Một số lớn cỏc cụng ty viễn thụng đó bắt đầu triển khai giao thức Internet IP trờn mạng lừi của họ. Mặc dự IP nguyờn bản khụng bao giờđược thiết kế với cỏc
đặc tớnh như QoS hoặc khả năng phõn biệt lưu lượng, giao thức làm việc tốt nhất khi nú kết hợp với một cụng nghệ gọi là chuyển mạch nhón đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching - MPSL). MPLS cho phộp mạng hỗ trợ việc phõn phối cú hiệu quả cỏc dạng lưu lượng video khỏc nhau trờn một nền mạng chung. MPLS được thiết kế và xõy dựng bằng việc sử dụng cỏc router chuyển mạch nhón LSR (Label Switch Router - LSR) tiờn tiến. Cỏc router này chịu trỏch nhiệm thiết lập cỏc tuyến kết nối cú định hướng tới cỏc đớch riờng biệt trờn mạng IPTV. Cỏc tuyến ảo này được gọi là cỏc tuyến chuyển mạch nhón LSP (Label Switched Path - LSP) và được cấu hỡnh với đầy đủ tài nguyờn để chắc chắn truyền dẫn trụi chảy lưu lượng IPTV thụng qua mạng MPLS.
Hỡnh 2.1. Topology mạng lừi MPLS
Việc sử dụng LSP làm đơn giản húa và tăng tốc độđịnh tuyến cỏc gúi thụng qua mạng vỡ việc giữ gúi để kiểm tra chỉ xuất hiện tại cỏc lối vào của mạng và khụng yờu cầu tại mỗi router hop. Chức năng chớnh khỏc của LSR là xỏc định cỏc kiểu lưu lượng mạng. Đõy là điều đạt được bằng việc thờm MPLS header vào phần đầu của mỗi gúi tin IPTV. Trong khi lưu lượng IPTV đi ngang qua mạng, MPLS thiết lập cho cỏc router một số bảng định tuyến nội bộ gọi là cơ sở thụng tin nhón LIB (Label Information Bases - LIB) được tham khảo để xỏc định chi tiết cụ thể hop kế tiếp theo suốt tuyến. Ngoài việc tham khảo bảng, một nhón mới được được ứng dụng để đúng gúi và được chuyển tiếp tới cổng ra router thớch hợp. Lợi ớch khỏc của mạng
MPLS là hỗ trợ cỏc cấp độ phục hồi nhanh khi mạng xuất hiện lỗi. Hỡnh 2.1 miờu tả
header được thờm vào LSR ở lối vào và được gỡ bỏ bởi LSR ở lối ra. 2.1.3. Metro Ethernet
Một cụng nghệ khỏc cú thể được triển khai trong mạng lừi là Metro Ethernet. Một liờn minh của cỏc nhà cung cấp dịch vụ, cung cấp thiết bị và cỏc cụng ty về
mạng nổi tiếng đó được thành lập với tờn gọi là MEF (Metro Ethernet Forum). MEF chịu trỏch nhiệm thiết lập cỏc chi tiết kỹ thuật tớch hợp cỏc cụng nghệ Ethernet vào mạng backbone dung lượng cao và cỏc mạng lừi. Ngoài việc phỏt triển cỏc chi tiết kỹ thuật, MEF cũn chứng nhận thiết bị Ethernet để sử dụng trong hạ tầng mạng của cỏc nhà cung cấp dịch vụ. Cỏc đặc điểm kỹ thuật và hoạt động của cỏc mạng lừi dựa trờn Metro Ethernet bao gồm: Cỏc thiết bị khỏc nhau phải thớch hợp đặc trưng về
cụng nghệ mạng lừi, đú là khả năng phục hồi nhanh, hiệu suất thực thi cao và khả
năng mở rộng. Một số thành phần mạng Metro Ethernet hiện đại cú thể hoạt động tại tốc độ lờn tới 100 Gbps với khoảng cỏch xa. Nú cung cấp cho cỏc nhà cung cấp dịch vụ một nền tảng mạng lý tưởng cú khả năng phõn phối cỏc dịch vụ giỏ trị gia tăng mới như IPTV cho khỏch hàng ở khoảng cỏch xa tớnh từ tổng đài khu vực. Nú thực thi cơ chế hồi phục tinh vi cỏc lỗi xảy ra trờn mạng, do đú đảm bảo cỏc dịch vụ
như IPTV khụng bịảnh hưởng do đứt quóng. Cỏc cụng nghệ Metro Ethernet hỗ trợ
sử dụng việc kết nối cỏc mạch ảo được định hướng, điều đú cho phộp cỏc nhà cung cấp dịch vụ IPTV bảo đảm việc phõn phối nội dung video chất lượng cao bờn trong mạng lừi. Cỏc liờn kết chuyờn dụng này được gọi là cỏc kết nối ảo Ethernet EVC (Ethernet Virtual Connection). Ngoài cỏc đặc điểm kỹ thuật bờn trờn, đặc điểm giảm hiện tượng mất gúi và trễ thấp của Metro Ethernet làm cho nú trở lờn lý tưởng hơn trong cụng nghệ mạng lừi để truyền tải cỏc dịch vụ IPTV.
2.2. Kiến trỳc mạng cung cấp dịch vụ IPTV
Hỡnh 2.2. Kiến trỳc mạng cung cấp dịch vụ IPTV
Theo kiến trỳc này, hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV gồm cỏc video site và mạng truyền dẫn [5, tr 17].
2.2.1. Video site
Trong hệ thống mạng, hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV được chia thành 3 khu vực chớnh như sau:
- SHE (Super Headend).
- VHO (Video Headend Office)
- VSO (Video Switching Office).
- Super Headend: Tại SHE, cỏc kờnh truyền hỡnh quản bỏ được thu súng và chuyển đổi thành cỏc luồng multicast thụng qua cỏc bộ nộn video thời gian thực (real-time encoder). Bờn cạnh đú, tại SHE cũn cú hệ thống quản lý phõn phối nội dung phục vụ cho cỏc dịch vụ video theo yờu cầu. Ngoài ra cỏc hệ thống hỗ trợ
quản trị, vận hành, bảo dưỡng, và tớnh cước cũng được bố trớ tại SHE. Hầu hết cỏc phương ỏn triển khai IPTV trờn mạng cố định đều xõy dựng một SHE. Thụng thường, SHE được bố trớ trong mạng lừi của mạng truyền dẫn.
- Video Headend Office: VHO là nơi đặt hệ thống video server. Đõy là nơi mà phần lớn cỏc video pump phục vụ cho cỏc dịch vụ video theo yờu cầu được trang bị. Tại đõy cũng cú thể cú cỏc bộ nộn video thời gian thực dành cho dịch vụ broadcast video cục bộ. Một VHO thường phục vụ trong phạm vi một đụ thị. Cú thể coi VHO tương đương với một điểm POP trong dịch vụ truy nhập Internet. Kết nối giữa VHO và mạng lừi IP/MPLS là một router biờn DER (Distribution Edge Router). DER kết nối mạng lừi và cỏc luồng video tại chỗ với mạng phõn phối băng thụng rộng để
mang cỏc luồng video của cả dịch vụ broadcast video lẫn dịch vụ video theo yờu cầu đến VSO.
- Video Switching Office: Cỏc VSO chứa cỏc router của mạng gom AR (Aggregation Router) là cỏc router làm nhiệm vụ thu gom lưu lượng từ cỏc DSLAM của mạng gom. VSO thường được đặt tại đài chuyển mạch trung tõm (central switching office), là điểm kết cuối vật lý cho cỏc đường dõy thuờ bao. Cỏc thiết bị
của VSO sẽ kết nối mạng phõn phối với mạng gom. Lưu lượng đến và đi khỏi cỏc DSLAM được thu gom tại cỏc AR, AR cú thể nằm trong VSO trung gian hoặc VSO biờn (terminal).
2.2.2. Mạng truyền dẫn
IPTV là một dịch vụ trong mụ hỡnh mạng cung cấp dịch vụ triple-play. Một vấn
đề quan trọng đối với mạng truyền dẫn trong kiến trỳc triple-play là làm thế nào một hệ thống mạng cung cấp được nhiều dịch vụ một cỏch tỏch biệt nhau. Trong phần này sẽ trỡnh bày về cỏc vấn đề sau:
- Ánh xạ dịch vụ.
- Kiến trỳc chất lượng dịch vụ. - Kiến trỳc biờn lớp 3.
- Kiến trỳc multicast. a) Ánh xạ dịch vụ
Ánh xạ dịch vụ nghĩa là ỏnh xạ cỏc dịch vụ khỏc nhau (được cung cấp đến khỏch hàng) với cỏc topo mạng logic khỏc nhau của hạ tầng mạng truy nhập và mạng gom. Khi cỏc dịch vụ khỏc nhau được ỏnh xạ vào cỏc topo logic khỏc nhau thỡ
cỏc dịch vụ này sẽ được kết cuối tại cỏc thiết bị biờn lớp 3 khỏc nhau. Khi cỏc dịch vụ khỏc nhau được ỏnh xạ vào cỏc topo logic khỏc nhau thỡ ỏnh xạ logic này thường xuất phỏt từ thiết bị CPE tại thuờ bao. Như vậy, cần cú những phương ỏn khỏc nhau
để mang ỏnh xạ này đi bằng cỏch sử dụng cỏc phương thức đúng gúi trong mạng truy nhập cũng như mạng gom.
- Ánh xạ dịch vụ trong mạng truy nhập: Cú 3 phương ỏn ỏnh xạ dịch vụ trong mạng truy nhập, đú là:
Kiến trỳc truy nhập đa kờnh ảo (Multi-VC) Kiến trỳc truy nhập EtherType
Kiến trỳc truy nhập đa VLAN (Multi-VLAN).
Hỡnh 2.3. Kiến trỳc truy nhập đa kờnh ảo
Kiến trỳc truy nhập đa kờnh ảo: Trong kiến trỳc này, cỏc kờnh ảo ATM (hay ATM VC) riờng rẽđược sử dụng để phõn biệt cỏc khụng gian địa chỉ khỏc nhau cho từng loại dịch vụ. Cỏc VC này cũng được sử dụng để ỏp cỏc tham số chất lượng dịch vụ cho từng loại dịch vụ. Trong hỡnh 2.3, DSLAM ỏnh xạ cỏc ATM VC trờn
Hỡnh 2.4. Kiến trỳc truy nhập EtherType
Kiến trỳc truy nhập EtherType: Với kiến trỳc này, trường EtherType trong khung Ethernet được sử dụng để phõn biệt hai khụng gian địa chỉ khỏc nhau. Ởđõy, giả sử rằng dịch vụ Internet sử dụng phương thức đúng gúi PPPoE, cũn dịch vụ
video sử dụng phương thức đúng gúi IP. Khi cỏc gúi IP và PPP được mang trong khung Ethernet, trường EtherType được sử dụng để phõn biệt hai loại gúi này. Một
điểm đỏng chỳ ý là dịch vụ thoại phải được mang trong 1 trong 2 topo logic được mụ tả bởi trường EtherType trong khung Ethernet. Nghĩa là hoặc dịch vụ thoại được mang trong khung Ethernet với trường EtherType là IP hoặc dịch thoại được mang trong khung Ethernet với trường EtherType là PPPoE. Do một VC được sử dụng cho tất cả cỏc dịch vụ nờn chất lượng dịch vụđược quyết định bởi cỏc tham số chất lượng dịch vụ lớp Ethernet hoặc lớp IP. Trong hỡnh 2.4, DSLAM ỏnh xạ cỏc giỏ trị
EtherType khỏc nhau vào cỏc VLAN dịch vụ khỏc nhau.
Kiến trỳc truy nhập đa VLAN: Trong kiến trỳc truy nhập đa VLAN, phương thức đúng gúi 802.1q được sử dụng trờn cỏc đường truyền ADSL, cỏc VLAN ID khỏc nhau được sử dụng để phõn biệt cỏc khụng gian địa chỉ của cỏc dịch vụ khỏc nhau. Sau đú, DSLAM thực hiện cỏc VLAN ID này trờn đường uplink vào một tập VLAN ID khỏc dựng để nhận dạng khụng gian địa chỉ trờn link đú. Trong mụ hỡnh này, một VC được sử dụng cho tất cả cỏc dịch vụ. Do đú, cũng giống như kiến trỳc truy nhập EtherType, chất lượng dịch vụ được quyết định bởi cỏc tham số chất
lượng dịch vụ lớp Ethernet hoặc lớp IP. Trong hỡnh 2.5, DSLAM ỏnh xạ VLAN ID trờn đường truyền ADSL vào cỏc VLAN dịch vụ trờn đường uplink.
Hỡnh 2.5. Kiến trỳc truy nhập đa VLAN
Ánh xạ dịch vụ trong mạng truy nhập: Cú hai kiến trỳc khỏc nhau để ỏnh cỏc dịch vụ từ thuờ bao vào cỏc VLAN trong mạng gom Ethernet: là kiến trỳc N:1 VLAN và kiến trỳc 1:1 VLAN. Điểm khỏc biệt giữa hai kiến trỳc này là cỏch thức ỏnh xạ cỏc đường dõy thuờ bao và cỏc dịch vụ vào cỏc VLAN:
•Kiến trỳc N:1 VLAN ỏnh xạ nhiều đường dõy thuờ bao và dịch vụ vào cựng một VLAN.
•Kiến trỳc 1:1 VLAN: ỏnh xạ mỗi dường dõy thuờ bao vào một VLAN riờng rẽ.
Mụ hỡnh N:1 VLAN. Trong mụ hỡnh N:1 VLAN, nhiều thuờ bao và nhiều dịch vụđược ỏnh xạ vào một VLAN trong mạng gom Ethernet. Cú nhiều cỏch để ỏnh xạ
cỏc nhúm thuờ bao và dịch vụ vào cỏc VLAN.
Vớ dụ, mỗi VLAN trong mụ hỡnh này cú thể được sử dụng để gom tất cả cỏc thuờ bao của cựng một dịch vụ. Khi sử dụng mụ hỡnh này, tất cả cỏc thuờ bao ứng với một dịch vụ và một DSLAM được ỏnh xạ vào một VLAN duy nhất. DSLAM thực hiện chức năng chuyển tiếp (Ethernet bridge) giữa cỏc đường dõy DSL mà DSLAM đó gom vào một VLAN với VLAN trờn Ethernet uplink. Một trong những vấn đề về bảo mật liờn quan đến chuyển tiếp Ethernet là một thuờ bao cú thể xem
được thụng tin của một thuờ bao khỏc. Vỡ vậy, cỏc DSLAM phải cú khả năng ngăn chặn hiện tượng chuyển tiếp giữa cỏc đường dõy DSL và đường Ethernet uplink.
Mụ hỡnh 1:1 VLAN. Trong mụ hỡnh 1:1 VLAN, mỗi đường dõy thuờ bao được nhận diện trong mạng gom thụng qua một VLAN ID. Kiến trỳc này tương tự như
kiến trỳc gom cỏc đường truyền DSL theo ATM trước đõy, bởi vỡ mỗi thuờ bao trong kiến trỳc ATM được nhận diện tại BRAS bởi một kờnh ảo ATM. Vỡ số lượng bit VLAN tag theo 802.1q là 12 nờn trong trường hợp số lượng thuờ bao lớn hơn 4096 thỡ mạng gom lớp 2 phải sử dụng đúng gúi 802.1ad (hay cũn gọi là Q-in-Q). Trong mụ hỡnh này, DSLAM phải ỏnh xạđường dõy thuờ bao vào một VLAN tag ở đường Ethernet uplink. Khi sử dụng đúng gúi 802.1q thỡ DSLAM ỏnh xạđường dõy DSL vào một 802.1a VLAN ID. Trong trường hợp đúng gúi 802.1ad thỡ DSLAM phải ỏnh xạđường dõy DSL vào một cặp 802.1ad tag trong (inner) và ngoài (outer).
b) Kiến trỳc chất lượng dịch vụ
Chất lượng dịch vụ tại mạng truy nhập và mạng gom cú thể thực hiện theo 2 kiến trỳc khỏc nhau: kiến trỳc tập trung và kiến trỳc phõn tỏn.
Kiến trỳc tập trung: Trong kiến trỳc chất lượng dịch vụ tập trung, tất cả cỏc chức năng chất lượng dịch vụđược thực hiện tại BRAS nếu cỏc thiết bị mạng gom lớp 2 và DSLAM khụng cú khả năng thực hiện chất lượng dịch vụ. Trong kiến trỳc này, tất cả cỏc dịch vụ đều đi qua một node BRAS duy nhất. Như vậy, với phương ỏn thực hiện như thế này thỡ việc sao chộp cỏc luồng multicast sẽđược thực hiện tại BRAS.
Kiến trỳc phõn tỏn: Trong kiến trỳc chất lượng dịch vụ phõn tỏn, chất lượng dịch vụđược thực hiện bằng cỏch lập lịch cho cỏc link vật lý. Với phương ỏn này, mỗi link vật lý phải cú khả năng phõn loại lưu lượng và dựa theo một thứ tựđó cấu hỡnh sẵn để ỏp dụng chất lượng dịch vụ.
c) Kiến trỳc biờn lớp 3
Kiến trỳc biờn lớp 3 được phõn làm kiến trỳc: Single-edge và multi-edge
Single- edge: Với kiến trỳc này, tất cả cỏc dịch vụ đều được kết cuối tại một node BRAS duy nhất. Vỡ vậy, kiến trỳc này phải sử dụng kiến trỳc chất lượng dịch vụ tập trung.
Multi-edge: Trong kiến trỳc multi-edge, cỏc dịch vụ khỏc nhau được kết cuối tại cỏc thiết bị lớp 3 khỏc nhau. Điều này cú thể thực hiện bằng cỏch ỏnh xạ cỏc dịch vụ
khỏc nhau vào cỏc VLAN ID khỏc nhau tại DSLAM, hoặc sử dụng phõn giải ARP với cỏc node lớp 3 khỏc nhau với cỏc địa chỉ subnet khỏc nhau.
d) Kiến trỳc multicast
Kiến trỳc multicast cũng được chia thành kiến trỳc tập trung và kiến trỳc phõn tỏn.
Kiến trỳc tập trung: Trong kiến trỳc tập trung, sao chộp cỏc luồng multicast
được thực hiện tập trung tại một node BRAS. Điều này ảnh hưởng khỏ nhiều đến băng thụng được sử dụng cho dịch vụ broadcast video vỡ tất cả cỏc luồng multicast
đều được gửi unicast từ BRAS.
Kiến trỳc phõn tỏn: Trong kiến trỳc phõn tỏn, tất cả cỏc nỳt lớp 3, mạng gom và mạng truy nhập đều cú khả năng thực sao chộp cỏc luồng multicast. Cỏc node lớp 3 sử dụng IP multicast để sao chộp cỏc luồng multicast, trong khi đú cỏc thiết bị lớp 2 sử dụng IGMP snooping. Khi sử dụng kiến trỳc phõn tỏn thỡ cũng cú nghĩa là sử
dụng mụ hỡnh N:1 VLAN cho dịch vụ multicast video. Một VLAN duy nhất được sử dụng cho luồng video multicast, điều này cho phộp chỉ tạo ra một bản sao duy nhất của luồng multicast cho nhiều thuờ bao. Với kiến trỳc này thỡ chất lượng dịch vụ cũng được thực hiện theo kiến trỳc phõn tỏn.
2.3. Quản lý mạng IPTV
Việc phõn phối dịch vụ truyền hỡnh trờn mạng IP trở thành cỏc thỏch thức về
mặt cụng nghệ và thương mại cho cỏc nhà cung cấp dịch vụ IPTV. Một trong những thỏch thức xuất hiện đầu tiờn trong hoạt động của mạng IPTV hàng ngày, đú là nhà cung cấp dịch vụ cần phải cú năng lực quản lý lưu lượng video và cỏc thành phần
hạ tầng mạng IP. Cỏc nhà cung cấp IPTV cần phải cú một hệ thống quản lý mạng NMS (Network Management System), đú là cỏc bộ phận giỏm sỏt và nhận dạng cỏc sự cố cú thể ảnh hưởng tới việc phõn phối cỏc dịch vụ truyền hỡnh tới khỏch hàng. Một thỏch thức khỏc đối với nhà cung cấp là vấn đề cài đặt một dịch vụ IPTV khỏ phức tạp và tạo ra cỏc ỏp lực cho tài nguyờn mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Vỡ thế, cần phải lập danh sỏch và chuyờn mụn húa cỏc bước cài đặt.
Ngoài việc quản lý và cung cấp cỏc dịch vụ, cỏc nhà khai thỏc mạng IPTV cũng cần phải bảo đảm việc tiếp nhận dịch vụ của khỏch hàng thuận lợi hơn so với cỏc