- Định hình: Là cơ chế dùng để giới hạn tốc độ của luồng dữ liệu bằng cách sử dụng các hàng đợi, thường được sử dụng khi dữ liệu đi từ đường
c. Mất gói (Packet Loss)
3.3.6. Cơ chế cải thiện sử dụng băng thông và QoS của IPTV trong EPON
Trong mạng truy cập EPON (Ethernet Passive Optical Network) được coi là một trong những giải pháp tốt nhất để đáp ứng nhu cầu băng thông cao hơn. Cơ chế được đề xuất cho IPTV trong EPON bằng cách sử dụng các SCB (Single Copy
Broadcast). Trong cơ chế này, một bảng được xây dựng trong phối hợp lớp con (RS) của ONUs ( Optical network units) và OLT (Optical Line Terminal) để xử lý các yêu cầu IPTV.
Kiến trúc EPON bao gồm một thiết bị đầu cuối quang học tập trung (OLT) và bộ chia. OLT được kết nối với các khối mạng quang học (ONUs) trên cấu trúc point-to-multipoint để cung cấp các gói dữ liệu và giảm chi phí liên quan đến bảo trì. Vì EPON phát quảng bá, do đó OLT sẽ phát quảng bá các thông điệp điều khiển và các gói dữ liệu đã được chọn lọc. Ngoài ra, SCB được giới thiệu để các OLT có thể chuyển tiếp các gói tin quảng bá đến nhiều người nhận mà không cần nhiều phiên bản gói tin cho mỗi ONU.
- Kiến trúc đề xuất: Gồm một bảng ở ONU và một bảng tại OLT trên RS để quản lý các yêu cầu IPTV. Bảng ONU gồm có tên kênh, địa chỉ MAC, và sử dụng trường địa chỉ IP, trong khi bảng OLT bao gồm tên kênh và ONU LLID. Theo hướng từ trên xuống dưới, các OLT thiết lập phát LLID cho các gói IPTV và gửi nó qua cổng SCB do đó tất cả các ONUs sẽ chấp nhận các gói dữ liệu. Các bảng được sử dụng để quản lý các yêu cầu và phát các luồng tín hiệu tới ONUs. Bảng này cũng trợ giúp cho OLT để quyết định có khởi động/ngừng các kênh phát sóng. ONU được sử dụng để hỗ trợ chức năng định tuyến ở lớp thứ ba. Một bản ghi vào bảng định tuyến để phân biệt các yêu cầu IPTV được gửi bởi người sử dụng. Khi yêu cầu xuất phát từ người sử dụng bảng ONU kiểm tra bất kỳ yêu cầu nào trước đó từ người sử dụng. Nếu người dùng có một thông báo (giá trị) trong bảng thì trước tiên giá trị hiện tại sẽ bị xóa và giá trị mới bổ sung thêm vào bảng. Xóa các giá trị từ bảng có nghĩa là rời khỏi kênh và thêm một giá trị mới có nghĩa là tham gia vào một kênh trong cơ chế đề xuất. Nói cách khác mỗi người dùng có thể có một bản ghi trong bảng đấu nối. Các thuật toán được thể hiện trong Hình 3.29(a). Nếu kênh yêu cầu đã được phát sóng bởi OLT và tên của các kênh phát sóng tồn tại trong bảng ONU, các ONU sẽ bắt đầu phát sóng các kênh yêu cầu người sử dụng và thêm người sử dụng MAC và các kênh yêu cầu trong bảng bằng chức năng Add_ ONU. Nếu yêu cầu không có trong bảng ONU có nghĩa là nó không phát sóng từ OLT.
Yêu cầu phải được gửi đến OLT. Do đó OLT đi qua nó tới máy chủ IPTV. Khi dữ liệu bắt đầu gửi từ IPTV, OLT nhận được các gói dữ liệu và kiểm tra địa chỉ nguồn của gói tin được gửi qua cổng SCB. Khi OLT bắt đầu phát quảng bá kênh thì chức năng ADD_OLT thực hiện điền thêm tên kênh vào bảng OLT. Hoạt động trong OLT được hiển thị trong Hình 3.29(b). Sau bất kỳ thay đổi nào tới bảng OLT, thì OLT thông báo cho ONUs biết về kênh phát sóng hiện nay. OLT sẽ quyết định tiếp tục hay dừng việc phát sóng kênh. Hình 3.29(c) cho thấy các thuật toán cho việc phát sóng tiếp tục/dừng. Khi người dùng rời khỏi kênh, ONU tương ứng loại bỏ địa chỉ MAC của người dùng từ bảng của ONU với chức năng Remove_ONU. Các chức năng Filter_ONU_Table được thiết kế để lọc các bảng ONU. Chức năng này loại bỏ yêu cầu LLID đến OLT nếu không có người sử dụng còn xem kênh sau khi OLT sử dụng Remove_ OLT để loại bỏ ONU’s LLID từ bảng của OLT. Đồng thời, OLT sử dụng Filter_ OLT_Table để lọc các bảng của OLT nếu OLT không tìm thấy cho các kênh trong bảng, nó sẽ ngừng phát sóng kênh.
Hình 3.29: (a) Hoạt động của ONU; (b) Hoạt động của OLT; (c) Thuật toán dừng phát quảng bá
- Thí nghiệm về cơ chế đề xuất cho IPTV trong mạng EPON: Mô hình hệ thống được thiết lập với 5 đến 40 kênh HD với tốc độ 10 Mbps bit cho mỗi kênh. Giả định rằng có đến 20% trong tổng số các dữ liệu được sử dụng cho IPTV.
Khoảng cách từ ONUs để OLT được giả định nằm trong khoảng từ 10 đến 20 km (Các thông số mô phỏng được tóm tắt nêu ở Bảng 3.2).
Bảng 3.2: Thông số mô phỏng
Thông số Giá trị
Số kênh HD trong hệ thống 5,10,20,25,30,35,40
Dung lượng tải xuống 1Gbps( 200MBps cho dịch vụ IPTV) Khoảng cách OLT - ONU 10 -20 km
Thời gian xử lý OLT 5µs Tốc độ Bit kênh HD 10Mbps
Hình 3.30: Băng thông sử dụng
Hình 3.31: (a) Gói tin bị mất; (b) Độ dài xếp hàng
Băng thông: Cơ chế multicast T có thể làm giảm băng thông sử dụng khoảng 10% băng thông có sẵn. Mặt khác, cơ chế đề xuất có sử dụng băng thông thấp nhất vì OLT sẽ gửi các gói dữ liệu bằng cách sử dụng của SCB, do đó các gói tin chỉ được gửi một lần. Cơ chế đề xuất có thể cải thiện việc sử dụng băng thông đến hơn 90% so với cơ chế unicast và cải thiện 9% so với cơ chế multicast.
+ Mất gói và xếp hàng dài: Xem Hình 3.31(a) cho thấy mất gói tin trong các cơ chế unicast, multicast và SCB, tương ứng. Các gói bị mất là nơi không còn sẵn
băng thông có sẵn và không còn không gian bộ đệm để cung cấp truyền tải IPTV. Nó cho thấy rằng cơ chế unicast bắt đầu loại bỏ các gói tin khi số lượng các kênh vượt quá 25. Bởi vì không còn băng thông có sẵn để đáp ứng truyền tải IPTV. Các gói tin bị mất cho cả multicast và cơ chế SCB là bằng không bởi vì băng thông có thể đáp ứng truyền tải IPTV được gửi bởi các máy chủ IPTV. Hình3.31 (b) so sánh chiều dài hàng đợi của unicast, multicast và cơ chế SCB so với số lượng các kênh tương ứng. Nó cho thấy rằng cơ chế unicast cần bộ đệm có không gian lớn để thích ứng với các gói tin trong không gian bộ đệm OLT. Tuy nhiên, với multicast và SCB, số lượng các gói tin trong hàng đợi luôn luôn là số không, bởi vì băng thông là có sẵn.
Kết quả mô phỏng đã chỉ ra rằng cơ chế đề xuất sử dụng băng thông cao hơn 90% so với unicast và 9% so với cơ chế multicast.
