Truyền thông đa phương tiện

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THƠNG - BÀI GIẢNG: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN IT (Dùng cho sinh viên ngành Điện-Điện tử) PT BIÊN SOẠN: TS NGUYỄN QUÝ SỸ HÀ NỘI-2015 ii IT PT Môc lôc THU T NG VÀ CH VIẾT T T ix LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TRUYỀN THÔNG ĐA PHƢƠNG TIỆN 1.1 Giới thiệu PT IT 1.2 Sự phát triển hội tụ 1.2.1 Sự hội tụ viễn thông tin học 1.2.2 Kiến trúc dịch vụ nối mạng 1.2.3 Các máy tính nối mạng 1.2.4 Liên kết 1.2.5 Sự hội tụ 12 1.3 Khung sở công nghệ 12 1.3.1 Các công ngh đa phư ng ti n 13 1.3.2 Kết nối mạng đa phư ng ti n 17 1.3.3 Hội nghị đa phư ng ti n 18 1.3.4 Multicasting 20 1.3.5 Các công ngh cho nội dung số (e-Content) 21 1.4 Khung sở ti u chuẩn h 23 1.4.1 Nghiên cứu sách 25 1.4.2 Công ngh giáo dục 26 1.4.3 Các vấn đề hội tụ sách 27 1.4.4 Sản xuất thị trường 28 1.4.5 Các tiêu chu n m h nh ảnh số công nghi p đa phư ng ti n 29 1.4.6 Các tiêu chu n ITU-T cho h thống truyền thông nghe nh n 31 1.4.7 Các tiêu chu n m h a h nh ảnh 32 1.4.8 Các tiêu chu n m h a m 33 1.4.9 Các tiêu chu n đ ng ộ gh p đa phư ng ti n 33 1.4.10 Các tiêu chu n MPEG truyền thông đa phư ng ti n 35 1.5 Kết u n 39 CHƢƠNG II KHUNG CƠ SỞ ĐỂ TIÊU CHUẨN H A MULTIMEDIA 40 2.1 Giới thiệu 40 2.2 Các hoạt động ti u chuẩn h 41 2.2.1 Nh ng lí đ t m kiếm tiêu chu n 42 2.2.2 Nh ng giao di n tiêu chu n h a 42 2.2.3 Thời gian đ tiêu chu n h a 44 2.2.4 Sự chu n h a diễn ? 45 2.2.5 Ai quản lý hoạt động chu n h a? 46 2.2.6 Sự chu n h a sử dụng nh ng n i ? 46 2.2.7 Chu tr nh công ngh sản ph m dịch vụ chu n h a 47 2.3 Các tiêu chuẩn để xây dựng sở hạ tầng thông tin toàn cầu 48 2.3.1 Khái ni m 50 2.3.2 Mục đích thực hi n 51 2.3.3 Mô h nh chức n ng 54 2.3.4 Mô h nh thực thi 55 2.3.5 Cách tiếp cận theo kịch ản (Scenarios Approach ) 57 iii 2.3.6 Các n lực tiêu chu n h a 58 2.3.7 Chư ng tr nh nghiên cứu nh m tiêu chu n h a ITU-T cho GII 60 2.3.8 Các định hư ng cho tư ng lai 63 2.4 Ti u chuẩn h q trình truyền thơng đ phƣơng tiện 63 2.4.1 Chiến lược ITU-T 63 2.4.2 Định hư ng ISO IEC JTC1 nh ng tiêu chu n đa phư ng ti n 65 2.4.3 Các tiêu chu n IETF 70 2.4.4 Dự án chu n h a ETSI đối v i ứng dụng, phần Middleware mạng 71 2.4.5 Các hoạt động liên quan t i GII 73 2.5 ISO/IEC MPEG-21 73 2.5.1 Mô h nh người sử dụng (User Model) 75 2.5.2 Các phần tử số (Digital Items) 75 2.5.3 Kế hoạch thực hi n (Work Plan) 76 2.5.4 Các kịch ản sử dụng MPEG-21 77 2.5.5 Các yêu cầu người sử dụng 78 2.6 Các ti u chuẩn internet đ phƣơng tiện củ IETF 81 2.7 Diễn đàn i n nh công nghiệp 82 2.8 Kết u n 96 3.1 Mở đầu 97 IT CHƢƠNG III LỚP ỨNG D NG 97 PT 3.2 Các ứng dụng củ ITU 101 3.2.1 Các dịch vụ h thống đa phư ng ti n 103 3.2.2 Các mạng cáp ng rộng kết hợp Truyền dẫn h nh ảnh, m 104 3.2.3 Tư ng tác quảng 105 3.3 Các ứng dụng MPEG 107 3.3.1 PC đa phư ng ti n 108 3.3.2 Truyền h nh số thiết ị lưu tr 109 3.3.3 Hội nghị đa phư ng ti n, tạo dịng thơng tin tư ng tác quảng 113 3.4 Quảng s 117 3.4.1 Hội tụ c sở hạ tầng viễn thông quảng 118 3.4.2 Dịch vụ phát truyền h nh số-DAB/DMB 120 3.4.3 Các dịch vụ tư ng tác truyền h nh số 126 3.5 Các ứng dụng củ H cho truyền thông đ phƣơng tiện 127 3.5.1 Các giao thức sử dụng H 323 127 3.5.2 Các thành phần H 323 128 3.5.3 Quá tr nh kết nối 128 3.6 Ứng dụng H MPEG-4 n n truyền hình s 129 3.6.1 Ứng dụng MPEG-4 129 3.6.2 Ứng dụng H 264 132 3.7 Các ứng dụng MPEG- truyền tải IPTV 138 3.8 Kết u n 140 CHƢƠNG IV LỚP MIDDLEWARE 141 4.1 Giới thiệu 141 iv 4.2 Midd ew re cho đ phƣơng tiện 142 4.3 M h thông tin 143 4.3.1 i u diễn nội dung thông tin 143 4.3.2 Các công ngh n n cốt l i 145 4.3.3 Các kiến trúc công ngh chuy n m 148 4.4 Tạo d ng thông tin 152 4.4.1 Tạo dòng video qua Internet 153 4.4.2 Nh ng thách thức đ truyền tải video thời gian thực qua Internet 163 4.4.3 Kiến trúc end-to-end cho truyền tải video MPEG-4 qua Internet 164 4.4.4 Truy cập ng rộng 165 4.4.5 C sở chất lượng dịch vụ 166 4.5 An ninh củ hệ th ng đ phƣơng tiện 166 4.5.1 H thống truy cập c điều ki n (CA) 166 4.5.2 H thống quản lý ản quyền số DRM-K thuật Watermarking 169 4.6 Kết u n 176 CHƢƠNG V LỚP MẠNG 177 5.1 Giới thiệu 177 IT 5.2 Các chức n ng mạng 178 5.2.1 Mô h nh tham chiếu OSI 178 5.2.2 áo hi u mạng truyền thông 182 5.2.3 Thủ tục định tuyến cho truyền thông đa phư ng ti n 183 5.3 Phân t ch ƣu ƣ ng mạng 183 PT 5.4 Ch t ƣ ng d ch vụ hệ th ng đ phƣơng tiện n i mạng 184 5.4.1 Định nghĩa QoS 185 5.4.2 Các mơ hình QoS 185 5.4.3 Các tham số chất lượng dịch vụ 189 5.5 Mạng viễn thông hệ s u NGN 191 5.5.1 Mô h nh kiến trúc chức n ng NGN 191 5.5.2 Mô h nh ph n l p NGN 195 5.5.3 Ph n h đa phư ng ti n IP (IMS) 197 5.5.4 Xu hư ng phát tri n NGN 201 5.6 Các mạng truy c p ng rộng 202 5.6.1 Công ngh truy nhập xDSL 202 5.6.2 Mạng cáp quang 218 5.6.3 Các mạng vô tuyến ng rộng-Wimax 222 5.7 Mạng phân ph i nội dung CDN 224 5.7.1 Mạng sử dụng Caching Proxies 225 5.7.2 Mạng sử dụng Server Farms 227 5.7.3 Mạng ph n phối nội dung 228 5.7.4 H thống định tuyến yêu cầu 232 5.8 Kết u n 233 TÀI LIỆU THAM KHẢO 234 v DANH M C HÌNH VẼ IT Hình I-1 Mơ h nh mức cho mạng truyền thông đa phư ng ti n Hình I-2 Kiến trúc ngang hàng kiến trúc Client-Server Hình I-3 Một ứng dụng gi a hai người sử dụng thực hi n ằng kiến trúc ngang hàng client-server Hình I-4 Một ví dụ giao di n ngang mở 11 Hình I-5 Các tham số chất lượng ộ m h a 25 Hình I-6 Ng n xếp giao thức chung thiết ị đầu cuối nghe nh n 31 H nh II-1 Các tiêu chu n k thuật v i kiến trúc ph n l p 43 H nh II-2 Vị trí tiêu chu n chu kỳ sản ph m 44 H nh II-3 Định thời gian tiêu chu n liên quan t i đường cong S công ngh 45 H nh II-4 S đ liên h gi a chu kỳ công ngh sản ph m dịch vụ tiêu chu n h a 48 H nh II-5 Gi i hạn thực thi đề xuất cho GII 52 H nh II-6 Các dạng chức n ng GII c ki u giao di n khác 55 H nh II-7 Các thiết ị thông tin nối ởi mạng viễn thông 57 Hình II-8 C cấu tổ chức ITU-T 65 Hình II-9 C cấu tổ chức JTC1 69 H nh II-10 Truy cập đa phư ng ti n phổ thông 78 H nh II-11 Quan h người sử dụng v i tư ng tác 79 H nh II-12 Tư ng tác gi a nh ng người sử dụng 80 PT Hình II-13 Cấu trúc tổ chức TINA-C 85 Hình III-1 Ứng dụng mơ h nh chu n đ mô tả dịch vụ đa phư ng ti n 102 Hình III-2 Kiến trúc tham chiếu h thống cáp IP 105 Hình III-3 Mơ h nh chức n ng tham chiếu đa phư ng ti n tư ng tác 107 Hình III-4 Một ví dụ cấu trúc ảnh I, P, m h a MPEG-1 109 Hình III-5 H thống MPEG-2 111 Hình III-6 ộ giải m video MPEG-2 112 Hình III-7 ộ m h a-giải m (CODEC) cho m h a m đa kênh tư ng thích ngược MPEG-2 113 Hình III-8 Một CODEC suy rộng cho m đa kênh m h a AAC MPEG-2 113 Hình III-9 Các thành phần khác MPEG-4 115 Hình III-10 Kiến trúc thiết ị đầu cuối MPEG-4 116 Hình III-11 Mơ h nh ộ giải m h thống MPEG-4 116 Hình III-12 Mạng đ n tần (A) mạng đa tần ( -m i màu tần số khác nhau) 121 Hình III-13 Các iến th S-DMB 122 Hình III-14 Tổng th dịch vụ thành phần dịch vụ DA DM 123 Hình III-15 M hố ngu n, đ ng ộ gh p kênh cho dịch vụ video DM 123 Hình III-16 Kết hợp mạng DM GSM UMTS đ cung cấp dịch vụ tư ng tác 126 Hình III-17 Cơng ngh dịch vụ vụ d li u tư ng tác 127 Hình III-18 Các thành phần H 323 128 vi Hình III-19 Kết nối gi a hai m đầu cuối H 323 129 Hình III-20 Sự tổ hợp khung h nh MPEG – 131 Hình III-21 Cấu trúc ộ m h a giải m video MPEG – 132 Hình III-22 Các h s H.264 137 Hình III-23 Cấu trúc ph n l p Video H 264 137 Hình III-24 Các khung, trường tích lu đan xen 138 Hình III-25 Truyền phát MPEG-2 qua IP 139 H nh IV-1 Các lĩnh vực nghiên cứu tổ chức phát tri n 142 H nh IV-2 Các thành phần h thống multimedia end-to-end 143 H nh IV-3 Cấu trúc m h a c ản H 264 AVC cho macro block 146 H nh IV-4 Kiến trúc chuy n đổi miền m ảnh xếp tầng đ giảm tốc độ it 148 H nh IV-5 Các kiến trúc chuy n đổi đ n giản h a đ giảm tốc độ it: 149 H nh IV-6 Hội nghị truyền h nh m quan mạng WAN 151 Hình IV-7 Kết hợp video ằng cách tiếp cận chuy n đổi m h a 152 H nh IV-8 Các khối c ản kiến trúc tạo dòng video 153 PT IT H nh IV-9 a ộ m h a video không co gi n ộ giải m video không co gi n 154 H nh IV-10 a ộ m h a video c th co gi n ộ giải m video c th co gi n 155 H nh IV-11 Các yếu tố tác động t i chất lượng i u diễn video 164 H nh IV-12 Kiến trúc end-to-end đ truyền tải video MPEG-4 165 Hình IV-13 Các thành phần h thống CA DV chung 167 Hình IV-14 Cấu trúc a tầng khoá 169 Hình IV-15 S đ nhúng watermark s đ khôi phục watermark 171 Hình IV-16 Các loại watermark 172 H nh V-1 Mô h nh l p OSI 178 H nh V-2 Các giao thức mô h nh OSI 179 Hình V-3 Ví dụ QoS áp dụng mơ h nh IntServ 186 Hình V-4 Hoạt động giao thức RSVP 187 Hình V-5 Kiến trúc Diffserv 188 Hình V-6 ng thông khả dụng 189 Hình V-7 Các loại trễ truyền g i tin qua ộ định tuyến 190 Hình V-8 Minh họa hi n tượng tràn ộ đ m 191 Hình V-9 Kiến trúc chức n ng tổng quan NGN 193 Hình V-10 Kiến trúc ph n l p mạng h NGN 196 Hình V-11 Kiến trúc chức n ng ph n h IMS 199 Hình V-12 So sánh chức n ng chuy n mạch mềm IMS 201 Hình V-13 Tốc độ it DSL v i độ dài mạch vòng cho d y 26 AWG (khơng c ộ lặp)202 Hình V-14 H thống truyền dẫn song công kép 204 Hình V-15 Mơ h nh tham chiếu ADSL 206 Hình V-16 Truyền dẫn hai hư ng ị gi i hạn tần số thấp 208 Hình V-17 ADSL gh p ph n chia theo tần số 208 vii Hình V-18 Truyền dẫn xoá tiếng vọng ADSL 209 Hình V-19 Cấu h nh ADSL chu n c ộ chia 210 Hình V-20 Cấu h nh ADSL khơng c ộ lặp phía khách hàng 211 Hình V-21 Cấu h nh ADSL c ộ lọc thông thấp m i n thoại 212 Hình V-22 Cấu h nh VDSL 213 Hình V-23 Cấu h nh VDSL c HU thụ động 213 Hình V-24 Cấu h nh VDSL c Hu tích cực 214 Hình V-25 IPTV FTTH network using PON technologies 220 Hình V-26 Định vị proxy mạng Internet 225 Hình V-27 Mơ h nh sử dụng cache 226 Hình V-28 Ph n cấp caching CDN 227 PT IT Hình V-29 Tri n khai Server Farm CDN 228 Hình V-30 Tr nh tự đáp ứng nội dung đ n giản 230 Hình V-31 Kiến trúc mạng CDN 230 Hình V-32 Cấu trúc h thống định tuyến yêu cầu 233 viii THU T NG Ch viết VÀ CH VIẾT T T T tiếng Anh t t Ngh tiếng Việt Authentication, Authorization and Accouting Xác thực, Cấp ph p, Kế toán AES Advanced Encryption Standard Tiêu chu n mật m h a tiên tiến AK Authorization Key Kh a cấp phép ASI Asynchronous Serial Interface Giao di n số nối tiếp ất đ ng ộ Advanced Television Systems Ủy an h thống truyền h nh Committee tiên tiến AVC Advanced Video Coding M h a Video tiên tiến CA Conditional Access Truy cập c điều ki n CBC Cipher Block Chaining Chu i khối mật m CEK Content Encryption Key Kh a m h a nội dung CI Common Interface Giao di n chung CMLA Content Management License Administrator Quản trị giấy ph p quản lý nội ATSC IT AAA dung Ghép kênh phân chia theo tần số Coded OFDM CRL Certificate Revocation List Danh sách hủy ỏ chứng nhận CSA Common Scrambling Algorithm Thuật toán trộn chung DAB Digital Audio Broadcasting Phát quảng kĩ thuật số DCF DRM Content Format Khuôn dạng nội dung DRM DEA Data Encryption Algorithm Thuật toán m h a d li u DES Data Encryption Standard Tiêu chu n mật m h a d li u DLDRM Download and DRM Tải DRM DMB Digital Multimedia Broadcasting Phát quảng đa phư ng ti n số DRM Digital Rights Management Quản lý ản quyền kĩ thuật số DTH Direct To Home T i tận nhà Digital Terrestrial Television Truyền h nh quảng mặt đất ký Broadcasting thuật số DTV Digital TV Truyền h nh số DVB Digital Video Broadcasting Phát quảng video số DVBCBMS DVB-Convergence of Broadcast and Mobile Services Hội tụ dịch vụ quảng di động-DVB DVB-H DVB-Handheld DV cho thiết ị cầm tay DTTB PT COFDM trực giao c m h a sửa l i ix Ch viết T tiếng Anh t t Ngh tiếng Việt DVB-T DVB-Terrestrial DV phát mặt đất ESG Electronic Service Guide Hư ng dẫn dịch vụ n tử ETSI European Telecommunication Standards Institute Vi n tiêu chu n Ch u Âu FDM Frequency Division Multiplexing Gh p kênh ph n chia theo tần số FEC Forward Error Correction Sửa l i trư c FLUTE FLUTE GPS Global Positioning System Ứng dụng truyền file dùng mạng đ n hư ng H thống định vị toàn cầu Tiêu chu n n n video ITU H.264 High-Speed Downlink Packet Access Truy cập g i đường xuống tốc độ cao ICI Inter Carrier Interference Can nhiễu gi a s ng mang The ITU’s framework for 3G C cấu ITU cho dịch vụ services 3G IMT2000 IP Datacasting IPE IP Encapsulator IPsec IP security ISDB-T ISI ITU LTE MBMS PT IPDC IT HSDPA Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial Inter Symbol Interference International Telecommunication Union Quảng IP Đ ng g i IP ảo mật IP Tích hợp dịch vụ số phát quảng mặt đất Can nhiễu gi a kí hi u điều chế Hi p hội Viễn thông quốc tế Long-Term Evolution Phát tri n dài hạn Multimedia Broadcasting and Dịch vụ phát quảng đa Multicasting Services hư ng đa phư ng ti n MediaFLO Media Forward Link Only Công ngh quảng đa phư ng ti n Qualcomm Đ ng g i đa giao thức MPE Multi-Protocol Encapsulation MPEG Motion Pictures Expert Group NOC National Ops Center Trung t m điều hành quốc gia OFDM Orthogonal FDM Gh p kênh ph n chia theo tần số Nh m chuyên gia h nh ảnh động x Optical splitters: Các ộ chia quang thường sử dụng đ chia tín hi u hi u quang đ n thành nhiều tín hi u, chúng làm chức n ng mà không làm thay đổi trạng thái tín hi u, ngồi chúng khơng iến đổi tín hi u quang thành xung n Các ộ chia quang thường dùng đ gh p nhiều tín hi u quang vào tín hi u quang đ n Các ộ chia cho ph p t i 32 nhà riêng chia s ng tần mạng FTTx, thường dùng mạng kh p kín Cáp quang ộ chia quang thành phần thụ động Vi c sử dụng thành phần thụ động đ hư ng s ng ánh sáng truyền qua mạng mà không cần sử dụng ộ điều n ngu n từ xa, điều làm giảm giá thành vận hành ảo dưỡng Mục đích ONT cung cấp cho thuê ao IPTV giao di n đ kết nối t i PON N nhận lưu lượng dư i dạng quang, ki m tra nội dung địa g i mạng, iến đổi chúng thành tín hi u n ONT c th đặt ên ên khu nhà ở, thường lấy ngu n đ luôn, n ao g m số mạch phụ cho ph p n thoại hoạt đông nh thường ị ngu n Phần l n ONTs ao g m giao di n ethernet dành cho lưu lượng d IT li u, kết nối RJ-11 dùng đ kết nối t i h thống n thoại nhà, giao di n cáp đ ng trục đ cung cấp kết nối t i TV ONT chịu trách nhi m chuy n đổi d PT li u thành tín hi u dạng quang cho truyền dẫn mạng PON Hình V-25 minh họa cấu trúc mạng PON c ản c th x y dựng đ h trợ cung cấp IPTV dịch vụ Internet tốc độ cao t i nhà riêng khác Hình V-25 IPTV FTTH network using PON technologies Theo Hình V-25 phần sợi quang đ n chạy từ “ ackend office” đến ộ chia quang, chúng thường đặt gần nhà riêng thuê ao ng 220 thông sợi quang thường chia s n c khả n ng h trợ dung lượng ng thông cao khoảng từ 622M ps đến vài giga yte d li u gi y Thêm vào đ thành phần vật lý mạng PON Hình V-25 minh họa vi c truyền c s ng ánh sáng khác mạng dùng đ mang lưu lượng Internet tốc độ cao c s ng thứ c s ng thứ hai định mang dịch vụ truyền h nh IP c s ng thứ a c th dùng đ mang lưu lượng tư ng tác từ mạng nhà riêng thuê ao quay trở lại thiết ị đầu cuối dịch vụ nhà cung cấp Cũng h nh vẽ c vài ộ lọc đặc i t gọi đa truy nhập ph n chia theo c s ng lắp đặt tai trung t m d li u ên OLT điều cho ph p mạng PON h trợ truyền tải nhiều kênh song song nhiều c s ng đoạn quang V i WDM, khả n ng mạng t ng lên gán tín hi u nguyên thủy từ ngu n quang vào c s ng riêng i t phổ truyền dẫn quang C vài loại mạng PON phổ iến PON, EPON, GPON h trợ dịch vụ TV c ản ng RF truyền thống IPTV Chi tiết loại mạng IT nêu phần b/ BPON (Broadband PON) PON dựa chu n G 983 ITU-T, cấu trúc mạng FTTx loại h trợ tốc PT độ d li u đạt t i 622M ps cho đường xuông, h n 155M ps cho đường lên V n phư ng thức truyền ất đối xứng, nghĩa giao tiếp đường xuống cao h n tốc độ đường lên Lý điều d li u đường xuống truyền theo dạng m t i m gi a OLT m i ONT, đ đường lên m i ONT cấp khe thời gian đ truyền d li u Vi c gán khe thời gian làm giảm khả n ng xung đột lưu lượng gi a ONT mạng, nhiên vi c giảm ao g m tốc độ d li u kênh giao tiếp đường lên Chú ý mạng PON c th thay đổi đ h trợ lưu lượng d li u đối xứng Các mạng PON sử dụng phư ng thức truyền không đ ng ộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) Các mạng ATM phổ iến cho vi c cung cấp d li u tốc độ cao, thoại ứng dụng truyền h nh ATM chia tất thông tin thành dạng khối gọi tế Nh ng tế c kích thư c cố định – m i tế c ytes mào đầu trường thông tin g m 48 ytes d li u Trường thông tin tế ATM mang nội dung IPTV, đ mào đầu ao g m thông tin cần thiết cho chức n ng giao thức ATM ATM ph n loại ki u giao thức kết nối c định hư ng Tức là, kết nối gi a ên thu ên phát thiết lập trư c d li u truyền h nh IP truyền mạng Khả n ng dự tr ng thông cho thời m ứng dụng nhậy cảm đặc trưng khác mạng ATM Điều đặc i t h u dụng cho vi c 221 cung cấp dịch vụ IPTV Vi c xếp kênh riêng rẽ cho dịch vụ khác giúp loại trừ xuyên nhiễu c/ EPON (Ethernet PON) Mạng EPON mạng c công ngh truy nhập dựa cáp quang chúng phát tri n ởi nh m nghiên cứu IEEE gọi nh m EFM (Ethernet in the first mile) công nhận tiêu chu n vào n m 2004 Trong mạng tốc độ h trợ phụ thuộc vào khoảng cách gi a OLT ONT Chú ý EPON h trợ lưu lượng mạng ethernet d/ GPON (Gigabit PON) GPON h thống truy nhập cáp quang, chúng x y dựng dựa tiêu chu n ITU-T G 984, GPON c ản n ng cấp từ mạng PON ngồi cịn h trợ:  Tốc độ truyền cao h n: Tốc độ đường xuống 2,5G it s tốc độ đường lên 1,5G it s Tốc độ c th đạt khoảng cách lên t i 20km  H trợ giao thức: Ethernet, ATM SONET IT  N ng cao tính ảo mật Các mạng GPON c th h trợ nhiều giao thức giúp cho nhà khai thác mạng tiếp tục cung cấp cho khách hàng dịch vụ viễn thơng truyền thống, ngồi c khả n ng gi i thi u dịch vụ m i IPTV c sở hạ tầng mạng ảng tổng kết tất đặc tính khác cơng ngh PON dùng đ mang PT họ tín hi u IPTV Bảng V-5 So sánh công ngh PON Các t c độ d ITU-T Specification BPON G.983 GPON G.984 EPON P802.3ah iệu Gi o thức truyền dẫn 622 Mbps downstream and ATM IP over Ethernet 155 Mbps upstream 2.5 Bbps downstream and Ethernet and SONET 1.5 Gbps upstream 1.25 Bbps downstream and Gigabit Ethernet 1.25 Gbps upstream Thêm vào đ đặc tính chúng c th mở rộng ởi mạng FTTx, mạng PON c th phục vụ kiến trúc mạng l i lai gh p cáp đ ng trục quang mạng quảng không d y e/ Các mạng AON (Active optical networks) Các mạng AON sử dụng thành phần n gi a đầu cuối người dùng IPTV trung t m d li u Ngoài kiến trúc mạng AON tận dụng ộ cắm ethernet đặt ên trung t m d li u IPTV m cuối mạng quang 5.6.3 Các mạng vô tuyến ng rộng-Wimax Các dịch vụ LAN vô tuyến, cụ th Wi-Fi (IEEE 802 11), đ phổ biến v i m “hot spot” vô tuyến, m đ cho ph p sử dụng Internet từ hàng nghìn vị 222 trí nư c Tuy nhiên Wimax-một cơng ngh hứa hẹn cung cấp tốc độ 20Mbps vùng phủ sóng tồn thành phố v i vài tháp phát s ng đ mang lại kỳ vọng cho khách hàng Wimax có th tri n khai Wimax cố định (802 16d) Wimax di động (IEEE 802.16e) a/ Wimax c đ nh Tham chiếu t i IEEE 802.16-2004, Wimax cố định có th cung cấp tốc độ d li u 70-100Mbps IEEE 802.16d dựa sử dụng công ngh OFDM v i đa s ng mang (256 s ng mang) OFDMA cho đa truy nhập v i 2048 sóng mang Cơng ngh OFDM v i đa s ng mang ảo v máy thu khỏi fading đa đường hi u ứng chọn lọc tần số Truy nhập vô tuyến cố định Wimax đ tri n khai Châu Âu, M , Singapore, Hong Kong nhiều nư c khác Dịch vụ Wimax cố định không thiết kế đ cung cấp bất kỳ chức n ng di động b/ WiMAX di động Trong lúc chờ đợi tiêu chu n, Hàn quốc đ ấn định ng tần 2,3-2,4 GHz cho dịch vụ Wimax công ty LG Samsung v i Vi n nghiên cứu Đi n IT tử-Viễn thông Hàn quốc (ETRI) đ phát tri n tiêu chu n gọi WiBro (vô tuyến ng rộng) Tiêu chu n sử dụng điều chế OFDM cung cấp 0,5-1 Mbps/1khách PT hàng tốc độ 60 km/giờ WiBro có th sử dụng đ cung cấp truy cập vô tuyến ng rộng cho thiết bị đầu cuối xe c gi i Các tiêu chu n Wimax di động đ phát tri n dựa tiêu chu n WiBro Hàn quốc Nhận chất không đối xứng truyền d li u, tiêu chu n m i đ dựa k thuật điều chế gọi OFDM có th mở rộng (SOFDM-Scalable OFDM) Các tiêu chu n cho Wimax di động mà đ kết thúc vào n m 2006 cho ph p di động lên t i 150km/giờ c đặc m h trợ ng ten vô hư ng-tiêu chu n cho thiết bị đầu cuối di động Wimax di động (IEEE 802.16e) cung cấp tốc độ d li u lên t i 15Mbps dải xấp xỉ 10Km Wimax di động đ mở hư ng m i sử dụng dịch vụ đa phư ng ti n di động:  Đa số công ngh vận chuy n đa phư ng ti n di động dựa IP unicast multicast Chẳng hạn công ngh 3G, dịch vụ multicast MBMS, DVBH v i đ ng g i d li u IP, DAB-IP  Các công ngh Wimax cung cấp môi trường cho vận chuy n d li u đa phư ng ti n IP xem đầy tiềm n ng môi trường bị hạn chế phổ tần 3G DVB-H  Các n thoại di động đ c cung cấp giao di n Wi-Fi (802.11b), Wimax Wi ro Samsung i730 cho Wi-Fi Samsung M800 cho Wimax 223  Các ứng dụng sẵn sàng có th cung cấp truyền h nh di động qua Wimax ng rộng vô tuyến v i khả n ng tư ng thích tồn cầu WiBro Wimax cho ph p máy n thoại đ nhiều nhà khai thác ki m tra (chẳng hạn TIM Ý, Sprint Nextel, “3” UK) Chúng c đặc trưng truy cập Internet, khả n ng thiết cập gọi video t i nhiều người nhận thiết lập lu ng dịch vụ âm hình ảnh Nhiều thiết bị đầu cuối cầm tay, n thoại thơng minh PDA có WiBro (trong đ c Samsung i730, Samsung M800, and Samsung H1000) đ ki m thử 5.7 Mạng phân ph i nội dung CDN Mạng Internet đ hoàn thi n t i giai đoạn mà cung cấp kết nối đ h trợ tr nh nt We e-mail Các công ty thư ng mại n tử, publisher, nhà cung cấp nội dung xem We phư ng ti n đ tải nội dung phong phú t i khách hàng họ Ví dụ ứng dụng tin tức dịch vụ giải trí, giao dịch thư ng mại n tử, ki n th thao n ng hổi Các c sở hạ tầng h trợ cho ứng dụng mạng CDN: mạng ph n phối ph n phát nội dung IT Các mạng CDN thêm vào mạng internet phần quản lý chất lượng dịch vụ Ví dụ thực hi n tốt h n nhờ vào k thuật lưu gi tái tạo nội dung Chúng tạo tiềm n ng m i cho dịch vụ giá trị gia t ng, khoanh vùng nội dung hay PT cá nh n hoá nội dung, cho ph p truy nhập nội dung nhanh an tồn, tự động thích ứng nội dung,… Tập phần tử mạng xếp đ ph n phát nội dung t i client hi u h n Cụ th mạng CDN ao g m h thống định tuyến yêu cầu, server lưu, h thống ph n phối, h thống tính cư c Dịch vụ CDN truy xuất nhờ proxy ứng dụng cụ th , ví dụ HTTP proxy (dùng cho lưu lượng We nh thường), RTSP proxy (dùng cho lu ng đa phư ng ti n) Các proxy định vị iên mạng đ đầu cuối người sử dụng kết nối t i, mơ tả Hình V-26 M i nút CDN định vị gần v i user (truy nhập mạng), tạo thích ứng v i thay đổi chất lượng thiết ị đầu cuối người sử dụng thay đổi sở thích họ Cụ th CDN cung cấp chức n ng sau:  Cá d v đn ướn định hư ng yêu cầu t i cache server gần khả dụng  Cá d v p ân p server lưu  Cá d v tín i là, server gốc ph n phối nội dung t i tập ướ đ xử lý, đo, ghi lại vi c sử dụng nội dung 224 C sở hạ tầng mạng CDN, ao g m toàn ộ dịch vụ thiết ị, cung cấp xếp ch ng cho mạng internet hi n tại, cần thiết đ đảm ảo quản lý chất lượng cho nội dung đa phư ng ti n Ưu m CDN làm giảm nhỏ thời gian mạng, giảm tải mạng, thu nhỏ vùng địa lý qua, gần client h n, giảm trễ quay vòng, giảm tải origin server, giảm thời gian xử lý, cải thi n tính v ng khả dụng nội dung Theo cách này, CDN hoạt động phần tử trung gian gi a đầu cuối người sử dụng nhà sở h u nội dung Các dịch vụ ph n phát nội dung cung cấp ởi ISP, nhà sở h u nội dung, hay công ty l n (cho sử dụng nội ộ) Họ tạo phư ng ti n đ nghiên cứu, ởi v hoạt động n vô h nh đối v i đầu cuối người PT IT sử dụng Hình V-26 Đ nh v proxy mạng Internet Dư i đ y đưa hai ki u mạng nội dung cổ n mạng ph n phối nội dung v i tr nh phát tri n n khái niềm c ản mạng 5.7.1 Mạng sử dụng C ching Proxies Một ki u mạng nội dung sử dụng vài n m gần đ y mô h nh sử dụng caching proxy Mô h nh sử dụng cache Hình V-27 225 Yêu cầu HTTP Server gốc Cache Proxy Yêu cầu HTTP Đáp ứng HTTP Đáp ứng HTTP Yêu cầu HTTP Đáp ứng HTTP Server gốc client Hình V-27 Mơ hình sử dụng c che rowser gửi tất yêu cầu HTTP t i cache, đối tượng yêu cầu c cache th cache trả lại đối tượng đ cho client, cịn đối tượng u cầu khơng c cache th cache yêu cầu đối tượng từ origin server, sau đ trả lại đối tượng cho client, cache đ ng vai trò client server Như vậy, mạng sử dụng ởi ISP đ tạo lợi ích cho user truy nhập internet, quay số truy nhập qua modem cap Đ cải thi n độ IT thực thi giảm ng tần sử dụng, caching proxy đặt gần v i user Các user khuyến khích gửi yêu cầu chúng t i ộ nh cach gửi trực tiếp t i origin server Khi cấu h nh thích hợp thực hi n, toàn ộ V vậy, caching proxy PT phiên tr nh t user qua caching proxy cụ th đ ao g m "hot set" tất nội dung quan sát ởi tất user caching proxy đ 226 Server nội dung g c Server nội dung g c Y u cầu tới Server g c Proxy Server mẹ Proxy Server mẹ Y u cầu nội dung t Server Content1.com Proxy Server biên Y u cầu nội dung t Server Content2.com Proxy Server biên IT Proxy Server biên Y u cầu tới Server g c Proxy Server biên Client yêu cầu d iệu nội dung Content Client PT Hình V-28 Phân c p c ching CDN Khi yêu cầu xử lý caching proxy thay mặt cho user, định khác c th tạo ra, là:  Một nhà cung cấp tri n khai ộ nh cache nhiều vị trí địa lý khác c th tri n khai caches mẹ vùng đ tập hợp yêu cầu đáp ứng người sử dụng Điều c th cải thi n độ thực thi tiết ki m ng tần Khi c caches mẹ, c ph n cấp cache  Sử dụng giao thức parenting (rich parenting protocols), cach proxy mẹ dư thừa c th tri n khai đ dự phòng  Sử dụng giao thức parenting tư ng tự, yêu cầu c th ph n chia yêu cầu miền nội dung trung t m gửi t i cache mẹ Điều đ c th tạo hi u sử dụng tài nguyên caching proxy l n S đ Hình V-28 mơ tả mơ h nh ph n cấp cache Chú ý s đ đưa cấu h nh khả dụng, ngồi cịn c nhiều cấu h nh khác khả dụng Cụ th là, client c th trao đổi trực tiếp v i nhiều caching proxies 5.7.2 Mạng sử dụng Server F rms 227 Server nội dung Server nội dung Server nội dung Server nội dung Y u cầu nội dung t ClientB Chuyển mạch nội dung Lớp 4-7) Y u cầu nội dung t ClientA Y u cầu nội dung t ClientB Y u cầu nội dung t ClientA Hình V-29 Triển kh i Server F rm CDN Một ki u mạng nội dung n a sử dụng nhiều n m gần đ y server IT farm Một server farm tiêu i u gọi chuy n mạch “nội dung” chuy n mạch “thông minh” (nghĩa sử dụng thông tin l p đến l p mô h nh OSI) Chuy n mạch xem x t yêu cầu nội dung chuy n chúng gi a nh m server PT Mục đích server farm là:  Tạo ấn tượng nh m server thực tế origin đ n  C n ằng tải yêu cầu qua tất server nh m  Tự động định tuyến yêu cầu khỏi server ị hỏng  Định tuyến tất yêu cầu đối v i phiên user t i server, đ ảo t n trạng thái phiên S đ Hình V-29 mơ tả vi c tri n khai server farm đ n giản Một ki u mạng nội dung tư ng tự (nghĩa là, tri n khai gần v i servers) có th tạo v i Server lưu thay cho chuy n mạch 5.7.3 Mạng phân ph i nội dung Cả mô h nh ph n cấp cache server farms k thuật h u ích, c hạn chế Server farms c th cải thi n độ mở rộng server gốc Tuy nhiên, c nhiều servers phần tử khác tri n khai gần server gốc, nên cải thi n vấn đề thực thi đ tắc nghẽn mạng Các Caching proxy c th cải thi n vấn đề thực thi tắc nghẽn mạng (do chúng định vị gần client) chúng lưu gi đối tượng dựa vào nhu cầu client Vi c lưu gi dựa vào nhu cầu client thực hi n không tốt yêu cầu đối tượng xác định truyền gi a nhiều caching proxies khác (Trong trường hợp 228 đối tượng c th yêu cầu n lần qua n caching proxies khác nhau, tạo n caching proxy yêu cầu t i rigin server hoạt động c th xảy mà không cần c ất kỳ caching proxies tri n khai ) Do vậy, nhà cung cấp nội dung v i ngu n nội dung ưa chuộng c th nhận thấy phải quan t m đến lượng l n server farms, c n ằng tải, kết nối ng tần cao đ đáp ứng nhu cầu Đ loại ỏ hạn chế này, ki u mạng nội dung khác đ tri n khai nh ng n m gần đ y đ mạng ph n phối nội dung (CDN) Một mạng CDN chuy n cấu h nh tư ng tự Server Farm t i vị trí mạng caching Proxy chiếm lĩnh Mạng CDN c nhiều ản m i mục nội dung Một yêu cầu từ tr nh t mục nội dung đ n định hư ng t i ản “tốt”, đ “tốt” thường c nghĩa mục đ phục vụ t i client nhanh h n so v i thời gian t m nạp từ server ngốc Thông tin tĩnh vị trí địa lý kết nối mạng thường không đủ đ lựa chọn ản tốt V vậy, CDN kết hợp thông tin động điều ki n mạng tải server lưu, định hư ng yêu cầu đ c n ằng tải So v i vi c sử dụng server server lưu trung IT t m d li u, CDN h thống tư ng đối phức tạp ao g m nhiều m hi n di n, vị trí mà c th phần địa lý PT Điều hành mạng CDN không dễ dàng đối v i nhà cung cấp nội dung, nhà cung cấp nội dung muốn tập trung tài nguyên n đ phát tri n nội dung giá trị cao, không quản lý c sở hạ tầng mạng V vậy, c nhiều ki u xếp đ nhà cung cấp dịch vụ mạng x y dựng điều hành mạng CDN họ, tạo dịch vụ ph n phối nội dung cho số nhà cung cấp nội dung CDN cho ph p nhà cung cấp dịch vụ hoạt động thay mặt nhà cung cấp nội dung đ ph n phát ản nội dung server gốc t i khách hàng từ nhiều vị trí khác Vi c t ng số lượng tính đa dạng vị trí ý đ cải thi n thời gian tải tin đ cải thi n hành tr nh mà người sử dụng phải qua CDN kết hợp c sở hạ tầng ph n phát nội dung, c sở hạ tầng ph n phối, c sở hạ tầng định tuyến yêu cầu, c sở hạ tầng tính cư c C sở hạ tầng ph n phát nội dung ao g m tập server lưu, ph n phát ản nội dung t i khách hàng C sở hạ tầng định tuyến yêu cầu ao g m thiết ị k thuật định di chuy n khách hàng t i server lưu C sở hạ tầng ph n phối ao g m thiết ị di chuy n nội dung từ server ngu n t i server lưu Cuối cùng, c sở hạ tầng tính cư c theo d i thu thập d li u định tuyến, ph n phối, ph n phát CDN S đ Error! Reference source not found mô tả mạng CDN đ n giản mô tả trên: 229 Máy đ nh tuyến y u cầu Y u cầu nội dung Trả ời v tr nội dung Server ƣu Tạo kết n i để y nội dung Client Hình V-30 Trình tự đáp ứng nội dung đơn giản PT IT a/ Kiến trúc chung CDN Kiến trúc chung mạng CDN th hi n Hình V-31 Hình V-31 Kiến trúc mạng CDN Như i u diễn h nh vẽ, mạng CDN g m số thành phần sau:  Content Director/Server Director  H thống tính cư c  Trung t m điều hành mạng CDN  Server lưu/ Server biên  Cache b/ Content Director/Server Director Content director (hay gọi server director) ao g m chức n ng định tuyến yêu cầu khách hàng t i server lưu thích hợp trao đổi ngang cấp v i mạng CDN khác Các thành phần content director:  Máy định tuyến yêu cầu 230  H thống định tuyến ngang cấp  H thống ph n phối  H thống ph n phối ngang cấp Chức n ng thành phần sau Máy n t n ầ Máy định tuyến yêu cầu định tuyến yêu cầu khách hàng t i server lưu tối ưu dựa ph p đo số chặng, tải… mạng CDN Máy định tuyến yêu cầu thực hi n giám sát mạng cách liên tục cấu h nh cập nhật v i ph p đo m i server lưu ệ t ng n t n ng ng Thành phần thực hi n trao đổi gi a mạng CDN Hoạt động ngang cấp gi a CDN cho ph p t ng số server lưu mà khách hàng c th kết nối t i H thống định tuyến ngang cấp định tuyến yêu cầu nội dung gi a mạng CDN liên kết M i h thống Định tuyến ngang cấp tr ảng định tuyến gọi ảng định tuyến yêu cầu, ảng chứa thông tin đối tượng mạng CDN ngang cấp Thông tin c th trao đổi theo chu kỳ ởi h thống định IT tuyến ngang cấp đ cập nhật lại ảng v i thông tin m i PT ệ t ng ân i Thành phần nhận nội dung từ h thống ph n phối ngang cấp ph n phối n t i server lưu mạng CDN ệ t ng ân i ng ng H thống ph n phối ngang cấp thực hi n ph n phối nội dung gi a mạng CDN ngang cấp N cung cấp thông tin vị trí mà lưu tr nội dung yêu cầu Thành phần thực hi n trao đổi thông tin theo chu kỳ thông đ áo t i mạng CDN ngang cấp gi c sở d li u cấu h nh nội dung v i thông tin m i c/ Hệ th ng tính cƣớc H thống tính cư c thu thập thơng tin từ thành phần mạng CDN liên quan đến ph n phối d li u t i người sử dụng t i mạng CDN ngang cấp Các thông tin xử lý ởi h thống tính cư c đ làm hoá đ n cho khách hàng Các mạng CDN trao đổi d li u v i mạng CDN ngang cấp qua Gateway tính cư c ngang cấp đ tính hố đ n qua lại d/ Trung tâm điều hành mạng CDN Thành phần quản lý mạng CDN từ trung t m Các chức n ng g m:  Quản lý thành phần mạng CDN từ trung t m mạng  Giám sát trạng thái thành phần mạng CDN, đ nhà quản lý c th c đáp ứng thích hợp 231  Thêm/Xoá khách hàng CDN Ở đ y khách hàng c th nhà cung cấp nội dung ISP  Thiết lập SLA (Service Level Agreement) m i  Tạo ản áo cáo thống kê cho khách hàng e/ Server lƣu/Server biên Server lưu thành phần tiêu i u CDN M i server lưu liên kết v i ộ nh cache nội ộ đ lưu tr đáp ứng từ server gốc server lưu khác Trong mạng CDN, người sử dụng kết nối t i server lưu gần Khi khách hàng yêu cầu đối tượng tĩnh, n phục vụ từ cache nội ộ server lưu (nếu yêu cầu đ đ lưu ộ nh cache) Nếu ộ nh cache ị l i đối tượng yêu cầu động th đáp ứng theo yêu cầu từ server gốc f/ Cache M i server lưu liên kết v i ộ nh cache nội ộ ộ nh cache lưu tr đối tượng yêu cầu user đối tượng ph n phát từ server lưu server gốc khác Các yêu cầu đối tượng đáp gốc, truy nhập nhanh h n IT ứng từ cache nội ộ Do đ tiết ki m tài nguyên mạng, giảm tải cho server PT 5.7.4 Hệ th ng đ nh tuyến y u cầu H thống định tuyến yêu cầu sử dụng đ lựa chọn server lưu (hay Server lưu) phù hợp mà c gi ản nội dung yêu cầu định hư ng client t i Server lưu đ Khoảng cách gi a client server lưu lựa chọn tải server lưu hai tiêu chu n quan trọng sử dụng đ lựa chọn server lưu phù hợp Các khoảng thời gian quay vòng số chặng hai thông số đ xác định khoảng cách Tuy nhiên hai thông số khơng hi u xác đ khoảng cách gi a client server lưu ởi v thông số thứ c th thay đổi nhiều, cịn thơng số thứ hai th khơng tính đến t nh trạng lưu lượng mạng Các k thuật sử dụng đ xác định tải server lưu ”server push” “client pro e” Theo k thuật “server push”, server lưu truyền thông tin tải t i số agent Còn theo phư ng pháp thứ hai th agent dò t m trạng thái của server lưu cách định kỳ Cấu trúc h thống định tuyến yêu cầu Hình V-32 Trong Hình V-32 , th hi n khái ni m tổng quan h thống định tuyến yêu cầu; n ao g m thành phần: Trao đổi cấu h nh nội dung (Content Topology Exchange), c sở d li u cấu h nh nội dung (Content Topology Data ase) tính tốn định tuyến (Route Computation) Tính tốn định tuyến C sở d li u cấu h nh Trao đổi thông báo Giao thức trao đổi thơng tin định tuyến u cầu 232 Hình V-32 C u trúc hệ th ng đ nh tuyến y u cầu ng Tính tốn định tuyến: Tính toán đ lựa chọn server lưu tốt cho client dựa thông tin lưu tr c sở d li u cấu h nh nội dung, thuật tốn tính tốn định tuyến, cách định sẵn C sở d li u cấu h nh nội dung: D li u cấu h nh ao g m thông tin thông áo chi tiết nhận từ CDN l n cận thông số liên quan Trao đổi thông áo: Khối chức n ng chịu trách nhi m vi c thực thi giao thức trao đổi thông tin định tuyến yêu cầu Giao thức trao đổi thông tin định tuyến yêu cầu: sử dụng đ trao đổi thông áo nội dung thông áo area nội dung 5.8 Kết u n Chư ng tập trung vào phần mạng truyền thông đa phư ng ti n, nh ng vấn đề IT liên quan t i tri n khai, nối mạng đa phư ng ti n Đ tri n khai dịch vụ đa phư ng ti n, tham số QoS phải thỏa m n V truyền thông đa PT phư ng ti n cần c quản trị kết nối, ph n tích điều n lưu lượng 233 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K R Rao, Zoran S ojkovic, Dragorad A Milovanovic, “Introduction to multimedia communications: Applications, Middleware, Networking”, A JOHN WILEY & SONS, INC., PUBLICATION, 2006 [2] TS Nguyễn Quý S , “Truyền h nh di động: Công ngh , Thiết ị dịch vụ”, Nhà xuất ản ưu n, 2010 [3] TS Nguyễn Quý S , Đề tài ộ Thông tin Truyền thông “Nghiên cứu an ninh nội dung truyền h nh số đề xuất áp dụng vi t nam”, m số 84-09KHKT-RD [4] TS Hoàng Minh, Ths Hoàng Trọng Minh, Giáo tr nh “K thuật chuy n mạch”, Học vi n Công ngh Lê Ngọc Giao, Trần Trung Hiếu, Phan Hà Trung, Mạng ph n phối nội dung, Nhà IT xuất ản ưu n, 2006 PT [5] ưu Viễn thơng, 2009 234 ... tuyến truyền thông đa phư ng ti n Đ ng thời phần đề cập t i áo hi u mạng đa phư ng ti n Chư ng mở cho sinh viên phát tri n tư ng lai truyền thông đa phư ng ti n hi u r h n tiềm n ng truyền thông thông... quan t i truyền thông đa phư ng ti n, hội tụ viễn thông quảng động lực cho phát tri n truyền thông IT đa phư ng ti n Vai trò tổ chức tiêu chuản quốc tế lĩnh vực khác PT truyền thông đa phư ng... phối phần mềm, tái tạo c sở d li u tiếp tục mạng truyền thông đa phư ng ti n tư ng lai Đ IT cung cấp dịch vụ truyền thông đa phư ng môi trường truyền thông không đ ng nhất, cần thiết phải phát tri