Αλάπηπμε Λνγηζκηθνύ Παξαθνινύζεζεο ηεο Πνηόηεηαο Τπεξεζίαο γηα ηεξκαηηθά IPTV ζπκβαηά κε ην IMS.

Transcript

1 ΔΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΓΙΣΡΙΑΚΟ ΠΑΝΔΠΙΣΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΥΟΛΗ ΘΔΣΙΚΩΝ ΔΠΙΣΗΜΩΝ ΣΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΚΑΙ ΣΗΛΔΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΔΣΑΠΣΤΥΙΑΚΧΝ ΠΟΤΓΧΝ ΓΙΠΛΧΜΑΣΙΚΗ ΔΡΓΑΙΑ Αλάπηπμε Λνγηζκηθνύ Παξαθνινύζεζεο ηεο Πνηόηεηαο Τπεξεζίαο γηα ηεξκαηηθά IPTV ζπκβαηά κε ην IMS. Λεκνληά Μ. Μπνπιά Δπηβιέπσλ: Γξαθνύιεο Μαξηάθνο, Αλαπιεξσηήο Καζεγεηήο ΑΘΗΝΑ ΙΟΤΝΙΟ 2010

2 ΓΙΠΛΧΜΑΣΙΚΗ ΔΡΓΑΙΑ Αλάπηπμε Λνγηζκηθνχ Παξαθνινχζεζεο ηεο Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο γηα ηεξκαηηθά IPTV ζπκβαηά κε ην IMS. Λεκνληά Μ. Μπνπιά Α.Μ.: 951 ΔΠΙΒΛΔΠΧΝ: Γξαθνύιεο Μαξηάθνο, Αλαπιεξσηήο Καζεγεηήο ΔΞΔΣΑΣΙΚΗ ΔΠΙΣΡΟΠΗ: Γξαθνύιεο Μαξηάθνο, Αλαπιεξσηήο Καζεγεηήο Δπζηάζηνο Υαηδεεπζπκηάδεο, Δπίθνπξνο Καζεγεηήο Ηνχληνο 2010

3 ΠΔΡΙΛΗΦΗ Σν βαζηθφ ζηνηρείν ηεο ηξέρνπζαο θαηάζηαζεο ηεο ζχγθιηζεο ησλ πνιπκεζηθψλ ππεξεζηψλ κε ηα θηλεηά/ζηαζεξά δίθηπα θαη ηηο (δηαδξαζηηθέο) εθαξκνγέο κεηάδνζεο είλαη ην IP Multimedia Subsystem (IMS). Σν IMS εηζάγεη λέεο επηρεηξεκαηηθέο δπλαηφηεηεο γηα πεηξακαηηθέο θαη αλαπηπμηαθέο πνιπκεζηθέο εθαξκνγέο φπσο νη εθαξκνγέο IPTV θαη VoIP video θιήζεσλ. Χζηφζν, απηφ ην ηζρπξφ εκπνξηθφ ελδηαθέξνλ γηα ην πνιιά ππνζρφκελν ζπγθιίλνλ πεξηβάιινλ IMS εμηζνξξνπείηαη απφ ηελ έιιεηςε επαξθψλ κεραληζκψλ δηαρείξηζεο ησλ δηθηχσλ πνπ λα επηθεληξψλνληαη ζην ρξήζηε/πειάηε. Σν Δπξσπατθφ Δξεπλεηηθφ έξγν ADAMANTIUM πξνηείλεη έλα χζηεκα Γηαρείξηζεο Πνιπκεζηθνχ Πεξηερνκέλνπ (Multimedia Content Management System - MCMS) πνπ είλαη ζπκβαηφ κε ηελ αξρηηεθηνληθή IMS θαη ην νπνίν επηθεληξψλεηαη ζηελ εθαξκνγή δπλακηθήο ηξνπνπνίεζεο ζηα δηάθνξα επίπεδα γηα ηε βειηηζηνπνίεζε ηεο εκπεηξίαο ηνπ ρξήζηε κε φξνπο αληηιεπηήο πνηφηεηαο γηα ππεξεζίεο IPTV θαη VoIP. Σν πξνηεηλφκελν ζχζηεκα δηαρείξηζεο ρξεζηκνπνηεί κεραληζκνχο παξαθνινχζεζεο θαη ηξνπνπνίεζεο ηεο PQoS θαη NqoS, νη νπνίνη είλαη ζπκβαηνί κε ην IMS ζε φιε ηελ αιπζίδα κεηαγσγήο ηνπ δηθηχνπ, βειηηψλνληαο κε απηφ ηνλ ηξφπν ηηο ππάξρνπζεο ιεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο ηνπ IMS πξνζζέηνληάο ηνπο ηθαλφηεηα αληίιεςεο (perceptual awareness). Ζ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία, πεξηιακβάλεη ηελ πινπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο παξαθνινχζεζεο ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο πνπ γίλεηαη αληηιεπηή απφ ην ρξήζηε ελφο ηεξκαηηθνχ (πρ., ειεθηξνληθφ ππνινγηζηή, θηλεηφ ηειέθσλν, θ.ι.π.). Ζ πνηφηεηα ππεξεζίαο ππνινγίδεηαη κε βάζε ζηαηηζηηθά ζηνηρεία πνπ είλαη δηαζέζηκα απφ ηα ηεξκαηηθά. Μεξηθά απφ ηα ζηαηηζηηθά ζηνηρεία πνπ έρνπκε ζηε δηάζεζή καο είλαη ηα απνθσδηθνπνηεκέλα blocks, ηα πιαίζηα (frames) ή RTP παθέηα πνπ έρνπλ ραζεί θαη άιια. Σν ινγηζκηθφ αλαπηχρζεθε ζε γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ Java θαη απνηειεί λέα ιεηηνπξγία ηνπ ινγηζκηθνχ πξνβνιήο video Vlc Media Player. Σν ινγηζκηθφ απηφ κπνξεί λα επεθηαζεί θαη γηα ηελ ππεξεζία VoIP πινπνηψληαο αληίζηνηρεο δηαδηθαζίεο. Ζ θαηλνηνκία ηνπ ινγηζκηθνχ είλαη ε δπλαηφηεηα κεηάθξαζεο ησλ ζηνηρείσλ πνπ ζπιιέγνληαη απφ ηα ηεξκαηηθά ζε ζηνηρεία πνπ είλαη θαηαλνεηά απφ ην MCMS. Ο έιεγρνο ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο είλαη δπλαηφο κέζα απφ έλα γξαθηθφ πεξηβάιινλ (GUI) θαη είλαη δπλαηή ε έλαξμε θαη δηαθνπή ηνπ. Δπίζεο, δίλεηαη ε δπλαηφηεηα επίβιεςεο ησλ ζηαηηζηηθψλ ζηνηρείσλ πνπ παξαθνινπζεί ην ινγηζκηθφ θαζψο θαη ε θαηαγξαθή ησλ απνηειεζκάησλ ζε αξρεία γηα ηελ πεξαηηέξσ επεμεξγαζία ηνπο. ΘΔΜΑΣΙΚΗ ΠΔΡΙΟΥΗ: Πιεξνθνξηαθά πζηήκαηα Παξαθνινχζεζεο Γηθηχσλ ΛΔΞΔΙ ΚΛΔΙΓΙΑ: Πνηφηεηα Τπεξεζίαο (QoS), Αληηιεπηή Πνηφηεηα Τπεξεζίαο (PQoS), Φεθηαθφ Βίληεν, Αλαπαξαγσγφο Πνιπκέζσλ, IMS, IPTV, VoIP

4 ABSTRACT The convergence of multimedia services with mobile/fixed networks and broadcastinteractive applications is creating new demands for high quality and user responsive service provision management. The predominant candidate for this convergence is IMS, originally defined by 3GPP for next generation mobile networking applications based on SIP (Session Initiation Protocol) as the basic common signalling protocol. As recent public trials have shown, IMS technology still suffers a number of confining factors, amongst them are adaptation/monitoring mechanisms. ADAMANTIUM project proposes an enhanced IMS 3GPP Release 7 architecture by the design, implementation and development of a central management node, namely MCMS (Multimedia Content Management System), which is in charge of interfering in the media delivery process when PQoS (Perceived Quality of Service) degradation occurs at the end user by performing real time cross layer adaptation across the media delivery chain, aiming at enhancing and optimizing the delivered PQoS level of the degraded service session. Towards this, when PQoS degradation occurs at the user terminal, a PQoS alarm initiated by the mobile terminal device and initiated the MCMS monitoring interfaces, according to which a decision is taken what adaptation actions are necessary to be done in order to improve the delivered PQoS. The purpose of this thesis describes the implementation of a terminal User Perceived Quality of Service monitoring system (eg. Computer, Mobile Phone, etc). Quality of Service is calculated according to statistics available from terminals. Some of the available statistics are the decoded blocks, lost frames, lost RTP packets, etc. The software was implemented using JAVA and is a new plugin of the VLC media player. Similar software can be implemented featuring capabilities for PQoS monitoring in VoIP services. The proposed software s innovation is the capability of translating the statistics collected by terminals into MCMS understandable data. PQoS values can be monitored by the user by means of a Graphical User Interface (GUI). The user can start, stop and resume monitoring through the GUI. All the statistics are stored in data files in order to be further processed. SUBJECT AREA: Network Monitoring Information Systems KEYWORDS: Quality of Service (QoS), Perceived Quality of Service (PQoS), Digital Video, Media Player, IMS, IPTV, VoIP

5 ΔΤΥΑΡΙΣΙΔ Θα ήζεια λα επραξηζηήζσ ηνλ επηβιέπνληα θαζεγεηή κνπ θ. Γξαθνχιε Μαξηάθν, Αλαπιεξσηή Καζεγεηή ηνπ ΔΚΠΑ γηα ην ελδηαθέξνλ πνπ έδεημε γηα ηελ εθπφλεζε ηεο δηπισκαηηθήο κνπ εξγαζίαο. Θα ήζεια, επίζεο, λα επραξηζηήζσ ηνλ πξντζηάκελφ κνπ ζην Δξγαζηήξην Φεθηαθψλ Δπηθνηλσληψλ ηνπ Ηλζηηηνχηνπ Πιεξνθνξηθήο θαη Σειεπηθνηλσληψλ ηνπ ΔΚΔΦΔ «Γεκφθξηηνο» Γξ. Αλαζηάζην Κνχξηε, Γηεπζπληή Δξεπλψλ, θαζψο θαη ην ζπλάδειθν Γξ. Υαξίιαν Κνπκαξά γηα ηελ πνιχηηκε βνήζεηά ηνπο. Δπίζεο, ζέισ λα επραξηζηήζσ ηνπο ζπλεξγάηεο κνπ ζην Δξγαζηήξην Φεθηαθψλ Δπηθνηλσληψλ ηνπ Ηλζηηηνχηνπ Πιεξνθνξηθήο θαη Σειεπηθνηλσληψλ ηνπ ΔΚΔΦΔ «Γεκφθξηηνο» θαη θπξίσο ηνπο Τπνςήθηνπο Γηδάθηνξεο Γεψξγην Ξπινχξε θαη Νηθφιαν Εψην θαη ην Γξ. Γεψξγην Γαξδίθε, νη νπνίνη κε ηηο ηδέεο θαη ηηο ζπκβνπιέο ηνπο ζπλέβαιαλ ζηελ παξνχζα δηπισκαηηθή. Σέινο, ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ ηελ νηθνγέλεηά κνπ θαη ηνπο θίινπο κνπ πνπ ήηαλ δίπια κνπ φιν απηφ ηνλ θαηξφ.

6 ΠΔΡΙΔΥΟΜΔΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟ ΕΙΑΓΩΓΗ Αντικείμενο τησ διπλωματικήσ Οργάνωςθ του τόμου ΘΕΩΡΗΣΙΚΟ ΤΠΟΒΑΘΡΟ Αντιληπτή Ποιότητα Υπηρεςίασ (PQoS) Παρουςίαςθ Μζκοδοι Εκτίμθςθσ Το λογιςμικό VLC Το πρωτόκολλο SIP (Session Initiation Protocol) Η πλατφόρμα IMS ΠΕΡΙΓΡΑΥΗ ΘΕΜΑΣΟ ΑΝΑΛΤΗ ΚΑΙ ΦΕΔΙΑΗ Ανάλυςη - περιγραφή αρχιτεκτονικήσ Διαχωριςμόσ υποςυςτθμάτων Περιγραφι υποςυςτθμάτων ΤΛΟΠΟΙΗΗ Εργαλεία που χρηςιμοποιήθηκαν Περιγραφή κλάςεων Πρόςκετο VLC (VLC plugin) Τμιμα Επικοινωνίασ που βαςίηεται ςτο πρωτόκολλο SIP ςτθν πλευρά του χριςτθ Τμιμα Επικοινωνίασ που βαςίηεται ςτο πρωτόκολλο SIP ςτθν πλευρά του MCMS (MSMM SIP Agent). 32

7 6. ΕΚΣΙΜΗΗ ΑΞΙΟΠΙΣΙΑ ΚΑΙ ΠΕΙΡΑΜΑΣΑ Εκτίμηςη Αξιοπιςτίασ Πειράματα Περιγραφι πειραματικισ διαδικαςίασ Παρουςίαςη αποτελεςμάτων Επιβεβαίωςθ ορκισ λειτουργίασ του πρόςκετου του VLC Γραφικι Παράςταςθ τθσ ςχζςθσ PQoS- Ποςοςτοφ Χαμζνων Πακζτων ΤΜΠΕΡΑΜΑΣΑ Συμπεράςματα Μελλοντικζσ επεκτάςεισ Χριςθ ωσ τερματικό ςε ςυςτιματα παρακολοφκθςθσ και προςαρμογισ δικτφων Εφαρμογι ςε κινθτά τερματικά Δοκιμι διαφορετικών τφπων εκτίμθςθσ τθσ PQoS Υλοποίθςθ τθσ εφαρμογισ για VoIP ΠΙΝΑΚΑ ΟΡΟΛΟΓΙΑ ΤΝΣΜΗΕΙ ΑΡΚΣΙΚΟΛΕΞΑ ΑΚΡΩΝΤΜΙΑ ΑΝΑΥΟΡΕ... 45

8 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΔΙΚΟΝΧΝ Δηθφλα 1: Αξρηηεθηνληθή IMS Δηθφλα 2: Αξρηηεθηνληθή ADAMANTIUM Δηθφλα 3: Λνγηθή Λεηηνπξγίαο ηνπ MCMS Δηθφλα 4: Αξρηηεθηνληθή πζηήκαηνο Παξαθνινχζεζεο ηεο PQoS Δηθφλα 5: PQoS ζε πεξηνρή WARNING Δηθφλα 6: PQoS ζε πεξηνρή RED Δηθφλα 7: Κνλζφια VLC Δηθφλα 8: Ρπζκίζεηο ηνπ VLC server Δηθφλα 9: Ρπζκίζεηο ηνπ VLC server Δηθφλα 10: VLC streaming server - output Δηθφλα 11: Ρπζκίζεηο VLC streaming client Δηθφλα 12: Δθηέιεζε Δθαξκνγήο ρσξίο απψιεηεο ζην δίθηπν Δηθφλα 13: Δθηέιεζε εθαξκνγήο κε απψιεηεο ζηελ πεξηνρή WARNING Δηθφλα 14: Δθηέιεζε εθαξκνγήο κε απψιεηεο ζηελ πεξηνρή RED ALARM... 37

9 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΓΡΑΦΗΜΑΣΧΝ Γξάθεκα 1: χγθξηζε Πνζνζηψλ Υακέλσλ Παθέησλ Γξάθεκα 2: ρέζε PQoS - Πνζνζηνχ Υακέλσλ Παθέησλ... 39

10 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΠΙΝΑΚΧΝ Πίλαθαο 1: πλνπηηθή Παξνπζίαζε Μεζφδσλ Τπνινγηζκνχ ηεο PQoS Πίλαθαο 2: Βήκαηα Δθηέιεζεο ηεο Δθαξκνγήο Πίλαθαο 3: Απνηειέζκαηα Μεηξήζεσλ PQoS ζε ζρέζε κε ηηο απψιεηεο ζην δίθηπν... 39

11 ΠΡΟΛΟΓΟ Ζ παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία δηελεξγήζεθε ζηα πιαίζηα ηνπ Δπξσπατθνχ Δξεπλεηηθνχ Πξνγξάκκαηνο ICT-ADAMANTIUM. Ζ πινπνίεζή έγηλε ζε ζπλεξγαζία κε ην Δξγαζηήξην Φεθηαθψλ Δπηθνηλσληψλ ηνπ Ηλζηηηνχηνπ Πιεξνθνξηθήο θαη Σειεπηθνηλσληψλ ηνπ Δζληθνχ Κέληξνπ Έξεπλαο Φπζηθψλ Δπηζηεκψλ «Γεκφθξηηνο».

12 1.1 Αληηθείκελν ηεο δηπισκαηηθήο 1. ΔΙΑΓΩΓΗ ηα πιαίζηα ηεο παξνχζαο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο, πινπνηήζεθε έλα ζχζηεκα παξαθνινχζεζεο ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο πνπ γίλεηαη αληηιεπηή απφ ην ρξήζηε ελφο ηεξκαηηθνχ (πρ ειεθηξνληθφ ππνινγηζηή, θηλεηφ ηειέθσλν, θιπ). Ζ πνηφηεηα ππεξεζίαο ππνινγίδεηαη κε βάζε ζηαηηζηηθά ζηνηρεία πνπ είλαη δηαζέζηκα απφ ππάξρνληα ηεξκαηηθά, ηα νπνία είλαη ζπκβαηά κε ην IP Τπνζχζηεκα Πνιπκέζσλ (IP Multimedia Subsystem - IMS). Μεξηθά απφ ηα ζηαηηζηηθά ζηνηρεία πνπ έρνπκε ζηε δηάζεζή καο είλαη ηα απνθσδηθνπνηεκέλα blocks, ηα πιαίζηα/θαξέ (frames) θαη ηα παθέηα πιεξνθνξίαο (packets) πνπ έρνπλ ραζεί θαη άιια. Σν ινγηζκηθφ απνηειεί κηα επηπιένλ ιεηηνπξγία ηνπ ινγηζκηθνχ πξνβνιήο video VLC Media Player, ην νπνίν θαιείηαη απφ ην ινγηζκηθφ UCT IMS Client [19], πνπ είλαη ζπκβαηφ κε ην ζχζηεκα IMS θαη ην νπνίν ιεηηνπξγεί σο ηεξκαηηθφ γηα ππεξεζίεο θσλήο θαη ηειεφξαζεο κέζσ δηαδηθηχνπ (Voice over IP - VoIP θαη IPTeleVision - IPTV). Ζ θαηλνηνκία ηνπ ινγηζκηθνχ πνπ αλαπηχρζεθε είλαη ε δπλαηφηεηα κεηάθξαζεο ησλ ζηνηρείσλ πνπ ζπιιέγνληαη απφ ηα ηεξκαηηθά ζε ζηνηρεία πνπ είλαη θαηαλνεηά απφ ζπζηήκαηα ειέγρνπ ησλ εκπιεθφκελσλ δηθηχσλ, αιιά θαη πφξσλ, έηζη ψζηε ζηε ζπλέρεηα λα είλαη δπλαηή ε βειηίσζε ηεο απφδνζήο ηνπο θαη ζπλεπψο, ε δηφξζσζε ησλ πξνβιεκάησλ πνπ έγηλαλ αληηιεπηά απφ ηα ηεξκαηηθάρξήζηεο. Γηα παξάδεηγκα, έζησ φηη γηα θάπνην ιφγν ηα παθέηα πνπ ράλνληαη φζν ν ρξήζηεο παξαθνινπζεί έλα πξφγξακκα κε ρξήζε ηεο ππεξεζίαο IPTV είλαη πνιιά. Σν ινγηζκηθφ παξαθνινχζεζεο, ην νπνίν ππνινγίδεη θάζε ηφζν ηελ αληηιεπηή πνηφηεηα ππεξεζίαο κε ηε βνήζεηα ζπλαξηήζεσλ πνπ έρνπλ θαηαζηξσζεί θαη είλαη γλσζηέο απφ ηε βηβιηνγξαθία, αληηιακβάλεηαη φηη ε ηηκή ηεο είλαη ρακειφηεξε απφ ηελ επηηξεπηή. ηε ζπλέρεηα, απνζηέιιεη ζην ηκήκα δηαρείξηζεο ηνπ ζπζηήκαηνο έλα κήλπκα "πξνεηδνπνίεζεο" (WARNING ALARM), γεγνλφο πνπ ζα μεθηλήζεη κηα δηαδηθαζία γεληθήο παξαθνινχζεζεο ηεο απφδνζεο ησλ εκπιεθφκελσλ δηθηχσλ (network monitoring). Αλ ηψξα, ε ηηκή ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο παξακέλεη γηα αξθεηφ δηάζηεκα θάησ απφ ηα επηηξεπηά φξηα, ην ινγηζκηθφ ζα απνζηέιιεη "κήλπκα ζπλαγεξκνχ" (RED ALARM), γεγνλφο πνπ ζα νδεγήζεη ζε δηαδηθαζία βειηίσζεο ηεο απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο. Ο έιεγρνο ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο είλαη δπλαηφο κέζα απφ έλα γξαθηθφ πεξηβάιινλ (Graphical User Interface - GUI) θαη ππάξρεη δπλαηφηεηα έλαξμεο θαη δηαθνπήο ηνπ Οξγάλσζε ηνπ ηόκνπ Ζ εξγαζία απηή είλαη νξγαλσκέλε ζε επηά θεθάιαηα: ην Κεθάιαην 2 δίλεηαη ην ζεσξεηηθφ ππφβαζξν ησλ βαζηθψλ ηερλνινγηψλ πνπ ζρεηίδνληαη κε ην ζέκα ηεο δηπισκαηηθήο. ην Κεθάιαην 3 αξρηθά πεξηγξάθνληαη νη ζρεηηθέο κε ην ζέκα εξγαζίεο θαη ζηε ζπλέρεηα δίλεηαη ν ζηφρνο ηεο ζπγθεθξηκέλεο εξγαζίαο. ην Κεθάιαην 4 παξνπζηάδεηαη ε αλάιπζε θαη ε ζρεδίαζε ηνπ ζπζηήκαηνο, δειαδή ε πεξηγξαθή ησλ ππνζπζηεκάησλ θαη ησλ εθαξκνγψλ πνπ ην απνηεινχλ. Ζ πεξηγξαθή ηεο πινπνίεζεο ηνπ ζπζηήκαηνο, κε αλάιπζε ησλ βαζηθψλ αιγνξίζκσλ θαζψο θαη ιεπηνκέξεηεο ζρεηηθά κε ηηο πιαηθφξκεο θαη ηα πξνγξακκαηηζηηθά εξγαιεία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ δίλεηαη ζην Κεθάιαην 5. ην Κεθάιαην 6 παξνπζηάδνληαη ηα πεηξάκαηα πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ θαη ε δηαδηθαζία ειέγρνπ ηεο νξζήο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο. Σέινο, ζην Κεθάιαην 7 δίλεηαη ε ζπλεηζθνξά απηήο ηεο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο, θαζψο θαη κειινληηθέο επεθηάζεηο.

13 2. ΘΔΧΡΗΣΙΚΟ ΤΠΟΒΑΘΡΟ ην θεθάιαην απηφ παξνπζηάδεηαη ε έλλνηα ηεο αληηιεπηήο πνηφηεηαο ππεξεζίαο (Perceived Quality of Service PQoS) θαζψο θαη θάπνηνη ηξφπνη γηα ηελ εθηίκεζή ηεο. ηε ζπλέρεηα, παξνπζηάδεηαη ην ινγηζκηθφ VLC θαη ην πξσηφθνιιν επηθνηλσλίαο SIP, ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη, φπνπ είλαη δπλαηφλ, γηα ηελ αληαιιαγή κελπκάησλ αλάκεζα ζηηο νληφηεηεο ηεο πιαηθφξκαο IMS, ε νπνία παξνπζηάδεηαη ελ ζπληνκία ζην ηέινο ηνπ θεθαιαίνπ. Σν θεθάιαην απηφ ζα ρξεζηκνπνηεζεί σο βάζε γηα ηελ θαηαλφεζε ηεο δνκήο ηνπ ινγηζκηθνχ πνπ αλαπηχρζεθε ζηα πιαίζηα ηεο δηπισκαηηθήο. 2.1 Αληηιεπηή Πνηόηεηα Τπεξεζίαο (PQoS) Παξνπζίαζε ην πεδίν ησλ δηθηχσλ ππνινγηζηψλ θαη άιισλ ηειεπηθνηλσληαθψλ δηθηχσλ κεηαγσγήο παθέηνπ (packet-switched), ν φξνο πνηφηεηα ππεξεζίαο (Quality of Service QoS) αλαθέξεηαη ζηνπο κεραληζκνχο ειέγρνπ ηεο δέζκεπζεο πφξσλ παξά ζηελ επηηπγραλφκελε πνηφηεηα ππεξεζίαο. Ζ πνηφηεηα ππεξεζίαο είλαη ε ηθαλφηεηα λα παξέρνπκε δηαθνξεηηθή πξνηεξαηφηεηα ζε δηαθνξεηηθέο εθαξκνγέο, ρξήζηεο, ή ξνέο δεδνκέλσλ, ή λα εγγπεζνχκε έλα ζπγθεθξηκέλν επίπεδν απφδνζεο ζε κηα ξνή δεδνκέλσλ. Γηα παξάδεηγκα, ν απαηηνχκελνο ξπζκφο δεδνκέλσλ (bitrate), ε θαζπζηέξεζε (delay), ν ηξφκνο θάζεο (jitter), ε πηζαλφηεηα απφξξηςεο παθέησλ θαη/ή ν ξπζκφο ιάζνπο (bit error-rate) κπνξνχλ λα εμαζθαιηζηνχλ. Ζ εμαζθάιηζε ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο είλαη ζεκαληηθή αλ ε ρσξεηηθφηεηα ηνπ δηθηχνπ είλαη αλεπαξθήο, εηδηθά γηα εθαξκνγέο κεηάδνζεο πνιπκέζσλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν, φπσο ε θσλή πάλσ απφ ην δηαδίθηπν (voice over IP VoIP), ηα παηρλίδηα ζην δηαδίθηπν θαη ηειεφξαζε κέζσ δηαδηθηχνπ (IP-TeleVision), εθφζνλ απηά ζπρλά απαηηνχλ θαζνξηζκέλν ξπζκφ δεδνκέλσλ (bitrate) θαη είλαη επαίζζεηεο ζηηο θαζπζηεξήζεηο θαη ζε δίθηπα φπνπ ε ρσξεηηθφηεηα είλαη έλαο πεξηνξηζκέλνο πφξνο, γηα παξάδεηγκα ζηηο θπςεισηέο επηθνηλσλίεο δεδνκέλσλ. ηηο πεξηπηψζεηο φπνπ έρνπκε απνπζία ζπκθφξεζεο ζην δίθηπν, νη κεραληζκνί πνηφηεηαο ππεξεζίαο δελ είλαη απαξαίηεηνη. Έλα δίθηπν ή πξσηφθνιιν πνπ ππνζηεξίδεη QoS κπνξεί λα ππαθνχεη ζε έλα ζχκθσλν θίλεζεο κε ην ινγηζκηθφ εθαξκνγήο θαη λα δεζκεχεη ρσξεηηθφηεηα ζηνπο θφκβνπο ηνπ δηθηχνπ, γηα παξάδεηγκα θαηά ηε δηάξθεηα ηεο θάζεο εγθαηάζηαζεο κηαο ζπλφδνπ (session establishment phase). Καηά ηε δηάξθεηα ηεο ζπλφδνπ κπνξεί λα παξαθνινπζεί ην επηηεπρζέλ επίπεδν απφδνζεο, γηα παξάδεηγκα ην ξπζκφ δεδνκέλσλ θαη ηελ θαζπζηέξεζε, θαη λα ειέγρεη δπλακηθά ηηο πξνηεξαηφηεηεο πξνγξακκαηηζκνχ ζηνπο θφκβνπο ηνπ δηθηχνπ. Μπνξεί επίζεο λα απνδεζκεχζεη ηε δεζκεπκέλε ρσξεηηθφηεηα θαηά ηε θάζε ηεξκαηηζκνχ. Έλα δίθηπν ή κηα ππεξεζία βέιηηζηεο πξνζπάζεηαο (best-effort) δελ ππνζηεξίδεη πνηφηεηα ππεξεζίαο. Μηα ελαιιαθηηθή πξνζέγγηζε αληί ησλ πνιχπινθσλ κεραληζκψλ QoS είλαη λα παξέρνπκε πςειή πνηφηεηα επηθνηλσλίαο πάλσ απφ έλα best-effort δίθηπν ππεξηξνθνδνηψληαο ηε ρσξεηηθφηεηα, έηζη ψζηε λα είλαη αξθεηή γηα ην πςειφηεξν αλακελφκελν θνξηίν. ην πεδίν ηεο ηειεθσλίαο, ε πνηφηεηα ππεξεζίαο νξίζηεθε απφ ην ITU standard X.902 σο: Έλα ζχλνιν απφ απαηηήζεηο πνηφηεηαο ζηε ζπλνιηθή ζπκπεξηθνξά ελφο ή πεξηζζφηεξσλ αληηθεηκέλσλ. Λ. Μπνπιά 13

14 Ζ πνηφηεηα ππεξεζίαο ζπκβηβάδεη ηηο απαηηήζεηο ζε φιεο ηηο φςεηο κηαο ζχλδεζεο, φπσο ν ρξφλνο απφθξηζεο ηεο ππεξεζίαο, ε απψιεηα, ν ζεκαηνζνξπβηθφο ιφγνο, νη αλαθιάζεηο (echo), νη δηαθνπέο, ε απφθξηζε ζπρλφηεηαο, θιπ. Έλα ππνζχλνιν ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο γηα ηελ ηειεθσλία είλαη νη απαηηήζεηο πνπ αθνξνχλ ην βαζκφ ππεξεζίαο (Grade of Service - GOS), νη νπνίεο πεξηέρνπλ ραξαθηεξηζηηθά κηαο ζχλδεζεο πνπ ζρεηίδνληαη κε ηε ρσξεηηθφηεηα, θαη ηελ θάιπςε ελφο δηθηχνπ, γηα παξάδεηγκα ε κέγηζηε εγγπεκέλε πηζαλφηεηα απνθιεηζκνχ θαη ε πηζαλφηεηα δηαθνπήο ξεχκαηνο. Ζ πνηφηεηα ππεξεζίαο ρξεζηκνπνηείηαη θάπνηεο θνξέο σο κεηξεηήο πνηφηεηαο κε πνιινχο ελαιιαθηηθνχο νξηζκνχο αληί ηεο αλαθνξάο ζηελ ηθαλφηεηα δέζκεπζεο πφξσλ. Ζ πνηφηεηα ππεξεζίαο θάπνηεο θνξέο αλαθέξεηαη ζην επίπεδν ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο, δειαδή ζηελ εγγπεκέλε πνηφηεηα ππεξεζίαο. Ζ πςειή πνηφηεηα ππεξεζίαο ζπρλά ζπγρέεηαη κε έλα πςειφ επίπεδν απφδνζεο ή επηηεπρζείζαο πνηφηεηαο ππεξεζίαο, γηα παξάδεηγκα πςειφ bitrate, ρακειή θαζπζηέξεζε θαη ρακειή πηζαλφηεηα ιάζνπο. Έλαο ελαιιαθηηθφο, αιιά ακθηζβεηήζηκνο νξηζκφο ηεο QoS, ν νπνίνο ρξεζηκνπνηείηαη εηδηθά ζε ππεξεζίεο επηπέδνπ εθαξκνγήο φπσο ε ηειεθσλία θαη ε κεηάδνζε video, είλαη κηα κεηξηθή πνπ αληαλαθιά ή πξνβιέπεη ηελ ππνθεηκεληθά αληηιεπηή πνηφηεηα. Άιινη φξνη κε παξφκνην λφεκα είλαη ην ππνθεηκεληθφ επηρεηξεκαηηθφ κνληέιν Πνηφηεηαο Δκπεηξίαο (Quality of Experience QoE - subjective business concept), ε αληηιεπηή απφ ην ρξήζε απφδνζε, ν βαζκφο ηθαλνπνίεζεο ηνπ ρξήζηε, ν αξηζκφο ραξνχκελσλ πειαηψλ ή ε Μέζε Σεηξαγσληθή Βαζκνινγία Γλψκεο (Mean Opinion Score - MOS) Μέζνδνη Δθηίκεζεο Οη κέζνδνη εθηίκεζεο ηεο Αληηιεπηήο Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο ρσξίδνληαη ζε δχν θαηεγνξίεο, ηηο ππνθεηκεληθέο θαη ηηο αληηθεηκεληθέο. Σν πεξηβάιινλ ζην νπνίν ρξεζηκνπνηνχληαη νη δηάθνξεο εθαξκνγέο θαη ν ζθνπφο ησλ ρξεζηψλ δηαθνξνπνηνχλ ηελ αληηιεπηή πνηφηεηα ππεξεζίαο απφ ηελ πνηφηεηα ηνπ πνιπκεζηθνχ αληηθεηκέλνπ. Ζ πνηφηεηα θαζνξίδεηαη απφ έλα ρακειφ επίπεδν, ζην νπνίν ρξεζηκνπνηνχληαη κεηξηθέο φπσο ε απψιεηα παθέησλ κέρξη έλα πςειφ επίπεδν ιεπηνκέξεηαο. ην πςειφηεξν επίπεδν, ν θαζνξηζκφο ηεο πνηφηεηαο είλαη αμηφπηζηνο, εθφζνλ πεξηέρεη ζεκαζηνινγηθή πιεξνθνξία γηα ην ρξήζηε. Γηα παξάδεηγκα, νη ρξήζηεο κπνξεί λα εξκελεχνπλ ηελ πνηφηεηα πνπ αληηιακβάλνληαη κε φξνπο πνπ ζρεηίδνληαη κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο κεηάδνζεο πνιπκέζσλ (πρ. νκαιφηεηα smoothness), ή ραξαθηεξηζηηθά ηεο ζπλεδξίαο (πρ. αμηνπηζηία). Απφ ηελ πιεπξά ηνπ ρξήζηε, ε πνηφηεηα πνπ ζρεηίδεηαη κε κηα εθαξκνγή έρεη απνδεηρζεί φηη είλαη πνιπδηάζηαηε. Δίλαη αλαγλσξηζκέλν πσο φηη θαζνξίδεη ηελ πνηφηεηα εμαξηάηαη απφ ην ζθνπφ ηεο αιιειεπίδξαζεο (interaction). Γηα παξάδεηγκα, νη Virtanen et. Al [4] θαζφξηζαλ δηαζηήκαηα κέζα ζηα νπνίν νη ρξήζηεο κπνξνχλ λα πεξηγξάςνπλ έλα ζπγθεθξηκέλν επίπεδν QoS, αλάινγα κε ην πεξηβάιινλ ζην νπνίν βξίζθνληαη. Ζ αμηνιφγεζε ησλ απαηηήζεσλ ησλ ρξεζηψλ σο πξνο ηελ πνηφηεηα γίλεηαη αθφκα πην πνιχπινθε εμαηηίαο ηεο αιιειεπίδξαζεο ησλ δηαθφξσλ εηδψλ πνιπκέζσλ κεηαμχ ηνπο. Γηα παξάδεηγκα, ζηηο ηειεδηαζθέςεηο κε ρξήζε πνιπκέζσλ νη ρξήζηεο απαηηνχλ κεγαιχηεξε πνηφηεηα ήρνπ ζε ζρέζε κε ηελ πνηφηεηα video. Χζηφζν, αλ ε πεξίζηαζε απαηηεί ζπγρξνληζκφ ήρνπ θαη εηθφλαο, ε πνηφηεηα πνπ Λ. Μπνπιά 14

15 απαηηείηαη απφ ηε ξνή εηθφλαο είλαη ηνπιάρηζηνλ 16 πιαίζηα αλά δεπηεξφιεπην. Δπηπιένλ, έρεη βξεζεί φηη ε θίλεζε ησλ ρεηιηψλ κπνξεί λα αιιάμεη ηελ αληηιεπηή πνηφηεηα θσλήο απφ ηνπο ρξήζηεο. Γηα λα ζπζρεηίζνπκε απνηειεζκαηηθά ηελ θαηάζηαζε ηνπ δηθηχνπ κε ηηο απαηηήζεηο ησλ ρξεζηψλ γηα δηθηπαθνχο πφξνπο ρξεηάδνληαη κέζνδνη γηα λα θαζνξηζηνχλ νη παξάγνληεο ηνπ πεξηβάιινληνο πνπ επεξεάδνπλ ηελ αληηιεπηή απφ ηνπο ρξήζηεο πνηφηεηα ππεξεζίαο Τπνθεηκεληθέο Μέζνδνη Δθηίκεζεο Οη ππνθεηκεληθέο κέζνδνη εθηίκεζεο ηεο αληηιεπηήο πνηφηεηαο ππεξεζίαο πξνυπνζέηνπλ ηελ χπαξμε θνηλνχ, ην νπνίν παξαθνινπζεί κηα ζεηξά απφ video θαη αμηνινγεί ηελ πνηφηεηα πνπ αληηιακβάλεηαη. Δξγαιεία γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε κηαο Τπνθεηκεληθήο Μεζφδνπ Σν πιηθφ γηα ηηο ππνθεηκεληθέο κεζφδνπο ζπιιέγεηαη κε ηε βνήζεηα εξσηεκαηνινγίσλ ηα νπνία κπνξεί λα είλαη είηε έληππα, είηε δηαζέζηκα ζην δηαδίθηπν κε ηε κνξθή ζειίδαο HTML. πκκεηέρνληεο ζε κηα Τπνθεηκεληθή Μέζνδν Οη ζπκκεηέρνληεο ζηε ζπιινγή δεδνκέλσλ γηα ηελ αμηνιφγεζε ησλ ππνθεηκεληθψλ κεζφδσλ θαινχληαη λα πεξηγξάςνπλ ην βαζκφ εκπεηξίαο θαη εμνηθείσζήο ηνπο κε ηέηνηεο εθαξκνγέο. Σν δείγκα ρξεζηψλ κπνξεί λα είλαη εηεξνγελέο απφ απινχο ρξήζηεο (απφ κε ηερληθά παλεπηζηεκηαθά ηκήκαηα) κέρξη εμεηδηθεπκέλνπο ρξήζηεο (Telco stuff) Μέζνδνο Μέζεο Σεηξαγσληθήο Βαζκνινγίαο Γλώκεο (MOS Mean Opinion Score - MOS) Ζ κέζνδνο εχξεζεο ηεο γλψκεο ησλ ρξεζηψλ ζρεηηθά κε ηελ πνηφηεηα πνπ αληηιακβάλνληαη είλαη ε Μέζνδνο Μέζεο Σεηξαγσληθήο Βαζκνινγίαο Γλψκεο. Απηφ πεξηιακβάλεη αμηνιφγεζε ηεο πνηφηεηαο απφ ηνπο ρξήζηεο εθ ησλ πζηέξσλ ρξεζηκνπνηψληαο κηα θιίκαθα αμηνιφγεζεο 5 ζεκείσλ. Ζ κέζνδνο απηή είλαη κηα κέζνδνο πνπ παξάγεη δεδνκέλα πνπ κπνξνχλ λα επεμεξγαζηνχλ ζηαηηζηηθά. Σέηνηεο κέζνδνη είλαη πεξηζζφηεξν αμηφπηζηεο απφ αληηθεηκεληθέο κεζφδνπο πνπ πεξηιακβάλνπλ εθηίκεζε κε ρξήζε ππνινγηζηή (instrumental assessment). Οη θιίκαθεο MOS ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο κε κηθξά δείγκαηα ρξεζηψλ, ζε ζπλδπαζκφ κε ειεγρφκελεο πεηξακαηηθέο ζπλζήθεο θαη παξαδνζηαθά έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί ζηελ αμηνιφγεζε πνηφηεηαο θσλήο φπνπ ε αμηνινγνχκελε θσλή πιεζηάδεη ηελ ηειεθσληθή πνηφηεηα. Πξφζθαηεο εξγαζίεο έρνπλ απνδείμεη φηη νη ηερληθέο πνπ βαζίδνληαη ζην MOS είλαη απφ ηε θχζε ηνπο αλεπαξθείο ζην λα απνθαιχπηνπλ φιεο ηηο απαξαίηεηεο ηδηφηεηεο θαη ραξαθηεξηζηηθά ησλ πνιπκεζηθψλ επηθνηλσληψλ. Τπάξρνπλ δηάθνξα γεγνλφηα ηα νπνία κπνξνχλ λα παξακνξθψζνπλ ζεκαληηθά ηα απνηειέζκαηα πνπ βαζίδνληαη ζηε MOS. Γηα παξάδεηγκα, ε έξεπλα έρεη απνδείμεη φηη ηα δηαζηήκαηα ζηελ θιίκαθα ITU δελ είλαη ελλνηνινγηθά ηζνδχλακα ζε κέγεζνο. Δπίζεο, δελ είλαη μεθάζαξν αλ ηα ππνθείκελα θαινχληαη λα αμηνινγήζνπλ ηηο παξακέηξνπο ηεο QoS πνπ είλαη ζεκαληηθέο γη' απηνχο. Έρεη απνδεηρζεί φηη ε θαζνιηθή ππνθεηκεληθά αληηιεπηή πνηφηεηα θσλή δελ βειηηψλεηαη ππνρξεσηηθά κε ηε βειηίσζε ηεο επθξίλεηαο (intelligibility). Απηφ δείρλεη ηελ πνιππινθφηεηα ηνπ ππνινγηζκνχ ηεο ππνθεηκεληθήο πνηφηεηαο. Πξάγκαηη, δελ είλαη Λ. Μπνπιά 15

16 δπλαηφ γηα ηηο ηερληθέο MOS λα θαζνξίζνπλ ηε ινγηθή κε ηελ νπνία νη ρξήζηεο θαζνξίδνπλ θαη αμηνινγνχλ ηελ πνηφηεηα. Έλα πιενλέθηεκα ηεο ρξήζεο ηεο MOS είλαη φηη παξέρεη κηα ηππνπνηεκέλε θιίκαθα κε ηελ νπνία ηα πνζνηηθά δεδνκέλα πνπ ζρεηίδνληαη κε θάπνην επίπεδν πνηφηεηαο κπνξνχλ λα ζπγθξηζνχλ επζέσο κεηαμχ ηνπο. Χζηφζν, ε ρξήζε κηαο θαζαξά πνζνηηθήο κεζφδνπ, φπσο είλαη ε MOS, δελ κπνξεί λα ιάβεη ππ' φςηλ απηέο ηηο δηαθνξέο κεηαμχ ησλ ρξεζηψλ. Δπηπιένλ, ην πψο ε PQoS γίλεηαη αληηιεπηή θαηά ηε δηάξθεηα ηεο αιιειεπίδξαζεο δελ κπνξεί λα επεξεάζεη ηηο κειινληηθέο θξίζεηο γη' απηή ηελ αιιειεπίδξαζε. Δπνκέλσο, πξνθεηκέλνπ λα γίλεη ππνθεηκεληθφο ππνινγηζκφο ηεο PQoS, ζα πξέπεη ε MOS λα ρξεζηκνπνηείηαη ζε ζπλδπαζκφ κε αλάιπζε ε νπνία λα είλαη πξνζαλαηνιηζκέλε ζηε ζπγθεθξηκέλε ππεξεζία πνπ κειεηάηαη Μέζνδνη πλερνύο Απνηίκεζεο Οη παξαδνζηαθέο κέζνδνη γηα ηελ εμαγσγή ηεο άπνςεο ησλ ρξεζηψλ γηα ηα επίπεδα ηεο πνηφηεηαο πνπ αληηιακβάλνληαη δελ ζρεδηάζηεθαλ γηα λα εθαξκνζηνχλ ζε δίθηπα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ην πξσηφθνιιν IP. Απηφ ζπκβαίλεη δηφηη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο βαζηζκέλεο ζηα παθέηα θίλεζεο έρνπλ ηε κνξθή ξηπψλ ηδηαίηεξα γηα ζπκπηεζκέλα πνιπκέζα. Απφ ηελ πιεπξά ηνπ ρξήζηε απηφ ζεκαίλεη φηη ε πνηφηεηα πνπ ιακβάλεηαη κπνξεί λα κεηαβάιιεηαη ηδηαίηεξα κε ην πέξαζκα ηνπ ρξφλνπ. Οη κέζνδνη πνπ δεηνχλ απφ ηνπο ρξήζηεο λα βαζκνινγήζνπλ ηελ QoS κεηά απφ κηα αιιειεπίδξαζε δελ κπνξνχλ λα εθηηκήζνπλ ζε πνην βαζκφ ηεο αιιειεπίδξαζεο αλαθέξνληαη φηαλ θάλνπλ ηελ εθηίκεζε. Δπηπιένλ, έρεη απνδεηρζεί φηη ε κλήκε ηνπ ρξήζηε γηα πξφζθαηα εξεζίζκαηα απμήζεθε φηαλ ε δηάξθεηα ηνπ εξεζίζκαηνο απμήζεθε απφ 10 ζε 30 δεπηεξφιεπηα. Πξνθεηκέλνπ λα παξέρνπκε κηα έγθπξε αλαπαξάζηαζε ησλ εκπεηξηψλ ησλ ρξεζηψλ κε ηα κέζα ηα νπνία αμηνινγνχλ, απαηηείηαη κηα κέζνδνο γηα λα ππνινγίδεη ηηο απφςεηο ησλ ρξεζηψλ κε δπλακηθφ ηξφπν, σο αληίδξαζε ζηηο δπλακηθά κεηαβιεηέο ζπλζήθεο. Οη θιίκαθεο ηεο ζπλερφκελεο αμηνιφγεζεο έρνπλ αλαπηπρζεί γηα λα επηηξέπνπλ ζηνπο ρξήζηεο λα αμηνινγήζνπλ ηφζν ηνλ ήρν, φζν θαη ην video ζε εθαξκνγέο ηειεδηάζθεςεο. Ζ Μέζνδνο πλερνχο Απνηίκεζεο (Single Stimulus Continuous Quality Evaluation - SSCQE), ζρεδηάζηεθε γηα λα πινπνηεί κηα θιίκαθα 5 ζεκείσλ κε εηηθέηεο ζε κνξθή πιηθνχ (hardware). Παξ' φιν πνπ ε απφδνζε ησλ ρξεζηψλ γηα δηαδξαζηηθέο ιεηηνπξγίεο πεξηνξίδεηαη απφ ην γλσζηηθφ θνξηίν πνπ εηζάγεηαη απφ ηελ αλάγθε ρεηξηζκνχ ηεο γξακκήο νιίζζεζεο (slider) απνδείρζεθε φηη ππήξρε κηα δηαθνξά αλάκεζα ζηηο αμηνινγήζεηο πνπ δίλνληαη γηα ηελ πνηφηεηα πνπ νη ρξήζηεο έδσζαλ ρξεζηκνπνηψληαο ηελ SSCQE κέζνδν θαη απηέο πνπ δφζεθαλ ζην ηέινο ηεο ζπλεδξίαο. Άιιεο έξεπλεο ρξεζηκνπνίεζαλ κηα θιίκαθα ρσξίο εηηθέηεο φπνπ δεηήζεθε απφ ηνπο ρξήζηεο λα κεηαθηλήζνπλ κηα εηθνληθή γξακκή νιίζζεζεο πνπ αληηζηνηρεί ζε κηα θιίκαθα 0-100, γηα λα δείμνπλ ηε γλψκε ηνπ γηα ηελ QoS πνπ αληηιακβάλνληαη. Με ηε ρξήζε ηεο γξακκήο νιίζζεζεο απνδείρζεθε φηη νη ρξήζηεο ζα απνδερζνχλ ρακειφηεξε πνηφηεηα, εθφζνλ παξακέλεη ζηαζεξή, θαη φηη νη πξνζδνθίεο γηα ηελ QoS επεξεάδνπλ ηηο απαηηήζεηο ηνπο. Ζ κέζνδνο ζπλερνχο απνηίκεζεο δείρλεη φηη νη απαηηήζεηο ησλ ρξεζηψλ ζρεηηθά κε ηελ QoS αιιάδνπλ δπλακηθά θαηά ηε δηάξθεηα κηαο κνλαδηθήο αιιειεπίδξαζεο Πνηνηηθέο Μέζνδνη Δίλαη δχζθνιν λα επηθεληξσζνχκε ζε κεκνλσκέλνπο παξάγνληεο πίεζεο πνπ κπνξεί λα εκθαληζηνχλ ζε ηδηαίηεξεο θαηαζηάζεηο αλ παξνπζηαζηνχλ πξνβιήκαηα ζε πνιπκέζα. Λ. Μπνπιά 16

17 Γηάθνξα εξγαιεία είλαη απαξαίηεηα γηα λα κάζνπκε πεξηζζφηεξα γη' απηά ηα ζέκαηα. Οη πνηνηηθέο κέζνδνη, επεηδή πεξηιακβάλνπλ ηελ απαίηεζε απφ ηνπο ρξήζηεο λα πεξηγξάςνπλ ηηο εκπεηξίεο ηνπο ζρεηηθά κε ηελ QoS, κπνξνχλ λα παξέρνπλ έλα πινπζηφηεξν ζχλνιν δεδνκέλσλ απφ ηηο πνζνηηθέο κεζφδνπο, φπσο ε ρξήζε ηεο MOS. Οη πνηνηηθέο κέζνδνη επηρεηξνχλ λα εμάγνπλ ηα θίλεηξα πνπ θξχβνληαη πίζσ απφ ηηο απνθάζεηο ησλ ρξεζηψλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο αιιειεπίδξαζεο. Οη πνηνηηθέο κέζνδνη εθαξκφδνληαη θπξίσο ζηα πξψηα ζηάδηα κηαο κειέηεο βαζηζκέλεο ζην ζηφρν γηα λα θαζνξίζνπκε έλα πιαίζην ζην νπνίν ηα πεηξάκαηα κπνξνχλ λα ζρεδηαζηνχλ, αιιά ζα πξέπεη επίζεο, λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε ζπλδπαζκφ κε πεηξακαηηθά δεδνκέλα γηα λα επηηξέςνπλ ζηνπο ρξήζηεο λα αμηνινγήζνπλ ηηο αληηθεηκεληθέο ηνπο εκπεηξίεο. Έξεπλεο πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ ρξεζηκνπνίεζαλ πνηνηηθέο κεζφδνπο γηα λα αλαπηχμνπλ έλα ζχλνιν απφ ελλνηνινγηθά κνληέια ηα νπνία πεξηγξάθνπλ πνηνη παξάγνληεο είλαη ζεκαληηθνί γηα ηνπο ρξήζηεο φηαλ αμηνινγνχλ ηελ QoS ηνπ δηθηχνπ. Απνδείρζεθε φηη νη ρξήζηεο πξαγκαηνπνηνχλ κηα Δθηίκεζε Ρίζθνπ (Risk Assessment) γηα ην θαηά πφζν ε κειινληηθή QoS ζα ζπκβηβαζηεί κε ηηο ζπγθεθξηκέλεο πξνζδνθίεο ηνπο. Απηά ηα κνληέια ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα λα πξνβιέςνπκε πνηεο κεηαβιεηέο ζα έρνπλ ζεκαληηθά ζηαηηζηηθά απνηειέζκαηα φηαλ ιεηηνπξγνχλ ζε πεηξακαηηθφ πεξηβάιινλ. Ζ δεκνζίεπζε απηή έρεη ζαλ ζθνπφ λα δεκηνπξγήζεη έλα ηεξαξρηθφ πιαίζην κεζφδσλ πνπ ιακβάλνπλ ππ' φςηλ ηνπο ρξήζηεο. Σέηνηεο κέζνδνη ζα πξέπεη λα πεξηιακβάλνπλ ηελ παξαθνινχζεζε πνηνηηθψλ δεδνκέλσλ θαη ηε ιήςε κεηξήζεσλ απφδνζεο κε βάζε ηηο ζπγθεθξηκέλεο ππεξεζίεο, εθηφο απφ γλσζηέο πξνζεγγίζεηο πνπ πξνζαλαηνιίδνληαη ζηε MOS Αληηθεηκεληθέο Μέζνδνη Δθηίκεζεο Οη κέζνδνη απηέο δίλνπλ απνηειέζκαηα πνπ είλαη πνιχ θνληά ζηα απνηειέζκαηα ησλ ππνθεηκεληθψλ κεζφδσλ, αιιά ρξεζηκνπνηνχλ ραξαθηεξηζηηθά ησλ πνιπκεζηθψλ αληηθεηκέλσλ γηα λα θαηαιήμνπλ ζε απηά. Έλα γεληθφ πιενλέθηεκά ηνπο είλαη φηη είλαη θζελφηεξεο ζε ρξφλν, αιιά θαη ρξήκα, απφ ηηο ππνθεηκεληθέο, αθνχ δελ απαηηείηαη ε ζπκκεηνρή θνηλνχ γηα ηελ αμηνιφγεζε ησλ αληηθεηκέλσλ ύζηεκα Πξόβιεςεο Πνηόηεηαο Video από άθξν ζε άθξν γηα video MPEG Ζ πξνζέγγηζε απηή [5] παξνπζηάδεη κηα πιαηθφξκα γηα ηελ πξφβιεςε ηεο πνηφηεηαο video-ππεξεζηψλ πνπ βαζίδνληαη ζην πξφηππν MPEG, ιακβάλνληαο ππφςηλ ηελ αληηιεπηή κείσζε πνπ εηζάγεηαη απφ ηε δηαδηθαζία θσδηθνπνίεζεο θαη ηε δηάδνζε ηνπ θσδηθνπνηεκέλνπ ζήκαηνο κέζα ζε έλα ελζχξκαην ή αζχξκαην δίθηπν πνπ είλαη επάισην ζηα ιάζε. Ζ ινγηθή ηεο πξφβιεςεο ηεο πνηφηεηαο video πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε απηή ηελ πξνζέγγηζε, κε βάζε ηελ νπνία νη παξάκεηξνη θσδηθνπνίεζεο ηεο video ππεξεζίαο θαη νη ζπλζήθεο QoS ηνπ δηθηχνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε κηαο εθηίκεζεο/πξφβιεςεο ηνπ επηπέδνπ ηεο πνηφηεηαο video ζηελ πιεπξά ηνπ ρξήζηε, ρσξίο πεξαηηέξσ επεμεξγαζία ηνπ πξαγκαηηθνχ θσδηθνπνηεκέλνπ θαη κεηαδηδφκελνπ πεξηερνκέλνπ video. Ζ πξνηεηλφκελε πιαηθφξκα πξφγλσζεο απνηειείηαη απφ δχν μερσξηζηά κνληέια: i. Έλα κνληέιν γηα ηελ πξφβιεςε ηεο πνηφηεηαο video ελφο θσδηθνπνηεκέλνπ ζήκαηνο ζηε θάζε ηεο πξν-θσδηθνπνίεζεο, ζπζρεηίδνληαο ηε ρσξνρξνληθή δπλακηθή ηνπ πεξηερνκέλνπ (content dynamics) κε ην ξπζκφ δεδνκέλσλ πνπ Λ. Μπνπιά 17

18 ηθαλνπνηεί έλα ζπγθεθξηκέλν επίπεδν ηθαλνπνίεζεο ηνπ ρξήζηε θαη ii. Έλα κνληέιν πνπ πξνβιέπεη πξσηίζησο ηα πιαίζηα πνπ δελ θσδηθνπνηνχληαη (θαη ζηε ζπλέρεηα ηελ αληηιεπηή κείσζε ηεο πνηφηεηαο πνπ νθείιεηαη ζε απηά), ην νπνίν βαζίδεηαη ζην κέζν κεηξνχκελν ξπζκφ ρακέλσλ παθέησλ ζην δίθηπν. Σν πξνηεηλφκελν πιαίζην έρεη ειεγρζεί πεηξακαηηθά θαη έρεη επηθπξσζεί κε ζήκαηα video θσδηθνπνηεκέλα κε βάζε ην πξφηππν MPEG-4. Ζ αληηζηνίρεζε ησλ ρακέλσλ παθέησλ κε ην επίπεδν αληηιεπηήο πνηφηεηαο σο πξνο ηε MOS ζε δηαθνξεηηθά ρσξνρξνληθά πεξηερφκελα δηάξθεηαο 10 δεπηεξνιέπησλ θαη ρξνληθνχ ξπζκνχ 25fps πεξηγξάθεηαη αλαιπηηθά απφ ηελ Δμίζσζε 2.1: φπνπ x είλαη ε δηάξθεηα ηεο αζπλέρεηαο ππνινγηζκέλε γηα φια ηα πεξηερφκελα ζε msec. Γη' απηφ ην ιφγν, ε εμίζσζε αληηζηνηρεί ηελ αληηθεηκεληθή κεηξηθή ηεο δηάξθεηαο ηεο αζπλέρεηαο κε ηελ αληίζηνηρε κείσζε ηνπ επηπέδνπ ηεο PQoS κε φξνπο ηεο ππνθεηκεληθήο κεηξηθήο ησλ MOS. Όηαλ ν ξπζκφο πιαηζίνπ (framerate) είλαη 25 πιαίζηα αλά δεπηεξφιεπην (fps) ηφηε 1 πιαίζην αληηζηνηρεί ζε 1/25 ηνπ δεπηεξνιέπηνπ ζπλεπψο, αλ ζέινπκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ηνλ αξηζκφ ησλ πιαηζίσλ πνπ ράζεθαλ ζα πξέπεη λα πνιιαπιαζηάζνπκε ηνλ αξηζκφ απηφ κε 40 θαη λα αληηθαηαζηήζνπκε κε απηφλ ηνλ φξν x ηεο παξαπάλσ εμίζσζεο. Σν γεγνλφο φηη ην 85.8 ρξεζηκνπνηείηαη σο ε κέγηζηε εθηηκψκελε πνηφηεηα βαζίδεηαη ζην φηη ζηαηηζηηθά ππάξρεη πάληα κηα κεηαβνιή ζηηο εθηηκήζεηο απφ ηνπο ζεαηέο, αθφκα θαη αλ απηνί ραξαθηεξίδνπλ ην δείγκα σο εμαηξεηηθφ. Γη' απηφ ην ιφγν, ε κέζε εμαηξεηηθή ηηκή πνπ επηηπγράλεηαη ππνθεηκεληθά είλαη πεξίπνπ ζην 85.8% Μεηξήζεηο Απόδνζεο Πξνζαλαηνιηζκέλεο ζηηο ιεηηνπξγίεο (Taskoriented performance measures - tpms) Οη κεηξήζεηο απφδνζεο πνπ βαζίδνληαη ζηηο ιεηηνπξγίεο πεξηιακβάλνπλ ηελ έθζεζε ησλ ππνθεηκέλσλ ζε δηάθνξα επίπεδα πνηφηεηαο ππφ πεηξακαηηθέο ζπλζήθεο. Ζ ηθαλφηεηά ηνπο λα εθηεινχλ ην ζχλνιν ησλ ιεηηνπξγηψλ κεηξηέηαη ζηε ζπλέρεηα αληηθεηκεληθά. Σν πιενλέθηεκα ηεο ρξήζεο ηεο κεζφδνπ είλαη φηη ε κεηξνχκελε απφδνζε είλαη ζρεηηθή κε ηελ εθαξκνγή πνπ ππνζηεξίδεη ηε ζπγθεθξηκέλε ιεηηνπξγία. Ζ TPMS έξρεηαη ζε αληίζεζε κε άιιεο κνξθέο user-study κεζφδσλ θαζψο πεξηιακβάλεη αληηθεηκεληθή εθηίκεζε. Απηφ ζεκαίλεη φηη ην ζηνηρείν ηεο απην-αλάθιαζεο πνπ είλαη απαξαίηεην θαηά ηελ εξψηεζε ησλ ππνθεηκέλσλ πξνθεηκέλνπ λα θάλνπλ αληηθεηκεληθέο εθηηκήζεηο είλαη πεξηνξηζκέλν ην ππνθείκελν δελ πξέπεη λα έρεη ππφςηλ φια ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο QoS γηα λα θξηζεί αλ ε QoS απηή είλαη επαξθήο. Απηφ ζεκαίλεη φηη ε TPMS εθαξκφδεηαη φπνπ δεηείηαη απφ ηα ππνθείκελα λα εθηειέζνπλ έλα πνιχπινθν task. Απηή ε κέζνδνο ρξεζηκνπνηήζεθε γηα λα απνδεηρζεί φηη, ζε κηα ιεηηνπξγία ζχκθσλεο ηαπηνπνίεζεο (consonant identification), ε απφδνζε κεηψλεηαη δξαζηηθά ζε κηα νπηηθναθνπζηηθή αιινίσζε ησλ 160ms. Καζψο νη κεηξήζεηο πνπ ειήθζεζαλ κε απηή ηε κέζνδν νξίδνληαη ζχκθσλα κε ην ζπγθεθξηκέλν task, είλαη πεξηζζφηεξν εθαξκφζηκε φπνπ ε ιεηηνπξγία δελ γεληθεχεηαη εθηφο ηεο ινγηθήο ηεο ιεηηνπξγίαο. Ο εληνπηζκφο ηεο αιινίσζεο είλαη έλα θαιφ παξάδεηγκα. Πξνθεηκέλνπ λα εθηειέζνπκε πεηξάκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ηελ Λ. Μπνπιά 18

19 TPMS απνηειεζκαηηθά, νη εξεπλεηέο έπξεπε λα μεθαζαξίζνπλ φηη ηα πεηξάκαηα ειέγρνπλ ηηο παξακέηξνπο ηεο QoS πνπ ζεσξνχληαη εκθαλείο γηα ηνπο ρξήζηεο. Οη πνζνηηθέο κέζνδνη κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γη' απηφ ην ζθνπφ πλδπαζηηθή Δθηίκεζε Γηθηπαθήο θαη Αληηιεπηήο Πνηόηεηαο Τπεξεζίαο ζε Γίθηπα Γηαλνκήο Video. Ζ εξγαζία απηή [6 10] παξνπζίαζε έλα πιαίζην αλεμάξηεην απφ ην δίθηπν (networkagnostic framework) γηα ηελ απνηίκεζε ηεο N-QoS θαη ηεο P-QoS κε απψηεξν ζθνπφ ην ζπζρεηηζκφ ησλ δχν απηψλ κεγεζψλ γηα ζπγθεθξηκέλα δίθηπα θαη ππεξεζίεο. Οη ππεξεζίεο ζηηο νπνίεο αλαθέξεηαη είλαη νη ππεξεζίεο παξνρήο video (video streaming). Ζ πινπνίεζε πνπ παξνπζηάδεηαη είλαη απιή θαη ρξεζηκνπνηεί εξγαιεία αλνηθηνχ ινγηζκηθνχ εχθνια πξνζβάζηκα θνκκάηηα ινγηζκηθνχ θαη κηα ηππνπνηεκέλε κεηξηθή (standardized metric) γηα ηελ εθηίκεζε ηεο πνηφηεηαο video. Σν ζχζηεκα πνπ πξνηάζεθε απφ ηνπο ζπγγξαθείο εθαξκφδεηαη ζε φια ηα IP δίθηπα δηαλνκήο video. Ζ δνθηκή ζε κηα πνηθηιία πεξηερνκέλσλ απέδεημε φηη ε N-QoS θαη ε P-QoS ζπζρεηίδνληαη αλεμάξηεηα απφ ην πεξηερφκελν. Καηαιήγνπλ, ζπλεπψο, ζην φηη ζε έλα δεδνκέλν δίθηπν θαη γηα κηα δεδνκέλε ππεξεζία ε πξνηεηλφκελε δηαδηθαζία κπνξεί λα εθαξκνζηεί γηα λα παξέρεη κηα εθηίκεζε ηεο αληηιεπηήο πνηφηεηαο ππεξεζίαο ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Γηα ηελ εθηίκεζε ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο ρξεζηκνπνηήζεθε ε κεηξηθή πνηφηεηαο video (Video Quality Metric VQM). Ζ κεηξηθή απηή ζεσξείηαη απφ ηηο πιένλ αμηφπηζηεο θαη ρξεζηκνπνηεί έλαλ αιγφξηζκν Reduced-Reference [12]. Ο ηχπνο κε ηνλ νπνίν εθηηκάηαη ε πνηφηεηα ππεξεζίαο είλαη ν εμήο: P = 100 3,92N (2.2) φπνπ N είλαη ην πνζνζηφ ησλ ρακέλσλ RTP [13] παθέησλ. Σν πνζνζηφ ρακέλσλ παθέησλ πξνθχπηεη απφ ηελ παξαθνινχζεζε ηνπ αξηζκνχ αθνινπζίαο πνπ έρεη ην θάζε παθέην RTP ζηελ επηθεθαιίδα ηνπ. Με ρξήζε ηνπ παξαπάλσ ηχπνπ, ν πάξνρνο ηεο ππεξεζίαο κπνξεί λα γλσξίδεη εθ ησλ πξνηέξσλ ην ξπζκφ απψιεηαο παθέησλ αλά ρξήζε, κέγεζνο πνπ είλαη γλσζηφ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν θαη κπνξεί λα έρεη κηα πνιχ θαιή εθηίκεζε ηεο πξαγκαηηθήο πνηφηεηαο πνπ απνιακβάλεη ν ρξήζηεο. Πίλαθαο 1: πλνπηηθή Παξνπζίαζε Μεζόδσλ Τπνινγηζκνύ ηεο PQoS Λ. Μπνπιά 19

20 Με βάζε ηελ παξαπάλσ κειέηε πξνθχπηεη φηη ε θαηαιιειφηεξε κέζνδνο γηα ηελ παξνχζα εθαξκνγή είλαη ε κέζνδνο [6], δηφηη 1. Ο ζθνπφο ηεο παξνχζαο δηπισκαηηθήο είλαη ε ελζσκάησζε ζε έλα ινγηζκηθφ πξνβνιήο video ελφο ζπζηήκαηνο εθηίκεζεο ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο θαη φρη ε απφδεημε νξζήο ιεηηνπξγίαο ησλ δηαζέζηκσλ ηξφπσλ εθηίκεζεο. πλεπψο, ζέινπκε έλαλ απιφ ηχπν, ν νπνίνο ρξεζηκνπνηεί κεηξηθέο πνπ είλαη δηαζέζηκεο απφ ην ινγηζκηθφ πξνβνιήο [εδψ: ην VLC]. Ο ηχπνο 1 [5] ρξεζηκνπνηεί ζαλ κεηξηθή ην πιήζνο ησλ ρακέλσλ frames [25]. Σν ινγηζκηθφ VLC, σζηφζν, δελ παξέρεη ηε ζπγθεθξηκέλε κεηξηθή. Σα lost frames πνπ αλαθέξνληαη ζην κελνχ παξαθνινχζεζεο είλαη ηα frames πνπ δελ θαηάθεξαλ λα αλαπαξαζηαζνχλ ιφγσ αδπλακίαο ή ππεξθφξησζεο ηεο θεληξηθήο κνλάδαο επεμεξγαζίαο (CPU) ηνπ ππνινγηζηή πνπ ρξεζηκνπνηείηαη. πλεπψο, ην πιήζνο ησλ ρακέλσλ frames πνπ κεηξάεη ην VLC δελ εμαξηάηαη απφ ηηο απψιεηεο ηνπ δηθηχνπ, αιιά απφ ηηο δπλαηφηεηεο θαη ην πνζνζηφ απαζρφιεζεο ηεο CPU ηνπ εθάζηνηε ππνινγηζηή. Μειέηε ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ εμππεξεηεηή παξνρήο video ηνπ vlc (VLC Streaming Server) έδεημε φηη ζε έλα RTP παθέην κπνξεί λα κελ πεξηέρνληαη νιφθιεξα πιαίζηα, κε απνηέιεζκα λα κελ κπνξνχκε λα πνχκε φηη 1 παθέην ηζνδπλακεί κε α πιαίζηα. Ζ εχξεζε ηεο θαηαλνκήο ησλ πιαηζίσλ ζε παθέηα μεθεχγεη απφ ηνπο ζθνπνχο ηεο παξνχζαο δηπισκαηηθήο. Απνηειεί, σζηφζν ελδηαθέξνλ αληηθείκελν γηα πεξαηηέξσ κειέηε. 2. Ζ ηηκή ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο φπσο ππνινγίδεηαη απφ ηνλ ηχπν πνπ πξνηείλεηαη απφ ην [6] έρεη ζπκπεξηθνξά πνπ ζπκθσλεί κε ην νπηηθφ απνηέιεζκα πνπ έρεη ε εηζαγσγή απσιεηψλ ζην δίθηπν. 2.2 Σν ινγηζκηθό VLC Ο αλαπαξαγσγφο πνιπκέζσλ VLC (VLC media player) είλαη έλαο αλαπαξαγσγφο πνιπκέζσλ δσξεάλ ινγηζκηθνχ θαη έλα πνιπκεζηθφ ζχζηεκα (multimedia framework) πνπ έρεη πινπνηεζεί απφ ην VideoLAN project. O VLC media player κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη ζαλ εμππεξεηεηήο (server) θαη ζαλ πειάηεο (client) γηα λα κεηαδίδεη θαη γηα λα ιακβάλεη δηθηπαθέο ξνέο (network streams). Ο VLC κπνξεί λα κεηαδψζεη νηηδήπνηε κπνξεί λα δηαβάζεη. Ο VLS (VideoLAN Server), κπνξεί λα κεηαδψζεη αξρεία ηχπνπ MPEG-1, MPEG-2 θαη MPEG-4, DVDs, ςεθηαθά δνξπθνξηθά θαλάιηα, θαλάιηα επίγεηαο ςεθηαθήο ηειεφξαζεο θαη δσληαλά video πάλσ απφ ην δίθηπν κε unicast ή multicast ηξφπν. Σν κεγαιχηεξν κέξνο ηεο ιεηηνπξγηθφηεηαο ηνπ VLS ζπλαληάηαη ζην VLC. πλίζηαηαη ε ρξήζε ηνπ VLC αληί ηνπ VLS. Ο VLC είλαη έλαο κεηαθέξζηκνο (portable) αλαπαξαγσγφο, θσδηθνπνηεηήο (encoder) θαη πάξνρνο δεδνκέλσλ (streamer) πνπ ππνζηεξίδεη πνιινχο νπηηθναθνπζηηθνχο θσδηθνπνηεηέο/απνθσδηθνπνηεηέο (codecs) θαη κνξθέο αξρείσλ φπσο θαη DVDs, VCDs, θαη δηάθνξα πξσηφθνιια κεηάδνζεο. Έρεη ηε δπλαηφηεηα κεηάδνζεο πάλσ απφ δίθηπα θαη κεηαηξνπήο αξρείσλ πνιπκέζσλ θαη απνζήθεπζήο ηνπο ζε δηάθνξεο κνξθέο. Σα αξρηθά VLC ζεκαίλνπλ VideoLAN Client, αιιά απηή ε ζεκαζία είλαη πιένλ μεπεξαζκέλε. Δίλαη έλαο απφ ηνπο πεξηζζφηεξν αλεμάξηεηνπο απφ ηελ πιαηθφξκα δηαζέζηκνπο αλαπαξαγσγνχο, κε εθδφζεηο γηα Microsoft Windows, Mac OS X, Linux, BeOS, Syllable, BSD, MorphOS, Solaris θαη Sharp Zaurus, θαη ρξεζηκνπνηείηαη επξέσο. Μηα ηππηθή δηαλνκή ηνπ VLC πεξηιακβάλεη έλα κεγάιν αξηζκφ απφ δσξεάλ βηβιηνζήθεο απνθσδηθνπνίεζεο θαη θσδηθνπνίεζεο. ηελ πιαηθφξκα ησλ Windows, απηφ πεξηνξίδεη ζε κεγάιν βαζκφ ηελ αλάγθε γηα αλαθάιπςε θαη ξχζκηζε κε αλνηρηψλ πξνζζέησλ (proprietary plugins). Πνιινί απφ ηνπο θσδηθνπνηεηέο/απνθσδηθνπνηεηέο είλαη Λ. Μπνπιά 20

21 δηαζέζηκνη απφ ηε βηβιηνζήθε libavcodec απφ ην FFmpeg project [17], αιιά ρξεζηκνπνηεί θπξίσο ηνπο δηθνχο ηνπ πνιππιέθηεο/απνπνιππιέθηεο. Κέξδηζε ηε δηάθξηζε σο ν πξψηνο αλαπαξαγσγφο πνπ ππνζηεξίδεη ηελ πξνβνιή θξππηνγξαθεκέλσλ DVD ζε πιαηθφξκα Linux θάλνληαο ρξήζε ηεο βηβιηνζήθεο απνθξππηνγξάθεζεο DVD libdvdcss. 2.3 Σν πξσηόθνιιν SIP (Session Initiation Protocol) Σν Πξσηφθνιιν Αξρηθνπνίεζεο πλεδξηψλ (Session Initiation Protocol SIP) είλαη έλα πξσηφθνιιν ζεκαηνδνζίαο, ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη επξέσο γηα ηνλ έιεγρν πνιπκεζηθψλ ζπλεδξηψλ επηθνηλσλίαο (multimedia communication sessions) φπσο είλαη νη θιήζεηο θσλήο θαη video κε βάζε ην πξσηφθνιιν ηνπ Internet (Internet Protocol IP). Σν πξσηφθνιιν κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηε δεκηνπξγία, ηξνπνπνίεζε θαη ηεξκαηηζκφ ζπλεδξηψλ δχν (two-party unicast) ή πεξηζζφηεξσλ άθξσλ (multiparty - multicast) πνπ απνηεινχληαη απφ κία ή πεξηζζφηεξεο ξνέο δεδνκέλσλ. Ζ ηξνπνπνίεζε κπνξεί λα πεξηέρεη αιιαγή δηεπζχλζεσλ ή ζπξψλ, πξφζθιεζε πεξηζζφηεξσλ ζπκκεηερφλησλ, πξνζζήθε ή αθαίξεζε ξνψλ δεδνκέλσλ, θιπ. Άιια παξαδείγκαηα πξαγκαηηθψλ εθαξκνγψλ πεξηιακβάλνπλ video ζπλεδξίεο, δηαλνκή πνιπκέζσλ (streaming multimedia distribution), εθαξκνγέο άκεζσλ κελπκάησλ, πιεξνθνξίεο παξνπζίαο (presence information) θαη online παηρλίδηα. Σν SIP ζρεδηάζηεθε αξρηθά απφ ηνπο Henning Schulzrinne θαη Mark Handley ην Ζ ηειεπηαία έθδνζε ηνπ νξηζκνχ είλαη ε RFC 3261 απφ ην (IETF Network Working Group). Σν Ννέκβξην ηνπ 2000, ην SIP έγηλε απνδεθηφ σο πξσηφθνιιν ζεκαηνδνζίαο ηνπ 3GPP θαη έλα κφληκν ζηνηρείν ηεο αξρηηεθηνληθήο IP Multimedia Subsystem (IMS) γηα πνιπκεζηθέο ππεξεζίεο βαζηζκέλεο ζην IP ζε θπςεισηά ζπζηήκαηα. Σν πξσηφθνιιν SIP είλαη βαζηζκέλν ζην TCP/IP πξσηφθνιιν ηνπ ζηξψκαηνο εθαξκνγήο. Σν SIP έρεη ζρεδηαζηεί γηα λα είλαη αλεμάξηεην απφ ην θαηψηεξν ζηξψκα κεηαθνξάο. Μπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη πάλσ απφ ην Transmission Control Protocol (TCP), ην User Datagram Protocol (UDP), ή ην Stream Control Transmission Protocol (SCTP). Δίλαη έλα πξσηφθνιιν βαζηζκέλν ζην θείκελν, ην νπνίν ρξεζηκνπνηεί δηάθνξα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ Hypertext Transfer Protocol (HTTP) θαη ηνπ Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), επηηξέπνληαο άκεζε επίβιεςε απφ ηνπο δηαρεηξηζηέο. 2.4 Η πιαηθόξκα IMS Σν IP Multimedia Subsystem (IMS) είλαη κηα αξρηηεθηνληθή γηα ηελ παξνρή IP πνιπκεζηθψλ ππεξεζηψλ. Γηα ηε δηεπθφιπλζε ηεο νινθιήξσζεο κε ην Internet, ην IMS ρξεζηκνπνηεί, φπνπ είλαη δπλαηφλ, πξσηφθνιια IETF, φπσο είλαη ην SIP. Σν IMS δηαζέηεη έλα νξηδφληην ζηξψκα ειέγρνπ, ην νπνίν απνκνλψλεη ην δίθηπν πξφζβαζεο απφ ην ζηξψκα ππεξεζίαο. Απφ ηελ νπηηθή ηεο ινγηθήο αξρηηεθηνληθήο, νη ππεξεζίεο πξέπεη λα έρνπλ ηηο δηθέο ηνπο ιεηηνπξγίεο ειέγρνπ, θαζψο ην ζηξψκα ειέγρνπ είλαη έλα θνηλφ νξηδφληην ζηξψκα. Σα βαζηθά ζηνηρεία ηεο πιαηθφξκαο ηνπ IMS είλαη ηα εμήο: PCSCF (Proxy Call Session Control Function) O PCSCF δηαρεηξίδεηαη ηε ζεκαηνδνζία αλάκεζα ζηνπο ρξήζηεο θαη ην IMS, επηβεβαηψλεη ηελ εγθπξφηεηα ησλ κελπκάησλ πνπ απνζηέιινληαη θαη θξνληίδεη Λ. Μπνπιά 21

22 γηα ηελ πξνψζεζή ηνπο απφ ην έλα άθξν ηεο επηθνηλσλίαο ζην άιιν. ICSCF (Interrogating Call Session Control Function) Ο ICSCF ρξεζηκνπνηεί ηηο δεκφζηεο ηαπηφηεηεο ησλ ρξεζηψλ πνπ ζπκκεηέρνπλ ζηελ θιήζε θαη βαζηδφκελνο ζηηο πιεξνθνξίεο πνπ παίξλεη απφ ηνλ HSS θαηεπζχλεη ηελ επηθνηλσλία ζηνλ θάηάιιειν SCSCF. SCSCF (Service Call Session Control Function) Ο S-CSCF πξαγκαηνπνηεί έιεγρν ηεο session θαη ησλ ππεξεζηψλ εγγξαθήο γηα ηνπο ρξήζηεο. HSS (Home Subscriber Server) Ο HSS είλαη ε θχξηα απνζεθεπηηθή κνλάδα γηα φινπο ηνπο εγγεγξακκέλνπο ρξήζηεο θαη ηα δεδνκέλα πνπ είλαη ζρεηηθά κε ηηο ππεξεζίεο ηνπ IMS PCF (Policy Control Framework) Πξφθεηηαη γηα ην ζχλνιν ησλ νληνηήησλ πνπ παίξλεη απνθάζεηο γηα ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ sessions πνπ ζα εγθαζηδξπζνχλ θαη εθαξκφδεη ηηο φπνηεο αιιαγέο απνθαζηεί φηη πξέπεη λα γίλνπλ. Δμππεξεηεηέο Τπεξεζηψλ (Application Servers) Πξφθεηηαη γηα έλα ζχλνιν απφ νληφηεηεο, νη νπνίεο είλαη ππεχζπλεο ηφζν γηα ηελ παξνρή ππεξεζηψλ, φπσο ν MSRF (Media Service Resource Function), ν νπνίνο ζρεηίδεηαη κε ηελ ππεξεζία IPTV, φζν θαη γηα ηνλ έιεγρν ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο, φπσο ν SIP Application Server θαη ν Presence Server. Μηα γεληθή ζεψξεζε ηεο αξρηηεθηνληθήο ηνπ IMS δίλεηαη ζηελ Δηθφλα 1: Λ. Μπνπιά 22

23 Δηθόλα 1: Αξρηηεθηνληθή IMS Λ. Μπνπιά 23

24 3. ΠΔΡΙΓΡΑΦΗ ΘΔΜΑΣΟ Σν βαζηθφ ζηνηρείν ηεο ηξέρνπζαο θαηάζηαζεο ηεο ζχγθιηζεο ησλ πνιπκεζηθψλ ππεξεζηψλ κε ηα θηλεηά/ζηαζεξά δίθηπα θαη ηηο (δηαδξαζηηθέο) εθαξκνγέο κεηάδνζεο είλαη ην IP Multimedia Subsystem (IMS). Σν IMS εηζάγεη λέεο επηρεηξεκαηηθέο δπλαηφηεηεο γηα πεηξακαηηθέο θαη αλαπηπμηαθέο πνιπκεζηθέο εθαξκνγέο φπσο νη εθαξκνγέο IPTV θαη VoIP video θιήζεσλ. Χζηφζν, απηφ ην ηζρπξφ εκπνξηθφ ελδηαθέξνλ γηα ην πνιιά ππνζρφκελν ζπγθιίλνλ πεξηβάιινλ IMS εμηζνξξνπείηαη απφ ηελ έιιεηςε επαξθψλ κεραληζκψλ δηαρείξηζεο ησλ δηθηχσλ πνπ λα επηθεληξψλνληαη ζην ρξήζηε/πειάηε. Σν Δπξσπατθφ Δξεπλεηηθφ έξγν ADAMANTIUM πξνηείλεη έλα χζηεκα Γηαρείξηζεο Πνιπκεζηθνχ Πεξηερνκέλνπ (Multimedia Content Management System - MCMS) πνπ είλαη ζπκβαηφ κε ηελ αξρηηεθηνληθή IMS θαη ην νπνίν επηθεληξψλεηαη ζηελ εθαξκνγή δπλακηθήο ηξνπνπνίεζεο ζηα δηάθνξα επίπεδα γηα ηε βειηηζηνπνίεζε ηεο εκπεηξίαο ηνπ ρξήζηε κε φξνπο αληηιεπηήο πνηφηεηαο γηα ππεξεζίεο IPTV θαη VoIP. Απηφ ην ζχζηεκα δηαρείξηζεο ζα εθαξκνζηεί κε έλαλ νινθιεξσκέλν θαη ζπλεθηηθφ ηξφπν ζε φια ηα επίπεδα ηνπ δηθηχνπ θαη ζε φινπο ηνπο θφκβνπο κεηαγσγήο, ν νπνίνο είλαη βαζηζκέλνο ζε κηα πξνζέγγηζε επηθεληξσκέλε ζην ρξήζηε/πειάηε αληί ζε κηα θαζαξά ηππηθή. Πξνο απηή ηελ θαηεχζπλζε, ην πξνηεηλφκελν ζχζηεκα δηαρείξηζεο ζα ρξεζηκνπνηήζεη κεραληζκνχο παξαθνινχζεζεο θαη ηξνπνπνίεζεο ηεο PQoS θαη NqoS, νη νπνίνη είλαη ζπκβαηνί κε ην IMS ζε φιε ηελ αιπζίδα κεηαγσγήο ηνπ δηθηχνπ, βειηηψλνληαο κε απηφ ηνλ ηξφπν ηηο ππάξρνπζεο ιεηηνπξγίεο δηαρείξηζεο ηνπ IMS πξνζζέηνληάο ηνπο ηθαλφηεηα αληίιεςεο (perceptual awareness). Σν ADAMANTIUM MCMS έρεη πινπνηεζεί θαη παξνπζηαζηεί πάλσ ζε κηα πξαγκαηηθή πιαηθφξκα IMS πνπ είλαη εγθαηεζηεκέλε πάλσ ζε έλα δίθηπν πξφζβαζεο UMTS, φπνπ παξέρνληαη εθαξκνγέο βαζηζκέλεο ζην VoIP θαη ην IPTV πάλσ απφ ην IMS. Ζ Δηθφλα 2 παξνπζηάδεη ηε γεληθή αξρηηεθηνληθή πνπ πξνηείλεη ην ADAMANTIUM: Δηθόλα 2: Αξρηηεθηνληθή ADAMANTIUM ηελ Δηθφλα 2 εηθνλίδνληαη φιεο νη νληφηεηεο πνπ απαξηίδνπλ ην ζχζηεκα ηνπ ADAMANTIUM. Μπνξνχκε λα δνχκε ην MCMS, ην νπνίν πεξηέρεη ην θεληξηθφ ζχζηεκα Λ. Μπνπιά 24

25 παξαθνινχζεζεο, απφθαζεο θαη εθαξκνγήο αιιαγψλ (Action Engine Module AEM), θαζψο θαη ηηο δηαπξνζσπείεο (interfaces) κε ηα δηάθνξα θνκκάηηα ηνπ ζπζηήκαηνο. ηελ εηθφλα αλαθέξνληαη επίζεο, ηα δίθηπα πνπ απνηεινχλ ην ζχζηεκα, θαζψο θαη νη νληφηεηεο παξαθνινχζεζεο (monioring modules) θαη εθαξκνγήο αιιαγψλ (adaptation modules) πνπ αληηζηνηρνχλ ζε απηά. Ζ ινγηθή κε βάζε ηελ νπνία ιεηηνπξγεί ην MCMS θαίλεηαη ζηελ Δηθφλα 3: Δηθόλα 3: Λνγηθή Λεηηνπξγίαο ηνπ MCMS Ζ παξνχζα δηπισκαηηθή έρεη ζαλ ζθνπφ ηε δεκηνπξγία ελφο κεραληζκνχ κέηξεζεο ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο ζηελ πιεπξά ηνπ ηειηθνχ ρξήζηε. Πξνθεηκέλνπ λα παξαθνινπζήζνπκε ηελ πνηφηεηα ππεξεζίαο πξέπεη ηα ηεξκαηηθά καο λα έρνπλ ηελ ηθαλφηεηα λα ππνινγίδνπλ κε θάπνην ηξφπν ηελ πνηφηεηα ππεξεζίαο. Καη' αξρήλ, ην ηεξκαηηθφ πξέπεη λα έρεη ηε δπλαηφηεηα κεηάθξαζεο ησλ ζηνηρείσλ πνπ ζπιιέγνληαη απφ ην ππάξρνλ ινγηζκηθφ ζε ζηνηρεία πνπ είλαη θαηαλνεηά απφ ζπζηήκαηα ειέγρνπ ησλ εκπιεθφκελσλ δηθηχσλ, αιιά θαη πφξσλ, έηζη ψζηε ζηε ζπλέρεηα λα είλαη δπλαηή ε βειηίσζε ηεο απφδνζήο ηνπο θαη ζπλεπψο, ε δηφξζσζε ησλ πξνβιεκάησλ πνπ έγηλαλ αληηιεπηά απφ ηα ηεξκαηηθά-ρξήζηεο. Γηα παξάδεηγκα, έζησ φηη γηα θάπνην ιφγν ηα παθέηα πνπ ράλνληαη φζν ν ρξήζηεο παξαθνινπζεί έλα πξφγξακκα κε ρξήζε ηεο ππεξεζίαο IPTV είλαη πνιιά. Σν ινγηζκηθφ παξαθνινχζεζεο, ην νπνίν ππνινγίδεη θάζε ηφζν ηελ αληηιεπηή πνηφηεηα ππεξεζίαο κε βάζε ηε ζπλάξηεζε πνπ έρνπκε επηιέμεη απφ ηε βηβιηνγξαθία, αληηιακβάλεηαη φηη ε ηηκή ηεο είλαη ρακειφηεξε απφ ηελ επηηξεπηή. ηε ζπλέρεηα, απνζηέιιεη ζην ηκήκα δηαρείξηζεο ηνπ ζπζηήκαηνο έλα κήλπκα "πξνεηδνπνίεζεο" (WARNING ALARM), γεγνλφο πνπ ζα μεθηλήζεη κηα δηαδηθαζία γεληθήο παξαθνινχζεζεο ηεο απφδνζεο ησλ εκπιεθφκελσλ δηθηχσλ (network monitoring). Αλ ηψξα, ε ηηκή ηεο πνηφηεηαο ππεξεζίαο παξακέλεη γηα αξθεηφ δηάζηεκα θάησ απφ ηα επηηξεπηά φξηα, ην ινγηζκηθφ ζα απνζηέιιεη "κήλπκα ζπλαγεξκνχ" (RED ALARM), γεγνλφο πνπ ζα νδεγήζεη ζε δηαδηθαζία βειηίσζεο ηεο απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο. Ο έιεγρνο ηεο πνηφηεηαο Λ. Μπνπιά 25

26 ππεξεζίαο είλαη δπλαηφο κέζα απφ έλα γξαθηθφ πεξηβάιινλ (GUI) θαη ζα είλαη δπλαηή ε έλαξμε θαη δηαθνπή ηνπ. Δπίζεο, δίλεηαη ε δπλαηφηεηα επίβιεςεο ησλ ζηαηηζηηθψλ ζηνηρείσλ πνπ παξαθνινπζεί ην ινγηζκηθφ θαζψο θαη ε θαηαγξαθή ησλ απνηειεζκάησλ ζε αξρεία γηα ηελ πεξαηηέξσ επεμεξγαζία ηνπο. Γηα λα παξαθνινπζήζνπκε ηελ πνηφηεηα ππεξεζίαο κε βάζε ηνλ ηχπν πνπ πξνηείλεη ην [6], ζα πξέπεη λα κπνξνχκε λα μέξνπκε πφζα παθέηα ράλνληαη θάζε ζηηγκή. Σε κεηξηθή απηή ηελ παξέρνπλ θαηάιιεινη αλαπαξαγσγνί πνιπκέζσλ, φπσο είλαη ν VLC. Χζηφζν, ν VLC δελ έρεη plugin θαηαγξαθήο ησλ ρακέλσλ παθέησλ θαη ππνινγηζκνχ ηεο Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο. Μηα πξψηε εξγαζία πνπ έγηλε είλαη ε ηξνπνπνίεζε ηνπ VLC, έηζη ψζηε λα θαηαγξάθεη ηηο απψιεηεο παθέησλ ζε κηα ξνή RTP θαη λα απνθαζίδεη αλ ε αληηιεπηή πνηφηεηα ππεξεζίαο είλαη ζε ηθαλνπνηεηηθά επίπεδα ή φρη θαη αλάινγα λα ζηείιεη WARNING ή RED ALARM. Σψξα, ην ινγηζκηθφ καο είλαη ηθαλφ λα καο δείρλεη πφηε πξέπεη λα απνζηαιεί WARNING ή RED ALARM ή πφηε δελ ρξεηάδεηαη θάηη ηέηνην. Χζηφζν, δελ ππάξρεη επηθνηλσλία κε ην θεληξηθφ ζχζηεκα δηαρείξηζεο ησλ δηθηχσλ θαη ησλ ππεξεζηψλ. Γηα λα είλαη ην ζχζηεκά καο ζπκβαηφ κε ην IMS, ζα πξέπεη ε επηθνηλσλία λα γίλεηαη κε ρξήζε ηνπ πξσηνθφιινπ SIP. πλεπψο, ζα πξέπεη ηφζν ην ινγηζκηθφ καο, φζν θαη ην θεληξηθφ ζχζηεκα δηαρείξηζεο λα κπνξνχλ λα ζηείινπλ θαη λα ιάβνπλ κελχκαηα SIP. Γηα ην ιφγν απηφ ην ινγηζκηθφ καο εκπινπηίζηεθε κε ηε ιεηηνπξγηθφηεηα ελφο πειάηε (ηειηθνχ ρξήζηε) IMS. Δπηπιένλ, ην θεληξηθφ ζχζηεκα δηαρείξηζεο εθπξνζσπείηαη απφ έλα ινγηζκηθφ-πξάθηνξα, ην νπνίν αλαιακβάλεη λα εθηειέζεη ηελ επηθνηλσλία κε ην ινγηζκηθφ καο θαη λα δψζεη ηηο πιεξνθνξίεο πνπ ρξεηάδεηαη ην MCMS. Σν ινγηζκηθφ πξάθηνξαο απνηειεί κηα ηξνπνπνίεζε ηνπ UCT IMS Client. Ζ ηξνπνπνίεζε έγηλε ζηα πιαίζηα ηνπ ADAMANTIUM. Λ. Μπνπιά 26

27 4. ΑΝΑΛΤΗ ΚΑΙ ΥΔΓΙΑΗ ην θεθάιαην απηφ παξνπζηάδεηαη ε κειέηε πνπ έγηλε γηα ηελ πινπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο. Αξρηθά πεξηγξάθεηαη ε αξρηηεθηνληθή ηνπ ζπζηήκαηνο θαη γίλεηαη ν δηαρσξηζκφο ηνπ ζηα επηκέξνπο ππνζπζηήκαηα, ελψ ζηε ζπλέρεηα πεξηγξάθνληαη νη εθαξκνγέο ηνπ ζπζηήκαηνο. 4.1 Αλάιπζε - πεξηγξαθή αξρηηεθηνληθήο ηελ ελφηεηα απηή παξνπζηάδεηαη ε αλάιπζε ηνπ ζπζηήκαηνο θαη ν ρσξηζκφο ηνπ ζε ππνζπζηήκαηα φζνλ αθνξά ηελ αξρηηεθηνληθή Γηαρσξηζκόο ππνζπζηεκάησλ Σν ζχζηεκα απνηειείηαη απφ ηξία βαζηθά ηκήκαηα, πνπ είλαη ηα εμήο: 1. Πξφζζεην ηνπ VLC (VLC plugin) - Σκήκα Δπίβιεςεο ηεο Αληηιεπηήο Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο (PQoS Monitoring Module) 2. Σκήκα Δπηθνηλσλίαο πνπ βαζίδεηαη ζην πξσηφθνιιν SIP ζηελ πιεπξά ηνπ ρξήζηε. 3. Σκήκα Δπηθνηλσλίαο πνπ βαζίδεηαη ζην πξσηφθνιιν SIP ζηελ πιεπξά ηνπ MCMS. ηελ εηθφλα 4 παξνπζηάδεηαη ε αξρηηεθηνληθή ηνπ ζπζηήκαηνο θαη ε επηθνηλσλία κεηαμχ ησλ νληνηήησλ πνπ ην απνηεινχλ. Δηθόλα 4: Αξρηηεθηνληθή πζηήκαηνο Παξαθνινύζεζεο ηεο PQoS Πεξηγξαθή ππνζπζηεκάησλ Παξαθάησ δίλεηαη ιεπηνκεξήο πεξηγξαθή γηα θαζέλα απφ ηα ζπζηήκαηα πνπ αλαθέξακε. Ζ πεξηγξαθή απηή γίλεηαη κε βάζε ηα δηαγξάκκαηα ξνήο δεδνκέλσλ. 1. Πξφζζεην ηνπ VLC (VLC plugin) - Σκήκα Δπίβιεςεο ηεο Αληηιεπηήο Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο (PQoS Monitoring Module) Σν ινγηζκηθφ απηφ είλαη κηα ηξνπνπνίεζε ηνπ αλαπαξαγσγνχ πνιπκέζσλ VLC. Ζ έθδνζε ζηελ νπνία έγηλαλ νη ηξνπνπνηήζεηο είλαη ε v Σν πξφζζεην απηφ, παξαθνινπζεί ηε ξνή ησλ RTP παθέησλ θαη ππνινγίδεη ζε ηαθηά ρξνληθά δηαζηήκαηα ην πιήζνο ησλ ρακέλσλ παθέησλ. Σν ηκήκα απηφ ηνπ ζπζηήκαηνο ππνινγίδεη ηελ ηηκή ηεο Αληηιεπηήο Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο κε βάζε ηνλ ηχπν πνπ παξνπζηάδεηαη ζηα [10, 6]. Σα απνηειέζκαηα γηα θάζε ζπλεδξία θαηαγξάθνληαη ζε αξρείν ηεο κνξθήο.csv ην νπνίν κπνξεί λα παξνπζηαζηεί κε πξφγξακκα επεμεξγαζίαο ινγηζηηθψλ θχιισλ (Excel, Λ. Μπνπιά 27

28 OpenOffice Spreadsheet θιπ) γηα ηελ πεξαηηέξσ επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ. Με βάζε ηελ ηηκή ηεο Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο ην ηκήκα απηφ απνθαζίδεη γηα ην αλ ρξεηάδεηαη λα ζηαιεί ALARM θαη ηί είδνπο ALARM ζα είλαη απηφ. Σν αξρείν ζην νπνίν θαηαγξάθεηαη ε απφθαζε ζα ρξεζηκνπνηεζεί απφ ην ινγηζκηθφ SIP πξάθηνξα πνπ αλαιακβάλεη ηελ επηθνηλσλία κε ην MCMS. 2. Σκήκα Δπηθνηλσλίαο πνπ βαζίδεηαη ζην πξσηφθνιιν SIP ζηελ πιεπξά ηνπ ρξήζηε. Σν Σκήκα απηφ αλαιακβάλεη λα θέξεη ζε επηθνηλσλία ην Σκήκα Δπίβιεςεο κε ην θεληξηθφ ζχζηεκα δηαρείξηζεο (MCMS). Οη βαζηθέο ηνπ ιεηηνπξγίεο είλαη: Ζ γξαθηθή παξνπζίαζε ησλ απνηειεζκάησλ. Δίλαη δπλαηή ε δηαθνπή θαη ζπλέρηζε ηεο ιεηηνπξγίαο παξαθνινχζεζεο θαη ππνινγηζκνχ ηεο PQoS. Δηθόλα 5: PQoS ζε πεξηνρή WARNING Δηθόλα 6: PQoS ζε πεξηνρή RED Ζ επηθνηλσλία ζηελ πεξίπησζε πνπ ην ηκήκα ππνινγηζκνχ PQoS απνθαζίζεη φηη πξέπεη λα απνζηαιεί ALARM κε βάζε ην πξσηφθνιιν SIP. 3. Σκήκα Δπηθνηλσλίαο πνπ βαζίδεηαη ζην πξσηφθνιιν SIP ζηελ πιεπξά ηνπ MCMS. Σν ηκήκα απηφ είλαη ε δηαπξνζσπεία ηνπ MCMS/MSMM κε ην ηεξκαηηθφ. χζηεκα MSMM-SIP-AGENT : Ο MSMM-SIP-AGENT είλαη ην ηκήκα εθείλν πνπ ιακβάλεη ηα SIP κελχκαηα εθ κέξνπο ηνπ ηκήκαηνο MSMM ηνπ θεληξηθνχ ζπζηήκαηνο δηαρείξηζεο ηνπ ζπζηήκαηνο. Σν ηκήκα απηφ απνηειεί πινπνίεζε ηνπ MSMM-SIP-AGENT γηα ην έξγν ADAMANTIUM, ε νπνία έρεη ηξνπνπνηεζεί πξνθεηκέλνπ λα πξνβάιιεηαη ην πεξηερφκελν ηνπ SIP κελχκαηνο πνπ ιακβάλεηαη. Ζ ηξνπνπνίεζε απηή έγηλε γηα ηελ απινχζηεξε παξνπζίαζε ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο. Λ. Μπνπιά 28

29 Αλαιπηηθή πεξηγξαθή ηνπ ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο ηνπ θάζε ηκήκαηνο πεξηέρεηαη ζην Κεθάιαην 5, καδί κε ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά θαη πξνβιήκαηα πνπ πξνέθπςαλ θαηά ηελ πινπνίεζε καδί κε ηηο ιχζεηο πνπ εθαξκφζηεθαλ. Λ. Μπνπιά 29

30 5. ΤΛΟΠΟΙΗΗ ην θεθάιαην απηφ πεξηγξάθεηαη ε πινπνίεζε ηνπ ζπζηήκαηνο, κε βάζε ηε κειέηε πνπ παξνπζηάζηεθε ζην πξνεγνχκελν θεθάιαην. Αξρηθά παξνπζηάδεηαη ε πιαηθφξκα θαη ηα πξνγξακκαηηζηηθά εξγαιεία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ. ηε ζπλέρεηα δίλνληαη νη ιεπηνκέξεηεο γηα ηε δνκή ηνπ θψδηθα. 5.1 Δξγαιεία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ Σν ινγηζκηθφ πνπ πινπνηήζεθε ζηελ παξνχζα δηπισκαηηθή απνηειείηαη απφ θνκκάηηα θψδηθα ζε JAVA θαζψο θαη απφ θνκκάηηα θψδηθα ζε C/C++. Οη αληίζηνηρεο εθδφζεηο είλαη νη: JAVA 6 (JDK 1.6) θαη GCC v (gcc version (Ubuntu ubuntu4)). Σν πεξηβάιινλ πξνγξακκαηηζκνχ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ηελ πινπνίεζε ζε JAVA είλαη ην NetBeans IDE 6.5. Ζ έθδνζε ηνπ VLC πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε είλαη ε v Ζ παξνχζα δηπισκαηηθή πινπνηήζεθε θαη δνθηκάζηεθε ζε ιεηηνπξγηθφ Linux δηαλνκή Ubuntu Πεξηγξαθή θιάζεσλ ηελ ελφηεηα απηή δίλεηαη κηα ζχληνκε πεξηγξαθή ησλ θιάζεσλ, ησλ πεδίσλ θαη ησλ κεζφδσλ πνπ ηηο απαξηίδνπλ Πξόζζεην VLC (VLC plugin) Πξνθεηκέλνπ λα πινπνηεζεί ε πξφζζεηε ιεηηνπξγία ηνπ VLC ηξνπνπνηήζακε θάπνηεο απφ ηηο ππάξρνπζεο θιάζεηο ηεο έθδνζεο ηνπ VLC.../modules/access/rtp/session.c void rtp_queue (demux_t *demux, rtp_session_t *session, block_t *block) Ζ ζπλάξηεζε απηή ιακβάλεη έλα rtp παθέην θαη ην βάδεη ζηελ νπξά. Ζ ζπλάξηεζε ηξνπνπνηήζεθε πξνθεηκέλνπ λα δηαβάδεη ην rtp header ηνπ παθέηνπ θαη λα ειέγρεη ην sequence number πνπ ηνπ αληηζηνηρεί. Αλ ε δηαθνξά αλάκεζα ζηα sequence numbers δχν παθέησλ είλαη κεγαιχηεξε απφ 1, απηφ ζεκαίλεη φηη ππήξμαλ ρακέλα παθέηα. Ζ θαηακέηξεζε ησλ ρακέλσλ παθέησλ γίλεηαη θάζε 10 δεπηεξφιεπηα. ην ηέινο ηνπ δηαζηήκαηνο ησλ 10 δεπηεξνιέπησλ ππνινγίδεηαη ην πνζνζηφ ησλ ρακέλσλ παθέησλ πξνο ην ζπλνιηθφ πιήζνο ησλ παθέησλ πνπ ειήθζεζαλ ζην δηάζηεκα απηφ. ηε ζπλέρεηα, ην πιήζνο ησλ ρακέλσλ παθέησλ, ην ζχλνιν ησλ παθέησλ πνπ ζηάιζεθαλ, ην πνζνζηφ ησλ ρακέλσλ παθέησλ θαη ην ρξνληθφ δηάζηεκα ηεο θάζε κέηξεζεο θαηαγξάθνληαη ζε έλα αξρείν πνπ αληηζηνηρεί ζηε ζπγθεθξηκέλε ζπλεδξία πξνβνιήο. Δπίζεο, ε ζπλάξηεζε απηή ππνινγίδεη ηελ Αληηιεπηή Πνηφηεηα Τπεξεζίαο (PQoS) κε βάζε ηνλ ηχπν [6, 10] θαη θαηαγξάθεη ην απνηέιεζκα ζε αξρείν σο εμήο: Λ. Μπνπιά 30

31 rtp_session_t * rtp_session_create (demux_t *demux) Ζ ζπλάξηεζε απηή αξρηθνπνηεί κηα ζπλεδξία rtp. Ζ ζπλάξηεζε ηξνπνπνηήζεθε έηζη ψζηε λα αξρηθνπνηνχκε ηηο επηπιένλ κεηαβιεηέο πνπ ρξεηαδφκαζηε θαη λα θαηαζθεπάδεη ην αξρείν θαηαγξαθήο ησλ κεγεζψλ πνπ καο ελδηαθέξνπλ λα κεηξήζνπκε.../modules/access/rtp/rtp.h ην αξρείν απηφ πεξηέρνληαη ρξήζηκεο βηβιηνζήθεο γηα ηηο θιάζεηο. Ζ βηβιηνζήθε rtp.h δεηείηαη θαη απφ ηελ θιάζε session.c. Πξνζζέζακε ηε βηβιηνζήθε stdio.h ηεο C, πξνθεηκέλνπ λα κπνξνχκε λα δηαβάζνπκε θαη λα γξάςνπκε ζηελ νζφλε ή ζε αξρεία. Δπηπιένλ, πξνζζέζακε ηηο παξαθάησ κεηαβιεηέο ζηε βηβιηνζήθε: uint16_t seq_prev : πξνεγνχκελε ηηκή ηνπ sequence number uint16_t diff_seq : δηαθνξά αλάκεζα ζηνπο δηαδνρηθνχο sequence number int seq_counter : κεηξεηήο ησλ παθέησλ πνπ ηειηθά ειήθζεζαλ uint16_t lost_pkts : πιήζνο ρακέλσλ παθέησλ time_t seconds : κεηξεηήο ρξφλνπ ζε δεπηεξφιεπηα time_t seconds_prev : πξνεγνχκελε ηηκή ηνπ κεηξεηή ρξφλνπ double PQoS : ηηκή ηεο Αληηιεπηήο Πνηφηεηαο Τπεξεζίαο char buff2[50] : βνεζεηηθφο πίλαθαο ραξαθηήξσλ Σκήκα Δπηθνηλσλίαο πνπ βαζίδεηαη ζην πξσηόθνιιν SIP ζηελ πιεπξά ηνπ ρξήζηε. Σν Σκήκα απηφ αλαιακβάλεη λα θέξεη ζε επηθνηλσλία ην Σκήκα Δπίβιεςεο κε ην θεληξηθφ ζχζηεκα δηαρείξηζεο (MCMS). Σν ηκήκα απηφ απνηειείηαη απφ ηηο αθφινπζεο θιάζεηο: Κιάζε Main : είλαη ε βαζηθή θιάζε ηνπ ινγηζκηθνχ, ε νπνία εθθηλεί ηελ εθαξκνγή. Κιάζε OutFrame : είλαη ε θιάζε γξαθηθήο παξνπζίαζεο ησλ απνηειεζκάησλ. Γίλεη, επίζεο, ηε δπλαηφηεηα δηαθνπήο θαη ζπλέρηζεο ηεο ιεηηνπξγίαο παξαθνινχζεζεο ηεο PQoS. Ζ θιάζε απηή πινπνηείηαη σο λήκα (thread), ην Λ. Μπνπιά 31

32 νπνίν δηαβάδεη απφ ην αξρείν Alarms πνπ ζπκπιεξψζεθε απφ ην πξφζζεην ηνπ VLC θαη αλάινγα ελεκεξψλεη ην γξαθηθφ πεξηβάιινλ ηεο εθαξκνγήο. Σν λήκα ειέγρεη ην αξρείν θάζε 5 δεπηεξφιεπηα. ηελ πεξίπησζε πνπ έρνπκε WARNING ή RED ALARM ε εθαξκνγή ζηέιλεη κήλπκα ζην MSMM-SIP_AGENT κε θιήζε ηεο κεζφδνπ siplayer.sendmessage("sip:msmm@ims.adamantium.gr", qm.getalarmtype()+":"+string.valueof(qm.qos)); Κιάζε QualityMeter : Ζ θιάζε απηή ελεξγνπνηεί ην Σκήκα Δπηθνηλσλίαο ζηελ πεξίπησζε πνπ ην ηκήκα ππνινγηζκνχ PQoS απνθαζίζεη φηη πξέπεη λα απνζηαιεί ALARM. Ζ απφθαζε γηα ην αλ πξέπεη λα απνζηαιιεί κήλπκα βαζίδεηαη ζηνλ αιγφξηζκν ηεο εηθφλαο Υ.Υ. Κιάζε MessageProcessor : Δίλαη έλα interface πνπ βνεζάεη ζηελ απνζχλδεζε ηνπ SipLayer απφ ηε γξαθηθή αλαπαξάζηαζε (GUI). Δπηηξέπεη ηελ απνζηνιή πιεξνθνξίαο απφ ην SIPLayer ζην GUI ρσξίο λα ρξεηάδεηαη λα είλαη γλσζηή ε signature ηνπ GUI. Ο θαηαζθεπαζηήο SIPLayer ζα πάξεη έλα αληηθείκελν TextClient ζαλ παξάκεηξν θαη ζα ζπλερίζεη κε απηφ, πξνθεηκέλνπ λα ζηείιεη πιεξνθνξίεο ζην GUI. Κιάζε SipLayer : Δίλαη ε θιάζε πνπ θξνληίδεη γηα ηελ επηθνηλσλία κε βάζε ην πξσηφθνιιν SIP. Αξρηθνπνηείηαη απφ ηελ θιάζε TextClient θαη ηελ θαιεί κέζσ ηεο δηαπξνζσπείαο MessageProcessor. Κιάζε TextClient : Δίλαη ε θπξίσο θιάζε, ε νπνία ρξεζηκνπνηεί ηε βηβιηνζήθε δεκηνπξγίαο παξαζχξσλ SWING πνπ πεξηέρεη ηα γξαθηθά ηεο εθαξκνγήο. Κιάζε XMLReader : Δίλαη ε θιάζε πνπ αλαιακβάλεη λα δηαβάζεη έλα xml αξρείν πξνθεηκέλνπ λα πάξεη ηηο πιεξνθνξίεο πνπ ρξεηάδεηαη ε εθαξκνγή. Υξεζηκνπνηείηαη γηα ηε ζπιινγή πιεξνθνξηψλ πνπ αθνξνχλ ζηνλ client. Οη πιεξνθνξίεο γηα ηνλ ρξήζηε πξνέξρνληαη απφ ην αξρείν πξνηηκήζεσλ ηνπ UCT IMS Client Σκήκα Δπηθνηλσλίαο πνπ βαζίδεηαη ζην πξσηόθνιιν SIP ζηελ πιεπξά ηνπ MCMS (MSMM SIP Agent). Σν ηκήκα απηφ είλαη ε δηαπξνζσπεία ηνπ MCMS/MSMM κε ην ηεξκαηηθφ. χζηεκα MSMM-SIP-AGENT : Ο MSMM-SIP-AGENT είλαη ην ηκήκα εθείλν πνπ ιακβάλεη ηα SIP κελχκαηα εθ κέξνπο ηνπ ηκήκαηνο MSMM ηνπ θεληξηθνχ ζπζηήκαηνο δηαρείξηζεο ηνπ ζπζηήκαηνο. Σν ηκήκα απηφ απνηειεί πινπνίεζε ηνπ MSMM-SIP-AGENT γηα ην έξγν ADAMANTIUM, ε νπνία έρεη ηξνπνπνηεζεί πξνθεηκέλνπ λα πξνβάιιεηαη ην πεξηερφκελν ηνπ SIP κελχκαηνο πνπ ιακβάλεηαη. Σξνπνπνηήζεθε ην αξρείν../src/xml_message.c src θαη ζπγθεθξηκέλα ε ζπλάξηεζε: void process_xml(char *msg) έηζη ψζηε λα ηππψλεη ην ιεθζέλ κήλπκα ζηελ νζφλε. Ζ ηξνπνπνίεζε απηή έγηλε γηα ηελ απινχζηεξε παξνπζίαζε ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο. Λ. Μπνπιά 32

33 6. ΔΚΣΙΜΗΗ ΑΞΙΟΠΙΣΙΑ ΚΑΙ ΠΔΙΡΑΜΑΣΑ ην θεθάιαην απηφ παξνπζηάδνληαη ηα πεηξάκαηα πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ γηα ηνλ έιεγρν ηεο απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο. 6.1 Δθηίκεζε Αμηνπηζηίαο ηελ παξνχζα Δλφηεηα πεξηγξάθνπκε ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν ειέγρνπκε ηελ αμηνπηζηία θαη ηελ νξζή ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο πνπ πινπνηήζεθε. Αθνινπζεί ν Πίλαθαο 6.1 κε ηα βήκαηα: Πίλαθαο 2: Βήκαηα Δθηέιεζεο ηεο Δθαξκνγήο Αθνινπζνχλ εηθφλεο απφ ην ζελάξην πνπ πεξηγξάθεηαη ζηνλ Πίλαθα 2. Δηθόλα 7: Κνλζόια VLC Λ. Μπνπιά 33

34 Οη ξπζκίζεηο ηνπ VLC σο streaming server είλαη νη εμήο: Δηθόλα 8: Ρπζκίζεηο ηνπ VLC server- 1 Δηθόλα 9: Ρπζκίζεηο ηνπ VLC server - 2 Λ. Μπνπιά 34

35 Ζ εληνιή γηα λα ιεηηνπξγήζεη ην VLC σο server είλαη: :sout=#duplicate{dst=rtp{dst= ,port=5004,mux=ts},dst=display} Δηθόλα 10: VLC streaming server - output Οη ξπζκίζεηο ηνπ VLC σο streaming client είλαη νη εμήο: Δηθόλα 11: Ρπζκίζεηο VLC streaming client Οη απψιεηεο εηζάγνληαη κε ρξήζε LINUX script, ην νπνίν εθηειείηαη σο εμήο:./loss.sh add loss_percentage rate_in_mbps φπνπ rate_in_mbps είλαη ν ξπζκφο δεδνκέλσλ ηεο θίλεζεο πνπ εηζάγνπκε ζην δίθηπν θαη loss_percentage είλαη ην πνζνζηφ απσιεηψλ πνπ ζέινπκε λα εηζάγνπκε ζην δίθηπν. Ζ δηαδηθαζία απηή πξαγκαηνπνηείηαη κε ηε ρξήζε ηνπ εμνκνησηή δηθηχσλ NetEm (Network Emulator) [24] θαη ην εξγαιείν TC [22] ηνπ Linux. Οη εληνιέο πνπ ρξεζηκνπνηνχκε είλαη νη: Λ. Μπνπιά 35

36 Ζ παξαθνινχζεζε ηνπ δηθηχνπ γίλεηαη κε ρξήζε ηεο εληνιήο tc -s qdisc show dev ethx Αθνινπζνχλ εηθφλεο απφ ην QM SIP Agent φηαλ δελ ππάξρεη ALARM, φηαλ έρνπκε WARNING θαη φηαλ έρνπκε RED ALARM. Παξάιιεια, λα θαίλεηαη θαη ν MSMM SIP AGENT, ν νπνίνο είλαη εγγεγξακκέλνο ζην ζχζηεκα IMS. Δηθόλα 12: Δθηέιεζε Δθαξκνγήο ρσξίο απώιεηεο ζην δίθηπν Λ. Μπνπιά 36