Cỳ phỏp và ngữ nghĩa của bộ mụ tả dữ liệu quảng bỏ được xác định trong bảng 14.
Bảng 14: Cỳ phỏp bộ mụ tả dữ liệu quảng bỏ
Trường data_broadcast_id được đặt bằng 0x0005 chỉ ra rằng sử dụng MPE [7]. Giỏ trị trường component_tag bằng với giá trị của trường component_tag của bộ mô tả định danh stream(stream_identifier_descriptor trong bảng ánh xạ chương trỡnh PSI cho cỏc dũng truyền datagram. Trường độ dài bộ chọn selector_length được đặt bằng 0x02. Trường byte bộ chọn (selector_byte)
chuyển cấu trúc thông tin bao gúi đa giao
mà dịch vụ sử dụng để phân định các bộ nhận. Cờ ánh xạ IP_MAC đặt bằng 1 nếu ánh xạ IP đến MAC như định nghĩa của RFC 1112 [17].
Sự hiện diện của dũng truyền dữ liệu đa giao thức trong một dịch vụ được chỉ ra trong vùng ánh xạ PMT của dịch vụ bằng cách đặt kiểu dũng truyền là 0x0D.
MPE không phải là giải pháp tốt và hiệu quả cho lắm, tuy nhiên cho tới nay, nó vẫn là giải pháp dễ được chấp nhận. Phương thức tốt và hiệu quả nhất cho việc truyền dũng datagram IP trờn dũng tế bào MPEG-2 là sử dụng một lớp thớch ứng riềng, tương tự như giải pháp được chọn cho lớp thích ứng ATM 5(AAL5) trong mạng ATM và cho các lớp phân đoạn và tái hợp riêng. Mặc dầu phương pháp này có thể mang đến giải pháp sử dụng băng thông hiệu quả hơn nhưng nó lại khó cài đặt do các bộ thiết bị IRD thương mại được thiết kế chỉ cho truyền vận PES và các cấu trúc vùng mà thôi.
2.3.2 Điều khiển truyền thông
Phiờn truyền thụng là một kết nối logic giữa mỏy chủ uplink và máy khách. Việ thiết lập phiên truyền thông của dịch vụ Internet được yêu cầu bởi phí máy khách và nó được thiết lập bởi sự đàm phán giữa máy chủ uplink và máy khách. Mỗi máy trạm gửi yêu cầu để máy chủ uplink phân định một kênh truyền thông unicast qua đường tương tác ngược. Thông điệp yêu cầu bao gồm địa chỉ MAC của IRD và thông tin định danh máy khách. Máy chủ uplink gán một địa chỉ IP tạm thời(TIP, temporary IP) và một Unicast PID(UPID) cho máy khách. Client IP, địa chỉ IRD MAC, TIP, UPID được lưu trên bảng dịch địa chỉ của máy chủ(Address Translation Table, ATT) như là
thông tin định tuyến. Đại chỉ TIP và UPID được gửi cho máy khách. Máy khách lưu thông tin này trên bảng điều khiển địa chỉ(Address Control Table, ACT) của nó. Phiên truyền thông được duy trỡ cho tới khi mỏy khỏch chấm dứt phiờn truyền.
Các gói Internet được gửi tới máy khách qua mạng quảng bá DBS. Để thực hiện được chức năng này, Satellite Gateway(SGW) phải tạo một chuyển đổi giao thức. Nó chuyển đổi gói IP thành các gói vùng riêng MPEG-2 và chèn các gói đó vào dũng TS. Sự chuyển đổi này được thực hiện nhờ sử dụng ATT nơi lưu trữ các địa chỉ TIP, MAC và UPID của máy khách.
Tất cả các bộ IRD nhận toàn bộ các gói unicast của UPID đó cho. Do vậy, IRD phải cú chức nằng lọc cỏc gúi unicast. Dịch vụ lọc trong IRD sẽ so sánh địa chỉ MAC đích của các gói nhận được với địa chỉ MAC của riêng nó. Nếu địa chỉ là trùng thỡ gúi sẽ được chuyển đến chức năng ứng dụng. Nếu không gói sẽ bị bỏ.
2.3.3 Bảo mật
Một trong những điểm trọng yếu của truyền thụng vệ tinh là việc bảo mật. Do mạng vệ tinh bản chất là mạng quảng bá, nó dễ bị truy nhập trái phép trên đường truyền dữ liệu. Do vậy, kỹ thuật bảo mật phải được sử dụng. Chuẩn MPEG-2 được cung cấp một dịch vụ truy nhập có điều kiện(conditional access) mà chỉ cho phép các thuê bao có bản quyền được giải mó cỏc thụng tin được đó mó húa trộn. Tải đó mó húa trộn, cỏc datagram IP, được chỉ bởi trường điều khiển trộn tải(payload_scrambling_control) của vùng datagram(datagram_section). Có một số các kỹ thuật và dịch vụ bao an khác nhau được phát triển cho các ứng dụng Internet. Các kỹ thuật mó khúa cú thể
hơn.
2.4 Các phương pháp gói mở rộng:
Giao thức gúi MPE được định nghĩa chuẩn trong DVB hiện đó được sử dụng rộng rói trong cỏc dịch vụ Internet trờn hạ tầng truyền hỡnh số DVB. Tuy nhiờn nú cú một số điểm hạn chế quan trọng. Chuẩn MPE hiện thời không hỗ trợ các giao thức hiện dùng như ROHC, MPLS, nó cũng không hỗ trợ giao thức IPv6 sẽ được sử dụng ngày càng nhiều trong tương lai. Một hạn chế nữa của MPE là hiệu suất sử dụng băng thông không cao.
Do vậy hiện nay cộng đồng nghiên cứu và các nhóm nghiên cứu của IETF đang đưa ra các khuyến cáo sử dụng các giao thức gúi khỏc nhằm khắc phục cỏc hạn chế kể trờn. Cỏc giao thức gúi mới bao gồm Simple Encapsulate(SE) và Ultra Light Encapsulate(ULE).
Điểm khác biệt quan trọng trong các giao thức kể trờn so với MPE là MPE bao gúi cỏc gúi IP vào vựng riờng(Private Session) của dũng truyền MPEG2- TS sử dụng chuẩn DSM-CC trong khi SE và ULE bao gúi trực tiếp gúi IP vào vựng tải(Payload) của dũng truyền MPEG2-TS(Phương thức này tương tự như một phương pháp định nghĩa trong chuẩn truyền dữ liệu DVB là data piping).
2.4.1 Phương pháp gói ULE:
Phương pháp bao gúi này cho phộp truyền trực tiếp gúi Ipv6 trờn dũng truyền MPEG-2 TS, như là dữ liệu riêng TS, không sử dụng các kỹ thuật vùng DVB. Phương pháp này, được mô tả trong[11] cú thể chia làm hai phần:
+ Bao gói các gói IPv4, IPv6(và các gói khác) vào các đơn vị dữ liệu tiểu mạng SNDU.
+ Truyền SNDU này trờn dũng MPEG-2 TS, cú nghĩa là phõn đoạn SNDU vào các tế bào MPEG-2 TS.
2.4.1.1 Khuụn dạng SNDU:
Hỡnh 16: Khuôn dạng SNDU trong phương pháp gói ULE
2.4.1.2 Phân đoạn SNDU vào các tế bào MPEG-2 TS:
ULE cung cấp phương thức để:
+ Phân đoạn và tái hợp SNDU trên các tế bào MPEG-2 TS. + Đóng gói SNDU
Hỡnh 17: Phân đoạn SNDU trên tế bào MPEG2-TS theo ULE
Một SNDU mà khụng thể đưa vào một tế bào MPEG-2 TS thỡ sẽ được phân đoạn trên nhiều tế bào MPEG-2 TS như được mô tả trong hỡnh 17.
Nếu nhiều SNDU được lưu trong một tế bào MPEG-2 TS(do SNDU đủ nhỏ) thỡ cỏc SNDU được gói như mô tả trong hỡnh 18
truyền gúi Ipv6 trực tiếp qua MPEG-2 TS.
Phương pháp này được mô tả trong[10] có thể chia thành 2 phần:
+ Bao gúi cỏc gúi Ipv6(hay các gói dữ liệu khác) vào các gói dữ liệu gọi là đơn vị dữ liệu tiểu mạng(SNDU).
+ Truyền cỏc gúi SNDU qua dũng MPEG-2 TS, bằng cỏch phõn đoạn gói SNDU vào các tế bào TS.
2.4.2.1 Khuụn dạng SNDU:
Hỡnh 19: Khuụn dạng SNDU của giao thức gúi SE
2.4.2.2 Phân đoạn SNDU vào các tế bào MPEG-2 TS:
SE cung cấp phương pháp để
+ Phõn đoạn và tỏi hợp SNDU trờn cỏc tế bào TS. + Đóng gói SNDU
Phân đoạn theo SE tương tự như ULE chỉ khác ở chỗ SE sử dụng cả hai trường PUSI và AFC trong đầu gói MPEG-2. PUSI chỉ ra rằng ít nhất có một SNDU mới trong tế bào MPEG-2 TS. Trường AFC chỉ ra trường Thích ứng có mặt hay không, nó có thể có 2 trị:
+ 01: khụng cú AF. + 11: cú AF.
Bất cứ khi nào một SNDU kết thúc trong tế bào MPEG-2 TS, trường AFC được đặt và một trường thích ứng(AF) được chèn vào đầu phần tải của tế bào TS. Trường AF có chứa một con trỏ chỉ nơi bắt đầu của SNDU tiếp theo.
Hỡnh 20: Gói SNDU theo phương pháp SE
Việc gói nhiều SNDU vào một tế bào TS theo phương pháp SE cũng tương tự ULE, chỉ khác SE sử dụng cả trường AF trong tế bào MPEG-2 TS(hỡnh 20).
2.5 Đỏnh giỏ so sỏnh: 2.5.1 MPE:
Phương pháp bao gói MPE của DVB có một số hạn chế sau:
+ Tương đối phức tạp và nặng: phụ tải trong cấu trúc vùng bao gồm 6 byte(các trường phụ) + 4 byte(CRC32) + 6 byte(địa chỉ MAC)=16 byte. Việc đại chỉ MAC không phải là tùy chọn dẫn đến trường hợp không cần dùng địa chỉ MAC thỡ MPE cũng khụng sử dụng được 6 byte của địa chỉ MAC.
+ MPE khụng hỗ trợ trực tiếp IPv6 và ROHC.
+ Do sử dụng kỹ thuật vùng MPEG-2, MPE thừa hưởng trường độ dài vùng, do vậy MTU bị hạn chế ở mức 4080 byte.
2.5.2 ULE:
Như ở phần trên đó nờu, hai cải tiến quan trọng của phương pháp ULE là + Cấu trúc nhúng đơn giản làm tăng hiệu suất sử dụng băng thông.
+ Hỗ trợ các giao thức IP khác ngoài IPv4 như ROHC, IPv6 và dễ dàng mở rộng để hỗ trợ các giao thức khác.
Chương III: Hệ thống thử nghiệm sử dụng VideoLAN 3.1 Giới thiệu chung hệ thống VideoLAN 3.1 Giới thiệu chung hệ thống VideoLAN
VideoLan là giải phỏp phần mềm hoàn chỉnh cho việc thu nhận dũng video theo chuẩn MPEG-2 bao gồm cả hai dạng PS và TS, cho phộp thu dũng video từ cỏc nguồn khỏc nhau như kênh truyền hỡnh số vệ tinh, mặt đất, cáp, đọc video từ đầu DVD và phõn phối dũng video theo chuẩn DVB MPEG2 qua mạng LAN. VideoLAN là một 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 những kênh vệ tinh số, những kênh TV số mặt đất, đầu DVD và tách gúi, chuyển dạng thành những tập tin dạng MPEG-1, MPEG-2 và MPEG-4, phỏt qua mạng LAN dưới dạng unicast hoặc multicast.
+VLC (VideoLan Client):
Máy trạm để nhận, giải mó và hiển thị những luồng MPEG dưới nhiều hệ điều hành khác nhau 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: 3.2.1 Mụ hỡnh hệ thống:
Mụ hỡnh thực nghiệm bao gồm hai phần:
+ Phần mụ phỏng kờnh truyền dẫn DVB bao gồm: một mỏy PC phỏt dũng DVB ASI qua một mỏy tớnh sử dụng card DVB ASI MasterII TX để truyền
và đầu nhận tương tự chỉ khác là dùng card DVB ASI MasterII RX để nhận dũng DVB và cài đặt VLS làm máy chủ video.
Hỡnh 21: Mụ hỡnh thử nghiệm truyền dũng DVB
+ Phần thử nghiệm việc bao gúi dữ liệu IP vào dũng video MPEG-2 tại đầu phát và tách gói dữ liệu IP tại đầu thu. Phần này sử dụng các module chương trỡnh của VideoLAN để tách kênh, tách gói dữ liệu và video và 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 của hệ thống:
Tại đầu phát: Hệ thống sử dụng cỏc thiết bị bao gúi dữ liệu IP theo giao thức chuẩn của DVB là 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 các chương trỡnh video để có thể phân phối trên mạng LAN.
3.2.2.1 Cấu trỳc VLS:
. converters . channel
Sau đây là sơ đồ cấu trúc VLS:
Hỡnh 22: Cấu trúc chức năng của VideoLAN server + Khối Input:
Vai trũ của input là đọc những luồng MPEG từ những nguồn mang tới (file, DVD, DVB card, device,...) và cung cấp những định dạng đúng cho khối converter với những luồng vào ở trên. Khối Input có thể đọc vài luồng, những luồng đó gọi là "programs". Có vài loại đầu vào:
. Đầu vào local là khối có thể đọc những hỡnh ảnh từ những tập tin hoặc DVDs.
. Đầu vào video là khối có thể đọc những video từ những card MPEG.
. Đầu vào dvb là khối có thể đọc những video từ card DVB.
. Đầu vào v4l là khối có thể đọc những card thu hỗ trợ bởi Video4linux drivers.
Ta cú thể sử dụng vài đầu vào và chạy vài chương trỡnh ở cựng một thời điểm.
+ Khối Converter:
Chức năng của khối converter là nhận luồng tín hiệu từ khối Input và biến đổi nó thành định dạng MPEG-TS. VLS có khả năng biến đổi luồng tín hiệu PS (chẳng hạn như từ DVDs) thành những luồng TS (bằng bộ biến đổi ps2ts). Tất nhiên nó cũng có khả năng đọc những luồng TS và tập trung chúng vào bằng cách sắp xếp những luồng thông tin không liên tục (ts2ts converter).
+ Khối Channel:
Khối channel nhận luồng thụng tin từ khối converter và gửi nó đến những nơi đó định sẵn (network, file,...). Khối channel cũn cú thể gọi là khối output. Hiện nay, hai loại channel được hỗ trợ là network và file. Chú ý rằng, ở một thời điểm VLS có thể chỉ hỗ trợ 1 đầu ra mỗi luồng, do đó ta không thể play 1 luồng trên mạng và ghi nó vào trong file cùng một lúc. Đầu ra mạng có thể cấu hỡnh cao hơn: ta có thể lựa chọn giao diện mạng nào để sử dụng mà ta muốn, nguồn định rừ và những địa chỉ IP sẽ gửi tới.
+ Khối Manager:
Khối Manager điều khiển những luồng gửi đi thông qua "Administration interface" ta có thể ra lệnh cho khối Manager start, stop, suspend, resume,
forward, rewind những chương trỡnh khỏc nhau. Ta cũng cú thể lấy danh
sỏch của tất cả những chương trỡnh sẵn cú để dùng ở trong "Programe Table". Khối manager lấy bảng này từ tập tin cấu hỡnh VLS (vls.cfg), do đó nó không thể thay đổi khi mà VLS đó bắt đầu. ở một thời điểm, ta không thể hỏi khối Manager rằng luồng đó định sẵn có thể gửi Broadcast được không nhưng ta sẽ gặp thông báo lỗi nếu ta dừng luồng mà đó khụng gửi Broadcast
+ Administration interface:
Hiện tại có hai cách để mở luồng thông tin:
. Ta có thể sử dụng "command line" để đưa ra những chủ đề ở startup.
. Hoặc ta có thể sử dụng "telnet interface" để start/stop/pause luồng thụng tin nếu muốn.
Không phải ai cũng có thể thực thi được tất cả các lệnh, quyền này được định trong file cấu hỡnh "vls.cfg".
3.2.2.2 Thử nghiệm các chế độ làm việc: + Kiểu truyền Unicast:
Unicast sẽ được sử dụng khi bạn chỉ muốn gửi luồng tớn hiệu tới 1 máy Client. Nó cũng được sử dụng cho VOD (truyền hỡnh theo yờu cầu). Hay dịch vụ Internet được phỏt triển tớch hợp vào VideoLAN.
Do băng thông MPEG-2 trong khoảng từ 3 đến 9 Mbps và băng thông cho dịch vụ Internet băng thông rộng từ 2-3 Mbps nờn một mạng LAN 100Mbit/s cú thể chia xẻ dịch vụ truyền hỡnh số và Internet băng thông rộng cho cỡ một hai chục máy trạm.
+ Kiểu truyền Broadcast:
Mỏy chủ VLS cũng có thể phát quảng bá video qua mạng LAN khi cần, khi đó tất cả các máy trạm trong mạng LAN nhận cựng một dũng video như nhau.
+ Kiểu truyền Multicast:
Khi sử dụng Unicast hoặc Broadcast ta có thể chạm trán với những vấn đề sau như sau:
++Với kiểu truyền Unicast khi rất nhiều máy trạm đều muốn nhận luồng thông tin, giao diện mạng của máy chủ trở nờn bóo hoà. Do đó, số lượng máy trạm rất bị giới hạn, đặc biệt là khi luồng thông tin lớn.
++ Với kiểu truyền Broadcast trên mạng LAN, số lượng máy trạm là không giới hạn bởi vỡ tất cả những mỏy của mạng cấp dưới đều nhận được luồng thông tin chỉ với một luồng thông tin đi ra khỏi thiết bị giao tiếp mạng của máy chủ. Nhưng rất nhiều máy trạm lại không muốn nhận luồng thông tin đó đều bị làm ảnh hưởng. Nếu muốn gửi vài luồng thông tin một lúc, mạng sẽ trở nên quá bóo hoà.
Những vấn đề ở trên sẽ được giải quyết nếu ta sử dụng giao thức Multicast. Với kiểu truyền Multicast, những gói tin đều được gửi đi trên mạng tới nhóm