Sự chuyển đổi tỷ lệ động (điều chỉnh tỷ lệ khung hình) và độ phân giải phù hợp (điều chỉnh chi tiết hình ảnh) được thực hiện thông qua các lớp thời gian và không gian, do đó che dấu được những lỗi thời gian thực và mang đến sự cảm nhận không bị gián đoạn cho người sử dụng. Kết quả là, một giải pháp SVC triển khai hợp lý sẽ loại bỏ nhu cầu đối với việc nâng cao QoS hoặc các mạng chồng (overlay) và hoạt động tốt trên các mạng IP hội tụ.

KẾT LUẬN

Ngày nay, nhu cầu thông tin liên lạc từ xa hay làm việc từ xa (tại nhà) đang tăng lên nhanh chóng mà truyền hình hội nghị được coi là một phương thức nâng cao cho thông tin liên lạc. Nó cho phép nhân viên tham gia các cuộc họp, thuyết trình từ xa và dự các hội nghị từ xa mà không cần phải có mặt tại nơi đó. Tuy nhiên, với sự bùng nổ của các thiết bị đầu cuối hội nghị truyền hình (máy tính, di động, máy ảnh…); nhu cầu hoạt động thường xuyên cũng như số lượng các điểm kết nối tăng lên đã khiến cho các hệ thống hội nghị truyền hình truyền thống không còn phù hợp. Chính vì vậy, đòi hỏi các nhà cung cấp dịch vụ phải tìm và áp dụng những kỹ thuật tiên tiến nhằm tối ưu kiến trúc mạng và nâng cao Q 0S để đáp ứng chất lượng trải nghiệm cho khách hàng với chi phí hợp lý.

Tài liệu tham khảo

[1]. Video Conferencing Network Issues: Costs & Options, Nguồn Telemanagement Resources International Inc.

[2]. http://www.conferenceplus.com/conferencing/video/

[3]. SCOTT FIRESTONE, THIYA RAMALINGAM, STEVEN FRY,Voice and Video Conferencing Fundamentals, Amazon.com

[4]. JAMES R. WILCOX, Videoconferencing: The Whole Picture, Amazon.com