Dịch vụ truyền hình IPTV trên ADSL và những ứng dụng

st. Giao thức PIM-DM ( dense mode).Thường được sử dụng khi mà lưu lượng luồng multicast là rất lớn. PIM-DM luôn có một cổng trong trạng thái prune trong khoảng ba phút. Các thông điệp prune liệt kê một nguồn và nhóm. Đối với giao thức PIM-DM này thì bất cứ khi nào một router nhận được thông điệp prune nó sẽ tìm một hang (S, G) SPT trong bảng định tuyến multicast và đánh dấu các cổng trong đó thông điệp prune là nhận được. Tuy nhiên , các router cũng thiết lập giá trị prune timer, và thường thì mặc định là khoảng 3 phút, để sao cho trong khoảng 3 phút cổng này được đặt trong trạng thái forwarding . Để có thể khắc phục được những tình trạng như là các kết nối bị loại bỏ, liên kết bị loại bỏ và sau 3 phút thì các link tiếp tục hoạt động thì ở PIM-DM có cơ chế làm mới trạng thái stase refresh. Các thông điệp làm mới trạng thái đã khắc phục được sự yếu kém của PIM-DM trong tiến trình pruning. Trong giao thức PIM-DM các router còn gửi thông điệp Graft để router nhận được đưa một cổng vào trạng thái forwarding cho một nhóm multicast nào đó. Giao thức PIM-DM nhận biết các thiết bị láng giềng bằng cách trao đổi các gói “hello”. Thông tin láng giềng này được dùng trước để xây dựng cây đến tất cả các láng giềng. Sau đó, các nhánh của cây sẽ lần lượt được loại bỏ. Nếu một dòng multicast bắt đầu, cây sẽ được xây dựng, cây sẽ chỉ tồn tại khi các thành viên tích cực còn tồn tại. Nếu một host mới đăng ký tham gia nhóm, nhánh của phân đoạn mạng đó sẽ được đính thêm vào cây. Giao thức PIM-SSM là giao thức mở rộng của PIM. Khi sử dụng SSM thì một client có thể nhận luồng multicast trực tiếp từ địa chỉ nguồn. PIM-SSM sử dụng chức năng của PIM-SM để tạo ra một cây SPT giữa nguồn và đích nhận, tuy nhiên nó xây dựng SPT mà không cần sự giúp đỡ của router RP. Mặc định là nhóm địa chỉ multicast được giới hạn trong dải địa chỉ 232.0.0.0 tới 232.255.255.255. Tuy nhiên, chúng ta có thể mở rộng tầm hoạt động của SSM sang lớp dải lớp D bao gồm địa chỉ ở mức cao. Việc cấu hình PIM-SSM có sự khác biệt so với cấu hình PIM-SM truyền thống. Ở đây ta không cần phải chia sẻ tree hay là RP mapping, hoặc là RP –to –RP nguồn lấy lại thông qua Multicast source discovery Protocol ( MSDP). Triển khai SSM là rất dễ dàng. Chúng ta chỉ cần cấu hình PIM-SM trên tất cả interface của router và chỉ định cái nào cần SSM, bao gồm một cách rõ ràng IGMPv3 trên Lan. Nếu PIM-SM không được cấu hình rõ ràng trên cả nguồn và nhóm thành viên interface thì gói tin multicast sẽ không được forwarded. Trên danh sách hỗ trợ IGMPv3 có sử dụng PIM-SSM. Như tại ở nguồn, trước khi active và bắt đầu gửi gói tin multicast thì quan tâm đến nơi nhân gói tin multicast đó là SSM . Trong việc cấu hình mạng theo PIM-SSM , một thuê bao tới một kênh SSM ( sử dụng IGMPv3) sẽ thông báo với các thuê bao để join vào nhóm G và nguồn S. Kết nối trực tiếp với router PIM-SM , router được phân công nhận làm DR, nhận bản tin từ RPF láng giềng. Hình 31 Quá trình nhận, thông báo tới các thuê bao để join vào group G và sourse S Giao thức PIM là giải pháp hỗ trợ truyền tín hiệu multicast. Khi mà số lượng các nhóm multicast cần phải truyền tăng lên thì PIM là một giải pháp quan trọng để quản lý và giám sát lưu lượng multicast. Giao thức cho dịch vụ unicast Giao thức RTSP Giao thức RTSP được phát triển bởi IETF và thành lập vào năm 1998 với chuẩn RFC 2326. Đây là giao thức được ứng dụng để điều khiển dữ liệu với thời gian thực. RTSP cung cấp một khung làm việc cho phép điều khiển theo yêu cầu về thời gian thực, giống như audio và video. Nguồn dữ liệu có thể bao gồm cả dữ liệu sống và clip lưu trữ. Đây là giao thức dành cho phát triển dữ liệu đa phương tiện , cung cấp cách phân phát các kênh như UDP, TCP và việc đó đảm bảo theo thời gian thực. Điều khiển luồng bởi RTSP có thể sử dụng RTP , nhưng sự hoạt động của RTSP là không phụ thuộc vào kỹ thuật vận chuyển để truyền data. Giao thức được cố tình giả lập trong cú pháp và hoạt động tới HTTP/1.1, vì mở rộng kỹ thuật tới HTTP có thể là hầu hết các trường hợp địa chỉ tới RTSP. Tuy nhiên ở RTSP có sự khác biệt quan trọng về lý thuyết so với HTTP: RTSP giới thiệu một số phương pháp mới và có sự khác giao thức xác nhận Một RTSP server cần xác định trạng thái bằng cách mặc định hầu hết tất cả các trường hợp, tương phản với trạng thái tự nhiên của HTTP. Cả RSTP server và client có thể đưa ra yêu cầu Dữ liệu mang đi out-of-band bằng giao thức khác. Giao thức RTSP có một số những đặc điểm sau đây: Khả năng mở rộng. Phương pháp mới và các thông số có thể dễ dàng thêm vào RTSP. Dễ dàng phân tích. Giao thức RTSP có thể dễ dàng phần tích bằng tiêu chuẩn HTTP hoặc MIME. Bảo mật. RTSP sử dụng kỹ thuật bảo mật web. Tất cả kỹ thuật nhận thực đều cơ bản và chứng thực đều trực tiếp được áp dụng. Một số có thể dừng lại hoặc bảo mật ở lớp mạng. Vận chuyển độc lập. RTSP có thể sử dụng một trong hai phương pháp truyền gói tin không tin cậy UDP và đáng tin cậy RDP, hoặc là giao thức luồng tin cậy TCP được thực hiện ở lớp ứng dụng đáng tin cậy. Khả năng chạy nhiều server. Mỗi một luồng media giữa các phần trình diễn có thể đặt tại các server khác nhau. Các client sẽ tự động thiết lập một vài phiên điều khiển hiện tại với các server media khác nhau. Giữa chúng được đồng bộ với nhau ở lớp giao vận. Điều khiển thiết bị ghi. Giao thức này có thể điều khiển cả 2 quá trình ghi và chạy lại thiết bị, hoặc cũng có thể nằm xen kẽ giữa hai mode. Điều khiển luồng và hội nghị ban đầu. Điều khiển luồng đã đưa ra từ lời mời của server tới hội nghị. Chỉ có những yêu cầu hội nghị là một trong hai cung cấp hoặc là có thể sử dụng tạo ra hội nghị riêng. Trong thực tế SIP và h323 có thể sử dụng mời một server tới hội nghị. Phù hợp với những ứng dụng cá nhân. RTSP hỗ trợ frame level thông qua SMPTE cho phép chỉnh sửa từ xa. Proxy và firewall tiện lợi. Giao thức nên sắn sang sử lý bởi cả hai ứng dụng và lớp giao vận. Một firewall có thể không hiểu cách setup và mở tiện ích cho UDP media. Mở rộng giao thức RTSP Không phải tất cả các server đều có một chức năng giống nhau, các server media cần thiết sẽ được hỗ trợ các yêu cầu khác nhau. Ví dụ: Một server có thể chỉ có khả năng Playback theo cách đó thì không cần hỗ trợ yêu cầu record. Một server có thể không có khả năng tìm kiếm nếu nó chỉ hỗ trợ các sự kiện sống. Một số server có thể không hỗ trợ các thông số luồng và theo cách đó nó không hỗ trợ get-parameter và set-parameter. Giao thức RTSP có thể mở rộng ra theo ba cách, danh sách ở đây đưa ra hợp lệ theo việc thay đổi độ lớn được hỗ trợ: Hiện nay phương pháp có thể mở rộng với các thông số mới, các thông số dài có thể an toàn khi bỏ qua bằng cách nhận về. Nếu máy client cần phủ định thừa lại ACK khi mà phương pháp mở rộng không được hỗ trợ, một tag tương ứng với phần mở rộng có thể thêm vào theo yêu cầu. Một phương pháp mới có thể đưa vào .Nếu nhận một bản tin mà không hiểu bản tin yêu cầu gì, nó sẽ trả lời với lỗi 501 (không thể thực hiện) và bên gửi không nên cố thử lại. Một client có thể sử dụng lựa chọn phương pháp để đòi hỏi về cách hỗ trợ bởi server. Các server nên đưa ra một danh sách các phương pháp mà nó hỗ trợ sử dụng. Một phiên bản mới của giao thức có thể được định nghĩa để cho phép hầu hết tất cả giao diện thay đổi. Bản tin RTSP Giao thức RTSP là giao thức cơ bản sử dụng ISO 10646 kí tự đặt trong UTE – 8 encoding. Đường giới hạn bởi CRLF nhưng mà người nhận sẽ nên chuẩn bị để hiểu được CR và LF bằng chính bản thân gởi hạn. Với 10646 kí tự được sắp xếp để tránh sự chồng chéo, nhưng mà nó không xuất hiện các ứng dụng như là US-ASCII đã được sử dụng. Nó được mã hóa có thể sử dụng cho giao thức RTCP. ISO 8859-1 biên dịch trực tiếp vào Unicode với octer cao nhất là không. Bản tin RTSP có thể truyền qua các giao thức thấp hơn lớp giao vận. Ứng dụng của giao thức RTSP Công nghệ IPTV là công nghệ đòi hỏi tín hiệu được truyền đi theo thời gian thực. Chính vì vậy mà giao thức RTSP có ý nghĩa rất quan trọng. Giao thức RTSP hộ trợ trong việc truyền tín hiệu multicast để có thể truyền các kênh truyền hình. Để có thể xem được các kênh truyền hình thì tín hiệu nhận được phải theo thời gian thực. Giao thức cho dịch vụ VoIP SIP Giao thức khởi tạo phiên (SIP) là một giao thức báo hiệu mới xuất hiện thực hiện điều khiển phiên cho các kết nối đa dịch vụ. Về cơ bản, hoạt động điều khiển bao gồm khởi tạo, thay đổi và kết thúc một phiên có liên quan đến các phần tử đa phương tiện như video, thoại, tin nhắn, game trực tuyến, ... SIP đem lại ba năng lực chính cho mạng viễn thông. Thứ nhất, nó kích thích sự phát triển của các mô hình ứng dụng và dịch vụ dựa trên web. Đây là một điều hết sức thuật lợi cho nhà cung cấp dịch vụ do có thể sử dụng một nguồn tài nguyên dồi dào các công cụ sẵn có, đồng thời cũng thuận lợi đối với người sử dụng khi người sử dụng đã quen thuộc với kỹ thuật web và nó cũng đã được triển khai trên phần lớn các thiết bị thông minh ngày nay. Điều này tăng cường khả năng cung cấp các dịch vụ mới một cách nhanh chóng. Năng lực thứ hai là khả năng mở rộng, do SIP là giao thức báo hiệu đồng cấp và có tính phân bố cao. Khác với các giao thức báo hiệu truyền thống thường có tính xử lý tập trung cao, điển hình là SS7, trong đó hoạt động của nó tập trung tại một số điểm báo hiệu trong một cấu trúc mạng báo hiệu phức tạp; các phần tử của SIP phân tán đến tận biên của mạng và được nhúng tới tận các điểm đầu cuối. Cuối cùng là khả năng phổ cập của SIP. Được phát triển bởi IETF, SIP kế thừa các đặc điểm của hai giao thức Internet đã được phát triển rất phổ biến: đó là Hyper Text Transport Protocol (HTTP) sử dụng cho Web và Simple Mail Transport Protocol (SMTP) sử dụng cho e-mail. Dựa vào các nguyên tắc có được từ môi trường IP, SIP được thiết kế là giao thức độc lập với ứng dụng, rất mềm dẻo và có khả năng áp dụng trong nhiều môi trường khác nhau và cung cấp các dịch vụ đa dạng. Tóm lại, đặc điểm của SIP là đơn giản, mở, dễ dàng triển khai, và tương thích với các giao thức IP đã có. SIP được phát triển bởi SIP Working Group trong IETF. Phiên bản đầu tiên được ban hành vào năm 1999 trong tài liệu RFC 2543. Sau đó, SIP trải qua nhiều thay đổi và cải tiến. Phiên bản mới nhất hiện nay được ban hành trong IETF RFC 3261. RFC 3261 hoàn toàn tương thích ngược với RFC 2543, do đó các hệ thống thực thi theo RFC 2543 hoàn toàn có thể sử dụng với các hệ thống theo RFC 3261. Một bản tin SIP có hai phần, phần mào đầu và phần thân. Phần thân cho phép phục vụ các ứng dụng khác nhau một cách linh hoạt. Ban đầu phần thân chỉ dùng để chuyển tải các tham số miêu tả phiên SDP như codec, địa chỉ IP đầu cuối, ... Phần thân được sử dụng để mở rộng các ứng dụng của khác nhau của SIP ví dụ như SIP-T cho liên vận PSTN-SIP-PSTN hoặc MSCML (Media Server Control Markup Language) cho dịch vụ hội nghị. Sự phổ cập của SIP đã dẫn tới việc một loạt nhóm làm việc liên quan đến SIP được thành lập. Nhóm SIPPING (Session Initiation Protocol investigation working group) được thành lập với mục đích nghiên cứu các ứng dụng và phát triển các yêu cầu mở rộng cho SIP. Nhóm SIMPLE (SIP for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions) có nhiệm vụ chuẩn hoá các giao thức cho các ứng dụng nhắn tin tức thời. Các nhóm làm việc khác là PINT (PSTN and Internet Internetworking), SPIRITS (PSTN/IN requesting Internet Services). Các đặc điểm của SIP: Để thực hiện chức năng điều khiển phiên, SIP hỗ trợ 5 chức năng sau: User location – Xác định vị trí thiết bị đầu cuối khách hàng. User availability – Xác định trạng thái và tính sẵn sàng của thuê bao bị gọi để bắt đầu thiết lập đường truyền. User capabilities – Xác định phương tiện và các thông số được sử dụng. Session setup – Thiết lập các thông số của phiên cho cả thuê bao chủ gọi và thuê bao bị gọi. Session management – Tạo, kết thúc và sửa đổi phiên. SIP không phải là một hệ thống truyền thông được triển khai theo chiều dọc mà nó là một thành phần được sử dụng cùng với các giao thức khác của IETF để tạo nên một cấu trúc đa phương tiện hoàn chỉnh. Mặc dù SIP được sử dụng kết hợp với các giao thức khác, nhưng các hoạt động và tính năng cơ bản của nó không phụ thuộc vào các giao thức này. Có 4 loại thực thể chính được định nghĩa trong SIP: User Agent (UA) đóng vai trò của thiết bị đầu cuối trong báo hiệu SIP. UA bao gồm hai loại User Agent Client (UAC) và User Agent Server (UAS). UAC khởi tạo cuộc gọi và UAS trả lời cuộc gọi. Điều này cho phép thực hiện cuộc gọi ngang hàng thông qua mô hình client-server. Redirect Server tiếp nhận yêu cầu nhưng không chuyển sang server kế bên mà gửi trả lời đến chủ gọi chỉ ra địa chỉ của bị gọi. Proxy Server tiếp nhận các yêu cầu, quyết định nơi gửi đến và chuyển chúng sang server kế tiếp (sử dụng nguyên tắc định tuyến  next hop). Registrar tiếp nhận đăng ký từ các UA để cập nhật thông tin về vị trí của chúng. SIP không phải là một giao thức báo hiệu hoạt động độc lập. Hoạt động của SIP có sự phối hợp với một số giao thức báo hiệu khác. Các giao thức đó là SDP (giao thức miêu tả phiên) (RFC 2327) sử dụng SIP như một phương tiện chuyển tải và RTP (giao thức truyền tải thời gian thực) được sử dụng làm phương tiện để chuyển tải SIP. SDP được sử dụng để mô tả đặc tính của phiên. SDP được chuyển tải trong phần thân của bản tin SIP. Các bản tin của SIP được chia làm hai loại: yêu cầu và đáp ứng. Các loại bản tin yêu cầu được phân biệt theo tên (Bảng 32) trong khi các bản tin đáp ứng được đánh số . Bảng 32 . Các bản tin yêu cầu của SIP Bản tin Ý nghĩa INVITE Khởi tạo một phiên ACK Khẳng định rằng client đã nhận được bản tin đáp ứng cho bản tin INVITE BYE Yêu cầu kết thúc phiên CANCEL Huỷ yêu cầu đang nằm trong hàng đợi REGISTER Đầu cuối SIP đăng ký với registrar server OPTIONS Sử dụng để xác định năng lực của server INFO Sử dụng để tải các thông tin Bảng 33 Các loại bản tin đáp ứng của SIP Bản tin Ý nghĩa 1xx Các bản tin chung xx Thành công 3xx Chuyển địa chỉ 4xx Yêu cầu không được đáp ứng 5xx Sự cố của server 6xx Sự cố toàn mạng Ứng dụng của SIP Do được phát triển từ các giao thức Internet như HTTP và SMTP, các nhà phát triển trên môi trường Internet có thể nhanh chóng tạo ra và đưa vào sử dụng các dịch vụ mới dựa trên SIP. Ví dụ điển hình nhất là Windows Messenger của Microsoft. Windows Messenger được tích hợp trong hệ điều hành Windows XP và có các tính năng chính như sau: Quản lý danh bạ cho từng người sử dụng, và có chức năng hiển thị tình trạng hiện tại (Presence) của từng cá nhân trong danh sách. Tin nhắn tức thời Thoại và video Truyền file Thoại từ PC tới máy điện thoại của mạng công cộng. Bằng việc tích hợp Windows Messenger vào hệ điều hành, Microsoft đã tạo ra SIP client tiềm tàng trong mọi máy tính cá nhân, nhờ đó cho phép các nhà phát triển triển rộng rãi dịch vụ SIP trên toàn mạng. Ngoài ra có thể liệt kê ở đây một số ứng dụng SIP clients khác như: eCONF, Wave3 Session (www.wave3software.com), Network Convergence Laboratory at Claremont Graduate University (ncl.cgu.edu). Một số ứng dụng SIP server bao gồm: Microsoft Live Communications Server, HCL Technologies (www.hcltech.com), Indigo, Ubiquity, SNOM, VOCAL, Iptel, DynamicSoft, Siemens, Nortel, eCONF. Ứng dụng của SIP trong mạng NGN SIP rất được chú ý và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các kiến trúc của mạng NGN. Tháng 11 năm 2000, SIP được chấp nhận như một giao thức báo hiệu của 3GPP và trở thành một thành phần chính thức của cấu trúc IMS. Cần phải chú ý rằng, khi sử dụng trong một môi trường cụ thể (ví dụ như IMS), SIP không còn được giữ nguyên như định nghĩa ban đầu của IETF. Thay vào đó, nó được mở rộng cho những ứng dụng cụ thể. 3GPP cũng đã phát triển những mở rộng khi sử dụng SIP trong cấu trúc IMS. Mặc ra đời và xuất hiện ở các sản phẩm thương mại sau H.323, nhưng SIP đã trở thành giao thức báo hiệu được sử dụng rộng rãi nhất cho các dịch vụ VoIP. MSF đã phát triển mở rộng của SIP cho dịch vụ này trên nền mạng NGN theo cấu trúc điều khiển Call Server. Lựa chọn công nghệ mạng truy nhập Đối với nhiều người IPTV gợi lên sự liên tưởng của hàng trăm các dịch vụ giải trí theo yêu cầu, các kênh truyền hình được phát tại bất cứ nơi đâu, bất cứ khi nào. IPTV hứa hẹn khả năng kiểm soát toàn bộ của thuê bao thay đổi cách thức sử dụng phương tiện truyền thông đối với các kênh tương tác unicast. Đối với các nhà quản lí mạng, IPTV nắm giữ cánh cửa tới các nguồn thu nhập từ các dịch vụ truyền thông trên nền mạng băng thông rộng. IPTV thực hiện bằng cách thay đổi từ hình ảnh tương tự thành hình ảnh số. Các ưu điểm trong công nghệ nén giúp cho IPTV có thể cung cấp âm thanh và hình ảnh tiêu chuẩn hoặc chất lượng cao. Câu hỏi cách nào triển khai dịch vụ IPTV một cách tốt nhất? Không thể có câu trả lời. Ngày nay, mạng cung cấp dịch vụ bao gồm: mạng DSL, mạng quang thụ động, cáp, hoặc tổng hợp của các mạng trên. Từng mạng đều có ưu điểm và thách thức. Sau đây là một số mô hình mạng cung cấp dịch vụ IPTV: Công nghệ mạng truy nhập xDSL Với công nghệ nén hiện nay, cả DSL hoặc ADSL đều có thể cung cấp dịch vụ IPTV. VDSL có khả năng cung cấp băng thông lớn hơn cho thuê bao (lên tới 50 Mbps đường down), nhưng nó lại tỉ lệ nghịch với khoảng cách. Thuê bao phải gần các CO hoặc các thiết bị Remote terminal do tốc độ đường truyền của mạng giảm theo khoảng cách. Bảng 34 Các dạng chuẩn của ADSL Common name Downstream rate Upstream rate ADSL 8 Mbps 1.0 Mbps ADSL (G.DMT) 12 Mbps 1.3 Mbps ADSL over POTS 12 Mbps 1.3 Mbps ADSL over ISDN 12 Mbps 1.8 Mbps ADSL.Lite (G.Lite) 4 Mbps 0.5 Mbps ADSL2 12 Mbps 1.0 Mbps ADSL2 12 Mbps 3.5 Mbps RE-ADSL2 5 Mbps 0.8 Mbps ADSL2+ 24 Mbps 1.0 Mbps RE-ADSL2+ 24 Mbps 1.0 Mbps ADSL2+M 24 Mbps 3.5 Mbps Đối với các nhà quản lí mạng việc triển khai dịch vụ IPTV thông qua mạng xDSL vẫn duy trì được nguồn tài chính. Một đường download xDSL cung cấp High – definition TV. HDTV hiện tại yêu cầu 19.2 Mbps cho một kênh so với 2.5 Mbps yêu cầu cho standard-definition TV đòi hỏi phải sử dụng công nghệ mạng truy nhập ADSL 2+ hoặc VDSL. Thay đổi kênh yêu cầu STB phải gửi một tín hiệu tới DSLAM, điều này có thể tạo ra một số vấn đề tiềm tàng đối với các chương trình HD ở tốc độ tối đa của VDSL. Các dạng chuẩn của ADSL Hiện tại các thuê bao tại các tỉnh sử dụng công nghệ mạng truy nhập xDSL, tại các khu vực khác như các thành phố lớn các thuê bao sử dụng chủ yếu công nghệ mạng truy nhập ADSL 2+ tốc độ download lên tới 24 Mbps. Hình 32 Sơ đồ triển khai Công nghệ mạng truy nhập F Trong triển khai thực tế, sự khác nhau giữa FTTN và FTTC không được nhiều và thường thì các thiết bị FTTC thường gần thuê bao hơn. Định nghĩa của FTTP (fiber to the premises) thỉnh thoảng được sử dụng để diễn tả FTTH và FTTB. Có 2 công nghệ chính được sử dụng cho cấu trúc này là VDSL2 (được sử dụng trong FTTN, FTTC và đôi lúc sử dụng trong FFTB) và PON. Khả năng của PON Đối tượng khi nghiên cứu khả năng của PON là để xác định liệu ứng dụng PON có thể đảm bảo được các yêu cầu về băng thông hay không. Nó không chỉ quan trọng trong các cổng download mà còn quan trọng đối với các cổng upload khi công nghệ multicast được sử dụng. Khả năng của PON phải đảm bảo số lượng người sử dụng tối đa mà không ảnh hưởng tới chất lượng hình ảnh với bất kì tỉ lệ nén nào. Việc triển khai FTTx cho dịch vụ IPTV là khá khả quan tại các tỉnh và thành phố lớn. Hình 33 Công nghệ truy cập FTTx Công nghệ mạng truy nhập Wimax Wimax ngày càng được sử dụng rộng rãi để cung cấp các kết nối Internet băng thông rộng mà không thể sử dụng các công nghệ như DSL hoặc cáp. Chúng ta cũng sẽ có thể cung cấp dịch vụ IPTV thông qua các kết nối tới thuê bao bằng công nghệ Wimax. Công nghệ Wimax theo chuẩn IEEE 802.16d với tốc độ bitrate cho từng sector lên tới 10 Mbps trên băng thông 3.5 MHz đủ để cung cấp một số kênh IPTV nhưng không phù hợp khi triển khai rộng rãi. Tuy nhiên Wimax cho mobile chuẩn IEEE 802.16e có thể được sử dụng để cung cấp dịch vụ IPTV tới các thiết bị cầm tay bằng cách sử dụng tốc độ bitrate thấp hơn. Hình 34 Công nghệ mạng truy cập Wimax Việc truyền tải dịch vụ IPTV với các băng thông khác nhau: Bảng 35 Băng thông các kiểu dịch vụ IPTV Bit rate SIMO 1x2 SIMO 2x2 10 MHz Bandwidth TDD 2:1 Max. DL Throughput per BS(Mbps) 18.4 37.4 Max. UL Throughput per BS(Mbps) 4 8 10 MHz Bandwidth TDD 1:1 Max. DL Throughput per BS(Mbps) 12.96 25.9 Max. UL Throughput per BS(Mbps) 7 14.1 5 MHz Bandwidth TDD 2:1 Max. DL Throughput per BS(Mbps) 9.36 18.7 Max. UL Throughput per BS(Mbps) 2 4 Bảng 36 Các yêu cầu QoS cho dịch vụ IPTV Service Delay Jitter Packet loss rate BTV 1s 1s 1/1000 VoD 1s 1s 1/1000 Video Conference 90ms 20ms 1/1000 Phương thức phục vụ IPTV Khi có nguồn điện, STB sẽ nhận một địa chỉ IP private bằng cách nhận thực thông qua máy chủ DHCP, sau đó sẽ gửi yêu cầu của trang chủ cổng thông tin tới phần mềm Middleware. Có thể sử dụng các lựa chọn DHCP, chẳng hạn 82 hay 60. Bộ dữ liệu của STB sẽ tự động được đăng ký trong hệ thống quản lý Middleware mỗi khi có một khách hàng STB kết nối thành công với Middleware. Các địa chỉ IP sẽ được phân bổ tức thời thông qua DHCP sao cho phù hợp với địa chỉ MAC của STB. Vấn đề cần thiết đối với người sử dụng là cần nhập đúng mã số PIN để xác định chính xác tên STB. Tính năng định cấu hình tự động được cài sẵn nhằm loại bỏ việc cấu hình thủ công cho set-top box. Chỉ khi nào tài khoản được nhận dạng chính xác trong hệ thống Middleware thì thuê bao mới nhận được dịch vụ trên set-top box. Hệ thống Middleware sẽ kiểm tra tính hợp pháp của thuê bao (tình trạng cước và quyền khai thác nội dung) dựa trên danh sách thuê bao trên máy chủ/cơ sở dữ liệu có chứa ID và địa chỉ MAC của thuê bao. Thông tin này sẽ được nhập liệu ngay vào hệ thống cùng thời gian cung cấp nội dung chương trình cho STB. Nếu xác định đúng quyền được cấp phép xem nội dung của thuê bao và số PIN đúng, hệ thống Middleware sẽ cung cấp một trang chủ cổng thông tin cho STB (thông tin EPG dành cho kênh quảng bá và danh sách nội dung cho yêu cầu). Chẳng hạn trang chủ cổng thông tin sẽ cho biết thuê bao được xem nội dung chương trình dành cho bố mẹ, chương trình phải trả phí hay tất cả các chương trình. Còn nếu không đúng quyền được cấp phép và số PIN của thuê bao không đúng thì thông báo lỗi sẽ hiện ra. Ngoài ra Middleware phải cung cấp EPG/danh mục nội dung bằng multicast. Khi người dùng chọn một kênh truyền phát từ EPG, địa chỉ multicast router/ DSLAM/ BRAS gần nhất sẽ được phần mềm Middleware gửi lại bằng địa chỉ multicast của kênh truyền phát này. STB của người dùng sẽ thực hiện giao thức quản lý nhóm Internet v2 (IGMP v2) để gửi yêu cầu tới multicast router/ DSLAM/ BRAS gần nhất nhằm thu được kênh truyền phát này. Và chỉ khi đó, người dùng mới có thể gia nhập vào dòng chương trình multicast. Hệ thống Middleware sẽ lưu giữ một dãy các địa chỉ IP kể cả địa chỉ IP của các STB, các máy chủ VoD, máy chủ DRM…Trường hợp người dùng chọn xem nội dung có thu phí, hệ thống Middleware có thể xác thực người dùng này và liên kết với các máy chủ DRM để gửi khoá giải mã chính xác tới STB của người đó. Hệ thống Middleware có khả năng xác nhận nội dung sẽ được xem trước khi máy chủ VoD bắt đầu phân phối các dòng RTSP tới STB. Cũng như thế, cả MW và máy chủ nội dung sẽ cung cấp một số phương thức như đã mô tả trong tài liệu này. Thêm nữa, Middleware còn có thể bắt đầu truyền phát nội dung từ phần cuối chương trình quay ngược trở lại trong trường hợp tạm ngừng tải chương trình giữa chừng vì lý do nào đó. Hệ thống DRM chứa khoá cho phần nội dung của một cơ sở dữ liệu khoá đồng thời bí mật phân phối cơ sở dữ liệu này tới STB. Hệ thống DRM cũng sẽ hỗ trợ thêm vào phần nội dung các chức năng thủ thuật trong khi xem (tua nhanh, tua lại,...). Mô hình thu phí dịch vụ khá linh hoạt và có thể hoạt động trên cơ sở trả phí cho các chương trình xem, thuê bao trọn gói xem phim chẳng hạn cho một bộ phim, việc tính tiền sẽ dựa vào các chương trình xem. Hệ thống DRM sẽ dựa trên các khái niệm của hệ thống PKI (Public Key Infrastructure – Cơ sở hạ tầng khoá công cộng). PKI dùng các thẻ kỹ thuật số X.509 để xác nhận mỗi thành tố trong hệ thống DRM đồng thời để mã hoá an toàn dữ liệu có dùng các khoá chung/riêng. Hệ thống Middleware sẽ cung cấp một giao diện "Subcriber_API" ("Thuê bao_API"). Để cung cấp một dịch vụ liên tục bao gồm cả hệ thống kế thừa của nhà cung cấp, Middleware sẽ đưa ra các giao diện API, giao diện này sẽ mở rộng khả năng thực hiện những chức năng mới và giúp chuyển giao dữ liệu giữa các hệ thống. Từ việc thiết lập một thuê bao trong hệ thống quản lý thuê bao của nhà cung cấp đến việc trình bày một mẫu hoá đơn thống nhất trong hệ thống thanh toán của nhà cung cấp, tất cả đều được Middleware thực hiện trôi chảy từ đầu đến cuối". Người dùng sẽ được biết về việc sử dụng hiện thời và hoá đơn thanh toán của họ trên Middleware gắn kèm với nội dung chương trình phục vụ. Qua đó, họ nắm được thời điểm và ngày tháng bắt đầu hay ngừng sử dụng dịch vụ, số lượng phát sinh, âm lượng/thời gian (dành cho những nội dung có thu phí). Hệ thống Middleware được đề nghị sẽ tích hợp với hệ thống tính cước trong hoạt động này. Người xem có thể chọn các kênh phát sóng miễn phí hoặc bất kỳ nội dung nào khác từ STB-Remote bằng cách nhấn số kênh và bằng thao tác cuộn (chẳng hạn qua phím số trên điều khiển từ xa hoặc qua lựa chọn của EPG trong giao diện người dùng TV). GIẢI PHÁP CUNG CẤP DỊCH VỤ IPTV CHO MẠNG xDSL Hệ thống triển khai sẽ được phân ra làm nhiều khu vực khác nhau và cùng kết nối đến trung tâm Head-end của IPTV. Việc triển khai này dựa trên cơ sở của hệ thống mạng ADSL đang được cung cấp tại Việt Nam. Từ đó, một giải pháp cụ thể hoàn chỉnh được thực hiện cho việc cung cấp dịch vụ IPTV theo nhu cầu thực tế. Yêu cầu về hạ tầng truyền tải Hạ tầng truyền tải có thể chia làm 3 phần như sau: Mạng lõi Mạng gom và mạng truy nhập Mạng khách hàng Mạng lõi Hình 41 Các LSP được thiết lập qua mạng lõi IP/MPLS dành cho các lưu lượng unicast Mạng lõi có nhiệm vụ truyền tải các lưu lượng thông tin giữa hệ thống IPTV và các PE/BRAS tại các khu vực khác. Lưu lượng truyền tải bao gồm 2 loại chính là unicast (các thông tin điều khiển, các luồng video trong dịch vụ video theo yêu cầu) và multicast (dịch vụ broadcast video). Các lưu lượng unicast được truyền qua mạng lõi IP/MPLS bằng cách thiết lập các đường chuyển mạch nhãn (Label Switching path – LSP) giữa các PE/BRAS. Các lưu lượng multicast được truyền qua mạng lõi IP/MPLS bằng cách thiết lập các multicast VPN. Để xây dựng bảng định tuyến multicast, các thiết bị mạng lõi sử dụng giao thức PIM-SM/SSM ( Protocol Independent Multicast – Sparse Mode/Source Specific Mode). Hình 42 Multicast VPN được thiết lập qua mạng IP/MPLS dành cho các lưu lượng multicast Mạng gom và mạng truy nhập Mạng gom và mạng truy nhập có nhiệm vụ truyền tải thông tin từ mạng lõi đến thuê bao. Ta đã biết rằng, các dịch vụ được ánh xạ vào mạng truy nhập theo các mô hình khác nhau: mô hình N:1 VLAN và mô hình 1:1 VLAN. Với sự tăng trưởng số lượng thuê bao ngày càng lớn, cũng như số lượng dịch vụ ngày càng nhiều thì mô hình 1:1 VLAN có hạn chế. Số lượng VLAN là giới hạn, do đó số lượng thuê bao có thể phục vụ cũng bị giới hạn theo. Cũng do số lượng VLAN hạn chế nên khả năng nâng cấp, mở rộng cũng như đưa thêm các dịch vụ mới gặp khó khăn. Do đó, để đảm bảo khả năng mở rộng hệ thống, phương án ánh xạ dịch vụ trong mạng gom và mạng truy nhập được sử dụng là N:1 VLAN. Mạng khách hàng Tại phía khách hàng, sử dụng các thiết bị đầu cuối khác nhau cho các loại dịch vụ khác nhau: PC cho dịch vụ Internet. Set –top- box cho dịch vụ IPTV. Sử dụng thiết bị truy nhập DSL (modem, home gateway) để tách các PVC cho các dịch vụ khác nhau và chuyển tiếp đến các thiết bị đầu cuối tương ứng. Đề xuất triển khai dịch vụ IPTV trên mạng ADSL hiện nay. Hệ thống IPTV được xây dựng hoàn toàn trên nền tảng IP. Sau khi hoàn thành, tối thiểu hệ thống phải cung cấp được các dịch vụ sau: Dịch vụ truyền hình quảng bá (BTV) với 100 kênh. Dịch vụ video theo yêu cầu (VoD). Các dịch vụ video tương tác (Interactive Video). Hệ thống có khả năng cung cấp dịch vụ với số lượng thuê bao khoảng 1 triệu thuê bao, trong đó tập trung tại các thành phố lớn, các khu vực đông dân cư, có nhu cầu cao. Triển khai bước 1 Thực hiện đấu nối đường truyền giữa các khu vực với nhau và kết nối đến trung tâm IPTV. Giải quyết về vấn đề dung lượng đường truyền khi cung cấp dịch vụ IPTV. Mô hình đấu nối Tất cả các lưu lượng từ trung tâm IPTV đều được định tuyến đến thiết bị PE của các trung tâm miền. Các lưu lượng dịch vụ sau đó đi qua mạng core đến BRAS tại các các khu vực khác. Từ BRAS, các lưu lượng được đẩy xuống các access switch, switch lớp 2, DSLAM, và cuối cùng tới thuê bao. Hình 43 Mô hình đấu nối hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV Chú ý: các thuê bao của dịch vụ IPTV sẽ được triển khai trên các IP-DSLAM. Do nhu cầu sử dụng cũng như băng thông chiếm dụng của dịch vụ VoD rất lớn nên để giảm tải cho hệ thống mạng, đặc biết là mạng đường trục, các VoD server thứ cấp sẽ được triển khai tại các địa điểm gần với thuê bao hơn. Có hai vị trí có thể bố trí các VoD server thứ cấp: Bố trí VoD server tại BRAS. Bố trí VoD server tại access switch. Giải pháp bố trí VoD server thứ cấp tại các BRAS khả thi hơn vì: Bố trí VoD server tại các access switch đòi hỏi chi phí rất lớn cho một số lượng lớn VoD server. BRAS là điểm tập trung lưu lượng với số lượng thuê bao hợp lý. BRAS hoạt động ở lớp 3 nên việc cấu hình, đảm bảo QoS, và quản lý cũng dễ dàng hơn. Mô hình hoạt động Mạng khách hàng (home network) Mạng khách hàng sử dụng mô hình ánh xạ dịch vụ multi-VC. Dịch vụ IPTV được cung cấp trên các kết nối ADSL2+. Mỗi kết nối ADSL2+ đến thuê bao gồm có 2 PVC khác nhau nhằm cung cấp 2 loại dịch vụ: PVC 1: cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (HSI). PVC 2: cung cấp dịch vụ video (bao gồm cả VoD, BTV,...). Khách hàng sử dụng các thiết bị đầu cuối khác nhau cho từng loại dịch vụ: Video: STB (Set-Top Box). Internet: PC. Kết nối ADSL2+ được kết cuối bới modem hoặc home gateway. Các thiết bị này chuyển các lưu lượng trên các PVC đến các giao diện đầu ra tương ứng kết nối với các thiết bị đầu cuối dịch vụ. Mạng truy nhập (access network) Mạng truy nhập tại các khu vực khác được triển khai theo mô hình S-VLAN (Service-VLAN hay VLAN per service). Mô hình tương đương với mô hình N:1 VLAN. Nguyên tắc thực hiện mô hình này như sau: Mạng truy nhập tại các khu vực khác bao gồm các thiết bị mạng, các kết nối mạng từ các DSLAM đến BRAS. Trong mạng truy nhập cấu hình các VLAN khác nhau cho từng loại dịch vụ sẽ được cung cấp. Tại biên của mạng truy nhập, các lưu lượng trước khi đi vào mạng được phân loại để ánh xạ vào các VLAN dịch vụ. Cụ thể đối với hệ thống mạng hiện tại, mô hình S-VLAN hoạt động như sau: Tại các IP-DSLAM, mỗi cổng ADSL2+ gồm 3 PVC, mỗi PVC dành cho một dịch vụ (Internet, VoIP, video). Tại các giao diện uplink, các PVC được ánh xạ vào các S-VLAN tương ứng với từng loại dịch vụ sử dụng phương thức đóng gói 802.1q. Các S-VLAN này bao gồm: HSI VLAN: VLAN dành cho dịch vụ truy nhập Internet. VoIP VLAN: VLAN dành cho dịch vụ VoIP. VoD VLAN: VLAN dành cho dịch vụ VoD. BTV VLAN: VLAN dành cho dịch vụ truyền hình (multicast). Hình 44 Mô hình S-VLAN trong mạng truy nhập giai đoạn 1 Hình 45 Truy nhập đầu cuối và địa chỉ IP Tại các switch lớp 2, access switch, cấu hình các giao diện trunk mang lưu lượng của các S-VLAN này. Hình 46 Lưu lượng multicast bước 1 BRAS có nhiệm vụ kết cuối các S-VLAN và thực hiện định tuyến các gói tin đến đích mong muốn. Các biện pháp đảm bảo QoS được áp dụng trên từng S-VLAN thông qua cấu hình 802.1p đối với các S-VLAN tương ứng. Tại BRAS, nơi kết cuối các S-VLAN, thực hiện QoS lớp 3 bằng DSCP (Diffrentiated Service Code Point). Như vậy tại BRAS cần cấu hình chuyển đổi QoS từ 802.1p của lớp 2 sang DSCP của lớp 3. Truy nhập đầu cuối và địa chỉ IP (xem Hình 45). Đối với dịch vụ truy nhập Internet tốc độ cao (HSI), thuê bao thực hiện quay số PPPoE đến BRAS. BRAS cấp địa chỉ IP cho từng kết nối PPPoE, thực hiện NAT (nếu cần) và chuyển tiếp các lưu lượng ra Internet. Đối với các dịch vụ video, địa chỉ IP được cấp phát động bằng DHCP. Tại BRAS cấu hình DHCP relay chuyển tiếp các gói tin DHCP đến DHCP server và thực hiện định tuyến các gói tin của các dịch vụ này đến đích mong muốn. Lưu lượng multicast (xem Hình 46 ) Để các lưu lượng multicast có thể truyền tải trong hệ thống mạng một cách hiệu quả, các tính năng multicast cần được hỗ trợ tại các thiết bị mạng. Các giao thức thực hiện tại các thiết bị mạng như trên Hình 45. Yêu cầu về băng thông Mục đích của việc tính toán này để xác định dung lượng mạng cần thiết để một hệ thống IPTV hoạt động thông suốt và có phương án cụ thể để đầu tư thiết bị nâng cấp đường truyền. Các kí hiệu và tham số thống kê đầu vào Số lượng thuê bao tại một khu vực khác: Si. Tỷ lệ thuê bao sử dụng dịch vụ VoD tại một thời điểm: R1 = 30%. Tỷ lệ đáp ứng thuê bao của VoD server thứ cấp: R2 = 80%. Băng thông cho một luồng video: B = 2 Mbps. Số lượng access switch kết nối đến một BRAS: SW. Giả sử số lượng thuê bao phân bố trên các access switch là tương đối đồng đều, khi đó lượng thuê bao trong cùng phục vụ của mỗi access switch là. Dung lượng mạng dành cho dịch vụ BTV Hệ thống sẽ cung cấp 100 kênh truyền hình, mỗi kênh truyền hình yêu cầu băng thông 2 Mbps. Dung lượng mạng dành cho dịch vụ VoD Dung lượng mạng core: có 20% yêu cầu VoD không được đáp ứng bới các VoD server thứ cấp, các yêu cầu này sẽ được phục vụ bởi VoD server đặt tại trung tâm IPTV. Như vậy dung lượng bị chiếm dụng trong mạng core là: Dung lượng kết nối từ BRAS đến core router Dung lượng kết nối từ BRAS đến access switch Dung lượng mạng phục vụ đồng bộ nội dung giữa các VoD server Quá trình đồng bộ nội dung giữa các VoD server được thực hiện vào thời gian rảnh rỗi của mạng. Băng thông dành cho tác vụ này được lập kế hoạch từ trước và hoàn toàn có thể kiểm soát được. Tùy thuộc khối lượng cần đồng bộ mà băng thông dành ra có thế thay đổi từ 100 Mbps đến 500 Mbps. Yêu cầu tính năng thiết bị, các giao thức cần hỗ trợ IP-DSLAM IGMP snooping, proxy. Phân loại lưu lượng và ánh xạ PVC ↔ S-VLAN. 802.1q. 802.1p. Switch lớp 2 IGMP snooping. 802.1q. 802.1p. Access switch IGMP snooping. 802.1q. 802.1p. BRAS IGMP v2, v3. PIM-SM. DHCP relay. 802.1q. 802.1p. DSCP (Differentiated Service Code Point). Phân loại lưu lượng và ánh xạ 802.1p ↔ DSCP OSPF. Triển khai bước 2 Thực hiện giải quyết vấn đề về băng thông khi số lượng khách hàng tăng cao, bước 1 khó đáp ứng hết. Mô hình đấu nối Hệ thống IPTV được kết nối trực tiếp vào mạng core IP/MPLS qua PE của VTN. Riêng hệ thống VoD server được triển khai với một VoD server chứa đầy đủ nội dung đặt tại trung tâm IPTV, và nhiều VoD server thứ cấp được bố trí gần với thuê bao. Các VoD server thứ cấp chỉ lưu một phần nội dung của VoD server trung tâm nhằm mục đích đáp ứng những nội dung VoD có nhu cầu cao tại một thời điểm nhất định. Vị trí đặt VoD server thứ cấp có thể là: PE: giảm tải mạng core, nhưng khi số lượng thuê bao lớn thì kết nối giữa các core MAN switch và các PE sẽ có yêu cầu băng thông rất lớn. Core MAN switch: so với phương án đặt tại PE thì phương án này chỉ giảm tải cho kết nối từ mạng MAN lên PE, các phần khác của mạng không được lợi gì hơn. Access switch: vấn đề chính của phương án này là số lượng VoD server cần đầu tư rất lớn và việc quản lý gặp nhiều khó khăn. Hình 47 Mô hình đấu nối Mô hình hoạt động Tương tự bước 1 Mạng khách hàng (home network) Mạng khách hàng hoàn toàn không phải thay đổi so với bước 1. Mạng truy nhập (access network) Mạng truy nhập tiếp tục triển khai theo mô hình S-VLAN. Tuy nhiên có một số thay đổi so với bước 1: Mạng truy nhập có phạm vi từ các IP-DSLAM đến các core switch. BRAS kết nối trực tiếp với core switch và chỉ dành cho dịch vụ truy nhập Internet. Core switch là nơi kết cuối S-VLAN. Để tránh loop trong mạng truy nhập, các thiết bị mạng truy nhập cần được cấu hình STP (Spaning Tree Protocol). Mạng gom hay vòng core mạng MAN (distribution network) Mạng gom bao gồm từ 3 đến 4 core switch kết nối với nhau thành mạng vòng. Kết nối giữa các core switch là có thể là GE, 10GE, hoặc STM-N. Có 2 trường hợp có thể xảy ra đối với mạng gom: Mạng gom chạy ở lớp 2 Khi mạng gom chạy ở lớp 2 thì toàn mạng MAN là một vùng broadcast. Vì vậy tất cả các gói tin broadcast sẽ được phát tán ra toàn mạng MAN. Trong quá trình hoạt động của mạng, có rất nhiều giao thức cần phát sinh các gói tin broadcast, điều này có thể ảnh hưởng xấu đến hoạt động của mạng. Khi hoạt động ở lớp 2, cấu trúc vòng có nhược điểm là có thể gây ra loop, do đó các core switch cần cấu hình STP để tránh loop. Tuy nhiên cấu hình STP sẽ làm mất đi khả năng cân tải trên các core switch. Core switch phải thực hiện cấu hình các S-VLAN để đảm bảo chất lượng dịch vụ, thực hiện IGMP snooping dành cho các lưu lượng multicast. PE sẽ đóng vai trò là nơi kết cuối S-VLAN, thực hiện IGMP v2, v3, định tuyến lớp 3 (unicast, multicast). Mạng gom chạy ở lớp 3 Với mô hình hoạt động này thì các core switch đóng vai trò giống như các BRAS ở trong bước 1. Chú ý: Trong các tính toán về sau này đều áp dụng cho trường hợp mạng gom hoạt động ở lớp 3. Truy nhập đầu cuối và địa chỉ IP Đối với dịch vụ truy nhập Internet, home gateway thực hiện quay số PPPoE đến BRAS. Core switch được cấu hình để chuyển tiếp các gói tin PPPoE đến BRAS. BRAS cấp phát địa chỉ IP cho từng kết nối PPPoE, chuyển tiếp các gói tin ra Internet và ngược lại. Hình 48 Lưu lượng multicast bước 2 Các dịch vụ IPTV sử dụng địa chỉ cấp phát qua DHCP server. Các core switch cấu hình DHCP relay để chuyển tiếp các gói tin DHCP đến DHCP server. DHCP server có thể được đặt tại core switch. Lưu lượng multicast Để truyền các lưu lượng multicast qua mạng lõi IP/MPLS, giữa các PE cần thực hiện multicast VPN. Multicast VPN được thực hiện bằng GRE (Generic Routing Encapsulation). Yêu cầu băng thông Giải quyết vấn đề về băng thông sau khi lượng khách hàng tăng thêm (bước 2). Các kí hiệu và tham số thống kê đầu vào Số lượng thuê bao tại một khu vực khác: Si Tỉ lệ thuê bao sử dụng dịch vụ VoD tại một thời điểm: R1 = 30% Tỉ lệ đáp ứng thuê bao của VoD server thứ cấp: R2 = 80% Băng thông cho một luồng video: B = 2 Mbps Số lượng core MAN switch: AR Dung lượng mạng dành cho dịch vụ BTV Giống như trong bước 1, số lượng kênh truyền hình mà hệ thống sẽ cung cấp là 100 kênh. Do đó dung lượng mạng dành cho dịch vụ BTV là: Dung lượng mạng dành cho dịch vụ VoD Dung lượng mạng core Dung lượng kết nối từ core switch đến PE Trong trường hợp thực hiện cân tải trên 2 PE thì dung lượng kết nối từ core switch đến PE là: Dung lượng mạng gom (hay vòng core mạng MAN): ngoại trừ lưu lượng từ các thuê bao trong vùng phục vụ của core switch kết nối trực tiếp với PE, các lưu lượng từ các thuê bao khác đều được chuyển tiếp qua vòng core. Vì vậy, dung lượng vong core bị chiếm dụng là: Trong trường hợp thực hiện cân tải trên 2 core switch thì dung lượng bị chiếm dụng trên vòng core: Dung lượng mạng truy nhập: Các access switch được kết nối thành vòng access, mỗi vòng access có sự tham gia của 2 core switch và các access switch. Như vậy, có thể coi dung lượng vòng access dành cho VoD là dung lượng VoD đáp ứng cho tất cả các thuê bao nằm dưới 1 core switch, nghĩa là: Dung lượng mạng phục vụ đồng bộ nội dung giữa các VoD server (theo bước 2): Phương án giảm tải mạng core và mạng gom. Phương án giảm tải mạng core Lưu lượng VoD chiếm rất nhiều băng thông của mạng. Mặc dù các VoD server thứ cấp đã đáp ứng được một phần lớn nhu cầu của thuê bao, nhưng dung lượng mạng bị chiếm dụng vẫn rất lớn do có 20% yêu cầu bắt buộc phải chuyển về trung tâm IPTV qua mạng core. Để giảm tải mạng core, các hệ thống VoD server tại các trung tâm khác nhau sẽ đóng vai trò là các trung tâm miền, và sẽ phục vụ nhu cầu VoD cho toàn bộ khu vực đó. Do đó, các lưu lượng VoD không đi qua mạng core. Mạng core khi dó được khai thác cho các lưu lượng sau: Dịch vụ BTV. Đồng bộ nội dung giữa các trung tâm miền. Các lưu lượng quản lý, tương tác. Chú ý: Khi triển khai theo phương án này, thực chất lưu lượng vẫn đi vào mạng core, tuy nhiên kết nối giữa các LSR nói chung sẽ không phải mang các lưu lượng VoD. Lưu lượng VoD chủ yếu được mang trên các kết nối giữa LSR và các PE (LSR biên) và giữa các PE. Phương án giảm tải mạng gom Để giảm tải cho mạng gom, các VoD server được đưa về gần với thuê bao hơn. Cụ thể, có thể thực hiện theo 1 trong 2 giai pháp sau: Bố trí 1 VoD server kết nối với 1 trong các core switch: với phương án này, dung lượng vòng core hoàn toàn không được giảm tải, chỉ có kết nối từ core switch lên PE được giảm tải. Vì vậy, để giảm tải cho vòng core cần bố trí thêm VoD server. Bố trí 2 VoD server tại 2 core switch có kết nối lên PE Dung lượng kết nối từ core MAN switch lên PE dành cho VoD: Chỉ có 20% yêu cầu VoD từ mạng MAN đi qua PE Trong trường hợp thực hiện cân tải từ core MAN switch đến PE Hình 49 Bố trí VoD server giảm tải mạng gom Dung lượng vòng core dành cho VoD: do các VoD server được đặt tại các core switch nên chỉ có 20% lưu lượng VoD phải chuyển tiếp đến PE. Trong trường hợp thực hiện cân tải từ core MAN switch đến PE Dung lượng vòng access dành cho VoD: với giả thiết số lượng thuê bao được phục vụ bởi các VoD server trong mạng MAN là tương đối đồng đều ta có: Nếu thực hiện cân tải giữa các core MAN switch thì ta có: Yêu cầu tính năng thiết bị, các giao thức cần hỗ trợ IP-DSLAM IGMP snooping, proxy. Phân loại lưu lượng và ánh xạ PVC ↔ S-VLAN. 802.1q. 802.1p. Access switch IGMP snooping. 802.1q. 802.1p. Core switch IGMP v2, v3. PIM-SM. DHCP relay. 802.1q. 802.1p. DSCP (Differentiated Service Code Point). Phân loại lưu lượng và ánh xạ 802.1p ↔ DSCP. OSPF. PE IGMP v2, v3. PIM-SM. DHCP relay. DSCP (Differentiated Service Code Point). OSPF. Multicast VPN. Tính toán băng thông cụ thể theo mô hình thực nghiệm ở trên . Theo bước 1 Giai đoạn này dự kiến có khoảng 60.000 thuê bao, tập trung chủ yếu tại sáu khu vực khác sau: Khu vực A, Khu vực B: 20.000 thuê bao. Khu vực C, Khu vực D, Khu vực E, Khu vực F: 5.000 thuê bao. Các VoD server thứ cấp bố trí tại từng khu vực khác như sau: Tại Khu vực A, Khu vực D, và thành phố Khu vực B: đặt 1 VoD server thứ cấp tại core switch kết nối với BRAS/PE. Tại Khu vực E, Khu vực C, và Khu vực F: đặt 1 VoD server thứ cấp tại BRAS/PE Bảng 41 Mạng Core Lưu lượng Mạng core VoD (Mbps) 7200 BTV (Mbps) 200 Tổng 7.4 Gbps Khu vực A, Khu vực B Số lượng thuê bao: Si = 20.000 Số lượng core switch: AR = 4 Bảng 42 Lưu lượng khu vực A, B Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) 9 3 2.4 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) 9.2 3.2 Khu vực D Số lượng thuê bao: Si = 5.000 Số lượng core switch: AR =2. Bảng 43 Lưu lượng khu vực D Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) 1.5 1.5 0.6 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) 1.7 1.7 0.8 Khu vực E, Khu vực F Số lượng thuê bao: Si = 5.000 Số lượng access switch: SW = 1 Bảng 44 Lưu lượng khu vực E, F Lưu lượng Access switch → BRAS BRAS → core router VoD (Gbps) 3 0.6 BTV (Gbps) 0.2 0.2 Tổng (Gbps) 3.2 0.8 Khu vực C Số lượng thuê bao: Si = 5.000 Số lượng access switch: SW = 2 Bảng 45 Lưu lượng khu vực C Lưu lượng Access switch → BRAS BRAS → core router VoD (Gbps) 1.5 0.6 BTV (Gbps) 0.2 0.2 Tổng (Gbps) 1.7 0.8 Theo bước 2 Trường hợp 200.000 thuê bao Phân bố thuê bao tập trung tại khoảng 10 khu vực khác, trong đó: Khu vực A, Khu vực B: 60.000 thuê bao. Các khu vực khác còn lại: 10.000 thuê bao. Các VoD server thứ cấp được bố trí tại các PE. Mạng core Bảng 46 Mạng core bước 2 Lưu lượng Mạng core VoD (Gbps) 24 BTV (Gbps) 0.2 Tổng (Gbps) 24.2 Gbps Khu vực A, Khu vực B Số lượng thuê bao: Si = 60.000 Số lượng core switch: AR = 4 Bảng 47 Lưu lượng khu vực A, B bước 2 ( trường hợp 200.000 thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 27 9 36 Có cân tải 18 9 18 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) Không cân tải 27.2 9.2 36.2 Có cân tải 18.2 9.2 18.2 Các khu vực khác còn lại – trường hợp mạng MAN có 4 core switch Số lượng thuê bao: Si = 10.000 Số lượng core switch: AR = 4. Bảng 48 Lưu lượng các khu vực còn lại bước 2 (trường hợp MAN có 4 core switch, 200.000 thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 4.5 1.5 6 Có cân tải 3 1.5 3 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng Không cân tải 4.7 1.7 6.2 Có cân tải 3.2 1.7 3.2 Các khu vực khác còn lại – trường hợp mạng MAN có 3 core switch Số lượng thuê bao: Si = 10.000 Số lượng core switch: AR = 3. Bảng 49 Lưu lượng các khu vực còn lại bước 2 (trường hợp MAN có 3 core switch, 200.000 thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 4 2 6 Có cân tải 2 2 3 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng Không cân tải 4.2 2.2 6.2 Có cân tải 2.2 2.2 3.2 Trường hợp 500.000 thuê bao Phân bố thuê bao dự kiến như sau: Khu vực A, Khu vực B: 150.000 thuê bao. Các khu vực khác còn lại: từ 5.000 đến 15.000 thuê bao. Với các biện pháp giảm tải cho mạng core và mạng gom như trên, dung lượng mạng dự tính như sau: Khu vực A, Khu vực B Số lượng thuê bao: Si = 150.000 Số lượng core switch: AR = 4. Bảng 410 Lưu lượng khu vực A, B bước 2 ( trường hợp 500.000 thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 13.5 22.5 18 Có cân tải 9 11.25 9 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) Không cân tải 13.7 22.7 18.2 Có cân tải 9.2 11.45 9.2 Các khu vực khác còn lại – trường hợp mạng MAN có 4 core switch Số lượng thuê bao: Si = 15.000 Sô lượng core switch: AR = 4 Bảng 411 Lưu lượng các khu vực còn lại bước 2 (trường hợp MAN có 4 core switch, 500.000 thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 1.35 2.25 1.8 Có cân tải 0.9 1.125 0.9 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) Không cân tải 1.55 2.45 2 Có cân tải 1.1 1.325 1.1 Các khu vực khác còn lại – trường hợp mạng MAN có 3 core switch Số lượng thuê bao: Si = 15.000 Số lượng core switch: AR = 3. Bảng 412 Lưu lượng các khu vực còn lại bước 2 (trường hợp MAN có 3 core switch, 500.000 thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 1.2 3 1.8 Có cân tải 0.6 1.5 0.9 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) Không cân tải 1.4 3.2 2 Có cân tải 0.8 1.7 1.1 5.2.4. Trường hợp 1 triệu thuê bao Phân bố thuê bao dự kiến như sau: Khu vực A, Khu vực B: 250.000 thuê bao Các khu vực khác còn lại: từ 5.000 đến 25.000 thuê bao Khu vực A, Khu vực B Số lượng thuê bao: Si = 250.000 Số lượng core switch: AR = 4. Bảng 413 Lưu lượng khu vực A, B bước 2 ( trường hợp 1 triệu thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 22.5 37.5 30 Có cân tải 15 18.75 15 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) Không cân tải 22.7 37.7 30.2 Có cân tải 15.2 18.95 15.2 Các khu vực khác còn lại – trường hợp mạng MAN có 4 core switch Số lượng thuê bao: Si = 25.000 Số lượng core switch: AR = 4 Bảng 414 Lưu lượng các khu vực còn lại bước 2 ( trường hợp MAN có 4 core switch, 1 triệu thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 2.25 3.75 3 Có cân tải 1.5 1.875 1.5 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) Không cân tải 2.45 3.95 3.2 Có cân tải 1.7 2.075 1.7 Các khu vực khác còn lại – trường hợp mạng MAN có 3 core switch Số lượng thuê bao: Si = 25.000 Số lượng core switch: AR = 3 Bảng 415 Lưu lượng các khu vực còn lại bước 2 ( trường hợp MAN có 3 core switch, 1 triệu thuê bao) Lưu lượng Vòng core Vòng access Core switch → PE VoD (Gbps) Không cân tải 2 5 3 Có cân tải 1 2.5 1.5 BTV (Gbps) 0.2 0.2 0.2 Tổng (Gbps) Không cân tải 2.2 5.2 3.2 Có cân tải 1.2 2.7 1.7 Kết luận Đề tài đã giải quyết được bài toán về ứng dụng IPTV trên mạng ADSL của thực tế mạng chúng ta hiện nay. Đề tài đã nêu rõ yêu cầu về tốc độ đường truyền, cách thức xây dựng hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV tối ưu theo công nghệ mới hiện nay. Ngoài ra đề tài còn xây dựng mô hình cung cấp dịch vụ IPTV sát với thực trạng hệ thống mạng internet ADSL trong nước. Do vậy việc triển khai theo mô hình này sẽ đơn giản hơn. Sau khi hoàn tất đề tài này, chúng tôi nhận thấy việc xây dựng và phát triển hệ thống IPTV tại Việt Nam rất khả thi và sẽ hứa hẹn thành công rất lớn. Cơ sở hạ tầng mạng viễn thông của chúng ta đã đáp ứng đầy đủ cho nhu cầu truyền thông của dịch vụ IPTV, khả năng đáp ứng số lượng truy cập lớn tại một thời điểm tốt. Việc quan trọng hiện nay là chúng ta cần phải ổn định đường truyền luôn thông suốt, đầu tư thiết bị cung cấp dịch vụ IPTV tốt và chuẩn bị nội dung phong phú. Như vậy sẽ gặt hái thành công trong việc cạnh tranh với truyền hình cáp truyền thống cũng như đem lại sự hài lòng của số lượng lớn khách hàng tiềm năng hiện nay. Tài Liệu Tham Khảo Xiaojun Hei, Student Member, IEEE, Chao Liang, Student Member, IEEE, Jian Liang, Yong Liu, Member, IEEE, and Keith W. Ross, Fellow, IEEE, “A Measurement Study of a Large-Scale P2P IPTV System”, IEEE TRANSACTIONS ON MULTIMEDIA, VOL. 9, NO. 8, trang 1672-1687, 2007. Gilbert Held, Understanding IPTV, ISBN 0-8493-7415-4 (alk. paper) GERARD O’DRISCOLL,NEXT GENERATION IPTV SERVICESAND TECHNOLOGIES, WILEY-INTERSCIENCE A JOHN WILEY & SONS, INC., PUBLICATION 2007. Eckart Pech, Lars Bodenheimer, Patrick Pfeffer, IPTV: Technology and Development Predictions, Detecon, Inc. J. Rosenberg, H. Schulzrinne, G. Camarillo, A. Johnston, J. Peterson, R. Sparks, M. Handley, and E. Schooler, "Sip: Session initiation protocol",lease RFC 3261, IETF, June 2002. Usman Ali Ahmed, What is Internet TV ?, Department of Electronic Engineering Queen Mary University of London London E1 4NS UK FPT Telecom VTC Vn Express