Tích hợp hệ thống Internet vào hạ tầng truyền hình số

-1- Đại học quốc gia Hà nội Khoa công nghệ Trần Nam Trung Tích hợp hệ thống Internet vào hạ tầng Truyền hình số Luận văn thạc sĩ Hà Nội - Năm 2004 -2- Đại học quốc gia Hà Nội Khoa cơng nghệ Trần Nam Trung Tích hợp hệ thống Internet vào hạ tầng Truyền hình số Chun ngành: Cơng nghệ thông tin Mã số: Người hướng dẫn khoa học: PGS, TS Vũ Duy Lợi Hà Nội - Năm 2004 -4- Mục lục Lời cám ơn Lời cam đoan Mục lục Bảng danh mục thuật ngữ viết tắt Danh mục hỡnh vẽ Danh mục bảng biểu Mở đầu 10 Chương I: Tổng quan truyền hỡnh số 13 1.1 Yờu cầu tớch hợp ứng dụng 13 1.2 Tiờu chuẩn truyền hỡnh số: 14 1.2.1 Cấu trỳc khung, mó húa kờnh, điều chế dịch vụ vệ tinh 11/12 GHz(ETS 300 421): 14 1.2.2 Chuẩn MPEG-2 phần 1-Hệ thống(ISO/IEC 13818-1): 23 1.2.3 Chuẩn DVB cho quảng bỏ liệu(EN 301 192) 32 1.2.4 Chuẩn DSM-CC(ISO/IEC 13818-6): 39 1.3 Tớch hợp Internet trờn hạ tầng truyền hỡnh số 41 Chương II: Kiến trúc hệ thống truyền hỡnh số tớch hợp Internet 43 2.1 Yờu cầu 43 2.2 Nguyên tắc hoạt động: 44 2.3 Truyền vận IP trờn MPEG2, chuẩn gúi liệu IP vào dũng DVB: 45 2.3.1 Phương pháp gói đa giao thức(MPE) 49 2.3.2 Điều khiển truyền thông 52 2.3.3 Bảo mật 53 2.4 Các phương pháp gói mở rộng: 54 2.4.1 Phương pháp gói ULE: 54 2.4.2 Phương pháp gói SE: 55 2.5 Đánh giá so sánh: 57 2.5.1 MPE: 57 Chương III: Hệ thống thử nghiệm sử dụng VideoLAN 58 3.1 Giới thiệu chung hệ thống VideoLAN 58 3.2 Thiết lập hệ thống thử nghiệm sử dụng VideoLAN: 58 3.2.1 Mụ hỡnh hệ thống: 58 3.2.2 Mô tả hoạt động hệ thống: 59 3.2.3 Kết thử nghiệm hệ thống: 66 3.3 Phương hướng phát triển thử nghiệm khác VideoLAN: 66 Kết luận 67 Tài liệu tham khảo 68 -5- Bảng danh mục thuật ngữ viết tắt Từ viết tắt AAL AF AFC API ARP ASI ASK ATM BAT BER BSS BPSK BW C/I C/N CA CAM CAS CAT CI CODEC COFDM DEMOD DEMUX DSM-CC DTH DTS DVB DVB-ASI DVB-C DVB-CA DVB-Data DVB-RCC DVB-RCT Tiếng Anh ATM Adapter Layer Adaptation Field Adaptation Field Control Application Programming Interface Address Resolution Protocol Asynchronous Serial Interface Amplitude Shift Keying Asynchronous Transfer Mode Bouquet Association Table Bit Error Rate Broadcast Satellite Service Binary Phase Shift Keying Bandwidth Carrier to Interference Ratio Carrier to Noise Ratio Conditional Access Conditional Access Module Conditional Access System Tiếng Việt Lớp thớch ứng ATM Trường thích ứng Điều khiển trường thích ứng Giao thức giải địa Giao diện nối tiếp dị Khúa dịch biờn Chế độ truyền dị Bảng liờn kết bú Tỉ lệ lỗi bit Dịch vụ vệ tinh truyền hỡnh Khúa dịch pha nhị phõn Băng thông Tỉ số tớn hiệu trờn can nhiễu Tỉ số tớn hiệu trờn nhiễu Truy nhập có điều kiện Khối truy nhập có điều kiện Hệ thống truy nhập có điều kiện Conditional Access Table Bảng truy nhập có điều kiện Common Interface Giao diện chung Coder-Decoder Bộ mó/giải mó Coded Orthogonal Frequency Division Hợp kờnh chia tần mó trực Multiplexing giao Demodulator Giải điều chế Demultiplexer Tỏch kờnh Digital Storage Media - Command and Tập lệnh điều khiển Control phương tiện lưu trữ số Direct to Home (Satellite reception) Dịch vụ vệ tinh trực tiếp đến nhà Decoding Time Stamp Mó thời gian giải mó Digital Video Broadcasting Quảng bỏ truyền hỡnh số(Tờn tổ chức, tờn chuẩn truyền hỡnh số) Digital Video Broadcasting - Chuẩn giao diện nối tiếp dị Asynchronous Serial Interface DVB-Cable Chuẩn truyền hỡnh cỏp DVB DVB-Conditional Access Chuẩn truy nhập có điều kiện DVB DVB-Data Broadcasting Chuẩn truyền liệu DVB DVB-Return Channel Cable Chuẩn kênh truyền ngược cáp DVB-Return Channel Terestrial Chuẩn kênh truyền ngược mặt đất -6- DVB-RCS DVB-S DVB-SI DVB-T EPG ES ETSI FDM FEC FTTC FIFO FSS HFC IEEE IETF IF IPv4 IPv6 IRD ISO ISP LLC MAC MHP MPE MTU MUX NIT PAT PCR PDU PES PH PID PMT PRBS Chuẩn kênh truyền ngược vệ tinh Digital Video Broadcasting - Satellite Chuẩn truyền vệ tinh DVB Digital Video Broadcasting - Service Chuẩn thụng tin dịch vụ DVB Information Digital Video Broadcasting - Terrestrial Chuẩn truyền mặt đất DVB Electronic Program Guide Hướng dẫn chương trỡnh điện tử Elementary Stream Dũng truyền sở European Telecommunications Standards Viện tiờu chuẩn truyền thụng Institute chõu Âu Hợp kờnh chia tần Frequency Division Multiplex Forward Error Correction Sửa lối trước Fiber to the Curb Mạng cỏp quang First In First Out Fixed Satellite Service Dịch vụ vệ tinh thông thường Hybrid Fibre Coax Mạng lai ghép cáp quang/đồng trục Institute of Electrical and Electronic Engineers Internet Engineering Task Force Intermediate Frequency Trung tần Giao thức Internet phiờn Internet Protocol version 4 Giao thức Internet phiờn Internet Protocol version 6 Integrated Receiver Decoder Bộ thu/giải mó tớch hợp International Standards Organization Tổ chức tiờu chuẩn quốc tế Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet Logical Link Control Điều khiển liên kết logic Medium Access Control Điều khiển truy nhập phương tiện Multimedia Home Platform Nền đa phương tiện gia đỡnh Multi Protocol Encapsulate Bao gói đa giao thức Maximum Transmit Unit Đơn vị truyền cự đại Multiplexer Hợp kờnh Network Information Table Bảng thụng tin mạng Program Association Table Bảng liên kết chương trỡnh Program Clock Reference Tham chiếu đồng hồ chương trỡnh Protocol Data Unit Đơn vị liệu giao thức Packetized Elementary Stream Dũng truyền sở gói PES Header Đầu PES Packet Identifier Định danh gúi Program Map Table Bảng ánh xạ chương trỡnh Pseudo Random Binary Sequence Chuỗi nhị phõn giả ngẫu DVB-Return Channel Satellite -7- PS PSTN QAM QEF QOS QPSK RS SCPC SCR SE SFN SI SNDU SNR STB STC Program Stream Public Switched Telephone Network Quadrature Amplitude Modulation Quasi Error-Free Quality of Service Quadrature Phase Shift Keying Reed-Solomon (Code) Single Channel per Carrier System Clock Reference Simple Encapsulation Single Frequency Network Service Information Subnetwork Data Unit Signal to Noise Ratio (= S/N) Set Top Box System Time Clock TDM Time Division Multiplex TS VBR VOD Transport Stream Variable Bit Rate Video on Demand nhiờn Dũng chương trỡnh Mạng điện thoại công cộng Điều chế biên độ Gần khụng lỗi Chất lượng dịch vụ Khúa dịch pha bậc hai Mó RS Đơn kênh sóng mang Tham chiếu đồng hồ hệ thống Giao thức bao gói đơn giản Mạng đơn tần Thụng tin dịch vụ Đơn vị liệu tiểu mạng Tỉ số tớn hiệu trờn nhiễu Đầu thu truyền hỡnh số Đồng hồ thời gian hệ thống Hợp kờnh chia thời gian Dũng truyền vận Tỉ lệ bit biến đổi Video theo yờu cầu -8- Danh mục hỡnh vẽ Hỡnh 1: Sơ đồ khối chức 15 Hỡnh 2: Sơ đồ ngẫu nhiên, giải ngẫu nhiên 18 Hỡnh 3: Gúi MUX truyền vận MPEG2 19 Hỡnh 4: Biểu đồ chũm QPSK 21 Hỡnh 5: Tổng quan phần hệ thống MPEG2 24 Hỡnh 6: Thao tỏc dũng truyền vận, đọc chương trỡnh từ dũng TS 25 Hỡnh 7: Đọc chương trỡnh từ dũng TS đa chương trỡnh, chuyển thành dũng TS đơn chương trỡnh 26 Hỡnh 8: Đọc chương trỡnh từ dũng TS, chuyển thành dũng PS 26 Hỡnh 9: Ánh xạ địa MAC vào trường vùng liệu 38 Hỡnh 10: Mụ hỡnh mạng DSM-CC 41 Hỡnh 11: Mụ hỡnh hạ tầng truyền hỡnh số tớch hợp dịch vụ Internet 44 Hỡnh 12: Hợp kờnh hệ thống MPEG-2 TS 46 Hỡnh 13: Cấu trỳc đầu gói gói dũng truyền vận 47 Hỡnh 14: Cỏc đầu vào chèn gói IP 48 Hỡnh 15: Quan hệ ỏnh xạ PSI 49 Hỡnh 16: Khuụn dạng SNDU phương pháp gói ULE 55 Hỡnh 17: Phõn đoạn SNDU tế bào MPEG2-TS theo ULE 55 Hỡnh 18: Gúi nhiều SNDU vào tế bào MPEG-2 TS theo phương pháp ULE 55 Hỡnh 19: Khuụn dạng SNDU giao thức gúi SE 56 Hỡnh 20: Gúi SNDU theo phương pháp SE 57 Danh mục bảng biểu Bảng 1: Hiệu suất hệ thống phát đáp 33 MHz 16 Bảng 2: Giao diện hệ thống 16 Bảng 3: Mó đục lỗ 21 Bảng 4: Hiệu suất lặp IF hệ thống 22 Bảng 5: Dũng truyền vận 28 Bảng 6: Gúi truyền vận 28 Bảng 7: bảng PID 29 Bảng 8: trường điều khiển mó dũng truyền vận 30 Bảng 9: Giá trị trường điều khiển trường thích nghi 30 Bảng 10: trường thích nghi 32 Bảng 11: Cỳ phỏp vựng datagram 38 Bảng 12: Mó trường điều khiển mó húa địa 39 Bảng 13: Cỳ phỏp vựng Datagram 50 -9- Bảng 14: Cỳ phỏp mụ tả liệu quảng bỏ 51 Bảng 15: Cú pháp thơng tin bao gói đa giao thức 51 - 10 - Mở đầu Chuẩn truyền hỡnh số(DVB) xỏc định phương thức truyền thông tin đa phương tiện đến người dùng cuối dũng truyền MPEG-2(MPEG-2 TS) Ban đầu, chuẩn DVB tập trung cho việc truyền dẫn video audio mở rộng cho việc truyền dẫn liệu thông tin phụ trợ Việc số hóa phương thức truyền dẫn, ngồi việc tăng hiệu suất chất lượng truyền dẫn cũn dẫn đến loạt ứng dụng ứng dụng truyền hỡnh tương tác, dịch vụ truyền liệu tải xuống phần mềm, dịch vụ Internet băng thông rộng thụng qua kờnh truyền hỡnh số… Việc cung cấp cho người dùng cuối dịch vụ Internet qua kênh truyền dẫn DVB có số lợi điểm bật: tốc độ cao, nõng cao hiệu suất sử dụng băng thơng truyền dẫn, giỏ thành hạ có tính di động Tuy nhiên để tớch hợp dịch vụ Internet vào hạ tầng truyền dẫn số DVB đặt loạt vấn đề cần giải quyết: Phương thức tối ưu cho bao gúi gúi liệu IP vào dũng truyền số? Lựa chọn phương thức sử dụng kênh ngược nào? Ảnh hưởng đặc tính dũng truyền số DVB cú tỉ lệ bit thay đổi tới việc truyền dẫn gói liệu IP… Do loạt nghiên cứu, thử nghiệm nhiều nước tiến hành nhằm xây dựng mô hỡnh khả thi, hiệu cao, dễ triển khai thực tế Ngành truyền hỡnh Việt nam giai đoạn bắt đầu cung cấp dịch vụ truyền hỡnh số tới người dùng cuối Các phương tiện truyền dẫn triển khai bao gồm DTH(truyền số vệ tinh trực tiếp tới người dùng theo chuẩn DVB-S), cỏp số(DVB-C), truyền số mặt đất(DVB-T) Trong dịch vụ đầu nằm chiến lược phát triển truyền hỡnh trả tiền(pay-TV) Truyền hỡnh Việt nam, dịch vụ số mặt đất số Đài Truyền Hinh thành phố(HCM, Bỡnh dương) số cụng ty triển khai thử nghiệm - 11 - Việc đưa ứng dụng truyền liệu, đặc biệt dịch vụ Internet hạ tầng truyền dẫn nêu khả thi có điểm mạnh, yếu riêng Tuy nhiên xét tốc độ triển khai dịch vụ độ rộng vùng phủ sóng thỡ phương tiện truyền dẫn DTH mạnh tuyệt đối Do vậy, mục tiờu nghiờn cứu tập trung vào việc triển khai dịch vụ Internet trờn hạ tầng truyền dẫn số vệ tinh DTH Luận văn nghiên cứu chuẩn truyền dẫn DVB, tập trung vào chuẩn DVB-S chuẩn liên quan đến việc truyền liệu dũng truyền MPEG-2, bao gồm cỏc chuẩn cấu trỳc khung, mó húa kờnh điều chế cho dịch vụ vệ tinh 11/12 GHz(ETS 300 421), Chuẩn DVB cho quảng bỏ liệu(EN 301 192), Chuẩn MPEG-2 part 1: Phần hệ thống(ISO/IEC 13818-1) part 6: DSMCC(ISO/IEC 13818-6) Trên sở khảo sát kiến trúc hạ tầng sử dụng đường truyền DTH(DVB-S) để cung cấp dịch vụ Internet qua vệ tinh trực tiếp tới người dùng cuối Phân tích giao thức gúi liệu IP vào dũng truyền DVB/ MPEG2 Phân tích đánh giá khả cung cấp dịch vụ hệ thống Trong phần luận văn khái lược chuẩn truyền hỡnh số hồn thiện xây dựng Khảo sát chuẩn liên quan đến truyền dẫn DVB-S truyền liệu trờn dũng truyền MPEG-2 Phần nờu khả ứng dụng dịch vụ truyền liệu phương tiện truyền dẫn khác phân tích điểm mạnh, yếu Xu hướng thị trường cho ứng dụng Phần xõy dựng mụ hỡnh hệ thống truyền hỡnh số DTH cú tớch hợp dịch vụ Internet Phần nờu nguyờn tắc hoạt động hệ thống, phân tích chuẩn liên quan đến việc gói liệu IP vào dũng truyền DVB, sở đánh giá hệ thống dịch vụ - 55 - 2.4.1.1 Khuụn dạng SNDU: Hỡnh 16: Khuôn dạng SNDU phương pháp gói ULE 2.4.1.2 Phân đoạn SNDU vào tế bào MPEG-2 TS: ULE cung cấp phương thức để: + Phân đoạn tái hợp SNDU tế bào MPEG-2 TS + Đóng gói SNDU Hỡnh 17: Phân đoạn SNDU tế bào MPEG2-TS theo ULE Một SNDU mà khụng thể đưa vào tế bào MPEG-2 TS thỡ phân đoạn nhiều tế bào MPEG-2 TS mô tả hỡnh 17 Nếu nhiều SNDU lưu tế bào MPEG-2 TS(do SNDU đủ nhỏ) thỡ cỏc SNDU gói mơ tả hỡnh 18 Hỡnh 18: Gúi nhiều SNDU vào tế bào MPEG-2 TS theo phương pháp ULE 2.4.2 Phương pháp gói SE: - 56 - Phương pháp bao gúi phương pháp đề xuất cho phộp truyền gúi Ipv6 trực tiếp qua MPEG-2 TS Phương pháp mơ tả trong[10] chia thành phần: + Bao gúi cỏc gúi Ipv6(hay gói liệu khác) vào gói liệu gọi đơn vị liệu tiểu mạng(SNDU) + Truyền cỏc gúi SNDU qua dũng MPEG-2 TS, cỏch phõn đoạn gói SNDU vào tế bào TS 2.4.2.1 Khuụn dạng SNDU: Hỡnh 19: Khuụn dạng SNDU giao thức gúi SE 2.4.2.2 Phân đoạn SNDU vào tế bào MPEG-2 TS: SE cung cấp phương pháp để + Phõn đoạn tỏi hợp SNDU trờn cỏc tế bào TS + Đóng gói SNDU Phân đoạn theo SE tương tự ULE khác chỗ SE sử dụng hai trường PUSI AFC đầu gói MPEG-2 PUSI có SNDU tế bào MPEG-2 TS Trường AFC trường Thích ứng có mặt hay khơng, có trị: + 01: khụng cú AF + 11: cú AF Bất SNDU kết thúc tế bào MPEG-2 TS, trường AFC đặt trường thích ứng(AF) chèn vào đầu phần tải tế bào TS Trường AF có chứa trỏ nơi bắt đầu SNDU - 57 - Hỡnh 20: Gói SNDU theo phương pháp SE Việc gói nhiều SNDU vào tế bào TS theo phương pháp SE tương tự ULE, khác SE sử dụng trường AF tế bào MPEG-2 TS(hỡnh 20) 2.5 Đỏnh giỏ so sỏnh: 2.5.1 MPE: Phương pháp bao gói MPE DVB có số hạn chế sau: + Tương đối phức tạp nặng: phụ tải cấu trúc vùng bao gồm byte(các trường phụ) + byte(CRC32) + byte(địa MAC)=16 byte Việc đại MAC tùy chọn dẫn đến trường hợp không cần dùng địa MAC thỡ MPE khụng sử dụng byte địa MAC + MPE khụng hỗ trợ trực tiếp IPv6 ROHC + Do sử dụng kỹ thuật vùng MPEG-2, MPE thừa hưởng trường độ dài vùng, MTU bị hạn chế mức 4080 byte 2.5.2 ULE: Như phần nờu, hai cải tiến quan trọng phương pháp ULE + Cấu trúc nhúng đơn giản làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông + Hỗ trợ giao thức IP khác IPv4 ROHC, IPv6 dễ dàng mở rộng để hỗ trợ giao thức khác - 58 - Chương III: Hệ thống thử nghiệm sử dụng VideoLAN 3.1 Giới thiệu chung hệ thống VideoLAN VideoLan giải phỏp phần mềm hoàn chỉnh cho việc thu nhận dũng video theo chuẩn MPEG-2 bao gồm hai dạng PS TS, cho phộp thu dũng video từ cỏc nguồn khỏc kênh truyền hỡnh số vệ tinh, mặt đất, cáp, đọc video từ đầu DVD phõn phối dũng video theo chuẩn DVB MPEG2 qua mạng LAN VideoLAN dự ỏn mó nguồn mở dạng GNU (bản quyền cụng cộng toàn cầu) General Public License(www.videolan.org) Dự ỏn VideoLan bao gồm: +VLS (VideoLan Server): Mỏy chủ cú thể nhận dũng MPEG2 TS, MPEG2 PS từ kênh vệ tinh số, kênh TV số mặt đất, đầu DVD tách gúi, chuyển dạng thành tập tin dạng MPEG-1, MPEG-2 MPEG-4, phỏt qua mạng LAN dạng unicast multicast +VLC (VideoLan Client): Máy trạm để nhận, giải mó hiển thị luồng MPEG nhiều hệ điều hành khác như: Linux, Windows, Mac OS X, Unix, 3.2 Thiết lập hệ thống thử nghiệm sử dụng VideoLAN: 3.2.1 Mụ hỡnh hệ thống: Mụ hỡnh thực nghiệm bao gồm hai phần: + Phần mụ kờnh truyền dẫn DVB bao gồm: mỏy PC phỏt dũng DVB ASI qua mỏy tớnh sử dụng card DVB ASI MasterII TX để truyền - 59 - đầu nhận tương tự khác dùng card DVB ASI MasterII RX để nhận dũng DVB cài đặt VLS làm máy chủ video Hỡnh 21: Mụ hỡnh thử nghiệm truyền dũng DVB + Phần thử nghiệm việc bao gúi liệu IP vào dũng video MPEG-2 đầu phát tách gói liệu IP đầu thu Phần sử dụng module chương trỡnh VideoLAN để tách kênh, tách gói liệu video phõn phối lại trờn mạng LAN DVD ->- Unicast/Broadcast/Multicast \ File -> / \ -|->-| Server |=====>====| LAN | > -| Client | Satellite ->-| (VLS) | \ / | (VLC) | / MPEG2 >^ encoder | v -| Channel Server | | (VLCS) | 3.2.2 Mô tả hoạt động hệ thống: Tại đầu phát: Hệ thống sử dụng cỏc thiết bị bao gúi liệu IP theo giao thức chuẩn DVB MPE cú sẵn phỏt dũng video số trờn đường ASI Tại đầu thu: sử dụng card thu ASI RX thu dũng MPEG-2 TS, sử dụng phần mềm VLS để tách gói chương trỡnh video để phân phối mạng LAN 3.2.2.1 Cấu trỳc VLS: VLS gồm thành phần: manager - 60 - inputs converters channel Sau sơ đồ cấu trúc VLS: Hỡnh 22: Cấu trúc chức VideoLAN server + Khối Input: Vai trũ input đọc luồng MPEG từ nguồn mang tới (file, DVD, DVB card, device, ) cung cấp định dạng cho khối converter với luồng vào Khối Input đọc vài luồng, luồng gọi "programs" Có vài loại đầu vào: Đầu vào local khối đọc hỡnh ảnh từ tập tin DVDs Đầu vào video khối đọc video từ card MPEG Đầu vào dvb khối đọc video từ card DVB Đầu vào v4l khối đọc card thu hỗ trợ Video4linux drivers Ta cú thể sử dụng vài đầu vào chạy vài chương trỡnh cựng thời điểm - 61 - + Khối Converter: Chức khối converter nhận luồng tín hiệu từ khối Input biến đổi thành định dạng MPEG-TS VLS có khả biến đổi luồng tín hiệu PS (chẳng hạn từ DVDs) thành luồng TS (bằng biến đổi ps2ts) Tất nhiên có khả đọc luồng TS tập trung chúng vào cách xếp luồng thông tin không liên tục (ts2ts converter) + Khối Channel: Khối channel nhận luồng thụng tin từ khối converter gửi đến nơi định sẵn (network, file, ) Khối channel cũn cú thể gọi khối output Hiện nay, hai loại channel hỗ trợ network file Chú ý rằng, thời điểm VLS hỗ trợ đầu luồng, ta khơng thể play luồng mạng ghi vào file lúc Đầu mạng cấu hỡnh cao hơn: ta lựa chọn giao diện mạng để sử dụng mà ta muốn, nguồn định rừ địa IP gửi tới + Khối Manager: Khối Manager điều khiển luồng gửi thơng qua "Administration interface" ta lệnh cho khối Manager start, stop, suspend, resume, forward, rewind chương trỡnh khỏc Ta cú thể lấy danh sỏch tất chương trỡnh sẵn cú để dùng "Programe Table" Khối manager lấy bảng từ tập tin cấu hỡnh VLS (vls.cfg), khơng thể thay đổi mà VLS bắt đầu thời điểm, ta hỏi khối Manager luồng định sẵn gửi Broadcast không ta gặp thông báo lỗi ta dừng luồng mà khụng gửi Broadcast - 62 - + Administration interface: Hiện có hai cách để mở luồng thơng tin: Ta sử dụng "command line" để đưa chủ đề startup Hoặc ta sử dụng "telnet interface" để start/stop/pause luồng thụng tin muốn Không phải thực thi tất lệnh, quyền định file cấu hỡnh "vls.cfg" 3.2.2.2 Thử nghiệm chế độ làm việc: + Kiểu truyền Unicast: Unicast sử dụng bạn muốn gửi luồng tớn hiệu tới máy Client Nó sử dụng cho VOD (truyền hỡnh theo yờu cầu) Hay dịch vụ Internet phỏt triển tớch hợp vào VideoLAN Do băng thông MPEG-2 khoảng từ đến Mbps băng thông cho dịch vụ Internet băng thông rộng từ 2-3 Mbps nờn mạng LAN 100Mbit/s cú thể chia xẻ dịch vụ truyền hỡnh số Internet băng thông rộng cho cỡ hai chục máy trạm + Kiểu truyền Broadcast: Mỏy chủ VLS phát quảng bá video qua mạng LAN cần, tất máy trạm mạng LAN nhận cựng dũng video + Kiểu truyền Multicast: Khi sử dụng Unicast Broadcast ta chạm trán với vấn đề sau sau: ++Với kiểu truyền Unicast nhiều máy trạm muốn nhận luồng thông tin, giao diện mạng máy chủ trở nờn bóo hồ Do đó, số lượng máy trạm bị giới hạn, đặc biệt luồng thông tin lớn - 63 - ++ Với kiểu truyền Broadcast mạng LAN, số lượng máy trạm không giới hạn vỡ tất mỏy mạng cấp nhận luồng thông tin với luồng thông tin khỏi thiết bị giao tiếp mạng máy chủ Nhưng nhiều máy trạm lại khơng muốn nhận luồng thơng tin bị làm ảnh hưởng Nếu muốn gửi vài luồng thông tin lúc, mạng trở nên q bóo hồ Những vấn đề giải ta sử dụng giao thức Multicast Với kiểu truyền Multicast, gói tin gửi mạng tới nhóm Multicast nhóm định trước địa IP Địa IP Multicast thuộc lớp D: 224.0.0.0 —> 239.255.255.255 Những máy trạm truy nhập thoát cách gửi yêu cầu tới mạng Yêu cầu thường gửi nhân hệ điều hành Với hệ điều hành Linux lựa chọn "IP Multicast" mục "Networking options" tích cực VLC nhận câu hỏi nhân hệ điều hành để gửi yêu cầu kết nối Những thiết bị mạng làm việc cần thiết để giữ lại nhớ máy trạm thuộc nhóm tiến tới truyền luồng thơng tin tới Client Nó thực từ Client vài nhóm Dưới ví dụ cụ thể: 1.VLS gửi luồng thông tin tới địa IP Multicast 239.255.12.42 Client số & Client số sẵn sàng tham gia nhận: Server (vls) Network Clients (vlc) stream > 239.255.12.42 > client no1 | > client no2 2.Client số gửi yêu cầu "tham gia" tới nhóm Multicast để nhận luồng thơng tin đó: - 64 - Server (vls) Network Clients (vlc) < - client no3 join 239.255.12.42 3.Client số nhận luồng thông tin: Server (vls) Network Clients (vlc) > client n_1 | stream > 239.255.12.42 -> client n_2 | > client n_3 4.Client số gửi yờu cầu "ra khỏi" nhúm Multicast: Server (vls) Network Clients (vlc) < client no1 leave 239.255.12.42 5.Client số không nhận gỡ thờm từ luồng thụng tin đó: Server (vls) Network Clients (vlc) stream > 239.255.12.42 > client no2 | > client no3 + VOD: Trờn mỏy chủ: Vớ dụ: chỳng ta cú Web server cú tờn miền (DNS) vod.videolan.org Trờn server cú tập tin MPEG video1.mpg video2.mpg có giá trị (dùng được) với máy trạm địa http://vod.videolan.org/test/video1.mpg http://vod.videolan.org/test/video2.mpg Trờn mỏy trạm: - 65 - Trờn Client, chạy vlc với dũng lệnh để xem tập tin video đầu tiên: %vlc http://vod.videolan.org/test/video1.mpg dũng lệnh để xem tập tin video thứ hai: %vlc http://vod.videolan.org/test/video2.mpg Ta sử dụng giao diện để mở: click vào "Net" chọn HTTP enter URL "http://vod.videolan.org/test/video1.mpg" hay " http://vod.videolan.org/test/video2.mpg" Mở Web browser: í tưởng xõy dựng trang Web với danh sách video có giá trị (dùng trờn mỏy trạm) ta nhấn chuột lờn bất kỡ tờn video vlc chạy đoạn video Ta phải viết trang Web với siêu văn liên kết tới tập tin video định cấu hỡnh cho Web browser để nạp vlc tập tin có đuôi mở rộng ".mpg" (hay ".mpeg" hay ".vod") lựa chọn Thông tin cho mỏy trạm vlc chấp nhận URL dũng lệnh: với cấu hỡnh này, file khụng lưu trữ ổ đĩa cứng mỏy trạm đọc trực tiếp vlc VOD kiểu tiờu tốn lớn nguồn tài nguyờn mỏy chủ mạng VOD kiểu truyền unicast Điều có nghĩa 50 mỏy trạm chạy VOD với mỏy chủ VLS, mỏy trạm xem luồng video dạng MPEG-2 Mbps, nguồn tài nguyên cần thiết sau: ++ Của mỏy chủ VOD : 5*50 = 250 Mbit/s đĩa truy nhập 250 Mbit/s kết nối tới mạng xương sống (backbone) ++ Của mạng xương sống (backbone) : dải thông 250 Mbit/s ++ Của Client : Mbit/s kết nối tới backbone - 66 - Ta cú thể thấy VOD cần lượng tài nguyên lớn mỏy chủ truy nhập đĩa, kết nối mạng mạng xương sống (backbone) 3.2.3 Kết thử nghiệm hệ thống: Kết cỏc thử nghiệm mụ tả phần trờn cho thấy hệ thống VideoLAN đáp ứng ứng dụng sau: Video server VLS phõn phối tớn hiệu video tới cỏc mỏy trạm trờn mạng LAN(VLC) cỏc chế độ broadcast, unicast multicast Thử nghiệm mụ hỡnh VOD sử dụng VLS làm VOD server cỏc mỏy trạm cú thể truy nhập xem video theo yờu cầu qua mạng LAN 3.3 Phương hướng phát triển thử nghiệm khác VideoLAN: Dựa thư viện mó nguồn mở mà dự án VideoLAN cung cấp phát triển thêm module chương trỡnh tỏch gúi liệu IP bao gúi dũng MPEG-2 TS theo cỏc giao thức bao gúi mụ tả chương Khi đó, ta sử dụng VLS cổng thu kênh truyền hỡnh số cú khả tách gói video IP phân phối mạng LAN cho phép máy trạm mạng xem kênh truyền hỡnh số chia xẻ dịch vụ Internet băng thông rộng mạng nội - 67 - Kết luận Luận văn nỗ lực việc tiếp cận với nghiên cứu tiến hành nước cho việc tích hợp dịch vụ Internet băng thơng rộng vào hạ tầng truyền hỡnh số Hiện hướng nghiên cứu để triển khai hiệu dịch vụ Internet hạ tầng truyền hỡnh số bao gồm: Mụ phân tích, đánh giá hiệu suất dịch vụ có tính tới ảnh hưởng đặc tính video tốc độ bit thay đổi, hạ tầng thiết kế cho dịch vụ quảng bá, bất đối xứng Nghiên cứu giải pháp truyền dẫn cho kênh ngược(return path) bao gồm khả sử dụng kênh PSTN, kênh GSM hay CDMA cho dịch vụ di động hay sử dụng kênh DVB-S Nghiên cứu giao thức gói khác ưu việt giao thức chuẩn DVB thời(MPE) Tác giả luận văn mong muốn có điều kiện để hoàn thiện module chương trỡnh cho phộp tỏch gúi IP khỏi dũng MPEG-2 TS theo cỏc giao thức bao gúi MPE, ULE để phát triển VideoLAN server thành cổng phân phối dịch vụ Internet truyền hỡnh số mạng cục - 68 - Tài liệu tham khảo Tiếng Anh [1] EBU/ETSI, —Digital Broadcasting Systems for Television, Sound and Data Services; Framing Structure, Channel Coding and Modulation for 11/12 GHz Satellite Services“, ETS 300 421, August 2002 [2] EBU/ETSI, —Digital Video Broadcasting (DVB): DVB specification for data broadcasting“, EN 301 192, June 1999 [3] EBU/ETSI, "Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the use of MPEG-2 Systems, Video and Audio in satellite, cable and terrestrial broadcasting applications", ETR 154, September 1997 [4] MPEG, "Information Technology - Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information Part 1: Systems", ISO/IEC 138181, November 1994 [5] MPEG, "Information Technology - Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information Part 6: DSMCC", ISO/IEC 138186, November 1994 [6] EBU/ETSI, "Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for Service Information (SI) in DVB systems", EN 300 468, November 2000 [7] EBU/ETSI, "Digital Video Broadcasting (DVB); Allocation of Service Information (SI) codes for DVB systems", ETR 162, October 1995 [8] EBU/ETSI, “Digital Video Broadcasting (DVB); Network-independent protocols for DVB interactive services” ETS 300 802 [9] Draft-fair-ipdvb-req-03.txt “Requirements for transmission of IP datagrams over MPEG-2 networks”; G Fairhorst, H D Clausen, B Collini-Nocker; Work in progress; June 2003 [10] Draft-clausen-ipdvb-enc-01.txt “Simple Encapsulation for transmission of IP datagrams over MPEG-2/DVB networks”; H D Clausen, B Collini-Nocker, H Linder, G Fairhorst; Work in progress; May 2003 [11] Draft-fair-ipdvb-ule-01.txt “Ultra Lightweight Encapsulation (ULE) for transmission of IP datagrams over MPEG-2/DVB networks”; G Fairhorst, B Collini-Nocker; Work in progress; October 2003 [12] Draft-fair-ipdvb-ar-00.txt “Address Resolution for IP datagrams over MPEG-2 networks”; G Fairhorst, M.-J Montpetit; Work in progress; June 2003 [13] IP OVER DVB: MANAGEMENT OF SELF-SIMILARITY; Hakan YÚlmaz B.S.; Master Thesis in E.E., Ege University, 1999 [14] VideoLAN Server developer documentation; Cyril Deguet, Tristan Leteurtre; 2002 VideoLAN project - 69 - [15] Clausen, H D., H Linder and B Collini-Nocker, —Internet over Direct Broadcast Satellites“, IEEE Communications Magazine, pp 146-151, June 1999 [16] ISO/IEC 8802; “Information technology; Telecomunications and information exchange between systems; Local and metropolitan area networks; Specific requirements” [17] IETF RFC 1112; “Host Extensions for IP Multicasting”, Standford University [18] Beran, J., R Sherman, M S Taqqu and W Willinger —Long-Range Dependence in Variable-Bit-Rate Video Traffic“, IEEE Transactions on Communications, Vol.43, pp.1566-1579, 1995 [19] Garrett, M W and W Willinger, —Analysis, modeling and generation of self-similar VBR video traffic“, Proceedings of the ACM Sigcomm '94, pp 269-280, 1994 [20] Haskell, B G., A Puri and A N Netravali, Digital Video: An Introduction to MPEG2, Chapman & Hall, USA, 1997 [21] G Geòler, W Fritsche, K.Mayer; “Standardization Support of enhanced IETF IP Encapsulation”, Final Report 04.2004 [22] H Linder and B Collini-Nocker, M Montpetit, M Schmid, G Fairhurst; “Study of Encapsulation and Protocol Performance” Final Report 03.2004