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 : KKLLL-nnn1 Ngày bảo vệ : DD/MM/YYYY SINH VIÊN : PHAN THANH HẢI LỚP : 06T4 CBHD : XXX ĐÀ NẴNG, MM/YYYY Mã số xây dựng theo nguyên tắc : Tên lớp + số thứ tự ABC SV Ví dụ 05TLT-027 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 I.4.1 Mạng chuyển tải I.4.2 Mạng cung cấp nội dung I.4.3 Hệ thống Video Headend I.4.4 Hệ thống Middleware I.4.5 Hệ thống phân phối nội dung I.4.6 Hệ thống quản lý quyền số (DRM) I.4.7 Set-top Box (STB) I.5 Các dịch vụ cung cấp IPTV I.5.1 Dịch vụ truyền hình I.5.2 Dịch vụ VoD I.5.3 Dịch vụ NPVR I.5.4 Dịch vụ Pay-per-View (PPV) I.5.5 Trò chơi theo yêu cầu (Gamings on Demand) I.5.6 Âm nhạc theo yêu cầu (Musics on Demand) I.5.7 Truyền hình hôm trước (TV of Yesterday) I.5.8 Karaoke theo yêu cầu II Hệ thống truyền hình IPTV mạng xDSL II.1 Mơ hình tổng qt II.1.1 Các thành phần cung cấp dịch vụ Broadcast Video II.1.2 Các thành phần cung cấp dịch vụ VoD CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT VÀ CƠNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG XDSL I Chuẩn nén sử dụng IPTV I.1 Nén MPEG: I.2 Chuẩn nén MPEG-2 I.3 Chuẩn nén MPEG-4 10 I.4 Chuẩn nén MPEG4 part 10 10 II Các giao thức mạng sử dụng IPTV 11 II.1 Unicast 11 II.2 Broadcast 12 II.3 Multicast 12 II.3.1 Giao thức IGMP 13 II.3.2 Giao thức PIM 14 II.3.3 Chuyển tiếp lưu lượng multicast 15 III Chất lượng dịch vụ (QoS) 18 III.1 Giới thiệu chất lượng dịch vụ 18 III.2 Cung cấp chất lượng dịch vụ mạng IP 18 i Mục lục III.3 III.3.1 III.3.2 III.3.3 III.4 III.5 III.5.1 III.5.2 III.5.3 III.6 III.7 III.8 III.8.1 III.8.2 ii Các mơ hình QoS 19 Best-effort delivery 20 Intergrated Service Model 20 Differentiated Service Model 21 Phân loại đánh dấu 22 Sự phân loại – Classification 22 Class-Based Marking 23 Phân loại với NBAR (Network-Based Application Recognition) 24 Đánh dấu – Marking 24 IP header QoS – Precedence DSCP 24 Chuyển tiếp đảm bảo (Assured Forwarding) 26 Các công cụ phân loại đánh dấu 26 Cấu hình theo Class-Based Marking 26 Network-Based Application Recognition 27 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 28 I Phân tích trang web mô người sử dụng dịch vụ IPTV 28 I.1 Phân tích yêu cầu 28 I.1.1 Yêu cầu trang web 28 I.1.2 Yêu cầu người dùng 28 I.1.3 Yêu cầu quản lý 28 I.2 Thiết kế sở liệu 28 I.2.1 Các bảng sở liệu 28 I.2.2 Quan hệ bảng 29 II Giới thiệu ngôn ngữ Cakephp 30 II.1 Giới thiệu 30 II.1.1 Tính cakephp 30 II.1.2 Mơ hình MVC cakephp 30 II.2 Cài đặt cấu hình 31 II.3 Cấu trúc thư mục cakephp 31 II.4 Các qui ước cakephp 32 II.4.1 Các qui ước file tên lớp 32 II.4.2 Quy ước tên model tên bảng sở liệu 32 II.4.3 Quy ước Controller 33 II.4.4 Quy ước View 33 II.5 Các thành phần cakephp 34 II.5.1 Model 34 II.5.2 View 36 II.5.3 Controller 36 III Phân tích truyền gói tin Multicast IPTV 37 III.1 Phân tích yêu cầu 37 III.2 Thiết kế mô 37 III.3 Chức thiết bị lab 39 III.4 Q trình truyền nhận gói tin multicast 39 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 41 I Một số hình ảnh trang web mơ giao diện IPTV 41 I.1 Trang đăng nhập 41 Mục lục I.2 Trang chủ 41 I.3 Trang tìm kiếm 42 I.4 Trang admin 43 II Kết mơ truyền gói tin multicast 43 II.1 Mơ hình đặt địa IP cho thiết bị 43 II.2 Kết 44 II.2.1 Truyền bắt gói tin multicast 44 II.2.2 Kết mô chất lượng dịch vụ(QoS) 48 iii Mục lục iv LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển mạng Internet toàn cầu nói riêng cơng nghệ thơng tin nói chung đem lại tiến phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật Với phát triển vượt bậc làm thay đổi nội dung kỹ thuật truyền hình Hiện có nhiều dạng khác nhau: truyền hình số, truyền hình vệ tinh, truyền hình Internet IPTV IPTV cấp độ cao cơng 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 nhằm đáp ứng nhu cầu người dùng Với hướng dẫn thầy Nguyễn Thế Xuân Ly mong muốn tìm hiểu cơng nghệ mới, sau thời gian tìm hiểu em hồn thành báo cáo luận văn tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV” Nội dung báo cáo gồm có lý thuyết thực hành trình bày chương sau: - Chương I: Tổng quan IPTV Chương trình bày khái niệm IPTV, cấu trúc IPTV, công nghệ IPTV - Chương II: Các giải pháp cơng nghệ truyền hình cho IPTV Chương trình bày chuẩn nén sử dụng IPTV, giao thức sử dụng chất lượng dịch vụ - Chương III: Phân tích thiết kế hệ thống Chương phân tích u cầu giới thiệu ngơn ngữ cakephp - Chương IV: Kết mơ Trình bày kết đạt trình triển khai Mục lục v CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ IPTV I I.1 Giới thiệu chung IPTV Khái niệm IPTV IPTV viết tắt Internet Protocol Television, có nghĩa truyền hình giao thức Internet IPTV hệ thống dịch vụ truyền hình kỹ thuật số phát nhờ vào giao thức Internet thông qua hạ tầng mạng, hạ tầng mạng bao gồm việc truyền thông qua kết nối băng thông rộng IPTV cung cấp Internet nên dịch vụ cịn gọi Internet TV hay Web TV Nó thường cung cấp với dịch vụ Video-on-Demand (VoD: video theo yêu cầu) với dịch vụ Internet khác Web Voip nên gọi công nghệ TriplePlay cung cấp nhà khai thác dịch vụ băng thông rộng sử dụng chung hạ tầng mạng Hình IPTV Cơng nghệ tương lai IPTV mang đến cho người dùng nội dung kỹ thuật số chất lượng cao video theo yêu cầu(VoD), hội nghị truyền hình( Video Conference), tin nhắn nhanh qua TV… Có thể thấy, IPTV dịch vụ số mà có khả cung cấp tính vượt trội khả chế phân phối truyền hình khác Ví dụ, set- PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV top box IPTV thơng qua phần mềm phép xem đồng thời nhiều chương trình truyền hình hình hiển thị, email… I.2 Một số đặc tính IPTV - Hỗ trợ truyền hình tương tác: Khả hai chiều hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ phân phối tồn ứng dụng truyền hình tương tác Các loại dịch vụ truyền tải thông qua dịch vụ IPTV bao gồm truyền hình trực tiếp chuẩn, truyền hình chất lượng cao, trị chơi tương tác khả truy cập Internet tốc độ cao - Sự dịch thời gian: IPTV kết hợp với máy ghi video kỹ thuật số cho phép dịch thời gian nội dung chương trình – chế cho việc ghi lưu trữ nội dung chương trình truyền hình u thích để xem sau - Cá nhân hóa: Một hệ thống IPTV từ đầu cuối đến đầu cuối hỗ trợ truyền thông tin hai chiều cho phép người dùng cá nhân hóa thói quen xem TV họ cách cho phép họ định nội dung thời gian họ muốn xem - Yêu cầu băng thơng thấp: Thay phân phối kênh để tới người dùng truyền hình quảng bá thông thường, công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ truyền kênh mà người dùng yêu cầu Đặc điểm hấp dẫn cho phép nhà cung cấp dịch vụ tiết kiệm băng thông mạng - Hỗ trợ nhiều loại thiết bị đầu cuối: Việc xem nội dung IPTV không giới hạn thiết bị đầu cuối TV Người dùng sử dụng máy tính cá nhân hay thiết bị di động để truy xuất vào dịch vụ IPTV I.3 Sự khác IPTV truyền hình Internet Cả hai dịch vụ IPTV Internet dựa giao thức IP, nên người ta hay nhầm lẫn IPTV truyền hình Internet Tuy nhiên, hai dịch vụ có nhiều điểm khác - Được truyền tải mạng khác Truyền hình Internet sử dụng mạng Internet công cộng để phát tán nội dung video tới người sử dụng cuối IPTV sử dụng mạng IP tương tự mạng Internet, song mạng riêng bảo mật để truyền nội dung video đến khác hàng Các mạng riêng thường tổ chức vận hành nhà cung cấp dịch vụ IPTV - Về mặt địa lý Các mạng nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sở hữu điều khiển không cho phép người sử dụng Internet nói riêng người khơng sử dụng dịch vụ IPTV nói chung truy cập Các mạng giới hạn khu vực địa lý cố định Trong đó, mạng Internet khơng giới hạn mặt địa lý, người dùng Internet xem truyền hình Internet đâu giới PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV - II.2.2 48 Kết PC bắt lúc gói tin multicast Kết mô chất lượng dịch vụ(QoS)  Trên server tồn dịch vụ: http ftp server Mục đích cải thiện tốc độ tải file  Để áp dụng chất lượng dịch vụ ta cần phân loại đánh dấu liệu đầu vào Bao gồm class sau: PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 48 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV - Class ftp-in - Class http-in 49 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 Tốc độ tải file chậm PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 49 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV - 50 Sau áp chất lượng dịch vụ Tốc độ tải file cải thiện PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 50 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 51 51 KẾT LUẬN I Kết đạt I.1 Lý thuyết - Tìm hiểu chế hoạt động gói tin Multicast Thơng qua q trình thực đề tài, em nắm rõ chế hoạt động - Tìm hiểu ngơn ngữ cakephp IPTV I.2 Thực hành - Xây dựng thành công hệ thống mơ phát nhận gói tin multicast - Xây dựng website mô giao diện người dùng IPTV II Những hạn chế đề tài - Mô đề tài phần nhỏ hệ thống IPTV - Website mơ giao diện người dùng cịn đơn giản hạn chế Thể loại video chưa phong phú - IPTV cơng nghệ mới, việc tìm hiểu lý thuyết cịn mang tính tổng qt 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 52 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 53 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 PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 53 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 54 config t 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 PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 54 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 55 class class-default bandwidth percent 40 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 55 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 56 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); } PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 57 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 58 $this->Order->save($this->data); PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 58 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 59 59 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 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 2 TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Phần viết tên đề tài (chữ nhỏ 13pt) : tóm tắt nội dung LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP, viết ngắn gọn rõ ràng (15 đến 20 dòng) cho biết : Đề tài đặt (bối cảnh), mục đích (giải thích rõ tên đề tài) nhiệm vụ phải thực (các mục tiêu cụ thể kết cần có) SV giải vấn đề (đã nghiên cứu lý thuyết, thực tiễn nào, đề xuất giải pháp (biện pháp) hay sáng kiến ?) SV giải đến đâu (nêu số kết tiêu biểu) Tãn taïc giaí åí âáy, LÅÏP XXX ... hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV 38 Hình 14 Sơ đồ IPTV thực tế Phân phát liệu multicast hệ thống TV Hình 15 Phân phát Multicast IPTV Sơ đồ lab mơ PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 38 Tìm hiểu Multicast. .. hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV? ?? Nội dung báo cáo gồm có lý thuyết thực hành trình bày chương sau: - Chương I: Tổng quan IPTV Chương trình bày khái niệm IPTV, cấu trúc IPTV, công nghệ IPTV. .. 41 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV I.3 42 Trang tìm kiếm PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 42 Tìm hiểu Multicast ứng dụng Multicast IPTV I.4 43 Trang admin II Kết mơ truyền gói tin multicast