TÌM HIỂU MULTICAST VÀ ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG IPTV

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tel (84-511) 736 949, Fax (84-511) 842 771 Website: itf.ud.edu.vn, E-mail: cntt@edu.ud.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÃ NGÀNH : 05115 ĐỀ TÀI : TÌM HIỂU MULTICAST VÀ ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG IPTV Mã số : 06T4-010 Ngày bảo vệ : 15-16/6/2011 SINH VIÊN : PHAN THANH HẢI LỚP : 06T4 CBHD : NGUYỄN THẾ XUÂN LY ĐÀ NẴNG, 6/2011 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Công Nghệ Thông Tin thầy cô Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng truyền đạt kiến thức quý báu cho năm học vừa qua Đặc biệt em chân thành thầy Nguyễn Thế Xuân Ly tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trình thực đề tài Xin chân thành cám ơn bạn Khoa Công Nghệ Thông Tin ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm tài liệu có cho em trình nghiên cứu thực đề tài Một lần xin cám ơn! Sinh viên thực PHAN THANH HẢI LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Những nội dung luận văn thực hướng dẫn trực tiếp thầy Nguyễn Thế Xuân Ly Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Sinh viên thực PHAN THANH HẢI MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ IPTV I Giới thiệu chung IPTV I.1 Khái niệm IPTV I.2 Một số đặc tính IPTV I.3 Sự khác IPTV truyền hình Internet I.4 Các thành phần hệ thống IPTV .3 Mạng chuyển tải Mạng cung cấp nội dung Thu, nhận xử lý liệu chương trình từ nguồn khác vệ tinh, truyền hình mặt đất nguồn khác để chuyển sang hệ thống Video Headend I.4.1 Hệ thống Video Headend .4 Hệ thống Middleware Hệ thống phân phối nội dung Hệ thống quản lý quyền số (DRM) Set-top Box (STB) I.5 Các dịch vụ cung cấp IPTV Dịch vụ truyền hình Dịch vụ VoD Dịch vụ NPVR Dịch vụ Pay-per-View (PPV) Trò chơi theo yêu cầu (Gamings on Demand) Âm nhạc theo yêu cầu (Musics on Demand) Truyền hình hơm trước (TV of Yesterday) Karaoke theo yêu cầu II Hệ thống truyền hình IPTV mạng xDSL II.1 Mô hình tổng quát Các thành phần cung cấp dịch vụ Broadcast Video .6 Các thành phần cung cấp dịch vụ VoD CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT VÀ CƠNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG XDSL .8 I Chuẩn nén sử dụng IPTV I.1 Nén MPEG: .8 I.2 Chuẩn nén MPEG-2 I.3 Chuẩn nén MPEG-4 I.4 Chuẩn nén MPEG4 part 10 .9 II Các giao thức mạng sử dụng IPTV 10 II.1 Unicast 10 II.2 Broadcast .11 II.3 Multicast 11 II.3.1 Giao thức IGMP 12 II.3.2 Giao thức PIM 13 II.3.3 Chuyển tiếp lưu lượng multicast 14 III Chất lượng dịch vụ (QoS) .17 III.1 Giới thiệu chất lượng dịch vụ 17 III.2 Cung cấp chất lượng dịch vụ mạng IP 17 i .III.3 Các mơ hình QoS 18 III.3.1 Best-effort delivery 19 III.3.2 Intergrated Service Model 19 III.3.3 Differentiated Service Model 20 III.4 Phân loại đánh dấu 21 III.5 Sự phân loại – Classification .21 III.5.1 Class-Based Marking 21 III.5.2 Phân loại với NBAR (Network-Based Application Recognition) .22 III.5.3 Đánh dấu – Marking 23 III.6 IP header QoS – Precedence DSCP 23 III.7 Chuyển tiếp đảm bảo (Assured Forwarding) 24 III.8 Các công cụ phân loại đánh dấu .25 III.8.1 Cấu hình theo Class-Based Marking 25 III.8.2 Network-Based Application Recognition 26 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 27 I Phân tích trang web mơ người sử dụng dịch vụ IPTV 27 I.1 Phân tích yêu cầu .27 I.1.1 Yêu cầu trang web .27 I.1.2 Yêu cầu người dùng .27 I.1.3 Yêu cầu quản lý 27 I.2 Thiết kế sở liệu .27 I.2.1 Các bảng sở liệu 27 I.2.2 Quan hệ bảng .28 II Giới thiệu ngôn ngữ Cakephp 29 II.1 Giới thiệu .29 II.1.1 Tính cakephp 29 II.1.2 Mơ hình MVC cakephp .29 II.2 Cài đặt cấu hình 30 II.3 Cấu trúc thư mục cakephp 30 II.4 Các qui ước cakephp 31 II.4.1 Các qui ước file tên lớp 31 II.4.2 Quy ước tên model tên bảng sở liệu .31 II.4.3 Quy ước Controller 32 II.4.4 Quy ước View 32 II.5 Các thành phần cakephp .32 II.5.1 Model 32 II.5.2 View 34 II.5.3 Controller 35 III Phân tích truyền gói tin Multicast IPTV .36 III.1 Phân tích yêu cầu 36 III.2 Thiết kế mô 36 III.3 Chức thiết bị lab .37 III.4 Quá trình truyền nhận gói tin multicast 38 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 39 I Một số hình ảnh trang web mơ giao diện IPTV .39 I.1 Trang đăng nhập 39 I.2 Trang chủ 39 I.3 Trang tìm kiếm 40 ii Mục lục iii I.4 Trang admin 41 II Kết mô truyền gói tin multicast .41 II.1 Mơ hình đặt địa IP cho thiết bị 41 II.2 Kết 42 II.2.1 Truyền bắt gói tin multicast 42 II.2.2 Kết mô chất lượng dịch vụ(QoS) .46 I Kết đạt .50 I.1 Lý thuyết 50 I.2 Thực hành 50 II Những hạn chế đề tài 50 III Hướng phát triển đề tài 50 [1] Developing Ip Multicast Network 57 [2] IP Multicast with Applications to IPTV and Mobile DVB-H 57 [3] Các nguồn Internet 57 [4] Đồ án năm trước .57 Mục lục iv DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH IPTV CƠNG NGHỆ TƯƠNG LAI HÌNH SƠ ĐỒ MẠNG IPTV .3 HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA NPVR HÌNH MƠ HÌNH TỔNG QT HỆ THỐNG CUNG CẤP DỊCH VỤ IPTV HÌNH 5.CÁC KẾT NỐI NHIỀU UNICAST CHO NHIỀU USER IPTV 10 HÌNH TRUYỀN THEO KIỂU BROADCAST 11 HÌNH CÁC KẾT NỐI ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MULTICAST .12 HÌNH VÍ DỤ VỀ CÂY NGUỒN .15 HÌNH VÍ DỤ VỀ CÂY CHIA SẺ 16 HÌNH 10 SƠ ĐỒ ÁP DỤNG MƠ HÌNH QOS 18 HÌNH 11 MƠ HÌNH TỔNG QUAN INTERGRATED SERVICE 19 HÌNH 12 MƠ HÌNH TỔNG QT CƠ CHẾ DIFF-SERV 20 HÌNH 13 MƠ HÌNH MVC TRONG CAKEPHP .29 HÌNH 14 SƠ ĐỒ IPTV THỰC TẾ 36 HÌNH 15 PHÂN PHÁT MULTICAST TRONG IPTV 37 HÌNH 16 SƠ ĐỒ LAB 37 HÌNH 17 TRANG LOGIN 39 HÌNH 18 TRANG CHỦ .40 HÌNH 19 TRANG TÌM KIẾM 40 HÌNH 20 TRANG ADMIN 41 HÌNH 21 SƠ ĐỒ TRIỂN KHAI 41 HÌNH 22 TẠO LUỒNG MULTICAST .43 HÌNH 23 CHỌN LUỒNG 43 HÌNH 24 CHỌN FILE .44 HÌNH 25 CHỌN ĐỊA CHỈ MULTICAST 44 HÌNH 26 BẮT LUỒNG PHÁT 45 HÌNH 27 GÕ ĐỊA CHỈ MULTICAST 45 HÌNH 28 KẾT QUẢ BẮT LUỒNG MULTICAST 46 Mục lục HÌNH 29 BẮT LUỒNG MULTICAST CÙNG LÚC 46 HÌNH 30 TỐC ĐỘ VIDEO 47 HÌNH 31 TỐC ĐỘ TẢI FILE 48 HÌNH 32 PLAY VIDEO SAU KHI DÙNG QOS .48 HÌNH 33 TỐC ĐỘ TẢI FILE SAU KHI DÙNG QOS 49 v Mục lục vi DANH MỤC CÁC BẢNG Mục lục vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TV IGMP IPTV PIM DM SM Int-Ser Diff-Ser PC VoD QoS DRM NPVR MPEG SPT DSCP ToS UDP TCP : Television : Internet Group Management Protocol : Internet Protocol Television : Protocol Independent Multicast : Dense Mode : Sparse Mode : Intergrated Services : Differentiated Services : Personal Computer : Video on Demand : Quality of Service : Digital Right Management : Network Personal Video Recorder : Moving Pictures Exert Group : Shortest-Path Tree : Differentiated Service Code Point : Type of Service : User Datagram Protocol : Transmission Control Protocol Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 43 Hình 22 Tạo luồng Multicast - Chọn wizard -> Stream to network -> Select a stream -> Choose Hình 23 Chọn luồng - Chọn file video chuẩn MPEG có dạng avi mpg để phát PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 43 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 44 Hình 24 Chọn File - Chọn phương thức truyền RTP địa multicast: 224.5.5.10 Hình 25 Chọn địa Multicast  Trên PC, dùng phần mềm VLC player để bắt gói tin multicast PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 44 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 45 Hình 26 Bắt luồng phát - Chọn Open Network Stream để bắt gói tin multicast Hình 27 Gõ địa Multicast - Kết PC bắt gói multicast PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 45 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 46 Hình 28 Kết bắt luồng Multicast - Kết PC bắt lúc gói tin multicast Hình 29 Bắt luồng Multicast lúc .II.2.2 Kết mô chất lượng dịch vụ(QoS)  Trên server tồn dịch vụ: http ftp server Mục đích cải thiện tốc độ tải file PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 46 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 47  Để áp dụng chất lượng dịch vụ ta cần phân loại đánh dấu liệu đầu vào Bao gồm class sau: - Class ftp-in - Class http-in Đây lớp vào cổng fa0/0 router Và sau khỏi cổng serial 1/0 - Class ftp-out - Class http-out  Dùng sách để áp dụng lên class - Policy- INBOUND: Áp dụng cho class-in - Policy- OUTBOUND: Áp dụng cho class-out  Kết thu - Chất lượng video tốc độ tải file trước áp chất lượng dịch vụ Hình 30 Tốc độ video Tốc độ tải file chậm PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 47 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 48 Hình 31 Tốc độ tải File - Sau áp chất lượng dịch vụ Hình 32 Play video sau dùng QoS Tốc độ tải file cải thiện PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 48 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 49 Hình 33 Tốc độ tải File sau dùng QoS PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 49 KẾT LUẬN I I.1 Kết đạt Lý thuyết - Tìm hiểu chế hoạt động gói tin Multicast - Thơng qua q trình thực đề tài, em nắm rõ chế hoạt động IPTV - Tìm hiểu ngơn ngữ cakephp .I.2 Thực hành - Xây dựng thành công hệ thống mô phát nhận gói tin multicast - Xây dựng website mơ giao diện người dùng IPTV .II Những hạn chế đề tài - Mô đề tài phần nhỏ hệ thống IPTV - Website mô giao diện người dùng đơn giản hạn chế Thể loại video chưa phong phú - IPTV cơng nghệ mới, việc tìm hiểu lý thuyết mang tính tổng quát .III Hướng phát triển đề tài - Xây dựng mơ hình IPTV hồn chỉnh - Tìm giải pháp chất lượng dịch vụ cho người dùng người dùng chạy nhiều video lúc - Xây dựng hệ thống quản lý người dùng hiệu 50 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 51 PHỤ LỤC PHỤ LỤC A  Cấu hình chi tiết router - Router en config t ip multicast-routing hostname R0 int fa0/0 ip add 192.168.1.10 255.255.255.0 max-reserved-bandwidth 100 ip pim dense-mode ip igmp join-group 224.5.5.5 ip igmp join-group 224.5.5.10 no shut exit int s1/0 ip add 172.16.0.1 255.255.0.0 no shut clock rate 128000 max-reserved-bandwidth 100 ip pim dense-mode ip igmp join-group 224.5.5.5 ip igmp join-group 224.5.5.10 exit router eigrp 100 network 192.168.1.0 network 172.16.0.0 end config t PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 51 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 52 class-map match-all ftp-out match ip dscp af41 exit class-map match-all http-out match ip dscp ef exit class-map match-all http-in match protocol http exit class-map match-all ftp-in match protocol ftp exit policy-map INBOUND class ftp-in set ip dscp af41 exit class http-in set ip dscp ef exit exit policy-map OUTBOUND class ftp-out priority percent 40 shape average 60000000 exit class http-out bandwidth percent 20 shape average 40000000 exit class class-default bandwidth percent 40 PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 52 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 53 exit exit int fa0/0 service-policy input INBOUND exit int s1/0 service-policy output OUTBOUND end - Router en config t ip multicast-routing hostname R1 interface s1/0 ip add 172.16.0.2 255.255.0.0 no shut clock rate 128000 max-reserved-bandwidth 100 ip pim dense-mode ip igmp join-group 224.5.5.5 ip igmp join-group 224.5.5.10 exit int s1/1 ip add 10.0.0.1 255.0.0.0 no shut clock rate 128000 max-reserved-bandwidth 100 ip pim dense-mode ip igmp join-group 224.5.5.5 ip igmp join-group 224.5.5.10 exit router eigrp 100 network 10.0.0.0 network 172.16.0.0 end PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 53 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 54 - Router ena config t ip multicast-routing hostname R2 int s1/1 ip add 10.0.0.2 255.0.0.0 no shut clock rate 128000 max-reserved-bandwidth 100 ip pim dense-mode ip igmp join-group 224.5.5.5 ip igmp join-group 224.5.5.10 exit int fa0/0 ip add 192.168.2.1 255.255.255.0 no shut max-reserved-bandwidth 100 ip pim dense-mode ip igmp join-group 224.5.5.5 ip igmp join-group 224.5.5.10 exit router eigrp 100 network 10.0.0.0 network 192.168.2.1 end  Một số module webserver - Module xem phim " width=195 height =150> - Module tính tiền // lay thong tin useer $results = $this->Session->read('Auth.User'); // lay id film $idfilm = $this->Phim->find('first',array('conditions' => array('Phim.id' => $id))); // lay gia cua film $gia = $idfilm['Phim']['price']; // lay id cua user $iduser = $results['id']; // lay vi tri cua user order $luu = $this->Order->find('first', array('conditions' => array('Order.users_id' => $iduser))); if(empty($luu)) { $luu['Order']['users_id'] = $iduser; $luu['Order']['total'] = $gia; $luu['Order']['phim_id'] = $id; $this->Order->create(); $this->Order->save($luu); //$this-set('luu', $luu); } else { $luu['Order']['total'] += $gia; $luu['Order']['phim_id'] = $id; $this->Order->save($luu); // $this-set('luu', $luu); } $this->Order->save($this->data); PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] Developing Ip Multicast Network IP Multicast with Applications to IPTV and Mobile DVB-H Các nguồn Internet Đồ án năm trước 56 Tãn tạc gi åí âáy, LÅÏP XXX 59