Nghiên cứu triển khai dịch vụ game tương tác trên mạng NGN IMS

Trong luận văn này, học viên sẽ trình bày những nghiên cứu về dịch vụ Game tương tác trên NGN-IMS, các yêu cầu kỹ thuật và phương án triển khai tại Việt Nam với mong muốn phong phú hóa c

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Luận văn được hoàn thành tại:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: …TS Hoàng Văn Võ ………

Phản biện 1: ………

Phản biện 2: ………

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: giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Hiện nay việc tiến lên mạng NGN-IMS đã trở thành xu thế tất yếu và được thừa nhận bởi hầu hết các tổ chức nghiên cứu, nhà cung cấp thiết bị và nhà cung cấp dịch vụ viễn thông trên toàn Thế giới Việc áp dụng mạng NGN-IMS mang lại cho không chỉ nhà cung cấp dịch vụ viễn thông những giá trị to lớn về mặt kinh tế và kỹ thuật mà còn mang lại cho người sử dụng những cơ hội trải nghiệm dịch vụ ngày một phong phú với chất lượng được đảm bảo hơn Mạng NGN-IMS cũng đang được nghiên cứu và triển khai tại Việt Nam

Trong xu thế phát triển của hạ tầng mạng và nhu cầu thúc bách từ thị trường, những loại hình dịch vụ mới trên NGN-IMS đã được nghiên cứu và triển khai thử nghiệm ở nhiều quốc gia, bước đầu cho thấy thành công của mình Dịch vụ Game tương tác trên nền NGN-IMS là một trong số đó

Trong luận văn này, học viên sẽ trình bày những nghiên cứu về dịch vụ Game tương tác trên NGN-IMS, các yêu cầu kỹ thuật và phương án triển khai tại Việt Nam với mong muốn phong phú hóa các dịch vụ trên nền mạng viễn thông Việt Nam và đáp ứng xu thế phát triển tất yếu của khoa học công nghệ và thị trường

Cấu trúc luận văn gồm bốn chương Chương 1 trình bày tổng quan về khái niệm Game tương tác, phân loại game tương tác và các ưu nhược điểm khi triển khai trên mạng viễn thông Chương 2 giới thiệu tổng quan về mạng NGN-IMS và khả năng triển khai Game tương tác trên mạng NGN-IMS Chương 3 trình bày khái quát được các vấn đề kỹ thuật triển khai game trên nền IMS, với các mô hình game tương tác khác nhau Chương 4 của luận văn sẽ trình bày việc khảo sát mạng NGN-IMS trong thực tế tại Việt Nam, các yêu cầu

kỹ thuật và mục tiêu thiết kế cho việc triển khai Game tương tác trên hệ thống IMS Trên cơ

sở đó sẽ đề xuất mô hình và kiến trúc chức năng cho việc cung cấp game tương tác cho mạng NGN- IMS

Do hạn chế về thời gian cũng như kiến thức bản thân, luận văn không thể tránh khỏi các khiếm khuyết Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô, các học viên quan tâm để luận văn được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn TS Hoàng Văn Võ đã hướng dẫn em hoàn thành luận văn này

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ GAME TƯƠNG TÁC

I.1 Khái niệm game tương tác

I.1.1 Hoạt động tương tác

Tương tác là một dạng hành động xảy ra giữa hai hay nhiều đối tượng và gây ảnh hưởng tác động qua lại lẫn nhau Tác động hai chiều là một đặc điểm của khái niệm tương tác, tạo ra sự khác biệt với mối quan hệ nhân quả một chiều

Truyền thông tương tác là hoạt đồng truyền thông mà người làm truyền thông và người tiếp nhận nó có thể tương tác qua lại lẫn nhau

I.1.1 Game tương tác

Game tương tác là trò chơi mà nhiều người chơi có thể tương tác với nhau và tương tác với các đối tượng trong game thông qua nhân vật đại diện Do yêu cầu phải có nhiều người chơi nên game tương tác thường được triển khai dạng game online

I.2 Phân loại game tương tác

Trong luận văn game tương tác sẽ được phân loại theo hai quan điểm để phục vụ cho mục đích của luận văn: triển khai dịch vụ game tương tác trên mạng viễn thông và cụ thể ở đây là mạng NGN-IMS

I.2.1 Phân loại theo mô hình triển khai

Theo mô hình triển khai thì có ba mô hình triển khai game tương tác phổ biến hiện nay là: Mô hình Client–Server, người chơi (client) tương tác với nhau thông qua máy chủ (Server); mô hình Peer–To–Peer: là mô hình game ở đó người chơi tương tác trực tiếp với nhau, vai trò của các người chơi như nhau và mô hình lai (Hybrid) có sự lai ghép giữa hai

mô hình trên

I.2.2 Phân loại theo cách chơi

Theo cách chơi thì có ba thể loại game tương tác chính như sau:

Game tương tác trực tiếp giữa người với người: Là các trò chơi trương tác giữa các người chơi với nhau

Game tương tác giữa người với máy: là game tương tác giữa người với máy Hoạt động trong trò chơi phụ thuộc chủ yếu vào tương tác giữa người chơi và logic thực hiện trò chơi

Game lai giữa hai loại trên: Kết hợp hai hình thức tương tác giữa người chơi với người chơi và giữa người với máy

Game chiến thuật tương tác: Game này chú trọng tới việc quản lý nguồn tài nguyên

và xây dựng các đơn vị có tính năng và số lượng khác nhau

I.2.3 Phân loại theo yêu cầu kỹ thuật của hạ tầng

Tuy nhiên, đối với nhà cung cấp game, ngoài yếu tố nội dung game thì phải tính toán đến băng thông cần thiết trong môi trường truyền tải có thể đáp ứng được yêu cầu của thể loại game đó Do đó, đối với nhà cung cấp mạng truyền tải thì sẽ có các yêu cầu truyền tải khác nhau có thể chia thành một số thể loại game tương tác như sau:

• Game hành động, nhập vai thời gian thực

• Game chiến thuật thời gian thực

• Game theo lượt

Bảng các tham số yêu cầu chất lượng truyền tải cho các thể loại game này như sau:

Bảng I-1: Tham số chất lượng truyền tải – trễ cho các game tương tác

Thể loại game tương tác Yêu cầu trễ toàn trình (RTT)

Game hành động, nhập

vai thời gian thực

Chấp nhận được 200ms<RTT<600ms Game chiến thuật thời gian thực 600ms< RTT<900ms

I.3 Đặc điểm của game tương tác

Xét tới các đặc điểm của game tương tác, học viên có thể kể đến rất nhiều tham số Nhưng trong tài liệu này, học viên sẽ chỉ đề cập đến những đặc điểm của game tương tác ảnh hưởng đến việc triển khai game tương tác trên mạng truyền thông nhằm đảm bảo chất lượng của dịch vụ trò chơi cung cấp tới khách hàng

Hành động tương tác: Gồm tất cả các game có liên quan đến hành động, đề cao khả năng chiến đấu của nhân vật, ít sử dụng các câu đố, thông điệp phức tạp; Mỗi người chơi là một nhân vật trong game, có các đặc tính khác nhau, tương tác trực tiếp với nhau

Nhập vai tương tác: Đây là thể loại người chơi nhập vai vào một nhân vật hoặc một nhóm nhân vật, và tương tác chủ yếu với các nhân vật phụ ở trong game, tham gia các cuộc chiến đấu với một quá trình xây dựng nhân vật thông qua việc tăng cấp độ, phát triển các kỹ năng, tính cách

I.4 Một số nhận xét về các giải pháp triển khai cung cấp game tương tác phổ biến hiện nay

Một mảng lớn trong lĩnh vực game là loại hình game trực tuyến, tương tác (IAG – Interactive Game) mà ở đó các nhân vật game có sự giao tiếp với nhau, đây là dạng game có nhiều người chơi

Có ba mô hình triển khai game tương tác phổ biến: Mô hình Client–Server, người chơi (client) tương tác với nhau thông qua máy chủ (Server); mô hình Peer–To–Peer: là mô hình game ở đó người chơi tương tác trực tiếp với nhau, vai trò của các người chơi như nhau

và mô hình lai (Hybrid) có sự lai ghép giữa hai mô hình trên Dù đã có sự tương tác, tuy nhiên trong các game hiện nay sự tương tác hầu như chỉ diễn ra giữa các đối tượng trong game với nhau trong thế giới ảo, rất hiếm khi có sự tương tác giữa thế giới thực của người chơi và thế giới ảo trong game nên nhiều mong muốn về tính tiện ích hướng đến tính

“thực”của người chơi chưa thể được đáp ứng

Các kênh thanh toán, phân phối, hỗ trợ cho kinh doanh game hiện tại độc lập với nhau và với bản thân các game Nhà cung cấp game phải tự tổ chức hệ thống bán hàng, chăm sóc khách hàng, thanh toán (đại lý, thẻ, hỗ trợ ) làm tăng chi phí đồng thời cũng gây bất tiện cho người chơi

Game online hiện phát triển khá mạnh và mang lại doanh thu lớn cho nhà kinh doanh game nhưng các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông hầu như vẫn đứng ngoài cuộc trừ việc cung cấp dịch vụ hạ tầng truyền tải IP (vốn rất rẻ) Nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông muốn tham gia thì trường game nhưng không dễ dàng vì việc kinh doanh game đòi hỏi tính linh hoạt cao (nội dung game, hình thức kinh doanh, quảng cáo ) mà nhiều nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông không thể đáp ứng được

I.5 Kết luận chương

Trong CHƯƠNG I, học viên đã trình bày khái niệm về hoạt động tương tác, game tương tác, một số đặc điểm và những tiềm năng mà game tương tác mang lại cho thị trường ứng dụng Qua những nội dung đã trình bày ở trên, học viên đã tìm hiểu chi tiết về ba mô hình triển khai của game tương tác và những đặc điểm nổi bật nhất của game tương tác Đây chính là cơ sở để phân tích và chứng minh tính khả thi khi triển khai loại hình dịch vụ: Game tương tác trên mạng viễn thông

CHƯƠNG II Mạng NGN-IMS và khả năng triển khai Game tương tác

II.1 Tổng quan về mạng NGN-IMS

NGN là bước tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông thế giới, truyền thông được hỗ trợ bởi ba mạng lưới: mạng thoại PSTN, mạng không dây-Wireless và mạng số liệu Internet NGN là sự hội tụ cả ba mạng trên vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép truy nhập mang tính toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển hơn Thuật ngữ NGN nói chung được sử dụng để đặt tên cho một cấu trúc mạng ở đó tồn tại các cơ sở hạ tầng dịch vụ được cung cấp và hội tụ công nghệ thông tin và viễn thông trên đó

Một mạng NGN là một mạng trên cơ sở công nghệ gói, có khả năng cung cấp các dịch vụ kể cả các dịch vụ Viễn thông và có khả năng tận dụng các đường truyền băng rộng, các công nghệ truyền dẫn đảm bảo QoS và trên đó các chức năng liên quan tới dịch vụ là độc lập với các công nghệ truyền dẫn

Nó cho phép người dùng truy cập không hạn chế từ phía các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau Mạng NGN đảm bảo tính lưu động nói chung và khả năng cung cấp dịch vụ ở khắp nơi và như nhau tới các khách hàng

IMS (IP multimedia subsystem) là một kiến trúc NGN chuẩn cho các nhà điều hành mạng viễn thông khai thác đa dịch vụ cố định và di động

IMS là một chuẩn dựa trên mạng IP sử dụng cả mạng cố định và không dây, cung cấp các dịch vụ đa phương tiện bao gồm: audio, video, thoại, văn bản và dữ liệu Các dịch

vụ này có thể chia thành ba loại sau:

• Dịch vụ không yêu cầu thời gian thực như tin nhắn đa phương tiên MMS

• Dịch vụ gần thời gian thực như Push to talk, dịch vụ game

• Dịch vụ thời gian thực như thoại, audio/video, hội nghị truyền hình

NGN-IMS có khả năng hội tụ mạng cố định và không dây FMC NGN-IMS thực hiện được điều này nhờ cấu trúc phân lớp ngang tức là các lớp độc lập với nhau như Hình II-1:

Hình II-1: Kiến trúc 3GPP IMS

II.2 Khả năng phát triển dịch vụ trên mạng NGN

Kiến trúc mạng NGN cho phép triển khai các dịch vụ giá trị gia tăng trên mạng viễn thông một cách linh hoạt và phong phú hơn nhiều so với các thế hệ mạng trước đó

Theo ITU-T, bao gồm 2 tầng chính là tầng truyền tải và tầng dịch vụ Tầng truyền tải

sẽ đảm nhận trách nhiệm cung cấp đường đường truyền tốt nhất đáp ứng được yêu cầu hoạt động của dịch vụ Tầng dịch vụ đảm nhận việc điều khiển hoạt động của dịch vụ

Với mô hình phân lớp, tách biệt giữa dịch vụ và truyền tải của mình, NGN đã mở ra

cơ hội phát triển mới cho các dịch vụ trên mạng viễn thông Các dịch vụ nội dung đã nhìn thấy cơ sở hạ tầng để phát triển, điều cần quan tâm là một cơ chế báo hiệu, điều khiển phù hợp để các dịch vụ này có thể được triển khai

II.3 Khả năng phát triển Game tương tác trên mạng NGN-IMS

Trong mô hình game trên internet hiện nay, ta thấy cũng có 2 phần chính đó là phần dịch vụ (bao gồm Client và Server) và phần truyền tải trên môi trường internet Như vậy, nếu triển khai game trên mạng NGN thì phần truyền tải sẽ được đảm bảo và điểu khiển bởi tầng truyền tải, chắc chắn chất lượng dịch vụ game sẽ được đảm bảo Ngoài ra, các dịch vụ multimedia cơ bản để tạo nên các ứng dụng cũng đã được chuẩn bị sẵn sàng để phục vụ cho các dịch vụ đòi hỏi nội dung đa dạng và phong phú

Trong các kiến trúc điều khiển của tầng dịch vụ, NGN-IMS (phân hệ đa phương tiện IP) đã được các tổ chức chuẩn hóa lựa chọn và phát triển để thực hiện chức năng điều khiển các dịch vụ mới thỏa mãn cho việc triển khai mô hình game tương tác trên nền mạng viễn thông Mô hình kết hợp này như Hình II-2

PoC Download

Charging Location

IMS services capabilities

Game 1

Game n

Hình II-2: Sử dụng các tiện ích NGN-IMS cung cấp cho game

Các tính năng dịch vụ NGN-IMS cung cấp các chức năng cần thiết hỗ trợ cho sự hoàn chỉnh của các game online nhiều người chơi thông qua các dịch vụ mà nó cung cấp như: messaging, present, location

Game server cung cấp giao diện cho các game khác nhau cũng như giao diện cho game client Giữa Game server và Game client liên tục trao đổi, cập nhật trạng thái của game sử dụng các tiện ích truyền thông do NGN-IMS cung cấp Chức năng quản lý game trong game server cho phép quản lý các phiên từ client đến server như: thêm, bớt, huỷ một nhóm chơi , cũng được dễ dàng hỗ trợ bởi IMS

Game client khám phá về các trò chơi, cập nhật thông tin về sự thay đổi trong game (như: điểm của người chơi, danh sách người chơi ) thông qua các tiện ích do dịch vụ hiện

diện (presence) của NGN-IMS Khi chơi, Game client khởi tạo phiên liên lạc tới Game server nhằm khởi tạo kênh truyền media sẵn sàng cho các tương tác của game, ở đây, việc thiết lập phiên được cung cấp bởi dịch vụ thiết lập phiên cơ bản của NGN-IMS Các phiên này được hỗ trợ về QoS theo yêu cầu của game

NGN-IMS cho phép khả năng tương tác qua lại với các kênh liên lạc trong game vì NGN-IMS quản lý dữ liệu thống nhất cho các account khách hàng và game chỉ là một thuộc tính dịch vụ trong profile này Trong khi đang chơi game mà có cuộc gọi đến thuê bao này thì cuộc gọi sẽ được thông báo với người chơi thông qua các sự kiện trong game

Ngoài việc hỗ trợ trực tiếp cho các chức năng trong game NGN-IMS còn cung cấp cho người chơi cũng như nhà cung cấp game các kênh liên lạc khác: thanh toán, giám sát Cước của phiên liên lạc có dịch vụ gia tăng là game có thể coi như cước của dịch vụ Viễn thông do vậy nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông sẽ thu cước và phân chia doanh thu với nhà cung cấp game

II.4 Tiềm năng khi triển khai Game tương tác trên mạng NGN-IMS

Phối hợp được nhiều kênh truyền thông trong game tạo ra nhiều đặc tính thú vị làm cho game giàu đặc tính và gần đời thực hơn

Triển khai game trên NGN-IMS mang lại doanh thu cho không những nhà kinh doanh game mà cá các nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông Nhà cung cấp dịch vụ game tiết kiệm được những khoản chi phí đáng kể cho các việc quản trị vận hành bảo dưỡng hạ tầng mạng, chăm sóc khách hàng, tính và thu cước, vì các chức năng này được các nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông thực hiện Nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông cũng nhờ

mô hình này sẽ lôi kéo được nhà khách hàng, được phân chia doanh thu từ nhà cung cấp game trên cơ sở chia sẻ hạ tầng

NGN-IMS có khả năng điều khiển trong mạng hội tụ FMC ở đó phân hệ điều khiển NGN-IMS độc lập với các phương thức truy nhập, người chơi có thể di động ko hạn chế trong khi chơi game mà không cần lo lắng về sự gián đoạn Trong thiết kế của phân hệ điều khiển NGN-IMS đã định nghĩa chức năng hỗ trợ quản lý tài nguyên, các phiên liên lạc do NGN-IMS thiết lập sẽ được đảm bảo về QoS (băng thông, trễ, ) như vậy có khả năng phục vụ tốt cho các game đòi hỏi chất lượng truyền tải cao trong tương lai

NGN-IMS thực hiện chức năng điều khiển của một tổng đài trong Viễn thông nên có khả năng cung cấp dịch vụ liên mạng trên toàn cầu Khi có sự liên mạng NGN-IMS người chơi game có thể ở bất kỳ đâu trên mạng, việc thanh toán, hỗ trợ được thực hiện bởi các nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông tại nơi người chơi, doanh thu sẽ được các nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông chia sẻ với nhau, nhà cung cấp game chỉ cần một đầu mối

Và cuối cùng tất cả quá trình này tạo ra một hoá đơn cước duy nhất, mang lại sự tiện lợi cho người chơi

II.5 Kết luận chương

Trong chương II, học viên đã trình bày một số nét chính liên quan đến mạng IMS, bao gồm: tổng quan, kiến trúc và sự hỗ trợ của mạng NGN-IMS cho việc phát triển game tương tác Qua các nội dung đã trình bày, tính khả thi khi triển khai game tương tác trên hệ thống viễn thông sử dụng nền tảng NGN-IMS đã được làm rõ Ngoài ra, một nhận định quan trọng cũng được khẳng đinh: trong các thế hệ mạng viễn thông, chỉ ở trên NGN-IMS mới có thể triển khai được game tương tác, cho phép tận dụng toàn bộ thế mạnh hạ tầng của các nhà khai thác dịch vụ viễn thông và đem lại những trải nghiệm thú vị cho người sử dụng Trong CHƯƠNG III, học viên sẽ trình bày chi tiết hơn các kỹ thuật, yêu cầu

NGN-để có thể triển khai dịch vụ Game tương tác trên mạng NGN-IMS