Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV luận văn tốt nghiệp đại học

Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: CÁC GIẢI PHÁP PHÂN PHỐI VÀ QUẢN LÝ MẠNG IPTV Người hướng dẫn : KS Lê Văn Chương Sinh viên thực : Nguyễn Văn Thương Lớp : 47K- ĐTVT Vinh 05/2011 Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  MỤC LỤC Trang Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 So sánh công nghệ mạng PON: BPON, EPON GPON 26 Bảng 2.2 So sánh công nghệ DSL 34 Bảng 2.3 Các chuẩn OC SONET 44 Bảng 2.4 Định dạng MPLS header 45 Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô hình hệ thống IPTV end – to – end Hình 1.2 Cấu trúc chức cho dịch vụ IPTV Hình 1.3 Các thành phần cấu trúc chức Hình 1,4 kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV Hình 1.5 Các kết nối sử dụng kỹ thuật multicast 11 Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống VoD 13 Hình 1.7 Mô hình triển khai server 15 Hình 2.1 Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON 24 Hình 2.2 IPTV cấu trúc mạng ADSL 30 Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Hình 2.3 Mạng HFC end – to – end 36 Hình 2.4 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP RF 38 Hình 2.5 Cấu trúc mạng kênh truyền hình Internet 41 Hình 2.6 Hạ tầng mạng lõi IPTV 43 Hình 2.7 Topology mạng lõi MPLS 46 Hình 2.8 Sử dụng EVC để cung cấp kết nối IPTV qua lõi mạng 47 Hình 3.1 Hệ thống SNMP đơn giản 54 Hình 3.2 Liên kết hệ thống quản lý mạng IPTV 56 Hình 3.3 Cấu trúc quản lý dựa trình duyệt web 57 Hình 3.4 Thiết kế mạng hỗ trợ dự phòng 63 Hình 3.5 Mô hình khối hệ thống DRM đơn giản Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  68 Hình 3.6 Ví dụ sử dụng ba hàng đợi có quyền ưu tiên 71 DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ADSL AON ATM BPON CAS CMTS CPU DHCP DRM DSL DSLAM Asymmetric Digital Subscriber Line Active Optical Network Đường dây thuê bao số bất đối xứng Mạng quang tích cực Asynchronnuos Transfer Mode Broadband Passive Optical Network Cable Modem Termination System Central Processing Unit Dynamic Host Configuration Protocol Digital Rights Management Digital Subscriber Line Mode truyền dẫn bất đồng Mạng quang thụ động băng rộng Hệ thống truy cập có điều kiện Digital Subscriber Line Access Multiplexer Digital Video Broadcasting Đường dây thuê bao số DVB DVD Digital Video Disc Digital Video Disc Dense Wavelength Division DWDM Multiplexing Electronic Program Guide EPG EPON Ethernet PON ETSI EuropeanTelecommunications Hệ thống kết cuối modem cáp Đơn vị xử lý trung tâm Giao thức cấu hình Host động Quản lý quyền nội dung số Bộ ghép kênh truy cập đường dây thuê bao số Quảng bá video số Đĩa video kỹ thuật số Ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng Chỉ dẫn chương trình điện tử Mạng quang thụ động Ethernet Viện tiêu chuẩn viễn thông Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Standard Institute Ethernet Virtual Connection Châu Âu Kết nối ảo Ethernet File Transfer Protocol Fiber To The Curd Giao thức vận chuyển file Cáp quang tới lề đường FTTH FTTN FTTRO GIE GPON Fiber To The Home Fiber To The Neighbourhood Fiber To The Regional Office Gigabit Ethernet Gigabit PON Cáp quang tới hộ gia đình Cáp quang tới vùng lân cận Cáp quang tới tổng đài khu vục Giao thức Gigabit Ethernet Mạng quang thụ động Gigabit HD HDTV HFC HTTP High Definition High Definition Television Hybrid Fiber Coaxial Hyper Text Transfer Protocol Định dạng chất lượng cao Truyền hình chất lượng cao Hỗn hợp cáp quang đồng trục Giao thức vận chuyển siêu văn Giao thức HTTP bảo đảm EVC FTP FTTC HTTPS Hyper Text Transfer Protocol Secure IPTV Internet Protocol Television IPTVCD IPTV Cunsumer Device Truyền hình giao thức Internet Thiết bị khách hàng IPTV IRD Integrated Receiver Decoder Bộ giải mã đầu thu tích hợp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU-T International Telecommunications Union – Telecommunication Label Switch Router Label Information Base Metre Ethernet Forum Base Information Management Moving Picture Experts Group Tổ chức viễn thông quốc tế tiêu chuẩn viễn thông LSR LIB MEF MIB MPEG MPLS NMS NTSC OC OSS OLT Router chuyển mạch nhãn Cơ sở thông tin nhãn Diễn đàn Metro Ethernet Cơ sở thông tin quản lý Nhóm chuyên gia ảnh động Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức Network Management System Hệ thống quản lý mạng National Television System Ủy ban hệ thống truyền hình Committee quốc gia (Mỹ) Optical Carrier Sóng mang quang Operational Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động Optical Line Termination Kết cuối đường quang Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  ONT Optical Network Termination Kết cuối mạng quang OSI Open Systems Interconnection Liên kết hệ thống mở PC Personal Computer Máy tính cá nhân PON PSTN POTS Passive Optical Network Public Switched Telephone Network Plain Old Telephone Service QoS RF RTP RTSP Quality of Service Radio Frequency Real Time Protocol Real Time Streaming Protocol SD Standard Definition Mạng quang thụ động Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng Dịch vụ điện thoại truyền thống đơn giả Chất lượng dịch vụ Tần số vô tuyến Giao thức thời gian thực Giao thức streaming thời gian thực Định dạng chất lượng chuẩn SDH Synchronous Digital Hierarchy Ghép kênh cấp độ số đồng SLA Service Level Agreement Cam kết cấp độ dịch vụ SMIL SONET Synchronized Multimedia Integrated Language Simple Network Management protocol Synchronous Optical Network Ngôn ngữ tích hợp đa phương tiện đồng hóa Giao thức quản lý mạng đơn giản Mạng quang đồng SSL Secure Socket Layer Lớp mã hóa bảo mật STB TCP/IP Set Top Box Transmission Control Protocol Internet Protocol Universal Resource Locator Bộ giải mã Giao thức điều khiển vận chuyển IP Bộ xác định địa tài nguyên SNMP URL Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  MỞ ĐẦU Hiện với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật đem lại tiến vượt bậc hệ thống thông tin liên lạc Sự đời mạng Internet rút ngắn khoảng cách không gian, thời gian mà mạng lại cho người, quốc gia lợi ích to lớn Với phát triển nhanh chóng mạng Internet băng rộng mang lại nhiều thay đổi khoa học kỹ thuật nói chung kĩ thuật truyền hình nói riêng Hiện nay, truyền hình giao thức Internet (IPTV) phát triển mạnh mẽ công nghệ truyền hình tương lai Sự vượt trội IPTV tính tương tác hệ thống với người xem, cho phép người xem chủ động thời gian, khả triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu giải trí, thông tin kinh tế - xã hội, học tập Được hướng dẫn tận tình thầy Lê Văn Chương, với mong muốn hiểu công nghệ mới, nên em lựa chon đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV” Nội dung đồ án gồm có chương sau: Chương 1: Tổng quan IPTV Chương 2: Các giải pháp phân phối mạng IPTV Chương 3: Quản lý mạng IPTV Do IPTV công nghệ kinh nghiệm thân, thời gian thực hạn chế nên tránh thiếu sót Em mong bảo góp ý quý thầy cô khoa toàn thể bạn lớp để báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Vinh 05/2011 Sinh viên: Nguyễn Văn Thương Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1 Khái niệm IPTV IPTV viết tắt cụm từ “Internet Protocol Television” có nghĩa Truyền hình giao thức Internet IPTV xem dịch vụ đa phương tiện truyền hình ảnh, tiếng nói, văn bản, liệu, … phân phối qua mạng dựa giao thức IP (Internet Protocol), đồng thời quản lý, cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS), bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu IPTV thường cung cấp với dịch vụ Video-onDemand (VoD) cung cấp với dịch vụ Internet khác truy cập Web VoIP…, gọi Triple Play (cao Quad Play thêm tính di động) Có thể thấy IPTV dịch vụ có khả cung cấp tính vượt trội khả chế phân phối truyền hình khác IPTV có số điểm đặc trưng sau: • Hỗ trợ truyền hình tương tác: khả hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ phân phối đầy đủ ứng dụng truyền hình tương tác Các dịch vụ mạng IPTV phân phối bao gồm chuẩn truyền hình trực tiếp, truyền hình hình ảnh chất lượng cao HDTV (High Definition Televison), trò chơi tương tác truy cập Internet tốc độ cao • Dịch vụ thời gian: IPTV kết hợp với ghi hình video số cho phép dịch chuyển thời gian để xem nội dung chương trình, kỹ thuật ghi hình lưu trữ nội dung để xem lại sau • Tính cá nhân: hệ thống IPTV end-to-end hỗ trợ thông tin có tính hai chiều cho phép user xem chương trình theo sở thích, thói Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Mạng lõi IP: thường tiến hành kiểm tra tất phần mềm phần cứng sử dụng để phân phối dịch vụ IPTV Các thông số cấu hình mạng thay đổi, có ảnh hưởng tới luồng IPTV phân phối Vì nhà quản lý mạng phải tiến hành kiểm tra định kỳ cấp độ thực thi luồng thông tin có thay đổi xuất mạng Các thay đổi xuất phát từ việc mạng có thêm switch hay có thay đổi firmware thiết bị Thiết bị trung tâm liệu IPTV: thiết bị khác cài đặt trung tâm liệu IPTV cần kiểm tra đầy đủ để đảm bảo có khả phân phối nhiều dịch vụ IPTV tới số lượng lớn thiết bị IPTVCD cách chắn hiệu suất cao Kế hoạch kiểm tra cần thực thường xuyên nội dung cung cấp nhà cung cấp nội dung để đảm bảo đạt cấp độ chất lượng với thông số thỏa thuận Thiết bị IPTVCD: kiểm tra thiết bị IPTVCD để biết thiết bị IPTVCD sử dụng để cung cấp cho user truy cập dịch vụ Các loại kiểm tra tiến hành thiết bị IPTVCD thay đổi theo kênh yêu cầu người xem, kênh điều khiển từ xa, kênh thực tế nhận để đảm bảo thời gian thay đổi kênh số lượng thuê bao kết nối tới server IPTV lớn 3.4 Quản lý dự phòng Dịch vụ IPTV có yêu cầu độ khả dụng độ tin cậy Để ngăn ngừa tượng làm đứt quãng việc cung cấp dịch vụ thiết bị mạng thiết bị trung tâm liệu IPTV cần hỗ trợ việc thay nhanh chóng thiết bị gặp cố Thời gian cần thiết để thay vài ms để đảm bảo cố không ảnh hưởng tới dịch vụ Các cấp độ dự phòng phần cứng phần mềm nhà cung cấp dùng để giảm thiểu ảnh hưởng việc đứt quãng dịch vụ lên thuê bao IPTV Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 62 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Hình 3.4 Thiết kế mạng hỗ trợ dự phòng Hình 3.4 miêu tả thiết kế mạng để hỗ trợ cấp độ dự phòng cải tiến trung tâm liệu IPTV thân mạng Mạng miêu tả bao gồm số đặc tính dự phòng sau: • Topology mạng ring đối xứng sử dụng để truyền tải lưu lượng IPTV lõi mạng Vì liên kết bị đứt chỗ mạng ring lưu lượng IPTV định tuyến theo hướng ngược lại mạng ring • Các thành phần hạ tầng mạng lắp đặt song song hai thiết bị Trong ví dụ này, VoD server, server streaming multicast IPTV mã hóa có hai thiết bị • Router phân phối dự phòng lắp đặt để đảm bảo router sẵn sàng truyền tải hai thiết bị gặp cố • Mỗi mã hóa có hai cổng • Một số liên kết dự phòng sẵn sàng router phân phối router biên phục vụ số lượng lớn user đầu cuối Các cấp độ dự phòng xây dựng thiết kế mạng IPTV phụ Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 63 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  thuộc vào loại dịch vụ IPTV triển khai mạng Ví dụ việc phân phối nội dung chương trình trực tiếp phát quảng bá có yêu cầu sẵn sàng thay vô cao, trái lại dịch vụ VoD có mức yêu cầu thấp thuê bao rewind lại đoạn bị mạng gặp cố Độ tinh vi, cấp độ dự phòng khả backup tuyến thường trách nhiệm đội kỹ sư quản lý hạ tầng mạng Lịch bảo dưỡng thành phần mạng khác phương thức khác thường sử dụng để tăng tối đa thời gian hoạt động hạ tầng mạng Các hệ thống bảo dưỡng tinh vi thường nhà cung cấp sử dụng để theo dõi hoạt động bảo dưỡng hàng ngày hàng tuần Ngoài hoạt động bảo dưỡng theo dõi, hệ thống trì chi tiết dự phòng sẵn sàng cho phép nhà quản lý mạng IPTV phân tích lên kế hoạch bảo dưỡng tương lai 3.5 Quản lý không gian địa IP Việc phân phối địa IP vấn đề với mạng thiết kế để truyền tải dịch vụ Ví dụ, môi trường triple-play cấu hình IP subnet khác cho dịch vụ voice, truy cập Internet IPTV Nó có khả thiết kế lược đồ địa IP để hỗ trợ việc chia sẻ thiết bị hạ tầng mạng quản lý DSN, OSS DHCP server cho tất dịch vụ Một lược đồ địa IP cấu hình thiết bị chia sẻ, chia IP subnet pool địa cho tài nguyên mạng để phân phối dịch vụ triple-play Ví dụ, VoD server IP-STB nhà thuê bao cấu phần subnet dịch vụ IPTV Việc phân phối địa IP mạng IPTV trách nhiệm DHCP server DHCP chức yêu cầu số công ty mạng nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP (Internet Service Provider) Với DHCP, máy tính sử dụng địa IP để truy cập Internet DHCP có tác dụng ứng dụng mạng IPTV Để sử dụng DHCP, Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 64 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  thiết bị IPTVCD phải tìm DHCP server mạng cách phát broadcast yêu cầu tới tất thiết bị Khi DHCP server nhận yêu cầu, chọn địa IP sẵn sàng sử dụng gửi trở lại thiết bị IPTVCD yêu cầu DHCP cung cấp cho nhà quản lý mạng IPTV số thuận lợi sau: • Bằng việc sử dụng DHCP, tất chi tiết cấu hình cần thiết cho IPTVCD bố trí trước mà không cần user có biết chi tiết không • Không cần phải cấu hình cho thiết bị địa IP cố định • DHCP tập trung hóa việc quản lý địa IP • Việc cài đặt DHCP server tự động phân phối địa IP cho thiết bị mạng IPTV thường không phức tạp • DHCP định rõ dãy địa IP sẵn sàng dùng cho vùng riêng biệt • Có thể tích hợp DHCP OSS để hỗ trợ việc cung cấp dịch vụ IPTV 3.6 Xử lý cố IPTV Các cố gặp phải thuê bao IPTV với dịch vụ thường thông báo cách gọi tới phận dịch vụ khách hàng Nếu cố xuất mạng trở thành quan trọng nên họ phải giải nhanh Để hỗ trợ nhân viên kỹ thuật nhà quản lý phải cần tới khả xác định xử lý cố Việc xử lý cố mạng IPTV tương tự xử lý cố ứng dụng IP khác Trước hết, cố cần cô lập, phụ thuộc vào chất phạm vi cố Tiếp theo sửa chữa cố, việc sữa chữa cố thường đạt kết tốt cách thay đổi cấu hình thay thành phần bị lỗi mạng Hầu hết lỗi mạng IPTV rơi vào vùng sau: Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 65 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Mạng: lỗi xuất thành phần khác mạng Nhân viên kỹ thuật IPTV thường sử dụng “đánh hơi” (sniffer) để khảo sát liệu qua mạng hoạt động Bộ phân tích giao thức thường có PC, card mạng ứng dụng phân tích cố mạng Việc phân tích mạng thời gian thực giúp phát giải lỗi mạng cố nhanh Các server backend: phần mềm server đặc biệt thường sử dụng để xử lý cố xuất server Thiết bị IPTVCD: độ tin cậy cao điều mong đợi từ thiết bị IPTVCD giải mã STB thiết bị gateway Vì nhà cung cấp dịch vụ IPTV phát triển hệ thống tinh vi để tập hợp tin lỗi từ thiết bị IPTVCD sử dụng thông tin để xử lý cố xuất dịch vụ IPTV Thông tin thường lưu trữ ứng dụng quản lý thiết bị nhà khách hàng, sử dụng nhân viên kỹ thuật IPTV để nhận biết nguyên nhân cố tác động tới dịch vụ cho thuê bao riêng lẻ Các cố thông thường bao gồm vấn đề nhớ đệm, trục trặc phần cứng lỗi phần mềm Khi vùng cố nhận biết giai đoạn giải cố, bao gồm hành động sau: • Thay đổi cấu hình cài cho thiết bị IPTVCD • Thông báo qua điện thoại cố xảy cho người sử dụng cung cấp lệnh để giải cố Cũng sử dụng e-mail để bổ sung thông tin lệnh • Khi cố không giải qua điện thoại nhân viên kỹ thuật bắt buộc phải tới nhà khách hàng • Và cuối không giải cố hành động ta đành phải thay thiết bị Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 66 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Mạng nhà khách hàng: cố đường dây nhà bị hỏng, cáp chất lượng, virus, cài đặt địa IP không driver không phù hợp tất tác động tới dịch vụ IPTV Hệ thống quản lý từ xa kết hợp với điện thoại e-mail hỗ trợ thường sử dụng để xử lý cố xuất mạng nhà khách hàng Nhà cung cấp nội dung bên ngoài: việc tiếp nhận nội dung video mã hóa chất lượng tạo nên cố truyền dẫn Khi cố nhận biết nhà cung cấp thứ cần thông báo xử lý cố Để xử lý cố riêng biệt, yếu tố tiến trình xử lý thủ tục nhà cung cấp dịch vụ IPTV phát cố có phương án xử lý 3.7 Quản lý quyền nội dung số Quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Right Management) tập hợp định nghĩa chế sử dụng để điều khiển truy cập nội dung thông qua việc mật mã phương pháp khác DRM luôn yêu cầu để sử dụng việc cung cấp nội dung video thời gian gần hệ thống phân phối IPTV hệ thống truyền hình cáp truyền hình vệ tinh Các nhà sản xuất nội dung lo ngại việc cung cấp nội dung tới nhà phân phối hệ thống DRM hiệu quả, có khả nội dung sử dụng để tạo copy khác sau bán lại cách trái phép Việc kiểm soát cần mở rộng từ nhà phân phối tới thiết bị mà người xem xem lại nội dung, ví dụ STB PC Các sách DRM chặt chẽ buông lỏng; quyền sở hữu nội dung xác định sách để kiểm soát Một sách xác định, trách nhiệm hệ thống DRM làm cho sách có hiệu lực Trên hình 3.5 mô hình khối đơn giản hệ thống DRM Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 67 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Trong hệ thống DRM thực tế cho hệ thống VoD, quyền sở hữu nội dung có hai nhiệm vụ Đầu tiên, nội dung phải phân phối tới server đảm bảo, nội dung truy cập dựa yêu cầu người xem Thứ hai, quy định cho người xem phải định rõ Ví dụ, người xem trả giá xem nội dung luồng, ngược lại có số người download nội dung xem khoảng thời gian Hệ thống DRM làm quy định có hiệu lực quyền sở hữu nội dung, cần cập nhật người tham gia vào rời khỏi hệ thống Hệ thống DRM chịu trách nhiệm đảm bảo chắn người xem trả tiền cho nội dung mà họ yêu cầu Chú ý rằng, DRM sử dụng cho nội dung miễn phí, để bảo vệ nội dung tránh việc chép bán lại không xác thực Hình 3.5 Mô hình khối hệ thống DRM đơn giản Người xem xác thực cần cung cấp key để mở khoá nội dung DRM làm sách quyền user có hiệu lực thông qua việc kiểm soát truy cập key Một chức khác hệ thống DRM cung cấp liệu sử dụng cho việc tạo hoá đơn khách hàng Trong hầu hết trường hợp, liệu hoá đơn từ hệ thống DRM cần nhập vào hệ thống tạo hoá đơn nhà cung cấp dịch vụ IPTV, phục vụ cho việc tạo hoá đơn Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 68 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  hàng tháng cho thuê bao 3.8 Quản lý chất lượng dịch vụ QoS Chất lượng dịch vụ QoS điều khoản thường sử dụng để diễn giải toàn thông số thích hợp mạng cho thuê bao riêng biệt Một số nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng QoS mạng bao gồm độ trễ, jitter, băng thông, tỷ lệ gói độ khả dụng mạng Trong môi trường IPTV, nhân tố QoS định chất lượng luồng nội dung phân phối cho thuê bao Vì nhà quản lý mạng IPTV cần có phương thức để kiểm soát nhân tố Trong phần tìm hiểu tính khả dụng mạng, sau lớp dịch vụ mà thực chất đưa dạng liệu khác cấp độ QoS Và cuối số mục thường có cam kết cấp độ dịch vụ SLA cho dịch vụ mạng 3.8.1 Độ khả dụng mạng Độ khả dụng mạng đơn vị đo phần thời gian mạng sẵn sàng sử dụng khách hàng Một mạng gọi không khả dụng sử dụng cho lưu lượng khách hàng, mạng kết nối hoàn toàn tỷ lệ lỗi cao mức Các kết nối mạng hoàn toàn xuất kết nối khả hoạt động, cáp quang bị đứt nguồn thiết bị Một tỷ lệ lỗi cao mức thường định nghĩa tỷ lệ lỗi 10 -3, nghĩa có bit lỗi 1000 bit phát đi, dẫn đến lỗi gói Trong thực tế, độ khả dụng mạng đo tỷ lệ phần trăm tổng số thời gian mạng sẵn sàng sử dụng tổng số thời gian đo đạc Ví dụ, nhà cung cấp cam kết tỷ lệ khả dụng mạng 99,99%, hay thời gian dịch vụ không khả dụng 52 phút năm Tuy nhiên, xét cho khoảng thời gian mạng không khả dụng không tính, thực chất thời gian không vi phạm cam kết cấp độ dịch vụ SLA 3.8.2 Phân lớp dịch vụ Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 69 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Phân lớp dịch vụ sử dụng để đưa dạng liệu lớp cấp độ dịch vụ khác truy cập tài nguyên mạng Các nhà quản trị mạng IPTV ấn định lớp dịch vụ khác vào loại ứng dụng khác nhau, tùy thuộc vào cấp độ thực thi cần thiết Ví dụ, tin cần để điều khiển bảo dưỡng mạng có cấp độ QoS cao, gói tin bị khóa, toàn mạng không ổn định thực thi lỗi Tương tự, gói liệu chứa email ấn định lớp dịch vụ thấp, độ trễ truyền dẫn thường thông ảnh hưởng tới giá trị tin email Ở hai cấp độ QoS lớp dịch vụ sử dụng cho ứng dụng thời gian thực, ví dụ truy vấn sở liệu, gọi VoIP, luồng video audio Như biết, môi trường IPTV có thứ tự luồng video phân phối cho thuê bao, liệu video cần tới đích cách mượt mà, liên tiếp Trên mạng truyền dẫn có nhiều loại lưu lượng, để đạt mục đích phương thức sử dụng ấn định phân lớp dịch vụ cho lưu lượng video Khi đó, lệnh cho router thiết bị mạng khác đưa quyền ưu tiên cho gói tin Trên hình 3.6 trình bày ba hàng đợi quyền ưu tiên khác nhau; gọi ba quyền ưu tiên cao, trung bình thấp Các hàng đợi hoạt động sau: gói tin vào phía sau hàng đợi đợi chúng tiến lên phía đầu hàng đợi trước phát Trong trường hợp này, tất hàng đợi đua tranh, có đầu đơn, cần phải ấn định quy luật hoạt động: Tại thời điểm đầu sẵn sàng sử dụng, gói tin chọn từ ba hàng Nếu gói tin sẵn sàng hàng gói tin rỗng (null) gửi Nếu gói tin sẵn sàng hàng có quyền ưu tiên cao gửi Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 70 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Nếu gói tin sẵn sàng hàng có ưu tiên cao gói tin sẵn sàng nằm trong hai hàng lại (không đồng thời hai hàng) gói tin gửi Nếu gói tin sẵn sàng hàng có quyền ưu tiên gói tin sẵn sàng nằm hai hàng lại, gói tin gửi theo tỷ lệ gói tin hàng có quyền ưu tiên trung bình tới gói hàng có quyền ưu tiên thấp Hình 3.6 Ví dụ sử dụng ba hàng đợi có quyền ưu tiên Qua ví dụ thấy mạng không gửi luồng video lớn gói tin sử dụng hàng có quyền ưu tiên cao khó cho gói tin khác muốn qua Việc gửi video với quyền ưu tiên thấp không thích hợp có gói tin hiển thị gói khác xử lý Quyền ưu tiên trung bình lựa chọn cho video, hầu hết lưu lượng nonvideo tạo quyền ưu tiên thấp Các gói tin có quyền ưu tiên thấp trì hoãn, gửi router khác nhau, trường hợp xấu mạng bị nghẽn cấp độ cao nhất, bị xóa không dược phân phối Việc gói tin bị xóa xuất router sử dụng “loại bỏ ngẫu nhiên” để giữ hàng bị tràn Phân lớp dịch vụ công cụ mạnh để đảm bảo lưu lượng video Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 71 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  truyền qua mạng cách mượt mà Tuy nhiên, chúng không giải chuyện, từ có dịch vụ video quyền ưu tiên cao thực liệu khác chúng sử dụng giới hạn cho mạng riêng Xem xét tình khó xử việc phân lớp dịch vụ triển khai cho người mạng Internet công cộng Với việc thận trọng việc sử dụng sách hợp lý, phân lớp dịch vụ giúp đảm bảo việc thoải mái cho người sử dụng video mạng riêng 3.8.3 Các cam kết cấp độ dịch vụ Các cam kết cấp độ dịch vụ SLA (Service-Level Agreement) hợp đồng nhà cung cấp dịch vụ khách hàng chi tiết chất lượng dịch vụ cung cấp SLA bao gồm đặc tính chức số loại dịch vụ từ thoại VoD SLA đơn giản hoá bảng kê khai cam kết, bảng kê khai ghi rõ giá trị chi tiết dịch vụ viễn thông phải đưa Các dịch vụ bảng kê khai phải đưa cho tất khách hàng Bảng kê khai bao gồm cấp độ dịch vụ mà nhà cung cấp đưa Một số định nghĩa bảng kê khai SLA sau: • Độ khả dụng (%): tỷ lệ thời gian dịch vụ sẵn sàng để sử dụng, tỷ lệ SLA thường 99% lớn • Tỷ lệ phân phối gói (%): tỷ lệ gói phân phối tới đích tổng số gói gửi Chú ý, tỷ lệ đo trung bình hàng tháng dựa liệu mẫu, không dựa tổng số gói gửi Trong SLA tỷ lệ 99% lớn • Tỷ lệ gói (%): ngược lại với tỷ lệ phân phối gói, số gói bị tổng số gói gửi Trong SLA tỷ lệ 1% thấp • Độ trễ mạng (ms): số tổng số thời gian trung bình gói liệu bị giữ truyền qua mạng Chú ý, số tính điểm mạng bên mạng nhà cung cấp; Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 72 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  không bao gồm thời gian cần thiết để liệu vào rời khỏi mạng Và cần ý rằng, phép đo dựa liệu mẫu tính trung bình hàng tuần hàng tháng • Độ trễ jitter (ms): số khả xuất hầu hết SLA Đây tham số thực quan trọng cho ứng dụng tạo luồng video VoIP • Thời gian đáp ứng dịch vụ (giờ): tổng số thời gian lớn từ cố mạng thông báo nhà cung cấp sẵn sàng để bắt đầu sữa chữa cố Thời gian thay đổi phụ thuộc vào thời điểm ngày bao gồm thời gian truyền dẫn từ phía nhà cung cấp tới vị trí khách hàng Đối với dịch vụ video, tỷ lệ gói chủ yếu Khi tỷ lệ gói khoảng 1%, video trở nên khó để phân phối cách mượt mà Độ trễ mạng cần xem xét, thường xuất video tương tác Độ trễ jitter ảnh hưởng tới tất video kiểm soát cách chặt chẽ TÓM TẮT Tóm tắt số chức yêu cầu để quản lý hạ tầng mạng IPTV end-to-end sau: • Hệ thống quản lý mạng IPTV NMS: hoạt động mạng IPTV endto-end thường quản lý NMS NMS cho phép nhà quản lý mạng IPTV giám sát trình thực thi phận hạ tầng mạng nhận dạng số cố ảnh hưởng tới việc phân phối dịch vụ IPTV tới người sử dụng • Quản lý cài đặt: việc cung cấp cho thuê bao cung cấp lại dịch vụ công việc hàng ngày nhà quản lý mạng IPTV Ngoài công việc với thuê bao mới, nhà Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 73 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  cung cấp IPTV phải yêu cầu thủ tục tiến trình để giải cố kết cuối dịch vụ • Giám sát kiểm tra mạng: việc giám sát mạng cho phép nhà quản lý IPTV nhận dạng xử lý cố trước gây lỗi mạng Một công việc kiểm tra hệ thống đo đạc thường nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để kiểm tra “sức khỏe” hạ tầng mạng • Quản lý dự phòng: quản lý hệ thống backup thành phần dự phòng phần hoạt mạng phân phối dịch vụ IPTV tới user • Việc gán địa IP phần việc triển khai chạy hạ tầng mạng IPTV Tất thiết bị kết nối với hạ tầng mạng yêu cầu địa IP để truy cập dịch vụ IPTV DHCP server thường cung cấp địa • Xử lý cố IPTV: việc cài đặt phần cứng phần mềm cho thành phần mạng thực theo thiết kế, cố xuất Một phần trách nhiệm nhân viên kỹ thuật xử lý cố xảy • Quản lý quyền nội dung số DRM: nhà sản xuất nội dung cung cấp cấp nội dung cho nhà khai thác mạng IPTV, họ yêu cầu quyền nội dung không bị xâm phạm Vì nhà cung cấp dịch vụ IPTV triển khai hệ thống quản lý quyền nội dung số DRM • Quản lý yêu cầu QoS IPTV: hầu hết dịch vụ IPTV thực tế hoạt động mạng băng rộng IP riêng nên có khả thực đầy đủ sách QoS phân phối nội dung video tới thuê bao trả tiền Việc thực đầy đủ sách QoS nghĩa Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 74 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  IPTV có quyền ưu tiên cao lưu lượng IP khác KẾT LUẬN Có thể thấy IPTV công nghệ có khả mang tới lợi nhuận lớn cho nhà cung cấp viễn thông Nó thay đổi phương thức xem chương trình truyền hình cách mạng việc tạo nội dung Khách hàng lợi lớn từ dịch vụ IPTV, họ thích thú với nội dung chương trình linh hoạt họ lựa chọn Truyền hình IP khai thác sử dụng nhiều định dạng khác IPTV nhìn nhận phương thức cho nhà cung cấp nội dung mở rộng thị trường IPTV không đơn giản đưa chương trình truyền hình thông thường kết nối hay thiết bị khác Với chi phí thấp việc sản xuất nội dung cho phép nhà cung cấp IPTV đưa nhiều chương trình, từ thể thao, thời chương trình đào tạo Tivi, nhiều chương trình khác Để khai thác dịch vụ IPTV cần phải có tảng mạng băng rộng chất lượng an toàn Bên cạnh việc quản lý mạng IPTV vào hoạt động vấn đề phải đặc biệt ý, hiệu mạng cao hay thấp phụ thuộc vào yếu tố Hiện IPTV nhân tố quan trọng thị trường truyền hình thu phí, tương lai IPTV có nhiều dịch vụ thu hút nhiều khách hàng Vì IPTV công nghệ mới, nội dung đồ án trình bày chưa cụ thể hết phần khúc mắc Các vấn đề cần tìm hiểu thêm kỹ thuật nén liệu, giao thức sử dụng để phân phối mạng IPTV số thiết bị chuyên dụng khác Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 75 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ThS Đặng Quốc Anh “Đo thử đánh giá lắp đặt ADSL” Trung tâm đào tạo bưu viến thông II, 2005 [2] ThS Nguyễn Việt Hùng “Công nghệ truy cập mạng NGN” Trung tâm đào tạo bưu viễn thông I, 2007 [3] David Ramirez “IPTV security – protecting High Value Digital Contents” First edition, John Wiley & Sons Ltd, 2008 [4] Gilbert Held “Understanding IPTV” First edition, Auerbach Publication, 2007 [5] Gerard O’Driscoll “Next Generation IPTV Services and Technologies” First edition, John Wiley & Sons, Inc, 2008 [6] Wes Simpson “Video Over IP” Second edition, Elsevier Inc, 2008 [7] Wes Simpson & Howard Greenfield “IPTV and Internet Video: New Markets in Television Broadcast” First edition, Elsevier Inc, 2007 [8] Các báo mạng Internet Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 76 [...]... • Mạng DSL • Mạng cáp truyền hình • Mạng Internet Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 20 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Các nhà cung cấp khác nhau lựa chọn các hệ thống phân phối tùy thuộc vào điều kiện tài nguyên mạng và nhu cầu thực tế Sau đây xin đưa ra một cách tổng quát các loại mạng truy cập băng rộng được sử dụng trong hạ tầng mạng IPTV end – to – end 2.2 IPTV phân phối. .. dịch vụ IPTV 1.2.2.2 Phân phối nội dung Khối phân phối nội dung bao gồm các chức năng chịu trách nhiệm về việc phân phối nội dung đã được mã hóa tới thuê bao Thông tin nhận từ các chức năng vận chuyển và điều khiển IPTV sẽ được giúp phân phối nội dung Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 5 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  tới thuê bao một cách chính xác Chức năng phân phối nội... dung chỉ được phân phối cho những thuê bao có yêu cầu Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 19 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  CHƯƠNG 2: CÁC KÝ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV Như chúng ta đã tìm hiểu trong chương 1, bản chất của IPTV là một mạng phân phối tốc độ cao được làm nền móng để phân phối nội dung Mục đích của nó là truyền tải dữ liệu giữa thiết bị khách hàng IPTVCD và trung tâm... cung cấp cho thuê bao một danh sách các dịch vụ từ thành phần quản lý thuê bao và hệ thống truy cập có điều kiện Đây là một Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 12 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  hệ thống con nhận các lệnh từ thuê bao, gửi những lệnh thích hợp tới VoD server và phân phối các key giải mã cho các bộ STB Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống VoD Các video server là yếu tố cần thiết... bộ, các bộ tập trung nội dung, các nhà sản xuất nội dung và các kênh truyền hình vệ tinh, mặt đất, truyền hình cáp Mỗi lần nhận như vậy, một số thành phần phần cứng khác nhau như bộ giải mã, các server video, các Router IP và các phần cứng bảo an Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 3 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  chuyên dụng đều được sử dụng để chuẩn bị nội dung sẽ được phân phối. .. giao vào mạng phân phối IPTV Cấu trúc chức năng bao gồm 6 chức năng: cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điều khiển, vận chuyển, thuê bao và bảo an Khi triển khai mạng IPTV để phân phối nội dung cho thuê bao thì vấn đề cần quan tâm là các cơ chế được sử dụng Có ba cơ chế phân phối là unicast, broadcast, và multicast Tùy vào dịch vụ phân phối mà có các cơ chế phân phối thích hợp, ví dụ như để phân phối. .. giới hạn sử dụng các cơ chế bảo an được triển khai tại STB và Middleware server Tóm lại tất cả các ứng dụng và các hệ thống hoạt động trong môi Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 7 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  trường IPTV sẽ có các cơ chế bảo an luôn sẵn sàng được sủ dụng để tránh các hoạt động trái phép Các thành phần trong môi trường IPTV sẽ tương ứng với các chức năng Ví... broadcast, một kênh IPTV gửi tới tất cả các thiết bị IPTVCD được kết nối vào mạng bất chấp thuê Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 9 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  bao có yêu cầu kênh đó hay không Đây sẽ là vấn đề chính do các tài nguyên IPTVCD bắt buộc phải hoạt động để xử lý các gói tin không mong muốn Một vấn đề khác mà broadcast không phù hợp cho các ứng dụng IPTV là trong thực... cho một hệ thống IPTV Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 16 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  1.5 Các dịch vụ và ứng dụng của IPTV 1.5.1 Truyền hình quảng bá kỹ thuật số Khách hàng sẽ nhận được truyền hình số thông thường bằng IPTV Truyền hình quảng bá số được phân phối tới thuê bao thông qua truyền hình cáp đã được nâng cấp hoặc hệ thống vệ tinh Sự khởi đầu của các công nghệ DSL... cho IPTV có thể đạt được bằng cách triển khai các công nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL Tổng quan về các công nghệ và cách thức hoạt động được tìm hiểu trong các phần sau Các giải pháp phân phối và quản lý mạng IPTV 27 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  2.3.1 ADSL Đường dây thuê bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL là kỹ thuật trong họ xDSL được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên các mạng ... đủ vào ổ cứng Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 42 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  xem nội dung 2.6 Các công nghệ mạng lõi IPTV Hình 2.6 Hạ tầng mạng lõi IPTV Hạ tầng mạng. .. dịch vụ IPTV là: • Mạng truy cập cáp quang • Mạng DSL • Mạng cáp truyền hình • Mạng Internet Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV 20 Báo cáo đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Thương  Các nhà... nối vào mạng băng rộng Khi server cấu hình truyền broadcast, kênh IPTV gửi tới tất thiết bị IPTVCD kết nối vào mạng bất chấp thuê Các giải pháp phân phối quản lý mạng IPTV Báo cáo đồ án tốt nghiệp