2.1 Cấu trúc hệ thống
2.1.1 Mô hình lớp (Layer model)
Biểu đồ của mô hình dịch vụ DVB trên nền mạng IP được chỉ ra trong Layer model (hình 7). Model này dành để chỉ ra sự liên quan giữa các miền trong mô hình với các dữ liệu cùng dạng được truyền qua các lớp khác nhau. Một modul sẽ được sử dụng dành cho chức năng quản lý và điều khiển chung.
H nh 2.1:Mô hình lớp
27
Giao tiếp giữa các lớp được mô tả như sau:
Modul cung cấp nội dung: chứa các nội dung đã được đăng ký bản quyền hoặc sử dụng những thông tin có sẵn để phục vụ mục đích bán nội dung. Thông qua yêu cầu trực tiếp từ máy khách tại gia đình, việc cung cấp nội có thể được thiết lập giữa modul cung cấp nội dung và máy khách tại nhà để tiện cho việc quản lý và bảo vệ. Quá trình này sẽ được chỉ ra trong mô hình phân lớp.
Modul cung cấp dịch vụ: cung cấp dịch vụ theo yêu cầu từ máy khách. Có thể cung cấp rất nhiều loại dịch vụ khách nhau liên quan tới dịch vụ DVB trên nền IP. Ví dụ như là một ISP đơn giản hay CSP. Ở đây CSP sử dụng nội dung có sẵn hoặc bản quyền từ modul cung cấp nội dung và đóng gói nó thành một dịch vụ.
Theo cách này thì việc cung cấp dịch vụ không cần thiết phải được hiểu rõ từ ứng dụng cũng như các thông tin chứa nội dung truyền qua.
Delivery Network: làm nhiệm vụ kết nối giữa các máy khách và dịch vụ cung cấp. Quá trình phân phát thông tin thường được sắp xếp theo yêu cầu truy cập vào mạng lõi hoặc mạng sương sống bằng việc sử dụng các công nghệ mạng khác nhau.
Home: là nơi là dịch vụ A/V được sử dụng. Với một đầu thu đơn giản hoặc một thiết bị đầu cuối kết nối tới mạng, người dùng có thể xem được dịch vụ theo yêu cầu của mình.
Như được nói ở trên, Service Provide bao gồm nhiều loại dịch vụ được cung cấp khác nhau, đặc biệt là các ISP và CSP băng tần rộng. Hai loại dịch vụ này có thể tách rời nhau hoặc được tích hợp cùng nhau.
Ngày nay mô hình internet doanh nghiệp bao gồm các SP ảo, các SP này dựa trên một vài tiêu chí khác nhau để tích hợp chung trên một chuẩn gọi là chuẩn cung cấp dịch vụ. Tuy nhiên ở đây chúng ta không phân biệt các loại SP, mà đơn giản hoá những dịch vụ và chức năng của từng miền. Cũng cần lưu ý, tại một số các quốc gia, thì việc truy nhập mạng và ISP có thể khác nhau. Trong trường hợp chung ta đang xét, thì 2 chức năng này được nhìn nhận tách rời nhau nhưng ISP sẽ được tích hợp giữa thiết bị đầu cuối với địa chỉ IP. Và để đơn giản hoá việc mô tả, chúng
28
ta sẽ phân tích bao gồm tính năng dịch vụ truy nhập và chức năng trong c ng vai trò của ISP.
Dải ISP điển hình cung cấp các dịch vụ và chức năng sau :
Dịch vụ định địa chỉ : dành cho khách hàng sử dụng dịch vụ tại nhà, các ISP điển hình sẽ cung cấp địa chỉ IP có liên quan tới cấu hình mạng hoặc các thiết bị đầu cuối mạng bởi cơ chế tự động.
Sự chứng thực và cấp phép của Internet hoặc IP khi các thuê bao đầu cuối truy cập. Quá trình chứng thực của người d ng đăng nhập mạng có thể được hiểu rõ ràng dựa vào cơ chế PPP hoặc cũng có thể được ẩn đi (ví dụ như có thể dựa vào lớp liên kết ID chứa thông tin liên quan tới thuê bao). Các ISP không chỉ đảm nhận thực thi các chức năng của nó mà nó còn có khả năng đảm nhận hết các chức năng khác như d ng làm cơ sở cho việc phân chia các loại dịch vụ khác nhau. Việc phân chia như vậy sẽ bao gồm các giải thông truy cập khác nhau cũng như việc nhận hoặc truyền các thông tin ưu tiên và thêm các dịch vụ giá trị gia tăng.
Đánh tên cho dịch vụ : cung cấp bản đồ ánh xạ giữa tên tượng trưng và IP địa chỉ. Việc này được thực hiện bởi DNS.
Liên kết IP : là dịch vụ cơ bản, cung cấp kết nối tới Internet dải rộng. Tuy nhiên IP liên kết cũng có thể bao gồm cả QoS nguồn của nội dung được tạo ra song song với việc truy cập Internet. Lưu ý rằng dòng dữ liệu IP multicast cần được hỗ trợ để mang IP trên dịch vụ TV, mặc dù quá trình truy cập dịch vụ có thể bị hạn chế nhất định trên từng địa chỉ IP nhóm mà nó có khả năng tiếp cận. V ng địa chỉ được định nghĩa bởi quá trình truy cập của những thuê bao đặc biệt.
Đầu cuối của giao thức điều khiển phiên cho dịch vụ multicast cơ bản.
Accounting của các dịch vụ liên kết với việc đăng ký truy cập IP
Dịch vụ giá trị gia tăng : bao gồm những dịch vụ firewall, dịch vụ mạng dựa trên đầu cuối người dùng, hay các dịch vụ caching và thư điện tử.
Một ISP không chỉ cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng như trên mà có thể bao gồm cả việc cung cấp dịch vụ liên quan tới nội dung như VoD (Video theo yêu cầu) nữa. Trong trường hợp này, các ISP cũng có thể đóng vai trò của các CSP và
29
cũng có thể sử dụng xác thực chung cho tất cả các dịch vụ. Người d ng đầu cuối không nhất thiết phải có nhiều tài khoản sử dụng dịch vụ, chỉ cần một tài khoản, một người d ng cũng có thể truy cập dịch vụ IP cũng như dịch vụ VoD. Tuy nhiên, ISP và CSP là tách biệt, mỗi dịch vụ đều được xử lý xác thực người dùng khác nhau. Ở đây chúng ta giả thiết hai phần là hoàn toàn tách biệt rồi sau đó sẽ thảo luận đến trường hợp tổng quát.
Như miêu tả ở phần trên, CSP là một thuật ngữ khá chung để biểu thị cho dịch vụ SP của người d ng đầu cuối. Một dịch vụ có thể dựa trên multicast, ví dụ như một dịch vụ TV trên nền IP hoặc như dịch vụ VoD. Chuẩn CSP và chuẩn ISP không giống nhau khi thực hiện truyền dịch vụ theo yêu cầu. Dưới đây chúng ta sẽ quan tâm tới các dịch vụ và chức năng điển hình :
Nhận thực và cấp phép cho quá trình truy cập các dịch vụ nội dung.
Cổng dịch vụ làm lối vào cho một giải các dịch vụ được cung cấp bởi CSP Chức năng cung cấp phân chia dịch vụ của CSP tới người dùng cuối như là một danh sách các dịch vụ TV quảng bá.
Chức năng Content location có thể tìm kiếm các địa chỉ của dịch vụ TV quảng bá.
Dải các giá trị của dịch vụ siêu dữ liệu là nền tảng cung cấp cơ sở cho dịch vụ EPG nâng cao.
Đầu cuối của giao thức điều khiển phiên sử dụng cho hầu hết các dịch vụ cơ bản.
Nguồn của nội dung ảo - hình ảnh được định dạng trên dịch vụ nội dung thực.
Accounting của việc truy cập dịch vụ với các thuê bao nội dung.
Trong mô hình phân lớp của mỗi giao thức kết nối chỉ thông qua một giao diện để bắt tay với lớp trên nó. Đây là ưu điểm để tăng sự hoàn hảo, giá thành, dễ thao tác thay đổi cũng như việc tăng tiện ích giữa các lớp. Giao thức lớp có thể được mô tả vắn tắt như sau :
30
Lớp vật lý của một liên kết truyền thông được tạo thành từ các bít dữ liệu như : bít đồng bộ, dữ liệu, khuôn và kích cỡ của kết nối. Ở mức này không quan tâm tới định dạng gói tin hay khung tin.
Lớp liên kết dữ liệu: là nơi điều kiển truy cập môi trường, lớp này chỉ nhận các gói có chứa địa chỉ chính xác của lớp, có khả năng kiểm soát lỗi, điều khiển luồng và truyền lại những gói bị hỏng hoặc các gói bị thất lạc. Lớp này phụ thuộc rất nhiều vào môi trường vật lý, điều khiển đặc biệt và thuật toán liên kết.
Lớp mạng IP: định tuyến các kết nối logic điểm- điểm, truyền các gói tin, đoạn tin. Mỗi gói tin được định dạng với IP tiêu đề, địa chỉ IP nguồn và địa chỉ IP đích nhằm phục vụ cho việc truyền qua liên kết điểm-điểm do gói tin IP được truyền qua tất cả các lớp mạng khác.
Lớp truyền dẫn sử dụng lớp IP để tạo ra điều khiểu luồng, kiểm soát lỗi và kết nối điểm-điểm, nhằm bảo vệ các gói tin bị hỏng, bị lỗi, và bị nhân bản. Việc bảo vệ và xử lý yêu cầu là cần thiết cho quá trình đóng gói bản tin trong tất cả các dịch vụ. Lớp truyền dẫn cũng có thể cung cấp một kết nối IP đơn hoàn thiện bằng cách sử dụng các loại cổng (Port) khác nhau. Giao thức truyền IP phổ biến là UDP và TCP. UDP cung cấp chức năng đa nhiệm nhưng không điều khiển luồng và kiểm soát lỗi. TCP cung cấp dò tìm lỗi và điều khiển, điều khiển luồng và đa nhiệm.
Lớp phiên có chức năng thiết lập hay huỷ bỏ các kết nối cần thiết để bắt đầu hoặc kết thúc một ứng dụng.
Lớp ứng dụng bao gồm 2 lớp con : gọi là API và lớp con ứng dụng. Chúng cung cấp lệnh và điều khiển ứng dụng. Với dịch vụ DVB thì lớp này được gọi là MHP.
2.1.2 Mô hình tham chiếu mạng đầu cuối (Home Reference Model) Cấu trúc của mạng DVB-IPI phải được hỗ trợ các tính năng sau:
Một mạng con có thể đồng thời kết nối tới nhiều mạng con khác nhau hoặc kết nối tới các mạng phân tán không đồng nhất. Một ví dụ cụ thể như trong mô hình mạng ADSL và DVB-S đều rất thích hợp cho sử dụng dịch vụ tại nhà. Tải cân bằng
31
có thể được thiết lập giữa các mạng phân tán khác nhau để nhằm tới sự tối ưu và tận dụng thông qua mạng với độ trễ là nhỏ nhất.
Người dùng cuối có thể chọn nhà cung cấp dịch vụ: ví dụ có thể phụ thuộc vào chức năng để chọn dịch vụ là các ISP hay các CSP .
Các người d ng đầu cuối khác nhau trong cùng một mạng có thể chọn các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau.
Truy cập nội dung phụ thuộc nhiều vào phần cứng thiết bị. Ví dụ một thiết bị đầu cuối với các tính năng khác nhau (như nguồn CPU, kích cỡ hiển thị, dung lượng lưu trữ) sẽ cho phép truy cập vào cùng một nội dung nhờ việc sử dụng các tài nguyên mã hoặc thông qua việc sử dụng các thiết bị đặc biệt.
Roaming của người dùng cuối có thể được phân tán giữa các mạng: ví dụ như dữ liệu cá nhân của (SOHO) người d ng lưu trữ trong máy chủ có thể bị truy cập từ một máy chủ khác. Trong trường hợp này thì việc bảo mật đầy đủ đưa vào các tài khoản sử dụng là rất cần thiết.
Dựa trên những mô hình liên quan tới model DVB-IPI tại mạng con, mà mô hình sẽ được dựng lên như hình dưới đây:
H nh 2.2: Mô hình tham chi u mạng đầu cuối
32
Home Reference Model được chỉ ra trên hình trên bao gồm các miền của mô hình phân lớp. Chi tiết hơn nó còn chỉ ra liên kết với các miền trong mạng phân tán.
Ở hình này cũng chỉ ra các thiết bị đang được áp dụng tại nơi sử dụng dịch vụ, với các chức năng hỗ trợ lẫn nhau dưa trên nguyên lý của một mô hình, các thiết bị đó có thể được thêm vào hoặc bớt đi như một kết nối giữa thiết bị đầu cuối mạng con và mạng phân tán. Tất cả các thành phần của mạng con ta gọi là Home Network (HN).
Các thành phần cơ bản trong Home Reference Model được miêu tả như sau:
Cổng mạng phân tán (Delivery Network Gateway - DNG): là thiết bị kết nối giữa một hay nhiều mạng phân tán tới một hay nhiều phân đoạn mạng con. Nó có thể chứa một hay nhiều thành phần kết nối nối chuẩn, trực tiếp từ các mạng phân tán tới các phân đoạn mạng con trên bất kỳ lớp nào trong mô hình OSI. Điều này có thể hiểu là nó sẽ gọi là một thiết bị trống, hay đơn giản chỉ là một dây liên kết giữa các mạng trong lớp 1 của mô hình OSI. Nó có chức năng như một cầu kết nối hoặc một thiết bị định tuyến giữa các lớp liên kết khác nhau hoặc hoạt động như một cổng cung cấp các chức năng tại lớp 4 trong mô hình OSI và cũng có thể là mức cao hơn.
Home Network Segment (HNS): Thành phần này bao gồm một lớp liên kết đơn và cung cấp một kết nối lớp 2 giữa thiết bị đầu cuối mạng con với nhau hoặc giữa các thành phần kết nối khác. Các thành phần kết nối này không phải là một phần trong phân đoạn mạng con. Vì thế mỗi một phân đoạn mạng con được kết nối tới các phân mạng đoạn mạng con khác thông qua một thành phần kết nối riêng.
Mạng con được phân chia trực tiếp thành nhiều phân đoạn khác nhau, mỗi một phân đoạn có một mặt nạ IP. Một phân đoạn mạng con có thể là dây hoặc không dây.
Từ thực tế này, các công nghệ mạng biến đổi có thể được sử dụng bởi các phân đoạn mạng con, chuẩn tên theo một kỹ thuật đặc biệt được gán cho mỗi một mạng là cơ sở để phân biệt chúng.
Tên của mạng con được định nghĩa theo công thức sau:
33
Một vài ví du: Ethernet-HNS, IEEE 1394-HNS, HiperLAN2-HNS.
Thiết bị kết nối mạng con (Home Network Connecting Device- HNCD):
Thiết bị này chứa một hoặc nhiều thành phần kết nối, thực hiện kết nối tới một hay nhiều các phân đoạn mạng khách nhau và thực hiện các chức năng khác nhau như là cầu mạng, định tuyến mạng hoặc cổng mạng.
Thiết bị đầu cuối mạng (Home Network End Device- HNED): là thiết bị kết nối tới mạng con được đặc trưng bởi việc định địa chỉ IP dựa trên dữ liệu truyền (gửi hoặc nhận). Việc đánh địa chỉ trực tiếp này là cần thiết cho một thiết bị đầu cuối non-IP nhằm đáp ứng chức năng như một cổng ứng dụng tới các mạng non-IP khác. Ví dụ như một luồng dữ liệu DVB trên nền IP có thể được chuyển đổi thành luồng dữ liệu DVB trên nên nền IEEE 1394.
Nếu cổng mạng phân tán là thiết bị trống, thì đó là mạng con ảo. Vì vậy trong trường hợp này thiết bị đầu cuối gia đình được kết nối trực tiếp với mạng phân tán.
Mối quan hệ giữa các thành phần trong Home Reference Model được miêu tả bởi các giao diện, ở đó đưa ra một cấu hình tên phân cấp :
Tên giao diện :
34
Trên thực tế, 4 giao diện đều đã được định nghĩa, các giao diện IPI-1 được mô tả trong hình, các giao diện phân cấp sẽ được phân chia bởi nhóm DVB-IPI đặc biệt. Nó sẽ miêu tả yêu cầu những giao thức cần thiết cho dịch vụ DVB phân tán trên nền mạng IP. Tuy nhiên mô tả giao diện phụ thuộc vào công nghệ lớp vật lý và lớp liên kết sử dụng trong mạng con. Ba giao diện còn lại sẽ chứa mặt nạ của giao diện IPI-1 và có thể chứa thêm một vài giao thức mạng.
2.1.3 Các module cho Home Network Element
Chức năng của các thành phần đã được định nghĩa trong phần 4 trước. Các module được miêu tả và đưa vào trong tính toán tại cấu trúc lớp trong phần trước.
Các module này chứa giao thức cho các chức năng yêu cầu đặc biệt.
Sơ đồ ngăn xếp của giao thức DVB-IP
Hình 3 là sơ đồ logic của giao thức mức cao trong giao diện IPI-1, đặc biệt mô tả cho dịch vụ DVB trên nền mạng IP. Nguồi gốc của giao thức ngăn xếp này dựa theo chuẩn quy cước của ISO/OSI. Lớp trên cùng của ngăn xếp sẽ báo hiệu (nhận biết) các dịch vụ được yêu cầu bởi Service Provide. Nó bao gồm các chương trình, thông tin về chương trình, theo kiểu địa chỉ IP multicast/unicast; hiểu đơn giản thì nó dùng để tạo ra dịch vụ DVB trên nền mạng IP.
Phần này đặc biệt mô tả giao thức yêu cầu cho việc truyền nhận qua các thành phần của dịch vụ mong muốn trên mạng IP, dựa trên nguyên lý không phụ thuộc vào lớp thấp hơn lớp IP. Tuy nhiên để sử dụng cho dịch vụ DVB Home Networking,chúng ta chỉ cần nói tới mạng Ethernet và IEEE 1394 Home Network Segment như các lớp vật lý. Chúng được chỉ ra tại phía dưới cùng của hình 3.
Một HEND là một thiết bị có địa chỉ IP, trong giao diện IPI-1 của nó hỗ trợ các yêu cầu về cách xắp xếp giảm trong RFC 1122. HTTP, TCP, UDP, và IP được sử dụng trên HNED như mạng và các giao thức truyền qua.
Tại phần này chúng ta đề cập tới các giao thức, các giao thức liên quan tới dán nhãn và cách dùng chúng. Để nhìn rõ ràng và dễ phân biệt mỗi giao thức của một đoạn được đánh dấu bằng nhiều màu khác nhau.