2.3.1 Các yêu cầu chung đối với dịch vụ Multicast 2.3.1.1 Yêu cầu về băng thông
Cả ứng dụng unicast và multicast cần thiết kế để thích nghi được với sự thay đổi về điều kiện mạng.
2.3.1.2 Yêu cầu về độ trễ
Ứng dụng 1toM có độ dung sai với trễ và sự thay đổi độ trễ cao (jitter). Dữ liệu với tốc độ bit không đổi CBR như luồng media (audio/video) rất nhạy với jitter nhưng nói chung các ứng dụng này hạn chế ảnh hưởng của jitter bằng cách sử dụng bộ đệm dữ liệu.
Phần lớn các ứng dụng multicast Mto1 và MtoM không chấp nhận trễ bởi vì đó là các ứng dụng hai chiều, có tương tác và phụ thuộc vào request/response. Vì vậy cần phải tối thiểu hóa trễ để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến việc sử dụng ứng dụng.
35
2.3.2 Các yêu cầu chỉ dùng cho dịch vụ Multicast
Dưới đây là các yêu cầu đối với các ứng dụng multicast:
Quản lý địa chỉ: lựa chọn và phân cấp địa chỉ. Việc quản lý địa chỉ là cần thiết để tránh không bị xung đột địa chỉ.
Quản lý phiên: thực hiện các dịch vụ lớp ứng dụng trên đỉnh của truyền tải multicast.
Hỗ trợ các bộ nhận không đồng nhất: gửi đến nhiều bộ nhận với dung lượng băng thông thay đổi lớn, đặc tính về latency và nghẽn mạng yêu cầu sự phản hồi để kiểm soát hiệu năng của bộ nhận.
Phân phát dữ liệu một cách tin cậy: đảm bảo rằng tất cả dữ liệu gửi đi sẽ được tất cả bộ nhận nhận được.
Tính bảo mật: Đảm bảo tính riêng tư nội dung giữa các thành viên nhóm mulitcast.
Play-out được đồng bộ: cho phép nhiều bộ nhận trình diến dữ liệu nhận được theo cách đồng bộ.
2.3.2.1 Quản lý địa chỉ
Có một số cách cho phép ứng dụng biết được địa chỉ multicast:
Hard-Coded: cấu hình phần mềm, được mã hóa dưới dạng nhị phân và ghi vào ROM trong các thiết bị nhúng.
Quảng cáo – Advertised: Thông báo phiên hoặc thông qua truy vấn “out- of-band” hoặc cơ chế khám phá giao thức.
Thuật toán: sử dụng một thuật toán để cấp phát địa chỉ ngẫu nhiên tĩnh.
2.3.2.2 Quản lý phiên
Có một số cơ chế cho quảng cáo phiên. Một kỹ thuật thường được sử dụng là quảng cáo phiên qua www. Người sử dụng có thể gia nhập một nhóm bằng cách click vào URL.
Một cơ chế khác là sử dụng giao thức mô tả phiên SDP – Session Description Protocol. Giao thức này cung cấp định dạng để mô tả thông tin về
36
phiên nhưng không cung cấp cách truyền dẫn để truyền đi những mô tả này và cũng không cung cấp việc phân cấp và quản lý địa chỉ. SDP chỉ cung cấp cú pháp để mô tả các thuộc tính của phiên.
2.3.2.3 Hỗ trợ các bộ nhận không đồng nhất
Internet là mạng của các mạng. Điểm mạnh của IP là khả năng cho phép hoạt động liên thông giữa các host trên các đường truyền mạng khác nhau, gọi là mạng không đồng nhất.
Một số biện pháp để giải quyết vấn đề về bộ nhận không đồng nhất. Ví dụ: Shared Learning – học chia sẻ: khi phát hiện ra mất dữ liệu (ví dụ bị mất một gói) thì bên nhận khởi tạo bộ định thời ngẫu nhiên. Nếu bên nhận nhận được bản tin thông báo mất dữ liệu do bên nhận khác gửi đến trong khi bộ định thời đang hoạt động thì bên nhận sẽ chấm dứt hoạt động của bộ định thời và không gửi đi một bản tin báo mất dữ liệu nào. Trái lại bên nhận sẽ gửi đi bản tin thông báo mất dữ liệu khi hoạt động của bộ định thời hết hiệu lực.
Local Recovery – Phục hồi cục bộ: Một số bên nhận có thể được thiết kế để là điểm phân phát cục bộ để gửi lại dữ liệu cục bộ (có thể thông qua unicast) khi có thông báo mất dữ liệu xảy ra hoặc mã hóa lại dữ liệu cho các bộ nhận có băng thông thấp hơn trước khi truyền lại.
2.3.2.4 Phân phát dữ liệu một cách tin cậy
Rất nhiều ứng dụng multicast cho phép có tỉ lệ mất dữ liệu nhất định. Mặt khác có những dữ liệu bản thân nó có thể vẫn còn có ích ngay cả khi có một số mất mát nhất định. Tuy nhiên một số ứng dụng khác như caching và synchronized resource yêu cầu việc phân phát dữ liệu phải tin cậy. Những dịch vụ này yêu cầu nội dung được phân phát đến phải hoàn chỉnh, không bị thay đổi, theo đúng thứ tự và không bị lặp.
Giao thức multicast tin cậy đã được thực thi và trong đó có một số đã thực thi trong các sản phẩm thương mại nhưng chưa có giao thức nào được tiêu chuẩn hóa. Nhóm nghiên cứu về truyền multicast đáng tin cậy của IRTF (Internet (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
37
Research Task Force) vẫn tiếp tục nghiên cứu để cung cấp một cái nhìn rõ ràng hơn về các vấn đề, các yêu cầu về truyền tải multicast và cơ chế giao thức.
2.3.2.5 Tính bảo mật
Các yêu cầu về tính bảo mật multicast bao gồm:
Giới hạn bên gửi: Kiểm soát xem ai có thể gửi đến các địa chỉ nhóm. Giới hạn bên nhận: Kiểm soát xem ai có thể nhận.
Giới hạn truy nhập: Kiểm soát xem ai có thể xem được nội dung mulitcast bằng cách hoặc là mã hóa nội dung hoặc là giới hạn bên nhận.
Xác minh nội dung: Đảm bảo là dữ liệu có nguồn gốc từ bên gửi đã nhận thực và dữ liệu này không bị thay đổi trong quá trình định tuyến.
Bảo vệ tính riêng tư của bên nhận: Kiểm soát xem liệu bên gửi hoặc các bên nhận khác có biết nhận dạng bên gửi hay không.
Firewall Traversal: Proxy các request “join” ra ngoài qua firewall, cho phép qua lưu lượng vào và ra, nhận thực bên nhận nhằm mục đích lọc và bảo mật.
2.3.2.6 Play out được đồng bộ hóa
Yêu cầu này đề cập đến vấn đề khi tất cả các bộ nhận đồng thời xem – playout dữ liệu multicast mà chúng nhận được. Điều này là cần thiết cho tính công bằng, ví dụ trong dịch vụ trả giá đấu giá hay xem giá chứng khoán hay đảm bảo tính đồng bộ với các bộ nhận khác, ví dụ như khi đang chơi nhạc.
Ví dụ để hỗ trợ tính đồng bộ cho phép chơi nhạc liên tục từ phòng này qua phòng khác thì cần 3 yếu tố:
Cần phải đồng bộ hóa đồng hồ trên tất cả các hệ thống Dòng dữ liệu phải được đóng khung frame bằng timestamp
Phải biết được độ trễ latency của phần cứng chơi dữ liệu multimedia Yếu tố thứ ba là yếu tố khó thực hiện nhất. Phần cứng và phần mềm điều khiển không hỗ trợ bất kỳ cơ chế nào để nhận được thông tin này.
38
2.4 Kết luận chương 2.
Trong chương này trình bày về các dịch vụ dựa trên IP Multicast, đặc biệt là đi vào nghiên cứu các yêu cầu kỹ thuật đối với dịch vụ IP Multicast.
Từ đó, chỉ ra xu thế tất yếu và các điều kiện cần thiết để triển khai các dịch vụ dựa trên công nghệ IP Multicast.
Chương tiếp theo sẽ trình bày về các dịch vụ của Mobile TV, và ứng dụng IP Multicast trong dịch vụ Mobile TV, bằng việc đi vào nghiên cứu một công nghệ cụ thể của Mobile TV đó là DVB-H. Đây là chuẩn mở rộng của DVB-T, công nghệ DVB-H chủ yếu tập trung vào lớp vật lý, đóng gói sử dụng tại lớp liên kết dữ liệu và IP multicast được sử dụng tại lớp mạng.
39
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG DỊCH VỤ MOBILE TV
3.1 Giới thiệu các dịch vụ của Mobile TV 3.1.1 Giới thiệu 3.1.1 Giới thiệu
Mobile TV đề cập đến việc truyền tải nội dung nghe nhìn tới các thiết bị di động. Nó có tiềm năng làm thay đổi sâu sắc cách thức mà người dùng đã quen sử dụng các dịch vụ nghe nhìn truyền thống. Cung cấp khả năng xem nội dung ở bất kỳ đâu, bất kỳ thời gian nào và ở bất kỳ địa điểm nào và cũng cung cấp khả năng tương tác mới trên toàn cầu, bổ sung các dịch vụ được tạo ra theo nhu cầu, phù hợp với thị hiếu người dùng. Các tính năng khác biệt của Mobile TV là tăng tính di động người dùng cho phép mở rộng việc xem từ văn phòng đến gần như trong mọi ngữ cảnh. Nhiều nhà khai thác di động cung cấp truyền hình di động tuyến tính và các dịch vụ video thông qua các mạng di động của họ. Các dịch vụ phát sóng truyền hình di động chỉ mới có sẵn ở một vài quốc gia.
Các nhà phân tích dự đoán sự gia tăng đáng kể người dùng chấp nhận truyền hình di động và các dịch vụ video. Truyền hình di động hiện tại và các dịch vụ Video theo yêu cầu (VoD) phát triển theo hướng hội tụ toàn diện hơn từ đó người dùng có thể lựa chọn những gì mà họ thích. Người dùng sẽ có thể được hưởng lợi từ các dịch vụ tương tác được thêm vào trong phát triển tương tác toàn diện với người dùng. Tương tác làm tăng thời gian xem trung bình và tạo ra cơ hội mới cho các nhà quảng cáo và các nhà cung cấp nội dung.
3.1.2 Các dịch vụ của Mobile TV
Các dịch vụ trực tiếp
Bao gồm các nội dung nghe nhìn trực tiếp thông qua các kênh mà không cần kiểm soát người sử dụng tức là truyền tuyến tính hoặc truyền hình truyền thống hoặc phát thanh FM.
40
Dịch vụ theo yêu cầu
Bao gồm những nội dung đa phương tiện trực tiếp hoặc tải về thiết bị theo yêu cầu của người sử dụng. Đối với nội dụng trực tiếp người sử dụng có thể cung cấp điều khiển phát lại (chơi, tạm dừng, dừng, chuyển tiếp nhanh chóng và quay lại). Đối với nội dung tải về, phụ thuộc vào nhà điều hành và các chính sách cung cấp nội dung người dùng có thế phát lại hoặc tái sử dụng nội dung. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Podcasts
Thuật ngữ Podcast liên quan đến “pod” và “broadcast”, thuật ngữ “pod” đề cập đến iPod của Apple. Các dịch vụ podcasting là xu thế phát triển chủ đạo trên Internet.
Podcasting bao gồm việc tải về tự động các tệp tin đa phương tiện từ một nguồn cấp cụ thể được người sử dụng đăng ký. Podcasting tạo điều kiện cho người sử dụng điều chỉnh nhu cầu tiêu dùng phương tiện truyền thông của họ. Podcasts cũng có thể hỗ trợ tải từ PC tới thiết bị di động người sử dụng.
Phân phối theo lịch trình (Scheduled delivery)
Các ứng dụng và nội dung có thể được cung cấp tới các thiết bị di động theo một lịch trình cụ thể. Phân phối theo lịch trình cụ thể có thể qua các mạng di động (Unicast 3G và 3 GPP MBMS) cũng như qua các mạng broadcast (như datacast IP).
Các dịch vụ tương tác
Các dịch vụ tương tác, trong điều kiện của Mobile TV, cung cấp cho người dùng khả năng tương tác nội dung với các nhà cung cấp dịch vụ. Ví dụ như:
o Bầu chọn.
o Các câu hỏi trong ngữ cảnh của các trò chơi truyền hình.
o Duyệt thông tin trang wed.
41
Các đặc điểm của môi trường di động tương tác :
o Người dùng phải có động lực tham gia dịch vụ tương tác.
o Tính tương tác không phải chịu sự thỏa hiệp phương tiện truyền thông bởi nhu cầu người sử dụng là trên hết, thời gian đáp ứng.
Hướng dẫn dịch vụ
Hướng dẫn dịch vụ (thường được gọi là ESGs và EPGs) là “điểm vào-entry points” cho các dịch vụ khác được cung cấp đến người dùng. Chúng cho phép người sử dụng duyệt thông tin, lựa chọn và khám phá nội dung và các dịch vụ của kênh, thời gian và nhan đề hoặc định dạng chương trình.
3.2 Ứng dụng Multicast trong dịch vụ Mobile TV
Các công nghệ Mobile TV cạnh tranh nhau để đạt được thị phần chia sẻ thị trường, chúng có nguồn gốc khác nhau và được phát triển với các mục đích khác nhau. Các công nghệ Mobile TV được phân loại như hình dưới đây.
42
Mobile TV được phân loại thành Mobile TV dựa trên các mạng 3G, các mạng quảng bá mặt đất và vệ tinh, và các mạng vô tuyến băng rộng. Đối với mạng 3G, các dịch vụ được chia thành chế độ quảng bá, multicast và chế độ unicast.
Trong phần này sẽ tập trung chủ yếu nghiên cứu về chuẩn dựa trên công nghệ sử dụng phân phát truyền hình thời gian thực chất lượng cao tới các điện thoại di động. Tiêu chuẩn này là DVB-H được phát triển bởi ETSI. Trong rất nhiều công nghệ phát sóng kỹ thuật số nhiều nhà cung cấp thiết bị và các nhà khai thác mạng đánh giá cao nền tảng DVB-H trong việc triển khai Mobile TV.
DVB-H tập trung vào công nghệ lớp vật lý, đóng gói sử dụng tại lớp liên kết dữ liệu và công nghệ IP multicast được sử dụng tại lớp mạng. Môi trường này còn được gọi là truyền hình số di động (mDTV- Mobile Digital TV). Các dịch vụ mDTV được dự báo sẽ phát triển rất nhanh chóng.
Công nghệ DBV-H sử dụng IP Multicast tại lớp mạng là do:
+, Truyền dẫn Unicast (truyền dẫn điểm- điểm) nhiều host muốn nhận thông tin
từ một bên gửi thì bên gửi đó phải truyền nhiều gói tin đến các bên nhận. Điều này sẽ dẫn đến gia tăng băng thông khi có quá nhiều bên nhận và không hiệu quả về nguồn và bộ đệm.
Ban đầu một số ứng dụng truyền thông các chương trình truyền hình sử dụng phương pháp truyền dữ liệu kiểu Unicast. Trong truyền Unicast, mỗi thuê bao nhận được phân phối 1 kênh video chuyên dụng. Vì thế, nếu có nhiều hơn 1 thuê bao muốn nhận kênh video thì sẽ phải cần tới những luồng unicast riêng rẽ. Nguyên tắc thực thi của uncast là việc dựa trên việc phân phối một luồng nội dung được định hướng tới mỗi user đầu cuối. Ở đây việc cấu hình thực thi dễ dàng, nhưng nó lại mang nhiều hạn chế và hiện nay thì ít được sử dụng, vì :
o Băng thông, tài nguyên mạng bị lãng phí.
o Dịch vụ khó mở rộng khi số lượng máy thu tăng lên.
o Không thể sử dụng trong các dịch vụ bị giới hạn thời gian, do sự cung cấp đến mỗi máy thu là lần lượt.
43 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nên việc truyền thông tin theo phương thức unicast thường không sử dụng cho công nghệ truyền hình kỹ thuật số mà nó chỉ chiếm ưu thế trong mạng LAN (ví dụ : Ethernet ) và trong các mạng IP hỗ trợ chế độ Unicast, như: http, smtp, telnet, ftp... Và các ứng dụng này có sử dụng giao thức TCP, đây là một giao thức truyền tin tin cậy.
+, Truyền dẫn Broadcast : cho phép truyền gói tin từ một địa điểm tới tất cả các host trên một mạng con mà không quan tâm đến việc một số host có nhu cầu nhận nó hay không. Kiểu truyền dẫn này được coi là một sát thủ băng thông do việc sử dụng tài nguyên băng thông không hề hiệu quả.
Ở đây các kênh được đưa tới mọi thiết bị truy cập bất chấp thuê bao đó có yêu cầu kênh đó hay không. Mặt khác, truyền broadcast không sử dụng định tuyến nên đã làm cho mạng và các thiết bị khác bị ngập tràn khi tất cả các kênh được gửi lên một cách đồng thời. Broadcast cũng được dùng trong mạng LAN, nó được dùng khi muốn gửi cùng một bản tin tới tất cả các máy tính khác trong mạng LAN (Ví dụ trong thuật toán ARP : Address Resolution Protocol ). Các giao thức lớp mạng (Lớp 3 trong mô hình OSI) cũng có sử dụng một dạng của Broadcast để truyền cùng một bản tin tới tất cả các máy tính trong một mạng logic. Ví dụ đối với giao thức lớp 3 là IP : 192.168.10.255/24 là một địa chỉ Broadcast tới mạng 192.168.10.0/24.
+, Truyền dẫn Multicast : Một địa chỉ Multicast cho phép phân phối dữ liệu tới
một tập hợp các host đã được cấu hình như những thành viên của một nhóm Multicast trong các mạng con phân tán khác nhau. Đây là phương pháp truyền dẫn đa điểm, trong đó chỉ các host có nhu cầu nhận dữ liệu mới tham gia vào nhóm. Điều này hạn chế tối đa sự lãng phí băng thông trên mạng, hơn nữa còn nhờ cơ chế gửi gói dữ liệu Multicast mà băng thông được tiết kiệm triệt để. Mỗi nhóm Multicast được truyền broadcast các kênh truyền hình và thành viên của nhóm tương đương với các thiết bị. Nghĩa là, mỗi kênh truyền chỉ được