Sơ đồ tham chiếu kiến trúc IPDC qua DVB-H được định nghĩa trong chuẩn ESTI TR 102 469 như hình 6.1
Hình 6.1. Kiến trúc IPDC qua DVB-H
Các dịch vụ ứng dụng: Cung cấp liên kết trực tiếp giữa nhà cung cấp nội dung và người dùng cuối, tạo khả năng phân phối nội dung trên các mạng khác nhau.Trong thực tế mỗi nhà cung cấp nội dung cung cấp cho người dùng hướng dẫn dịch vụ điện tử (ESG-Electronic service guide) để người dùng hiểu loại dịch vụ mà họ cung cấp
Quản lý dịch vụ: Không thể thiếu được trong việc cấp phát tài nguyên( độ rộng băng, địa chỉ IP nguồn và đích) .Quản lý dịch vụ gán vị trí ( trong mạng quảng bá) và độ rộng băng cho các dịch vụ và lập lịch. Quản lý dịch vụ cũng thực hiện một số chức năng kiểm soát truy cập dịch vụ.
Mạng quảng bá: Cho phép ghép kênh các dịch vụ ở mức IP. Nó tương ứng với việc đóng gói các gói dữ liệu IP tương thích với DVB-H.
Để phân phối dịch vụ đến người dùng cần có các giao thức phân phối nội dung.Các giao thức này theo chuẩn ESTI TS102 472.Có 2 trường hợp phân phát nội dung: phân phát file và phân phát dữ liệu thời gian thực.Hình 6.2 mô tả các giao thức để đáp ứng yêu cầu nói trên (tương ứng với các lớp trong mạng tương tác) . Ba lớp đầu tiên tương ứng với hệ thống DVB-H, và lớp mạng IP ở trên. Giao thức UDP ( User Datagram Protocol) được dùng tại lớp giao vận, không thể dùng giao thức TCP trong mạng tương tác vì nó cần kênh phản hồi mà DVB- H bị hạn chế.Giao thức thời gian thực RTP ( Real -Time Protocol ) được dùng để đồng bộ các nội dung thời gian thực.Tại lớp này quản lý file sử dụng giao thức FLUTE /ALC (File Delivery over Unidirectional Transport/Asynchronous Layer Coding) để phân phát các File.Trên cùng là lớp ứng dụng. Như vậy các giao thức trên là các giao thức Internet và được chuẩn hoá bởi IETF (Internet Engineering Task Force ).Điều này cho phép DVB–H hoàn toàn tương thích với Internet.
Hình 6.2: Các giao thức DVB-H 6.3. Mô hình cấu trúc hệ thống
Hình 6.3: Cấu trúc hệ thống IPDC qua DVB-H 6.3.1. Chức năng các khối
IPDC qua DVB-H bao gồm các khối có quan hệ với nhau để đáp ứng các yêu cầu. Bảng sau mô tả chức năng các khối.
Bảng 6.2: Mô tả chức năng các khối trong hệ thống IPDC
Tên khối Mô tả
Ứng dụng dịch vụ
- Tập hợp nội dung từ nhiều nguồn và thông tin mô tả dữ liệu liên quan giữa chúng để cung cấp cho một ứng dụng cụ thể.
- Cung cấp các ứng dụng đầu cuối.
- Có trách nhiệm cung cấp nội dung được mã hóa mà thiết bị đầu cuối có thể định dạng được thông qua dòng dữ liệu hay việc phân phát file.
- Phát dịch vụ mô tả thông tin dữ liệu được sử dụng trong phần hướng dẫn dịch vụ.
- Liên kết hoạt động giữa các điểm cuối tương tác với ứng dụng dịch vụ.
- Cung cấp dịch vụ bảo vệ.
- Một ứng dụng dịch vụ có thể tồn tại cho từng ứng dụng mà được cung cấp trong IP Datacast
Quản lý dịch vụ
Bao gồm 4 khối chức năng, độc lập nhau: 1. Cấu hình dịch vụ và vị trí nguồn dữ liệu:
- Việc đăng ký các ứng dụng dịch vụ cho độ rộng băng tần dữ liệu quảng bá.
- Gán các dịch vụ tới vị trí, tới độ rộng băng tần, tới lịch trình các dịch vụ.
2. Ứng dụng cung cấp hướng dẫn dịch vụ.
- Tập hợp các đoạn mô tả thông tin ESG từ các ứng dụng dịch vụ.
3. Cung cấp phần bảo vệ dịch vụ/ bảo mật.
- Quản lý truy nhập của các user vào các ứng dụng dịch vụ.
4. Các dịch vụ vị trí.
- Khối quản lý dịch vụ có thể cung cấp dịch vụ vị trí tới ứng dụng dịch vụ của người thực hiện.
Mạng quảng bá
- Tập hợp các ứng dụng dịch vụ tại lớp IP.
- Gán luồng IP trên các lát thời gian DVB-H (đóng gói IP).
- Truyền dẫn qua DVB-H.
- Cung cấp bảo vệ dịch vụ/ bảo mật TBD
Thiết bị đầu cuối
- Thiết bị sử dụng.
- Điểm thu nhận tổng hợp nội dung. - Nguồn tài nguyên dịch vụ.
Tạo nội dung
- Đây là nguồn chính của nội dung cho phân phối qua IPdatacast. Nội dung có thể cung cấp phân phát dưới dạng dòng dữ liệu.
Mạng tương tác
- Cung cấp cho thiết bị đầu cuối tương tác với phần quản lý dịch vụ, hay phần ứng dụng dịch vụ.
- Cung cấp thêm các chức năng tới ứng dụng dịch vụ hay quản lý dịch vụ như là các dịch vụ vị trí.
- Cung cấp phần bảo vệ dịch vụ/ bảo mật TBD.
6.3.2. Các điểm tham chiếu
Trong mô hình cấu trúc hệ thống IP datacast qua DVB-H các khối chức năng liên kết với nhau qua các điểm kết nối để cho phép chúng cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu. Các điểm kết nối này được gọi là các điểm tham chiếu.
Bảng 6.3: Mô tả các điểm tham chiếu trong IPDC qua DVB-H Tên các điểm
tham chiếu Các điểm cuối Phần sử dụng
CBMS 1 Từ mạng quảng bá
tới thiết bị đầu cuối.
Mạng quảng bá-báo hiệu đặc tính, báo hiệu PSI/SI trong DVB-H.
CBMS 2 Từ ứng dụng dịch vụ tới thiết bị đầu cuối
Luồng dữ liệu bao gồm: - Dòng A/V.
- Dữ liệu phụ.
- Các dữ liệu phân phát (clip, phần mềm).
CBMS 3 Từ quản lý dịch vụ tới thiết bị đầu cuối
Hướng dẫn dịch vụ điện tử (metadata, phân phát điểm đa điểm). CBMS 4 Giữa quản lý dịch
vụ và thiết bị đầu cuối
- Điều khiển truy nhập tới các ứng dụng dịch vụ.
- Hướng dẫn dịch vụ điện tử.
vụ và thiết bị đầu cuối
điểm (SMS/MMS, kết nối IP).
- Ứng dụng dịch vụ có thể yêu cầu điểm tham chiếu này.
CBMS 6 Từ quản lý dịch vụ tới mạng quảng bá
Cấu hình vận chuyển của DVB-H (số dịch vụ, vị trí độ rộng băng tần).
CBMS 7 Giữa ứng dụng dịch vụ quản lý dịch vụ
- Khai báo ứng dụng dịch vụ.
- Mô tả ứng dụng dịch vụ, mô tả nội dung/ mô tả thông tin dữ liệu.
X-1 Giữa phần tạo nội dung và ứng dụng dịch vụ
Cung cấp nội dung cho ứng dụng dịch vụ bao gồm:
- Nội dung gốc.
- Mô tả thông tin về nội dung. - Cơ chế điều khiển nội dung.
X-2 Giữa mạng tương tác và thiết bị đầu cuối Đặc tính mạng tương tác hoạt động. X- 3 Giữa quản lý dịch vụ và mạng tương tác
Điểm tham chiếu này có thể sử dụng để truy nhập các chức năng sẵn có trong mạng tương tác như là quản lý thuê bao hay chức năng tính cước.
Hình 6.4: Mô hình truyền dữ liệu qua DVB-H
Theo mô hình trên (xem hình 6.4) hệ thống truyền dữ liệu qua DVB-H được chia thành hai phần: phần mã hóa dữ liệu IPDC và phần truyền tải dữ liệu đã được mã hóa DVB-H. Các kiểu nội dung khác nhau như âm thanh, hình ảnh, văn bản, các file nhị phân khác nhau từ nơi gửi được phân phát qua các giao thức trong phần IPDC thành các dòng IP. Sau đó dòng IP này được truyền tải qua môi trường DVB-H, dòng tín hiệu sau khi ra khỏi khối đóng gói dịch vụ sẽ thành dòng truyền MPEG2 và đưa lên kênh truyền phát quảng bá. Tại các thiết bị phần thu, sau khi loại bỏ phần đóng gói dịch vụ dòng MPEG 2 chuyển thành dòng dữ liệu IP và chuyển đến phần giải mã IPDC . Thiết bị thu sẽ nhận đọc được nội dung mà bên gửi truyền nhờ các giao thức trong phần IPDC.
6.5. Mã hoá dữ liệu IP DATACASTING
Đây cũng là một điểm mới được so sánh với các tiêu chuẩn truyền hình số mà tích hợp tất cả các đặc tính cần thiết để truyền dẫn nội dung từ tham số sóng vật lý tới các định dạng nén nội dung. Phần này mô tả các giao thức sử dụng trong IPDC. Các giao thức này được chia thành 3 nhóm cơ bản: các giao thức vận chuyển, các giao thức phân phát dòng thời gian thực, các giao thức phân phát file.
Hình 6.5: Chồng giao thức trong IPDC
Như hình vẽ giao thức IP là giao thức truyền dữ liệu chính. Giao thức này được sử dụng với giao thức UDP để cung cấp các phiên dữ liệu. Giao thức FLUTE dùng để truyền các file theo một hướng duy nhất. Giao thức này dựa trên mã lớp không đồng bộ ALC. Các dòng thời gian thực được truyền đi nhờ giao thức truyền thời gian thực RTP và giao thức điều khiển truyền thời gian thực RTCP.
6.5.1. Tầng giao thức vận chuyển.
UDP là giao thức không liên kết được sử dụng để thay thế cho TCP ở trên IP theo yêu cầu của ứng dụng. Khác với TCP, UDP không có các chức năng thiết lập và giải phóng liên kết. Nó cũng không cung cấp cơ chế báo nhận, không sắp xếp tuần tự các đơn vị dữ liệu đến. Tuy nhiên UDP nhanh và hiệu quả hơn đối với các mục tiêu như kích thước nhỏ và yêu cầu khắt khe về thời gian. Do bản chất không trạng thái của giao thức UDP nên nó hữu dụng đối với việc trả lời các truy vấn nhỏ với số lượng yêu cầu lớn. UDP cũng cung cấp cơ chế gán và quản lý các số hiệu cổng để định danh duy nhất cho các ứng dụng chạy trên một trạm của mạng.
6.5.1.2. Giao thức IP.
Internet cung cấp luồng thông tin đa dạng, nó không đảm bảo rằng các dữ liệu sẽ được truyền đi hoặc là sẽ được truyền đi một cách chính xác. Các gói dữ liệu được truyền từ một trạm truy cập tới một máy khác sẽ phải đi qua rất nhiều mạng và router khác nhau, mỗi gói được định hướng đến trạm tiếp theo một cách riêng rẽ và có thể đi đến đích không theo thứ tự của nó. Việc định tuyến diễn ra tại lớp mạng (giao thức Internet - IP). Các gói IP chứa địa chỉ của bên phát và bên nhận, và mỗi phần IP đi đến một router đều được kiểm tra địa chỉ đích đến của nó. Địa chỉ đích sẽ được so sánh với bảng định tuyến để xác định xem các phần dữ liệu cần được truyền tới cổng nào. Thủ tục này được thực hiện đối với bất kỳ gói dữ liệu nào truyền đến. Trong khi điều này đặt ra cho các router một yêu cầu làm việc rất cao thì nó lại giúp cho mạng Internet một sự tin cậy chắc chắn, vì nếu như một gói thông tin bất kỳ bị mất đi, do lỗi liên kết, thì các gói tin còn lại thuộc cùng một bản tin phát đi sẽ được định tuyến lại theo đường khác và đến được đích một cách chính xác. Nếu một router bị tràn bộ đệm thì nó sẽ bắt đầu làm rơi các gói tin truyền đến. Nó sẽ không báo cho bên phát biết về sự cố tắc nghẽn này, nhưng nó sẽ báo cho router tại đầu cuối khác thông qua giao thức quản lý điều khiển Internet
(ICMP - Internet Control Management Protocol) rằng ở nó đang bị tắc nghẽn và không muốn nhận thêm thông tin nữa. Router sau khi nhận được thông báo trên sẽ định tuyến lại các gói tin còn lại theo một đường khác, điều này có thể làm cho các gói tin sau khi đến đích không còn thứ tự ban đầu. Để có được quá trình truyền tin đáng tin cậy thì cần phải có một giao thức có thể đảm bảo thứ tự các gói tin cũng như đảm bảo việc truyền lại các gói tin.
6.5.2. Giao thức phân phát dòng thời gian thực RTP
Giao thức RTP cung cấp phân phát các loại hình dịch vụ có đặc tính thời gian thực như âm thanh, hình ảnh. Các dịch vụ này bao gồm xác định kiểu tải tin, số tuần tự, nhãn thời gian, và kiểm tra việc phân phát. Các ứng dụng chạy RTP phía trên UDP để thực hiện sử dụng bộ chức năng tập hợp và kiểm tra tổng. Tuy nhiên RTP có thể được sử dụng ở dưới lớp mạng hay các giao thức vận chuyển. RTP vận chuyển dữ liệu tới nhiều địa chỉ đích sử dụng chức năng phân phối quảng bá nếu được cung cấp ở lớp dưới mạng.
RTP có hai phần chính:
Giao thức vận chuyển thời gian thực RTP: mang các dữ liệu có thuộc tính thời gian thực.
Giao thức điều khiển RTP: để kiểm tra chất lượng dịch vụ và để vận chuyển các thông tin về các thành phần vận chuyển.
6.5.3. Giao thức vận chuyển dữ liệu RTP.
RTP (giao thức vận chuyển thời gian thực) đặc tả một tiêu chuẩn định dạng gói tin dùng để truyền âm thanh và hình ảnh qua internet. Tiêu chuẩn này được phát triển bởi nhóm Audio Video Transport Working.
Bảng 3.1: Trường tiêu đề của giao thức RTP
Các trường có ý nghĩa như sau:
Version (V) có 2 bit:
Trường này xác định phiên bản của RTP. Padding (P): 1 bit:
Nếu bit này đặt thì gói có chứa một hay nhiều các octet được thêm vào (đây không phải là tải tin). Octet cuối cùng có chứa số octet được thêm vào.
Extention (X) 1 bit: Phần mở rộng tiêu đề CSRC (CC) 4 bit:
Có chứa số lượng CSRC trong phần tiêu đề
Marker (M) 1 bit
Điểm đánh dấu như các đường biên của khung khi truyền gói Kiểu tải tin (PT) 7 bit:
Xác định kiểu tải tin RTP, cung cấp đến 128 kiểu mã hóa khác nhau. Ví dụ như Audio: PCM luật A, M, GSM; Video: MPEG, JPEG, H264.
Số tuần tự 16 bit:
Dùng để đếm các gói dữ liệu RTP gửi đi, được sử dụng để phát hiện các gói mất và khôi phục tuần tự các gói.
Nhãn thời gian 32 bit: đưa ra mẫu byte audio/video đầu tiên trong gói được sử dụng để loại bỏ tham số Jitter trong mạng.
- Tần số xung nhịp phụ thuộc vào các ứng dụng. Giá trị ban đầu ngẫu nhiên.
Các gói có thời gian timestamp bằng nhau hay khác nhau.
Xác định nguồn đồng bộ SSRC 32 bit: một chỉ số cho nguồn dòng và gán một số ngẫu nhiên.
Xác định nguồn phân phối CSRC 32 bit:
Xác định nguồn phân phối cho tải tin trong gói này.
6.5.4. Giao thức điều khiển RTP.
RTCP dựa trên sự truyền dẫn liên tục của sự điều khiển các gói tới tất cả các thành phần trong một phiên, sử dụng cơ chế giống như các gói dữ liệu. Giao thức cơ bản cung cấp việc tập hợp dữ liệu và điều khiển các gói. RTCP thực hiện 4 chức năng sau:
Chức năng cơ bản là để cung cấp sự phản hồi về chất lượng của phân phối dữ liệu. Đây là phần quan trọng của giao thức RTP như một giao thức vận chuyển với sự liên quan đến luồng, chức năng điều khiển tắc nghẽn của các giao thức khác. Sự phản hồi này rất có lợi cho việc mã hóa tương thích.
RTCP mang sự xác định mức vận chuyển liên tục cho một nguồn RTP và được gọi là Canonical (chuẩn hóa) hay CNAME. Do sự xác định SSRC có thể bị thay đổi nếu có sự xung đột hay một chương trình bị khởi động lại thì bộ nhận sử dụng CNAME để lưu lại đoạn của mỗi một thành phần. Bộ nhận
cũng có thể yêu cầu CNAME để tập hợp các dòng dữ liệu từ các thành phần của sự liên quan các phiên RTP.
Hai chức năng đầu yêu cầu tất cả các thành phần gửi các gói RTCP do đó tốc độ phải được điều khiển để RTP xắp xếp được nhiều các thành viên. Mỗi thành viên gửi một gói điều khiển của nó tới các thành viên khác mà mỗi thành viên có thể theo dõi số lượng các thành viên khác. Số này được dùng để tính toán tốc độ mà các gói được gửi.
Chức năng thứ 4 là để vận chuyển thông tin điều khiển tối thiểu phiên. Điều này giống như điều khiển mối liên hệ giữa các thành viên nhập vào hay tách ra.
Định dạng gói RTCP
Hình 3.3: Gói trộn RTCP
SR: Báo cáo nguồn và thống kê nguồn. Thời gian tuyệt đối (NTP), nhãn