IV. Tổng quan về công nghệ MPEG-4 part 10
1. Triển khai giai ựoạn
1.1. Mô hình ựấu nốị
Tất cả các lưu lượng từ trung tâm IPTV ựều ựược ựịnh tuyến ựến thiết bị PE M20 của Công ty Viễn Thông Liên Tỉnh (VTN). Các lưu lượng dịch vụ sau ựó ựi qua mạng core ựến BRAS tại các các tỉnh thành. Từ BRAS, các lưu lượng ựược ựẩy xuống các access switch, switch lớp 2, DSLAM, và cuối cùng tới thuê baọ
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 90
Hiện nay các ATM-DSLAM ựang dần ựược thay thế bởi các IP-DSLAM. Vì vậy, các thuê bao của dịch vụ IPTV sẽ ựược triển khai trên các IP-DSLAM.
Hình 4.2 Mô hình ựấu nối hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV
Do nhu cầu sử dụng cũng như băng thông chiếm dụng của dịch vụ VoD rất lớn nên ựể giảm tải cho hệ thống mạng, ựặc biết là mạng ựường trục, các VoD server thứ cấp sẽ ựược triển khai tại các ựịa ựiểm gần với thuê bao hơn. Có hai vị trắ có thể bố trắ các VoD server thứ cấp:
Bố trắ VoD server tại BRAS.
Bố trắ VoD server tại access switch.
Giải pháp bố trắ VoD server thứ cấp tại các BRAS khả thi hơn vì:
Bố trắ VoD server tại các access switch ựòi hỏi chi phắ rất lớn cho một số lượng lớn VoD server. IPTV center M20 Core Rounter M160 Core Rounter M160 BRASs BRASs BRASs Core Rounter M160 VoD server VoD server DSLAM Layer 2 switch Access switch
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 91
BRAS là ựiểm tập trung lưu lượng với số lượng thuê bao hợp lý.
BRAS hoạt ựộng ở lớp 3 nên việc cấu hình, ựảm bảo QoS, và quản lý cũng dễ dàng hơn.
1.2. Mô hình hoạt ựộng.
ạ Mạng khách hàng (home network)
Mạng khách hàng sử dụng mô hình ánh xạ dịch vụ multi-VC.
Dịch vụ IPTV ựược cung cấp trên các kết nối ADSL2+. Mỗi kết nối ADSL2+ ựến thuê bao gồm có 2 PVC khác nhau nhằm cung cấp 2 loại dịch vụ:
PVC 1: cung cấp dịch vụ truy nhập Internet tốc ựộ cao (HSI). PVC 2: cung cấp dịch vụ video (bao gồm cả VoD, BTV,...).
Khách hàng sử dụng các thiết bị ựầu cuối khác nhau cho từng loại dịch vụ: ử Video: STB (Set-Top Box).
Internet: PC.
Kết nối ADSL2+ ựược kết cuối bới modem hoặc home gatewaỵ Các thiết bị này chuyển các lưu lượng trên các PVC ựến các giao diện ựầu ra tương ứng kết nối với các thiết bị ựầu cuối dịch vụ.
b. Mạng truy nhập (access network)
Mạng truy nhập tại các tỉnh thành ựược triển khai theo mô hình S-VLAN (ServiceVLAN hay VLAN per service). Mô hình tương ựương với mô hình N:1 VLAN.
Nguyên tắc thực hiện mô hình này như sau:
Mạng truy nhập tại các tỉnh thành bao gồm các thiết bị mạng, các kết nối mạng từ các DSLAM ựến BRAS.
Trong mạng truy nhập cấu hình các VLAN khác nhau cho từng loại dịch vụ sẽ ựược cung cấp.
Tại biên của mạng truy nhập, các lưu lượng trước khi ựi vào mạng ựược phân loại ựể ánh xạ vào các VLAN dịch vụ.
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 92
Tại các IP-DSLAM, mỗi cổng ADSL2+ gồm 3 PVC, mỗi PVC dành cho một dịch vụ (Internet, VoIP, video).
Tại các giao diện uplink, các PVC ựược ánh xạ vào các S-VLAN tương ứng với từng loại dịch vụ sử dụng phương thức ựóng gói 802.1q. Các S-VLAN này bao gồm:
HSI VLAN: VLAN dành cho dịch vụ truy nhập Internet. VoIP VLAN: VLAN dành cho dịch vụ VoIP.
VoD VLAN: VLAN dành cho dịch vụ VoD.
BTV VLAN: VLAN dành cho dịch vụ truyền hình (multicast).
Hình 4.3 Mô hình S-VLAN trong mạng truy nhập giai ựoạn 1
Tại các switch lớp 2, access switch, cấu hình các giao diện trunk mang lưu lượng của các S-VLAN nàỵ
BRAS có nhiệm vụ kết cuối các S-VLAN và thực hiện ựịnh tuyến các gói tin ựến ựắch mong muốn.
Các biện pháp ựảm bảo QoS ựược áp dụng trên từng S-VLAN thông qua cấu hình 802.1p ựối với các S-VLAN tương ứng. Tại BRAS, nơi kết cuối các S-VLAN, thực hiện QoS lớp 3 bằng DSCP (Diffrentiated Service Code Point). Như vậy tại BRAS cần cấu hình chuyển ựổi QoS từ 802.1p của lớp 2 sang DSCP của lớp 3.
c. Truy nhập ựầu cuối và ựịa chỉ IP
internet IPTV center Binding of port and PVC Megging PVC and Service VLAN HSI VoD BTV DSLAM 2 DSLAM 3 BRAS PE Core switch
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 93
đối với dịch vụ truy nhập Internet tốc ựộ cao (HSI), thuê bao thực hiện quay số PPPoE ựến BRAS. BRAS cấp ựịa chỉ IP cho từng kết nối PPPoE, thực hiện NAT (nếu cần) và chuyển tiếp các lưu lượng ra Internet.
đối với các dịch vụ video, ựịa chỉ IP ựược cấp phát ựộng bằng DHCP. Tại BRAS cấu hình DHCP relay chuyển tiếp các gói tin DHCP ựến DHCP server và thực hiện ựịnh tuyến các gói tin của các dịch vụ này ựến ựắch mong muốn.
Hình 4.4 Truy nhập ựầu cuối và ựịa chỉ IP giai ựoạn 1
d. Lưu lượng multicast
để các lưu lượng multicast có thể truyền tải trong hệ thống mạng một cách hiệu quả, các tắnh năng multicast cần ựược hỗ trợ tại các thiết bị mạng. Các giao thức thực hiện tại các thiết bị mạng như trên hình 4.3.
Chú ý: Với hệ thống mạng hiện tại ựã chạy MPLS, nếu BRAS không hỗ trợ multicast VPN thì cần chạy song song native IP và IP/MPLS trên mạng ựường trục, trong ựó native IP dùng ựể truyền các lưu lượng multicast.
VIN network IPTV center
Internet
PC/HG thực hiện quay số kết nối PPPoE ựến BRAS lấy ựịa chỉ truy cập internet. STB, lấy ựịa chỉ thông qua DHCP
DHCP server sử dụng option 82/60 ựể xác thực thuê bao
Kết cuối PPPoE và chuyển tiếp ra internet. Thực hiện DHCP Relay
Home
Gateway DSLAM Access switch
BRAS DHCP server PPPoE IPoE JAD TV+STB PC IPTV services internet services
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 94
IPTV center PIM-SM M20 BRASs BRASs BRASs Core router M160 Core router M160 Core router M160 PIM-SM IGMP proxy Access switch Layer 2 switch IGMP snooping DSLAM
Nếu BRAS hỗ trợ multicast VPN thì có thể chạy multicast VPN ựể truyền các lưu lượng multicast qua mạng ựường trục.
Hình 4.5 Lưu lượng multicast giai ựoạn 1 2. Triển khai giai ựoạn 2.
2.1. Mô hình ựấu nốị
Hệ thống IPTV ựược kết nối trực tiếp vào mạng core IP/MPLS qua PE của VTN. Riêng hệ thống VoD server ựược triển khai với một VoD server chứa ựầy ựủ nội dung ựặt tại trung tâm IPTV, và nhiều VoD server thứ cấp ựược bố trắ gần với thuê baọ
Các VoD server thứ cấp chỉ lưu một phần nội dung của VoD server trung tâm nhằm mục ựắch ựáp ứng những nội dung VoD có nhu cầu cao tại một thời ựiểm nhất ựịnh. Vị trắ ựặt VoD server thứ cấp có thể là:
PE: giảm tải mạng core, nhưng khi số lượng thuê bao lớn thì kết nối giữa các core MAN switch và các PE sẽ có yêu cầu băng thông rất lớn.
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 95
cho kết nối từ mạng MAN lên PE, các phần khác của mạng không ựược lợi gì hơn.
Access switch: vấn ựề chắnh của phương án này là số lượng VoD server cần ựầu tư rất lớn và việc quản lý gặp nhiều khó khăn.
Hình 4.6 Mô hình ựấu nối giai ựoạn 2
2.2. Mô hình hoạt ựộng.
ạ Mạng khách hàng (home network)
Mạng khách hàng hoàn toàn không phải thay ựổi so với giai ựoạn 1. b. Mạng truy nhập (access network)
Mạng truy nhập tiếp tục triển khai theo mô hình S-VLAN. Tuy nhiên có một số thay ựổi so với giai ựoạn 1:
Mạng truy nhập có phạm vi từ các IP-DSLAM ựến các core switch.
BRAS kết nối trực tiếp với core switch và chỉ dành cho dịch vụ truy nhập Internet.
Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Vòng dữ liệu Vòng dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch lõi
Vòng lõi Bộ chuyển mạch lõi
Bộ chuyển mạch lõi IP/MPLS mạng lõi Trung tâm IPTV
Máy chủ VoD Máy chủ VoD Máy chủ VoD Máy chủ DHCP Thuê bao Thuê bao Thuê bao DSLAM PE PE PE PE
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 96
Core switch là nơi kết cuối S-VLAN.
để tránh loop trong mạng truy nhập, các thiết bị mạng truy nhập cần ựược cấu hình STP (Spaning Tree Protocol).
c. Mạng gom hay vòng core mạng MAN (distribution network)
Mạng gom bao gồm từ 3 ựến 4 core switch kết nối với nhau thành mạng vòng. Kết nối giữa các core switch là có thể là GE, 10GE, hoặc STM-N. Có 2 trường hợp có thể xảy ra ựối với mạng gom:
Mạng gom chạy ở lớp 2
Khi mạng gom chạy ở lớp 2 thì toàn mạng MAN là một vùng broadcast. Vì vậy tất cả các gói tin broadcast sẽ ựược phát tán ra toàn mạng MAN. Trong quá trình hoạt ựộng của mạng, có rất nhiều giao thức cần phát sinh các gói tin broadcast, ựiều này có thể ảnh hưởng xấu ựến hoạt ựộng của mạng.
Khi hoạt ựộng ở lớp 2, cấu trúc vòng có nhược ựiểm là có thể gây ra loop, do ựó các core switch cần cấu hình STP ựể tránh loop. Tuy nhiên cấu hình STP sẽ làm mất ựi khả năng cân tải trên các core switch. Core switch phải thực hiện cấu hình các S-
VLAN ựể ựảm bảo chất lượng dich vụ, thực hiện IGMP snooping dành cho các lưu lượng multicast. PE sẽ ựóng vai trò là nơi kết cuối S-VLAN, thực hiện IGMP v2, v3, ựịnh tuyến lớp 3 (unicast, multicast).
Mạng gom chạy ở lớp 3
Với mô hình hoạt ựộng này thì các core switch ựóng vai trò giống như các BRAS ở trong giai ựoạn 1.
Chú ý: Trong các tắnh toán về sau này ựều áp dụng cho trường hợp mạng gom hoạt ựộng ở lớp 3.
d. Truy nhập ựầu cuối và ựịa chỉ IP
đối với dịch vụ truy nhập Internet, home gateway thực hiện quay số PPPoE ựến BRAS. Core switch ựược cấu hình ựể chuyển tiếp các gói tin PPPoE ựến BRAS. BRAS cấp phát ựịa chỉ IP cho từng kết nối PPPoE, chuyển tiếp các gói tin ra Internet và
ngược lạị
Các dịch vụ IPTV sử dụng ựịa chỉ cấp phát qua DHCP server. Các core switch cấu hình DHCP relay ựể chuyển tiếp các gói tin DHCP ựến DHCP server. DHCP server có thể ựược ựặt tại core switch hoặc tại Công ty VASC.
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 97
Hình 4.7 Lưu lượng multicast - giai ựoạn 2
ẹ Lưu lượng multicast
để truyền các lưu lượng multicast qua mạng lõi IP/MPLS, giữa các PE cần thực hiện multicast VPN. Multicast VPN ựược thực hiện bằng GRE (Generic Routing Encapsulation). Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Vòng dữ liệu Vòng dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch dữ liệu Bộ chuyển mạch lõi
Vòng lõi Bộ chuyển mạch lõi
Bộ chuyển mạch lõi IP/MPLS mạng lõi Trung tâm IPTV
Máy chủ VoD Máy chủ VoD Máy chủ VoD Máy chủ DHCP Thuê bao Thuê bao Thuê bao DSLAM PE PE PE PE - Core MAN switch, PE, IGMP
gateway thực hiện IGMP v2, v3, PIM SM
- PE thực hiện Multicast VPN - DSLAM thực hiện IGMP snooping - Access switch thực hiện IGMP proxy
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 98
KẾT LUẬN
Trong giới hạn của luận văn tốt nghiệp, luận văn Ộ Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng ở Việt NamỢ ựã tổng hợp ựược một số vấn ựề cơ bản về IPTV, kiến trúc hệ thống IPTV, các chuẩn nén, các giao thức truyền tải, báo hiệu ựược sử dụng trong IPTV và việc triển khai IPTV trong thực tế. Tuy nhiên luận văn mới dừng lại ở nghiên cứu lý thuyết thuần túỵ
IPTV cùng các hoạt ựộng thông tin trên băng tần rộng ựã kết hợp ựược 3 mạng (máy tắnh + viễn thông + truyền hình) biểu thị xu thế phát triển của mạng truyền thông tương laị Hoạt ựộng của IPTV là hoạt ựộng tương tác trên mạng không chỉ có các chương trình truyền hình quảng bá mà còn thực hiện truyền hình ựến ựịa ựiểm theo yêu cầu (VOD). IPTV còn có các dịch vụ tương tác khác như truyền thoại có hình, email, du lịch trên mạng, học tập từ xạ..Với những ưu ựiểm nổi trội như vậy, tin rằng trong tương lai IPTV sẽ ngày càng phát triển mở rộng, cung cấp thêm nhiều tắnh năng mới, giúp khách hàng có những trải nghiệm thú vị khi xem truyền hình.
Trong quá trình nghiên cứu ựề tài và thực hiện luận văn, không tránh khỏi những thiếu sót và nhược ựiểm. Vì vậy, em mong ựược sự lượng thứ và góp ý của thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn!
Truyền hình IPTV và khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Học Viên thực hiện: Lưu Văn Hải Page 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Gerard OỖDriscoll, Next Generation IPTV Services and Technologies,
Wiley, 2008.
[2] Wes Simpson and Howard Greenfield, IPTV and Internet Video Expanding the Reach Television Broadcasting, Focal Press, 2007.
[3] Gilbert Held, Understanding IPTV, Taylor & Francis Group [4] Thomas Kernen, IPTV/VIDEO Over Broadband, swiNOG, 2006
[5] Gerard oỖ Driscoll, Next Generation IPTV services and technology, Wiley, 2007 [6] http://www.iptv-forum.com, Truy nhập lần cuối ngày 21/9/2011
[7] Diễn ựàn ựiện tử viễn thông http://www.vntelecom.org, Truy nhập lần cuối ngày 5/10/2011
[8] Daniel Minoli, IP Multicast with Applications to IPTV and Mobie DVB- H, Wiley, 2008.