TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ TRUYỀN DỮ LIỆU TRONG CHAT VIDEO TRÊN MẠNG IP

Các mô hình chat và hội nghị đa phương tiệnMô hình tương tác điểm - điểm Các hệ thống hội nghị video thông thường là các hệ thống tương tác điểm – điểm, nơi mà cả hai bên tham gia PC/Bro

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN – TRUYỀN THÔNG

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan

Hà Nội, ngày 11/12/2015PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC:

 Tìm hiểu giải pháp công nghệ truyền dữ liệu video và phân tích chất lượng dịch vụ

Nguyễn Hoàng Tùng:

 Khảo sát phần mềm cung cấp dịch vụ hiện nay Thử nghiệm giải pháp chat video dùng phần mềm mở và nhận xét

Mục lục

Các mô hình chat và hội nghị đa phương tiện

Mô hình tương tác điểm - điểm

Các hệ thống hội nghị video thông thường là các hệ thống tương tác điểm – điểm, nơi mà

cả hai bên tham gia (PC/Broadroom) sẽ sử dụng một kết nối ISDN WAN để liên lạc với nhau

Figure 1: Conventional video conferencing systems

Tuy nhiên hạn chế lớn nhất của hệ thống này là:

• Chỉ trao đổi thông tin được điểm – điểm

• Các giao thức truyền thông là cố định do các liên kết WAN đắt tiền được sử dụng cho các hội nghị riêng biệt

Mô hình tương tác điểm – đa điểm

Các hệ thống điểm - đa điểm có thể kết nối nhiều hơn 2 địa điểm thông qua Multi-Point Control Unit (MCU) MCU là một thiết bị thường được sử dụng để kết nối các thiết bị đầu cuối tham gia vào một hội nghị đa phương tiện Các thành phần chính trong một thiết

bị MCU là một bộ điều khiển đa điểm (Multipoint Control) và một bộ xử lý đa điểm (Multipoint Processor)

Ưu điểm của phương pháp sử dụng MCU là:

• Cho phép nhiều hơn 2 người tham gia vào hội nghị

• Có thể được đặt ở bất cứ đâu

• Chức năng như một máy chủ Internet cho các cuộc hội nghị

• Video từ một người nói được truyền đến tất cả các thành viên

• Nhiều thiết bị MCU có thể được nối tầng với nhau cho các hội nghị lớn hoặc sử dụng một cách riêng biệt cho các hội nghị đồng thời

Figure 2: Current point to multipoint systems

Tuy nhiên một số nhược điểm sau vẫn còn tồn tại

• Hệ thống hội nghị như vậy đòi hỏi các đường truyền ISDN chuyên dụng cho máy tính và phòng họp

• Yêu cầu một MCU đắt tiền để phục vụ cho việc trộn và tái truyền video

• Các liên kết WAN đắt tiền chỉ được sử dụng cho các hội nghị, nếu công ty muốn gửi dữ liệu và email tốt thì cần bổ sung thêm các liên kết WAN Điều này làm tăngchi phí

• Băng thông của WAN cần được tăng tương ứng với số lượng thành viên tham gia

Mô hình tương tác đa điểm – đa điểm

Các hệ thống hội nghị đa phương tiện (MCS) hiện nay trình bày một hệ thống tương tác

đa điểm - đa điểm Nó cho phép các hội nghị với nhiều người ở bất kì đâu trên trái đất MCS phiên bản 6.0 khắc phục được những nhược điểm của các hội nghị điểm - đa điểm thông qua một số tính năng đặc biệt sau:

• Cho phép nhiều máy tính và phòng họp kết nối với nhau thông qua hệ thống mạngLAN mà không ảnh hưởng đến các ứng dụng khác Do đó không cần bổ sung thêm các đường ISDN, điều này giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thiết lập

• Không yêu cầu thiết bị MCU đắt tiền

• MCS sử dụng giao thức IP không độc quyền và chạy thông qua đường dây mạng hiện tại hoặc thông qua Internet

• Băng thông vẫn không thay đổi dù có bao nhiêu thành viên tham gia hội nghị MCS sử dụng kỹ thuật Server-2-Server để giữ cho băng thông tiêu thụ ở mức tối

thiểu Điều này giúp tối ưu hóa và tiết kiệm chi phí băng thông WAN hoặc

Internet

Figure 3: Multipoint - to - Multipoint systems

Thành phần MLIC cho phép nhiều mạng LAN kết nối với nhau bởi mạng WAN để tham gia vào hội nghị

Hệ thống tập trung

Hệ thống này sử dụng một hệ thống phòng hội nghị chuyên dụng chất lượng cao với các thiết bị chuyên nghiệp và băng thông chuyên dụng Nó được thực hiện bởi phương tiện của kiến trúc client – server hoặc các thiết bị hiệu suất cao được gọi là Multipoint

Conference Unit (MCU) Sau đó là một thiết bị trung tâm với một kết nối Internet với băng thông lớn Các hệ thống này sử dụng máy chủ tập trung để phân phối các tín hiệu video và có khả năng phục vụ số lượng N thành viên tham gia trong các điểm hội nghị Nhìn chung nhược điểm của các hệ thống tập trung là nó không có khả năng mở rộng và quá trình hoạt động của MCU này rất phức tạp và chi phí cho nó cũng rất đắt Băng thông

đi ra từ server được chia sẻ đồng thời bởi các client Đặc biệt, với nhiểu client trong đó cóthể dẫn đến sự thiếu hụt băng thông với mỗi thành viên

Figure 4: Classification of VideoConfrencing solutions

Hệ thống multicast

Loại thứ 2 của hệ thống hội nghị đa phương tiện là thực hiện những hệ thống đó trên các máy tính cá nhân Chúng thường miễn phí và dễ dàng cài đặt và sử dụng, mặc dù chất lượng có thể không được đảm bảo Multicasting là một trong những cơ chế có hiệu quả nhất để phân phối dữ liệu mà người gửi có thể chuyển giao thông tin tới một số lượng lớnngười nhận mà không cần gửi nhiều bản sao dữ liệu giống nhau trên đường truyền vật lý

Đó là cách tiếp cận khác để giảm bớt những yêu cầu băng thông của hội nghị bất cứ khi nào các mạng nằm dưới hỗ trợ nó

IP Multicast

Ip multicast là một phương pháp gửi các gói tin IP đến nhóm người nhận trong cùng một đường truyền Nó là giải pháp ở tầng mạng và tỉ lệ với lượng lớn người nhận và sử dụng hiệu quả cơ sở hạ tầng mạng bằng việc yêu cầu gửi các gói tin từ các nguồn 1 lần duy nhất Các nút ở trong mạng ( thông thường là các switch và router ) tái tạo lại các gói tin

để đến được tất cả những người nhận

Vấn đề với IP Multicast

• Tỉ lệ kém với số lượng các nhóm

• Hỗ trợ các chức năng mức độ cao khó khăn

• Triển khai khó khăn và chậm

Mạng Overlay

Mạng Overlay được xây dựng ở tầng trên cùng của một mạng vật lý Các liên kết Overlayđược kết nối thông qua các tầng mạng ở dưới Trong mạng overlay nhiều mạng logic có thể cùng tồn tại một lúc

Application Layer Multicast (ALM)

Trong ALM các thành viên trong một nhóm multicast giao tiếp thông qua mạng overlay trong đó với mỗi cạnh tương ứng với một con đường trực tiếp giữa hai thành viên trong nhóm ALM đã được thích ứng với nhiều ứng dụng để giảm bớt độ trễ truyền dẫn mạng

và triển khai trong mạng mà không có lớp mạng multicast Trong tầng ứng dụng, giải thuật multicast sử dụng kiến trúc dịch vụ phân phối và khả năng mở rộng mã hóa video được đề xuất cho các dịch vụ hội nghị truyền hình mở rộng

Đặc điểm của ALM:

• Người dùng cuối hoạt động như một router multicast

• Không yêu cầu các thành phần phần cứng đặc biệt như là các router Ip multicast

• Các ứng dụng giao thức định tuyến riêng có thể được thiết kế

• Hiệu quả hơn Unicast vì người gửi không cần gửi dữ liệu cho tất cả người nhậnTuy nhiên một số vấn đề cần lưu ý

• Mỗi video sử dụng một băng thông trên mạng overlay Trong việc cung cấp nhiều dòng video chúng cạnh tranh băng thông trên các liên kết overlay

• Người sử dụng có thể có những yêu cầu ưu tiên cho các dòng video khác nhau

Peer to Peer (P2P)

P2P là một loại mạng overlay khác được sử dụng để chuyển các dòng video Nó là một nền tảng mạnh mẽ cho các ứng dụng đa phương tiện trực tuyến khác nhau trên mạng Internet như hội nghị đa phương tiện, truyền hình trực tuyến Hệ thống P2P vô cùng hiệu quả về kinh tế vì nó sử dụng các tài nguyên của các mạng ngang hàng Mỗi một nút có

thể truy cập trực tiếp mỗi một dữ liệu, tài nguyên máy tính của nhau, hệ thống như vậy cấu thành một mô hình tính toán phân tán P2P là phương pháp rất phổ biến, trong đó các nút mạng đưa ra các tài nguyên như là băng thông, bộ xử lý, khả năng lưu trữ cho các nútkhác Bởi vậy, khi số lượng người dùng tăng lên, lượng tài nguyên chung của mạng cũng tăng lên theo Tuy nhiên, sử dụng kỹ thuật này trông các hệ thống hội nghị sẽ làm giảm chất lượng video.

Content Delivery Networks (CDN)

Vào cuối những năm 90 Content Delivery Network đã được phát triển nhanh chóng và trở thành phương án hiệu quả để giải quyết vấn đề của multicast CDN được thiết lâp và được phủ trên Internet bởi các node trong các khu vực khác nhau của các thành phần của nhóm dịch vụ mạng ảo Nó chịu trách nhiệm về tính hiệu quả nội dung của các máy chủ, phát hành ổn định tới nơi gần nhất từ client để đảm bảo nội dung để cung cấp dịch vụ chocác yêu cầu của người sử dụng Ý tưởng cơ bản của CDN là tránh nhiều nhất có thể vào các liên kết trên Internet mà có thể ảnh hưởng đến việc truyển tài dữ liệu và sự ổn định

Nó cho phép người dùng có thể có được những thông tin dữ liệu mong muốn ở gần nó

mà giảm được độ trễ và các vấn đề tắc nghẽn mạng

Kỹ thuật của CDN

• Sao chép nội dung trên nhiều máy chủ trên Internet

• Cung cấp cho khách hàn với cách thức để xác định các máy chủ có thể cung cấp những nội dung nhanh nhất

Cấu trúc của CDN gồm

• Thành phân phân phối nội dung

o Máy chủ gôc và một bộ các máy chủ cạnh để phát lại nội dung

• Thành phần định tuyến yêu cầu

o Các yêu cầu trực tiếp của người dùng đến các sever cạnh

o Tương tác với các thành phần phân phối để giữ một cái nhìn hiện đại của nội dung

• Thành phần phân phối nội dung

o Di chuyển nội dung từ gốc đến các máy chủ cạnh và đảm bảo tính chắc chắn

Giao thức của các hệ thống hội nghị đa phương tiện

Các client trong hệ thống truyền thông đa phương tiện phải biết được các giao thức phổ biến trong yêu cầu kết nối lẫn nhau Các giao thức phổ biến của hệ thống hội nghị đa phương tiện được yêu cầu cho nhiều client khác nhau Có hai chuẩn chính thường được

sử dụng là SIP và H.323

Giao thức H.323

Trong hội nghị đa phương tiện H323, các dụng cụ người dùng ( phần mềm hoặc phần cứng ) được gọi là thiết bị đầu cuối và được kết nối vào mạng IP Đối với hội nghị bao gồm nhiều người tham dự dữ liệu video và audio sẽ được truyền thông qua máy chủ đượcgọi là H323 MCU (Multipoint Control Unit)

Các thiết bị đầu cuối H323 có khả năng thực hiện các cuộc gọi cho các thiết bị H320 được kết nối đến ISDN Đối với dịch vụ này H320/H323 Gateway trở nên cần thiết Những tùy chọn dịch vụ cầu nối và cổng vào này được điều khiển bởi Gatekeeper

Phần trung tâm của mô hình H323 được bắt nguồn từ nguyên tắc clitent – server với Multi Control Unit (MCU) phục vụ các dòng video trong các hội nghị đa điểm và

Gatekeeper cung cấp quyền điều khiển kết nối và việc dịch địa chỉ

H323 là một phần của một loạt các phiên bản hội nghị đa phương tiện thông qua nhiều mạng khác nhau Nó bao gồm H320 và H324 được liên kết đến ISDN (Integrated

Services Data Network) và PSTN (Public Switched Telephone Network)

Một lợi thế của việc thiết kế thiết bị MCU nằm trong khả năng của nó để biến đổi các dòng dữ liệu giữa các bộ mã hóa video/audio khác nhau Ban đầu, H323 là một giao thức phổ biến nhất mặc dù tính phổ biến của nó đã giảm do sự giao nhau kém giữa NAT ( Network Address Translation ) và tường lửa

Giao thức SIP

SIP là một giao thức điều khiển ở tầng ứng dụng mà có thể thiết lập, sửa đổi, và chấm dứtcác phiên làm việc đa phương tiện Nó là một giao thức truyền tín hiệu cho việc thiết lập việc liên lạc giữa các buổi họp giữa các thiết bị đầu cuối SIP SIP khác với các giao thức truyền thông khác bởi nó hỗ trợ các công nghệ như nhiều nhà cung cấp tích hợp nó ở tầng ứng dụng, các module và các chuẩn thông thường Giao thức này kết hợp 2 giao thức được sử dụng rộng rãi là HTTP cho trình duyệt web và SMTP dùng cho email Thông thường SIP được sử dụng cho các cuộc điện thoại internet và phân bố dữ liệu đa phương tiện giữa hai hay nhiều người dùng cuối

SIP hỗ trợ 5 khía cạnh của việc thiết lập và chấm dứt sự truyền thông đa phương tiện:

• Vị trí người dùng: Xác định các hệ thống đầu cuối được sử dụng trong truyền thông

• Tính khả dụng của người dùng: xác định tính sẵn sàng của bên được gọi để tiến hành cuộc hội thoại

• Thiết lập phiên: Thiết lập các thông số của phiên ở cả hai bên được gọi và bên gọi

• Quản lý phiên: Bao gồm chuyển nhượng, chấm dứt phiên, sửa đổi các thông số của phiên

SIP làm việc với cả IPv4 và IPv6 SIP không cung cấp các dịch vụ và thay vào đó SIP cung cấp nguồn mà có thể được sử dụng để tiến hành các dịch vụ khác nhau SIP có cấu trúc như một giao thức phân tầng mỗi tầng là độc lập nhưng liên kết lỏng lẻo với nhau, các lớp dưới dược mã hóa trong BNF (Backus-Naur Form) Tầng ứng dụng định nghĩa cách thức mà client và server gửi và nhận các phản hồi Tầng giao vận điều khiển việc truyền đạt lại của tầng ứng dụng, đối với các yêu cầu và phản hồi tương xứng và thời giantrễ của tầng ứng dụng Giao dịch của người dùng bao gồm tất cả các thực thể SIP trừ các proxy không được công nhận

Giải pháp công nghệ truyền dữ liệu trong chat video

Chat video là gì ?

Công nghệ để truyền tải các âm thanh và sự tương tác video truyền trực tuyến thông qua internet trong thời gian thực giữa người sử dụng tại các địa điểm khác nhau.Video chat thường được thực hiện thông qua một máy tính, máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh thiết bị (cũng gọi điện thoại video chat), và có thể là point-to-point (hoặc one-to-one) tương tác như trong trường hợp của FaceTime và Skype, hoặc multipoint(hay one-to-many) tương tác như trong trường hợp điển hình của googleHangouts

Cách hoạt động

Thiết bị cần có

-Đối với người dùng :máy tính,máy tính bảng (có kết nối internet, có camera, tai nghe, đầu thu ) , smatphone (có kết nối 3G, hoặc internet) có cài phần mềm Chat video (ví dụ như Skype, zalo …) dành cho máy người dùng

-Nhà cung cấp:1 máy tính có cài phần mềm Chat Video(ví dụ Skype , zalo) dành cho máy chủ

- Phần mềm cần có (ví dụ Skype , zalo…) để kết nối máy chủ với máy của người dùng

đã cài trên máy người dùng và máy chủ

Cách sử dụng phần mềm để thực hiện chat video

-Bước 1,Người dùng sẽ đăng kí tài khoản với máy chủ để kết nối với máy chủ , đồng thời để thực hiện Chat video với các máy khác đã đăng kí với máy chủ

-Bước 2,Máy chủ sẽ xác nhận người dùng đã đăng kí và lưu vào bộ nhớ

- Bước 3:Khi máy của người sử dụng (đã đăng kí ) đăng nhập vào máy chủ , máy chủ

sẽ xác nhận , tài khoản đó trong bộ nhớ hay không , nếu có tài khoản đó trong bộ nhớ thì máy chủ sẽ cho máy người dùng truy cập vào máy chủ

-Bước 4:Nếu người sử dụng muốn thực hiện Chat Video với 1 người sử dụng khác cũng đang truy cập vào máy chủ thì thực hiện thao tác để thực hiện chat video (các thao tác tương ứng với mỗi phần mềm Chat Video )

Quá trình truyền dữ liệu trong khi người sử dụng thực hiện Chat Video

+Phần mềm Chat video trong máy khách sẽ gửi dữ liệu (các file hình ảnh ,âm thanh )tới máy chủ

+Đối với máy chủ :Phần mềm Chat Video sẽ sử dụng các thư viện khách hàng để làm việc với nguồn đầu vào (camera, microphone),codec ,rồi nén dữ liệu lại sau đó dữ liệu sẽ được truyền peer-to-peer tới người dùng cuối

Ví dụ về QuickBlox sử dụng công nghệ mã nguồn mở WebRTC

Giới thiệu về WebRTC

Nó được thiết kế cho việc tổ chức các phương tiện truyền thông dữ liệu giữa các trình duyệt hỗ trợ nó hay các ứng dụng khác cho công nghệ peer-to-peer mà không cần bất kỳ plugin bổ sung

Vai trò của WebRTC:

• Nhận thông tin mạng như địa chỉ IP và cổng, và trao đổi với khách hàng để cho phép kết nối

• Phối hợp tín hiệu truyền thông để báo cáo lỗi và bắt đầu

• Trao đổi thông tin về phương tiện truyền thông và khả năng của khách hàng, chẳng hạn như độ phân giải và các bộ codec

• Giao tiếp streaming audio, video hoặc dữ liệu

Cách hoạt động

Kết nối tới máy chủ

+Đầu tiên là đăng nhập

Máy chủ chính: turn.quickblox.com

Tên đăng nhập: Huylang

Mật khẩu:*1afefd#

+ Gọi điện :

Tín hiệu để bắt đầu 1 cuộc gọi

+Chấp nhận :

Tín hiệu để chấp nhận cuộc gọi đến :