ĐỀ TÀI :TÌM HIỂU MULTICAST VÀ ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG IPTV

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Tel. (84-511) 736 949, Fax. (84-511) 842 771
Website: itf.ud.edu.vn, E-mail: cntt@edu.ud.vn
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
MÃ NGÀNH : 05115
ĐỀ TÀI :
TÌM HIỂU MULTICAST VÀ
ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG IPTV
Mã số : 06T4-010
Ngày bảo vệ : 15-16/6/2011
SINH VIÊN : PHAN THANH HẢI
LỚP : 06T4
CBHD : NGUYỄN THẾ XUÂN LY
ĐÀ NẴNG, 6/2011

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Công Nghệ Thông Tin
cũng như các thầy cô trong Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã truyền
đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong những năm học vừa qua.
Đặc biệt em chân thành thầy Nguyễn Thế Xuân Ly đã tận tình hướng
dẫn và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cám ơn các bạn trong Khoa Công Nghệ Thông Tin đã
ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu có được cho em
trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Một lần nữa xin cám ơn!
Sinh viên thực hiện
PHAN THANH HẢI

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan :
1 Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn
trực tiếp của thầy Nguyễn Thế Xuân Ly.
2 Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên
tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố.
3 Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá,
tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Sinh viên thực hiện
PHAN THANH HẢI

MỤC LỤC
TỔNG QUAN VỀ IPTV..........................................................................................................1
I. Giới thiệu chung về IPTV..........................................................................................1
I.1. Khái niệm IPTV.............................................................................................1
I.2. Một số đặc tính của IPTV..............................................................................2
I.3. Sự khác nhau giữa IPTV và truyền hình Internet.........................................2
I.4. Các thành phần trong hệ thống IPTV............................................................3
I.4.1. Mạng chuyển tải.........................................................................................3
I.4.2. Mạng cung cấp nội dung...........................................................................4
I.4.3. Hệ thống Video Headend...........................................................................4
I.4.4. Hệ thống Middleware.................................................................................4
I.4.5. Hệ thống phân phối nội dung....................................................................4
I.4.6. Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM).....................................................4
I.4.7. Set-top Box (STB)......................................................................................4
I.5. Các dịch vụ được cung cấp bởi IPTV...........................................................4
I.5.1. Dịch vụ truyền hình....................................................................................4
I.5.2. Dịch vụ VoD...............................................................................................5
I.5.3. Dịch vụ NPVR............................................................................................5
I.5.4. Dịch vụ Pay-per-View (PPV).....................................................................5
I.5.5. Trò chơi theo yêu cầu (Gamings on Demand)...........................................5
I.5.6. Âm nhạc theo yêu cầu (Musics on Demand)..............................................5
I.5.7. Truyền hình của hôm trước (TV of Yesterday)...........................................6
I.5.8. Karaoke theo yêu cầu.................................................................................6
II. Hệ thống truyền hình IPTV mạng xDSL...............................................................6
II.1. Mô hình tổng quát..........................................................................................6
II.1.1. Các thành phần cung cấp dịch vụ Broadcast Video..................................6
II.1.2. Các thành phần cung cấp dịch vụ VoD......................................................7
CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH
TRÊN MẠNG XDSL...............................................................................................................8
I. Chuẩn nén sử dụng trong IPTV.................................................................................8
I.1. Nén MPEG:....................................................................................................8
I.2. Chuẩn nén MPEG-2.......................................................................................8
I.3. Chuẩn nén MPEG-4.......................................................................................9
I.4. Chuẩn nén MPEG4 part 10............................................................................9
II. Các giao thức mạng sử dụng trong IPTV............................................................10
II.1. Unicast.........................................................................................................10
II.2. Broadcast......................................................................................................11
II.3. Multicast.......................................................................................................11
II.3.1. Giao thức IGMP......................................................................................12
II.3.2. Giao thức PIM.........................................................................................13
II.3.3. Chuyển tiếp lưu lượng multicast..............................................................14
III. Chất lượng dịch vụ (QoS)....................................................................................17
III.1. Giới thiệu về chất lượng dịch vụ.............................................................17
III.2. Cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng IP.............................................17
III.3. Các mô hình QoS.....................................................................................18
III.3.1. Best-effort delivery...................................................................................19
i

III.3.2. Intergrated Service Model........................................................................19
III.3.3. Differentiated Service Model...................................................................20
III.4. Phân loại và đánh dấu..............................................................................21
III.5. Sự phân loại – Classification...................................................................21
III.5.1. Class-Based Marking...............................................................................22
III.5.2. Phân loại với NBAR (Network-Based Application Recognition)............23
III.5.3. Đánh dấu – Marking................................................................................23
III.6. IP header QoS – Precedence và DSCP....................................................23
III.7. Chuyển tiếp đảm bảo (Assured Forwarding)..........................................25
III.8. Các công cụ phân loại và đánh dấu.........................................................25
III.8.1. Cấu hình theo Class-Based Marking.......................................................25
III.8.2. Network-Based Application Recognition.................................................26
PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG...............................................................................27
I. Phân tích trang web mô phỏng người sử dụng dịch vụ IPTV.................................27
I.1. Phân tích các yêu cầu..................................................................................27
I.1.1. Yêu cầu trang web....................................................................................27
I.1.2. Yêu cầu người dùng.................................................................................27
I.1.3. Yêu cầu quản lý........................................................................................27
I.2. Thiết kế cơ sở dữ liệu..................................................................................27
I.2.1. Các bảng cơ sở dữ liệu............................................................................27
I.2.2. Quan hệ giữa các bảng............................................................................28
II. Giới thiệu ngôn ngữ Cakephp..............................................................................29
II.1. Giới thiệu.....................................................................................................29
II.1.1. Tính năng của cakephp............................................................................29
II.1.2. Mô hình MVC trong cakephp...................................................................29
II.2. Cài đặt và cấu hình......................................................................................30
II.3. Cấu trúc thư mục của cakephp....................................................................30
II.4. Các qui ước của cakephp.............................................................................31
II.4.1. Các qui ước về file và tên lớp..................................................................31
II.4.2. Quy ước về tên model và tên bảng cơ sở dữ liệu.....................................31
II.4.3. Quy ước về Controller..............................................................................32
II.4.4. Quy ước về View.......................................................................................32
II.5. Các thành phần chính của cakephp.............................................................32
II.5.1. Model.......................................................................................................32
II.5.2. View..........................................................................................................34
II.5.3. Controller.................................................................................................35
III. Phân tích truyền gói tin Multicast trong IPTV...................................................36
III.1. Phân tích các yêu cầu..............................................................................36
III.2. Thiết kế mô phỏng...................................................................................36
III.3. Chức năng của các thiết bị trong bài lab.................................................37
III.4. Quá trình truyền và nhận gói tin multicast..............................................38
KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM...................................................................................................39
I. Một số hình ảnh trang web mô phỏng giao diện IPTV...........................................39
I.1. Trang đăng nhập...........................................................................................39
I.2. Trang chủ.....................................................................................................39
I.3. Trang tìm kiếm.............................................................................................40
I.4. Trang admin.................................................................................................41
II. Kết quả mô phỏng truyền gói tin multicast.........................................................41
ii

Mục lục iii
II.1. Mô hình và đặt địa chỉ IP cho từng thiết bị.................................................41
II.2. Kết quả.........................................................................................................42
II.2.1. Truyền và bắt gói tin multicast................................................................42
II.2.2. Kết quả mô phỏng chất lượng dịch vụ(QoS)...........................................47

Mục lục iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. IPTV Công nghệ tương lai............................................................................................1
Hình 2. Sơ đồ mạng IPTV..........................................................................................................3
Hình 3. Hoạt động của NPVR...................................................................................................5
Hình 4. Mô hình tổng quát hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV....................................................6
Hình 5.Các kết nối nhiều unicast cho nhiều user IPTV..........................................................10
Hình 6. Truyền theo kiểu Broadcast........................................................................................11
Hình 7. Các kết nối được sử dụng trong multicast.................................................................12
Hình 8. Ví dụ về cây nguồn.....................................................................................................15
Hình 9. Ví dụ về cây chia sẻ....................................................................................................16
Hình 10. Sơ đồ áp dụng 3 mô hình QoS..................................................................................18
Hình 11. Mô hình tổng quan Intergrated Service....................................................................19
Hình 12. Mô hình tổng quát cơ chế Diff-Serv.........................................................................20
Hình 13. Mô hình MVC trong cakephp...................................................................................29
Hình 14. Sơ đồ IPTV thực tế...................................................................................................36
Hình 15. Phân phát Multicast trong IPTV...............................................................................37
Hình 16. Sơ đồ lab...................................................................................................................37
Hình 17. Trang login................................................................................................................39
Hình 18. Trang chủ..................................................................................................................40
Hình 19. Trang tìm kiếm..........................................................................................................40
Hình 20. Trang admin..............................................................................................................41
Hình 21. Sơ đồ triển khai.........................................................................................................41
Hình 22. Tạo luồng Multicast..................................................................................................43
Hình 23. Chọn luồng................................................................................................................43
Hình 24. Chọn File...................................................................................................................44
Hình 25. Chọn địa chỉ Multicast..............................................................................................44
Hình 26. Bắt luồng phát...........................................................................................................45
Hình 27. Gõ địa chỉ Multicast..................................................................................................45
Hình 28. Kết quả bắt luồng Multicast.....................................................................................46
Hình 29. Bắt 2 luồng Multicast cùng lúc................................................................................46
Hình 30. Tốc độ video..............................................................................................................47
Hình 31. Tốc độ tải File...........................................................................................................48
Hình 32. Play video sau khi dùng QoS....................................................................................48
Hình 33. Tốc độ tải File sau khi dùng QoS.............................................................................49

Mục lục v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. Các trường có thể so trùng trong ACL mở rộng.......................................................22
Bảng 2. Thể loại dịch vụ (ToS)................................................................................................23
Bảng 3. Trường DiffServ.........................................................................................................24
Bảng 4. Xác định các mức thứ tự trong DiffServ...................................................................24
Bảng 5. Xác định cấp DSCP để chỉ định class AF.................................................................25
Bảng 6. Một vài lệnh match trong CB-marking.....................................................................26
Bảng 7. Bảng khách hàng........................................................................................................27
Bảng 8. Bảng thể loại..............................................................................................................28
Bảng 9. Bảng phim..................................................................................................................28
Bảng 10. Bảng tính tiền..........................................................................................................28
Bảng 11. Quan hệ giữa các bảng............................................................................................28
Bảng 12. Kiểu dữ liệu MySQL tương ứng với Cakephp........................................................34
Bảng 13. Kiểu dữ liệu Oracle tương ứng với cakephp..........................................................34

Mục lục vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TV : Television
IGMP : Internet Group Management Protocol
IPTV : Internet Protocol Television
PIM : Protocol Independent Multicast
DM : Dense Mode
SM : Sparse Mode
Int-Ser : Intergrated Services
Diff-Ser : Differentiated Services
PC : Personal Computer
VoD : Video on Demand
QoS : Quality of Service
DRM : Digital Right Management
NPVR : Network Personal Video Recorder
MPEG : Moving Pictures Exert Group
SPT : Shortest-Path Tree
DSCP : Differentiated Service Code Point
ToS : Type of Service
UDP : User Datagram Protocol
TCP : Transmission Control Protocol

Mục lục vii
LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển của mạng Internet toàn cầu nói riêng và công nghệ thông tin nói
chung đã đem lại tiến bộ và phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật. Với sự phát
triển vượt bậc đó nó đã làm thay đổi cả về nội dung và kỹ thuật truyền hình. Hiện nay
có nhiều dạng khác nhau: truyền hình số, truyền hình vệ tinh, truyền hình Internet và
IPTV. IPTV đang là cấp độ cao nhất và là công nghệ truyền hình của tương lai. Sự
vượt trội của IPTV là tính năng tương tác giữa hệ thống với người xem, cho phép
người xem chủ động về thời gian và khả năng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng
tiện ích khác nhằm đáp ứng nhu cầu của người dùng.
Với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Thế Xuân Ly và mong muốn tìm hiểu công
nghệ mới, sau một thời gian tìm hiểu em đã hoàn thành cuốn báo cáo luận văn tốt
nghiệp với đề tài “Tìm hiểu Multicast và ứng dụng Multicast trong IPTV”. Nội dung
báo cáo gồm có lý thuyết và thực hành được trình bày trong 4 chương như sau:
Chương I: Tổng quan về IPTV. Chương này trình bày khái niệm IPTV, cấu trúc
IPTV, các công nghệ IPTV.
Chương II: Các giải pháp công nghệ và truyền hình cho IPTV. Chương này trình
bày các chuẩn nén sử dụng trong IPTV, giao thức sử dụng và chất lượng dịch vụ.
Chương III: Phân tích thiết kế hệ thống. Chương này phân tích các yêu cầu và giới
thiệu ngôn ngữ cakephp.
Chương IV: Kết quả mô phỏng. Trình bày các kết quả đạt được trong quá trình
triển khai.

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ IPTV
.I Giới thiệu chung về IPTV
.I.1. Khái niệm IPTV
IPTV viết tắt của Internet Protocol Television, có nghĩa là truyền hình giao thức
Internet . IPTV là một hệ thống dịch vụ truyền hình kỹ thuật số được phát đi nhờ vào
giao thức Internet thông qua một hạ tầng mạng, hạ tầng mạng này có thể bao gồm
việc truyền thông qua một kết nối băng thông rộng.
IPTV được cung cấp trên Internet nên đôi khi dịch vụ này còn gọi là Internet TV
hay Web TV. Nó thường được cung cấp cùng với dịch vụ Video-on-Demand (VoD:
video theo yêu cầu) cùng với các dịch vụ Internet khác như Web và Voip nên còn
được gọi là công nghệ TriplePlay và được cung cấp bởi nhà khai thác dịch vụ băng
thông rộng sử dụng chung một hạ tầng mạng.
Hình 1. IPTV Công nghệ tương lai.
IPTV sẽ mang đến cho người dùng những nội dung kỹ thuật số chất lượng cao
như video theo yêu cầu(VoD), hội nghị truyền hình( Video Conference), tin nhắn
nhanh qua TV…
Có thể thấy, IPTV là một dịch vụ số mà có khả năng cung cấp những tính năng
vượt trội hơn khả năng của bất kỳ cơ chế phân phối truyền hình nào khác. Ví dụ, set-
top box IPTV có thể thông qua phần mềm để cho phép xem đồng thời nhiều chương
trình truyền hình trên màn hình hiển thị, email….
PHAN THANH HẢI, LỚP 06T4 1

.I.2. Một số đặc tính của IPTV
- Hỗ trợ truyền hình tương tác: Khả năng hai chiều của hệ thống IPTV cho
phép nhà cung cấp dịch vụ phân phối toàn bộ các ứng dụng truyền hình tương tác.
Các loại dịch vụ được truyền tải thông qua một dịch vụ IPTV có thể bao gồm truyền
hình trực tiếp chuẩn, truyền hình chất lượng cao, trò chơi tương tác và khả năng truy
cập Internet tốc độ cao.
- Sự dịch thời gian: IPTV kết hợp với một máy ghi video kỹ thuật số cho
phép dịch thời gian nội dung chương trình – một cơ chế cho việc ghi và lưu trữ nội
dung các chương trình truyền hình yêu thích để xem sau.
- Cá nhân hóa: Một hệ thống IPTV từ đầu cuối đến đầu cuối hỗ trợ truyền
thông tin hai chiều và cho phép người dùng cá nhân hóa những thói quen xem TV của
họ bằng cách cho phép họ quyết định nội dung và thời gian họ muốn xem.
- Yêu cầu băng thông thấp: Thay vì phân phối trên mọi kênh để tới mọi
người dùng như trong truyền hình quảng bá thông thường, công nghệ IPTV cho phép
nhà cung cấp dịch vụ chỉ truyền trên một kênh mà người dùng yêu cầu. Đặc điểm hấp
dẫn này cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể tiết kiệm băng thông của mạng.
- Hỗ trợ nhiều loại thiết bị đầu cuối: Việc xem nội dung IPTV bây giờ không
chỉ giới hạn thiết bị đầu cuối là TV. Người dùng có thể sử dụng máy tính cá nhân hay
thiết bị di động để truy xuất vào các dịch vụ IPTV.
.I.3. Sự khác nhau giữa IPTV và truyền hình Internet
Cả hai dịch vụ IPTV và Internet đều dựa trên giao thức IP, nên người ta hay nhầm
lẫn IPTV là truyền hình Internet. Tuy nhiên, hai dịch vụ này có nhiều điểm khác nhau.
- Được truyền tải trên nền mạng khác nhau
Truyền hình Internet sử dụng mạng Internet công cộng để phát tán các nội dung
video tới người sử dụng cuối.
IPTV sử dụng mạng trên nền IP tương tự như mạng Internet, song đó là các mạng
riêng được bảo mật để truyền các nội dung video đến khác hàng. Các mạng riêng này
thường được tổ chức và vận hành bởi nhà cung cấp dịch vụ IPTV.
- Về mặt địa lý
Các mạng do nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sở hữu và điều khiển không cho
phép người sử dụng Internet nói riêng và những người không sử dụng dịch vụ IPTV
nói chung truy cập. Các mạng này chỉ giới hạn trong khu vực địa lý cố định.
Trong khi đó, mạng Internet không giới hạn về mặt địa lý, người dùng Internet nào
cũng có thể xem truyền hình Internet ở bất kỳ đâu trên thế giới.
- Quyền sở hữu hạ tầng mạng
Khi nội dung video được gửi qua mạng Internet công cộng, các gói sử dụng giao
thức Internet có thể bị trễ hoặc mất trong quá trình truyền. Do đó, nhà cung cấp dịch
vụ truyền hình ảnh qua mạng Internet không đảm bảo chất lượng truyền hình, và có
thể chất lượng hình ảnh thấp.

Tìm hiểu Multicast và ứng dụng Multicast trong IPTV
Trong khi đó, IPTV chỉ được phân phối qua một hạ tầng mạng của nhà cung cấp
dịch vụ. Do đó người vận hành mạng có thể điều chỉnh để có thể cung cấp hình ảnh
với chất lượng cao hơn.
- Cơ chế truy cập
Một set-top box số thường được sử dụng để truy cập và giải mã nội dung video
được phân phát qua hệ thống IPTV, trong khi PC ( máy tính cá nhân) thường được sử
dụng để truy cập các dịch vụ Internet. Các loại phần mềm được sử dụng trong PC
thường phụ thuộc vào loại nội dung truyền hình Internet. Ví dụ, để có thể tải các
chương trình TV từ trên mạng Internet đôi khi cần phải cài đặt các phần mềm cần
thiết để xem được nội dung đó, hay hệ thống quản lý bản quyền cũng cần để hỗ trợ cơ
chế truy cập.
- Giá thành
Giá thành các loại dịch vụ IPTV cũng gần giống với mức phí hàng tháng của
truyền hình truyền thống.
.I.4. Các thành phần trong hệ thống IPTV
Mạng chuyển tải
Hạ tầng mạng IP băng rộng để truyền dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ ITPV đến
khách hàng. Để cung cấp dịch vụ với chất lượng tốt và tiêu thụ ít băng thông khi có
đồng thời nhiều truy cập đến hệ thống, mạng truy cập băng thông rộng (B-RAS/MSS
và DSLAM) cần phải được hỗ trợ Multicast. Mạng cũng phải có khả năng hỗ trợ chất
lượng dịch vụ (QoS) từ đầu cuối đến đầu cuối, đảm bảo băng thông cần thiết và độ ưu
tiền cho các kênh truyền hình quảng bá cũng như các phiên video theo yêu cầu đang
sử dụng.
Hình 2. Sơ đồ mạng IPTV.

Mạng cung cấp nội dung
Thu, nhận và xử lý các dữ liệu chương trình từ các nguồn khác nhau như vệ tinh,
truyền hình mặt đất và các nguồn khác để chuyển sang hệ thống Video Headend.
.I.4.1. Hệ thống Video Headend
Thu và giải mã nội dung hình ảnh và âm thanh từ các nguồn khác nhau và sử dụng
các thiết bị mã hóa (encoder) để chuyển đổi nội dung này thành các luồng IP
multicast ở khuôn dạng mã hóa mong muốn.
Hệ thống Middleware
Middleware là bộ phận rất quan trọng trong hệ thống IPTV. Middleware đảm
nhiệm rất nhiều các nhiệm vụ trong hệ thống. Nó cung cấp và quản lý thuê bao ( giám
sát các thuê bao và STB, giám sát các dịch vụ cung cấp cho thuê bao, cài đặt mới
hoặc gỡ bỏ các dịch vụ..), quản lý các gói cước và giá cả.
Hệ thống phân phối nội dung
Bao gồm các cụm máy chủ Video theo yêu cầu (VoD) và hệ thống quản lý VoD
tương ứng, cho phép lưu trữ các nội dung đã được mã hóa và thiết lập các chính sách
phân phối nội dung một cách mềm dẻo. Hệ thống này cho phép nhà khai thác mở rộng
một cách kinh tế phù hợp với yêu cầu dịch vụ của các thuê bao.
Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM)
DRM giúp nhà khai thác bảo vệ nội dung của mình bằng cách trộn các tín hiệu
truyền hình hay mã hóa nội dung VoD, khi truyền đi trên mạng Internet và tích hợp
các tính năng an ninh tại STB ở phía thuê bao.
Set-top Box (STB)
Thiết bị đầu cuối phía khách hàng, cho phép thu, giải mã và hiển thị nội dung trên
màn hình TV. STB cần hỗ trợ các chuẩn MPEG-4/h.264. Ngoài ra, STB cũng có thể
hỗ trợ HDTV, có khả năng kết nối với các thiết bị lưu trữ bên ngoài, video phone,
truy cập web… STB sẽ hỗ trợ kết nối giữa thiết bị tivi và mạng điện thoại của nhà
cung cấp dịch vụ.
.I.5. Các dịch vụ được cung cấp bởi IPTV
Dịch vụ truyền hình
Các nội dung truyền hình được quảng bá theo lịch trình thời gian cố định như truyền
hình truyền thống. Sự lựa chọn các gói kênh theo yêu cầu của khách hàng có thể bao
gồm các kênh truyền hình công cộng, các kênh truyền hình trả tiền, các kênh truyền
hình được ưa thích, các kênh về mua sắm, thời trang….
Dịch vụ VoD
Việc phát các nội dung truyền hình được lựa chọn bắt đầu khi người sử dụng lựa
chọn nội dung đó. Thông thường, nội dung là các bộ phim hay các phim đã được ghi

lại từ một thư viện. Dịch vụ này có thể được sử dụng trong một thời gian giới hạn.
Các chức năng thường giống như chức năng của máy ghi hình (VCR) hay đầu
DVD…
Dịch vụ NPVR
NPVR (Network Personal Video Recorder): Ghi hình cá nhân qua mạng, chức
năng của dịch vụ này dùng để ghi và phát lại nội dung của các kênh truyền hình.
Cơ chế hoạt động của NPVR:
Hình 3. Hoạt động của NPVR.
Dịch vụ Pay-per-View (PPV)
PPV là hình thức trả tiền để xem một phần chương trình truyền hình, ví dụ: trả
tiền để xem một sự kiện thể thao hay trả tiền để nghe một bản nhạc. Hệ thống cung
cấp một kênh truyền hình theo hình thức PPV cho các thuê bao.
Trò chơi theo yêu cầu (Gamings on Demand)
Dịch vụ này sẽ cung cấp nhiều loại game tùy chọn đến thuê bao từ một danh sách
có sẵn. IPTV yêu cầu game đơn giản dựa trên HTML.
Âm nhạc theo yêu cầu (Musics on Demand)
Các thuê bao có thể xem những clip ca nhạc theo yêu cầu giống như dịch vụ VoD.
Truyền hình của hôm trước (TV of Yesterday)
Dịch vụ này cho phép các thuê bao xem phim truyền hình đã được phát những
ngày trước đó.

Karaoke theo yêu cầu
Các thuê bao có thể chọn và xem các bài Karaoke qua Set-top Box trên TV. Từ
danh sách các bài Karaoke đã được giới thiệu, thuê bao có thể mua một hoặc nhiều
bài hát cùng lúc. Dịch vụ này đang được triển khai.
.II Hệ thống truyền hình IPTV mạng xDSL
.II.1. Mô hình tổng quát
Hình 4. Mô hình tổng quát hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV.
Dịch vụ IPTV được chia làm hai loại chính: Dịch vụ video quảng bá (Broadcast
Video) và dịch vụ video theo yêu cầu (VoD).
Các thành phần cung cấp dịch vụ Broadcast Video
- Bộ nén video thời gian thực
Bộ nén video thời gian thực tiếp nhận tín hiệu audio, video từ các nguồn phát
broadcast video (tín hiệu có thể ở dạng tương tự hoặc số), sau đó chuyển đổi tín hiệu
này thành luồng các gói IP mang dữ liệu audio/video ở dạng đã được nén sô.
- Hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide)
Cung cấp các thông tin về các kênh truyền hình đến broadcast client chạy trên các
STB. EPG thường được xây dựng dưới dạng một http server và các kênh được hiển
thị dưới dạng các trang web.
- Broadcast Client
Broadcast Client là một tiến trình ứng dụng chạy trên STB đảm nhiệm việc cung
cấp giao diện người dùng và điều khiển cho các dịch vụ Broadcast video.
Các thành phần cung cấp dịch vụ VoD
- Hệ thống phân phối nội dung (Asset Distribution System – ADS)

ADS lấy nội dung từ các nhà cung cấp và sử dụng qui tắc kinh doanh để phân phối
nội dung này đến những khu vực khác nhau trong hệ thống mạng của nhà cung cấp
dịch vụ.
- Navigation server
Navigation Server cung cấp các thông tin về nội dung VoD cho client chạy trên
STB. Thông tin về nội dung video được hiển thị dưới dạng các trang web.
- Phân hệ quản lý phiên
Phân hệ quản lý phiên là điểm liên lạc trung tâm cho các yêu cầu phiên VoD từ
client chạy trên STB.
- Phân hệ bản quyền
Phân hệ bản quyền có chức năng xác định một nội dung video chỉ được xem bởi
những thuê bao được cấp phép.
- Video pump
Video pump là thành phần lưu trữ và streaming của hệ thống VoD. Video pump
chứa các thiết bị lưu trữ, nội dung video được tổ chức sao cho có thể gửi bất kỳ một
nội dung video nào với một tốc độ xác định trước.

CHƯƠNG II
CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT VÀ CÔNG
NGHỆ CHO HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH
TRÊN MẠNG xDSL
Lựa chọn giải pháp kỹ thuật, công nghệ nhằm cung cấp dịch vụ IPTV tốt cho
khách hàng.
.I Chuẩn nén sử dụng trong IPTV
Nén cho phép nhà cung cấp dịch vụ tuyền các kênh truyền hình và tiếng với chất
lượng cao qua mạng IP băng rộng. Mắt của con người không thể phân biệt được toàn
bộ các phần của hình ảnh nên việc nén sẽ làm giảm độ lớn của tín hiệu ban đầu bằng
cách bỏ bớt các phần của hình ảnh.
.I.1. Nén MPEG:
MPEG (Moving pictures exert group) là một chuẩn nén được sử dụng rộng rãi
trong thông tin vệ tin, truyền hình cáp và trong các hệ thống truyền hình mặt đất.
MPEG được thành lập nhằm phát triển các kỹ thuật nén cho phù hợp với việc truyền
hình ảnh. Từ khi thành lập, MPEG đã đưa ra các chuẩn nén như: MPEG-1, MPEG-2,
MPEG4 (part 2 và part 10), MPEG-7, và MPEG-21. Trong các chuẩn này, MPEG-2
và MPEG-4 part 10 được sử dụng rộng rãi trong IPTV.
.I.2. Chuẩn nén MPEG-2
Chuẩn nén MPEG-2 là chuẩn nén phát triển tiếp sau MPEG-1, kế thừa tất cả các
tiêu chuẩn của MPEG-1 và mục đích là nhằm hỗ trợ việc truyền video số, tốc độ bit
lớn hơn 4Mb/s, bao gồm các ứng dụng DSM (phương tiện lưu trữ số), các hệ thống
truyền hình, cáp, truyền hình độ phân giải cao (HDTV)…
Chuẩn Mpeg-2 cung cấp khả năng nén rất cao bằng cách dùng các thuật toán tiêu
chuẩn, nó trở thành chuẩn cho TV số với các đặc tính:
- Nén video tương thích với Mpeg-1.
- Chế độ full-screen kết hợp với cải tiến chất lượng video (cho TV và màn
hình PC).
- Cải tiến mã hóa Audio.
- Truyền phối hợp nhiều thành phần.
Mpeg-2 được dùng để mã hóa hình ảnh động và âm thanh để tạo ra ba kiểu khung
số liệu ( intra frame, forward predictive frame và bidirectional pridicted frame) có thể
8
6231580

Tìm hiểu Multicast và ứng dụng Multicast trong IPTV 9
được sắp xếp theo một trật tự cụ thể gọi là cấu trúc nhóm các hình ảnh (group of
pictures, GOP).
.I.3. Chuẩn nén MPEG-4
Chuẩn Mpeg-4 thành công hơn so với chuẩn Mpeg-2. Mpeg-4 đưa ra một hệ
thống hoàn chỉnh với các đặc điểm hỗ trợ các định dạng dữ liệu. Chuẩn Mpeg-4 là
một chuẩn động dễ thay đổi. Với Mpeg-4, các đối tượng khác nhau trong một khung
hình có thể được mô tả, mã hóa và truyền đi một cách riêng biệt đến bộ giải mã trong
các dòng cơ bản ES (Elementary Stream) khác nhau. Việc xác định, tách và xử lý
riêng các đối tượng ( như nhạc, đồ vật, đối tượng ảnh như con người hay động vật…)
giúp cho người sử dụng có thể loại bỏ riêng từng đối tượng ra khỏi khung hình. Sự tổ
hợp khung hình chỉ được thực hiện sau khi giải mã các đối tượng này.
.I.4. Chuẩn nén MPEG4 part 10
Các ứng dụng trên mạng Internet hiện nay gặp vấn đề khó khăn về sự hạn chế của
băng thông, nghẽn mạng và sự đa dạng các thiết bị hiển thị của người dùng. Với tốc
độ mã hóa dữ liệu khoản 1.5Mb/s chuẩn nén Mpeg-4 part 10 ( hay còn gọi H.264) đã
giải quyết một phần việc tắc nghẽn mạng và sự hạn chế của băng thông. Mục tiêu
chính của chuẩn này nhằm cung cấp video có chất lượng tốt hơn nhiều so với những
chuẩn nén video trước đây.
Một số tính năng quan trọng của chuẩn này:
- Phân chia mỗi hình ảnh thành các block bao gồm nhiều điểm ảnh, do vậy
quá trình xử lý từng ảnh có thể được tiếp cận tới mức block.
- Khai thác triệt để sự dư thừa về mặt không tồn tại giữa các ảnh liên tiếp bởi
một vài mã của những block gốc thông qua dự đoán về không gian, phép biến đổi…
- Khai thác sự phụ thuộc tạm thời của các block của hình ảnh liên tiếp, do đó
chỉ cần mã hóa những chi tiết thay đổi ảnh liên tiếp. Việc này được thực hiện thông
qua dự đoán và bù chuyển động.
- Khai thác tất cả sự dư thừa về không gian còn lại trong ảnh bằng việc giải
mã các block dư thừa.
Mpeg-4 part 10 hay còn gọi H.264 thường làm việc tốt hơn nhiều so với Mpeg-2.
H.264 cung cấp các profile sau:
- Baseline Profile: Được ứng dụng cho thời gian thực như các dịch vụ đàm
thoại và hội nghị truyền hình.
- Main Profile: Được thiết kế cho các thiết bị lưu trữ số và truyền hình quảng
bá.
- Extend Profile: Có khả năng nén khá cao. Ứng dụng cho các dịch vụ đa
phương tiện trên internet.

- High Profile: Dùng cho các ứng dụng quảng bá và các ứng dụng truyền
hình yêu cầu độ nét cao.
.II Các giao thức mạng sử dụng trong IPTV
Các kiểu lưu lượng mạng IP thời gian thực khác nhau được tạo ra bởi các loại dịch
vụ trên nền IP khác nhau như VOIP hay truy cập internet tốc độ cao. Với mỗi loại
dịch vụ có những đặc điểm riêng về nội dung, vì thế cần phải có những phương thức
phân phối thích hợp. Hiện nay có ba phương thức dùng để phân phối nội dung IPTV
qua mạng IP là unicast, multicast và broadcast.
.II.1. Unicast
Truyền dẫn Unicast, hay còn gọi là truyền dẫn điểm- điểm. Trong hình thức truyền
dẫn này, nhiều host muốn nhận thông tin từ một bên gửi thì bên gửi đó phải truyền
nhiều gói tin đến các bên nhận. Điều này sẽ dẫn đến gia tăng băng thông khi có quá
nhiều bên nhận.
Hình 5.Các kết nối nhiều unicast cho nhiều user IPTV.

.II.2. Broadcast
Kiểu truyền dẫn này cho phép truyền gói tin từ một địa điểm đến tất cả các host
trên một mạng con mà không quan tâm đến việc host đó có nhu cầu nhận hay không.
Kiểu truyền này gây lãng phí băng thông và không hiệu quả.
Hình 6. Truyền theo kiểu Broadcast.
.II.3. Multicast
Một địa chỉ Multicast cho phép phân phối dữ liệu tới một tập hợp các host đã
được cấu hình như những thành viên của một nhóm multicast trong các mạng con
phân tán khác nhau. Đây là phương pháp truyền dẫn đa điểm, trong đó các host có
nhu cầu nhận dữ liệu mới tham gia vào nhóm. Điều này hạn chế tối đa sự lãng phí
băng thông trên mạng.

Hình 7. Các kết nối được sử dụng trong multicast.
.II.3.1. Giao thức IGMP
Giao thức IGMP (Internet Group Management Protocol) phát triển từ giao thức
Host Membership Protocolm được mô tả trong tài liệu của Deering. IGMP phát triển
từ IGMPv1 đến IGMPv2 và phát triển đến bản cuối cùng IGMPv3. Các thông điệp
IGMP được gửi bên trong gói tin IP với trường protocol number bằng 2, trong đó
trường TTL(time to live) có giá trị bằng 1. Hai mục đích quan trọng nhất của IGMP
là:
- Thông báo cho router multicast rằng có một máy muốn nhận multicast
traffic của một nhóm cụ thể.
- Thông báo cho router rằng có một máy muốn rời nhóm multicast. Các
router thường dùng igmp để duy trì thông tin cho từng cổng của router là những nhóm
multicast nào router cần phải chuyển và những host nào muốn nhận.
Trước khi một host nào đó có thể nhận bất kỳ một multicast trafic nào, một ứng
dụng multicast phải được cài đặt và chạy trên host đó. Sau khi một host tham gia vào
một nhóm, phần mềm sẽ tính toán địa chỉ multicast và sau đó card mạng sẽ bắt đầu
lắng nghe địa chỉ multicast MAC. Trước khi một host hoặc một người dùng muốn
tham gia vào một nhóm, người dừng cần biết nhóm nào đang tồn tại và làm thế nào để
tham gia nhóm đó. Đối với các ứng dụng mức doanh nghiệp, người dùng chỉ cần đơn
giản nhấp vào một link trên một trang web hoặc địa chỉ multicast có thể cấu hình
trước trên client. Ví dụ, một người dùng có thể được yêu cầu để đăng nhập và xác

thực, nếu người dùng đó được xác thực thì ứng dụng multicast đó sẽ tự động cài lên
pc của người dùng. Có nghĩa là người dùng đã tham gia vào một nhóm multicast.
- IGMP v1: Để tham gia vào một nhóm multicast, một host sẽ gửi thông điệp
đăng ký nhóm đến router cục bộ của nó. Thông điệp này có tên Membership Report
IGMP chứa địa chỉ multicast, thông báo cho router về địa chỉ multicast mà host
muốn tham gia vào. Cứ 60 giây, một router trên mỗi phân đoạn mạng sẽ gửi truy vấn
đến tất cả các host để kiểm tra xem các host này có còn quan tâm nhận lưu lượng
multicast nữa không. Router này gọi là IGMPv1 Querier và chức năng của nó là mời
các host tham gia vào nhóm. Tuy nhiên IGMPv1 không có cơ chế để cho phép một
host rời khỏi một nhóm nếu host đó không còn quan tâm đến nội dung của nhóm
multicast đó.
- IGMPv2: Phiên bản IGMPv2 giới thiệu một vài khác biệt so với phiên bản
đầu tiên. Các gói tin truy vấn bây giờ được gọi là General Queries. Các gói này có thể
gửi tới địa chỉ all-hosts hoặc tới từng nhóm cụ thể. Một cải tiến khác nữa là các host
được phép rời nhóm. Khi một host quyết định rời khỏi nhóm thì nó sẽ gửi thông điệp
LeaveGroup.
- IGMPv3 : Phiên bản này giới thiệu bổ sung bản tin Group-Source Report
cho phép một host có thể quyết định nhận lưu lượng từ các nguồn riêng biệt của một
nhóm multicast. Một bản tin Group-Source Report cho phép một host chỉ ra địa chỉ IP
của các nguồn riêng biệt mà nó muốn nhận. Một bản tin Exclusion Gourp-Source
Report cho phép host nhận dạng chính xác các nguồn mà nó không muốn nhận. Cuối
cùng bản tin Leave Group của IGMPv2 được nâng cao thành bản tin Group-Source
Leave. Đặc điểm này cho phép một host rời khỏi toàn bộ nhóm hay chỉ ra các ip riêng
biệt mà nó muốn rời khỏi.
.II.3.2. Giao thức PIM
Các router multicast sử dụng PIM (Protocol Independent Multicast) để xác định
các router Multicast khác cần nhận được gói multicast. PIM có hai phương thức làm
việc đồng thời thích hợp: Kiểu Dense (tập trung) và Sparse (phân tán). Hỗ trợ Pim
hiện có trong một số sản phẩm router. Mục đích của việc nỗ lực phát triển PIM là mở
rộng định tuyến liên miền qua Internet. Định tuyến dựa vào giao thức PIM độc lập
với các cơ chế của các giao thức định tuyến Unicast. Bất kỳ sự triển khai nào hỗ trợ
PIM đều yêu cầu sự có mặt của một giao thức định tuyến unicast để cung cấp thông
tin bảng định tuyến và để làm thích nghi với những thay đổi về cấu hình.
Cả PIM-DM và PIM- SM sử dụng chuyển tiếp đường dẫn đảo ngược. Một router
nhận một gói multicast dựa vào bảng định tuyến unicast của nó để tìm nguồn và
đường dẫn tốt nhất tới nguồn.
- PIM-Dense Mode:
Giao thức PIM-DM thường được sử dụng khi mà lưu lượng luồng multicast là rất
lớn. PIM-DM luôn có một cổng trong trạng thái prune trong khoản ba phút. Các

thông điệp prune liệt kê một nguồn và nhóm. Các PIM router có thể được cấu hình
theo kiểu Dense Mode (kiểu tập trung) nếu các host tham gia vào nhóm multicast nằm
ở khắp nơi trên các subnet. Địa chỉ Multicast nguồn trở thành gốc của cây và cây
multicast được xây dựng từ nguồn đến đích. Cơ chế này còn được gọi bằng ký hiệu
(S, G) trong đó đường đi từ nguồn đến các thành viên trong nhóm là duy nhất.
Giao thức PIM-DM nhận biết các thiết bị láng giềng bằng cách trao đổi các gói
“hello”. Thông tin láng giềng này được dùng trước để xây dựng cây đến tất cả các
láng giềng. Sau đó, các nhánh của cây sẽ lần lượt bị loại bỏ. Nếu một dòng multicast
bắt đầu, cây sẽ được xây dựng, cây sẽ chỉ tồn tại khi các thành viên tích cự còn tồn
tại. Nếu một host mới đăng kí tham gia nhóm, nhánh của phân đoạn đó sẽ được đính
thêm vào cây.
- PIM- Spare Mode:
Giao thức PIM-DM hữu dụng khi các ứng dụng multicast dày đặc và bạn cần phân
phối đến hầu tất cả các mạng. Tuy nhiên, nếu các người dùng chỉ ở vài mạng con,
giao thức định tuyến chế độ desen sẽ phát tán lưu lượng toàn mạng gây lãng phí băng
thông và tài nguyên. Trong những trường hợp này, PIM-SM có thể được dùng để
giảm lãng phí tài nguyên mạng. Các giao thức chế độ SM không truyền lưu lượng của
nhóm tới bất kỳ router nào trừ khi nó nhận được một thông điệp yêu cầu các bản sao
của các gói tin được gửi tới một nhóm multicast đặc biệt.
PIM-SM hoạt động với một chiến lược khác hẳn với PIM-DM mặc dù cơ chế của
giao thức không hoàn toàn đối lập. PIM-SM giả sử rằng không có máy nào muốn
nhận lưu lượng multicast cho đến khi nào các máy chủ động hỏi. Kết quả là, cho đến
khi nào trong một subnet có một máy yêu cầu nhận multicast thì multicast mới được
phân phối vào subnet đó. Với PIM-SM, các router downstream phải yêu cầu nhận
multicast dùng thông điệp PIM Join. Khi các router nhận được thông điệp này, các
router bên dưới phải định kỳ gửi thông điệp Join lên router upstream. Nếu khác đi,
router upstream sẽ không đưa lưu lượng xuống, đặt kết nối vào trạng thái prune. Tiến
trình này thì ngược lại với tiến trình được dùng trong PIM-DM, trong đó mặc định là
phát tán lưu lượng multicast với các router downstream cần phải liên tục gửi thông
điệp prune hay thông điệp làm mới trạng thái để giữ một kết nối là trong trạng thái
prune.
.II.3.3. Chuyển tiếp lưu lượng multicast
Có một vài phương pháp để chuyển tiếp lưu lượng multicast từ các nguồn đến các
host thu. Đầu tiên người ta sắp xếp một nhóm bao gồm các host thu với một địa chỉ
lớp D chung để đạt được sự phân phối lưu lượng Multicast hiệu quả. Bước tiếp theo
tạo ra một tập hợp các đường phân phối multicast cho các router sử dụng. Các giao
thức xây dựng trong các router giúp xây dựng cây phân phối Multicast để chuyển tiếp
các gói. Giao thức chuyển tiếp multicast chủ yếu sử dụng một trong hai kỹ thuật sau:

- Cây nguồn (Source Tree): Dạng đơn giản nhất của cây phân phối Multicast
là cây nguồn có gốc là nguồn multicast và các nhánh của nó có dạng cây mở rộng
theo mạng đến các điểm thu. Nó là một cây đường ngắn nhất (SPT).
Hình 8. Ví dụ về cây nguồn.
Hình trên là một ví dụ về một SPT cho nhóm 224.1.1.1 có gốc đặt tại nguồn, host
A là nguồn, host B và host C là các máy thu. Ký hiệu (S,G) cho một SPT trong đó S
là địa chỉ nguồn, G là địa chỉ nhóm multicast. Trong hình trên SPT có ký hiệu là
(192.168.1.1, 224.1.1.1).
- Cây chia sẻ (Shared- tree)
Phương pháp chuyển tiếp cây chia sẻ có nhiều ưu thế nhất trong phân phối
multicast. Phương phấp chuyển tiếp này là một sự lựa chọn tốt hơn so với phương
pháp cây chung gốc khi môi trường multicast bao gồm các nhóm multicast phân bố
rãi rác với những kết nối bậc thấp.

Hình 9. Ví dụ về cây chia sẻ.
Phương pháp cây chia sẻ sử dụng một router trung tâm, đôi khi được coi như một
router lõi. Các host nguồn multicast gửi các gói multicast của chúng tới router lõi này,
và lần lượt chuyển tiếp các gói này qua cây chia sẻ đến các thành viên của nhóm. Một
cây chia sẻ sử dụng một cây đơn giữa các nguồn và các thành viên nhóm.
Trên đây là một ví dụ về cây chia sẻ cho nhóm 224.2.2.2 với gốc đặt tại router D.
Khi sử dụng cây chia sẻ này, các nguồn phải gửi lưu lượng của chúng đến gốc và sau
đó lưu lượng được chuyển tiếp xuống cây chia sẻ đến tất cả các máy thu. Trong ví dụ
trên, lưu lượng từ các host nguồn A và D chuyển đến gốc (router D) và sau đó được
chuyển xuống 2 điểm nhận theo cây chia sẻ là router B và router C. Do tất cả các
nguồn multicast đều sử dụng cây chia sẻ nên kí hiệu wild-card (*, G) được sử dụng
đại diện cho cây.
Các thành viên của các nhóm multicast có thể gia nhập hoặc rời nhóm bất cứ thời
điểm nào do đó cây phân phối multicast phải luôn cập nhật một cách linh hoạt. Khi tất
cả các host của một nhánh multicast nào đó ngừng yêu cầu nhận lưu lượng đối với
nhóm multicast nào đó, các router phải xóa nhánh đó ra khỏi cây phân phối multicast
và ngừng chuyển lưu lượng xuống nhánh đó.
Các SPT có ưu điểm trong việc tạo ra đường dẫn tối ưu nguồn và các máy thu.
Điều này đảm bảo trễ chuyển tiếp lưu lượng multicast thấp nhất cho mạng. Các cây
chia sẻ có ưu điểm trong việc hạn chế số trạng thái của mỗi router. Do đó bộ nhớ yêu
cầu cho toàn mạng khi sử dụng cây chia sẻ cũng ít hơn. Tuy nhiên, hạn chế của cây
chia sẻ là đường dẫn giữa nguồn và máy thu không phải là đường dẫn tối ưu và do đó
có thể tạo ra trễ trong phân phối các gói.

.III Chất lượng dịch vụ (QoS)
.III.1. Giới thiệu về chất lượng dịch vụ
Cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng IP cho phép đảm bảo chất lượng của các
ứng dụng thời gian thực như VOIP, Video Streaming và hạn chế nghẽn mạng. Để giải
quyết vấn đề trên, có hai giải pháp.
- Thứ nhất là nâng cấp tài nguyên mạng, nhưng tốn kém và chỉ đáp ứng được
đến một giới hạn nào đó.
- Thứ hai, bổ sung cơ chế quản lý, phân phối tài nguyên mạng để đảm bảo
chất lượng dịch vụ (QoS). IETF và IEEE đã đưa ra nhiều chuẩn về lĩnh vực này. Một
số nhà cung cấp thiết bị mạng như Cisco, Nortel, Extreme,.. đã hỗ trợ chất lượng dịch
vụ trong các bộ định tuyến.
.III.2. Cung cấp chất lượng dịch vụ trên mạng IP
Cung cấp chất lượng dịch vụ thực chất là cung cấp các dịch vụ chuyển tiếp khác
nhau cho các lưu lượng mạng khác nhau. Trên mạng IP hiện nay, về cơ bản có hai loại
lưu lượng là lưu lượng thời gian thực và lưu lượng dữ liệu. Hai loại lưu lượng này có
đặc trưng khác nhau do đó chúng có yêu cầu khác nhau. Lưu lượng thời gian thực tạo
ra bởi các ứng dụng thời gian thực như video, voice,… yêu cầu độ trễ nhỏ, nhạy cảm
với sự biến thiên đỗ trễ và cần được đảm bảo một lượng băng thông tối thiểu. Khi độ
trễ lớn, biến thiên độ trễ không ổn định hoặc băng thông dưới mức tối thiểu sẽ gây
ảnh hưởng lớn đến chất lượng của ứng dụng. Trong khi đó ứng dụng lưu lượng dữ
liệu không yêu cầu cao về độ trễ, miễn là truyền đủ và chính xác nội dung dữ liệu.
Với mạng IP này, chúng ta cần phải áp dụng các kỹ thuật xử lý lưu lượng nhằm phân
loại lưu lượng và áp dụng các chính sách ưu tiên khác nhau nhằm đảm bảo băng
thông cho các loại lưu lượng.
Để đánh giá chất lượng dịch vụ của mạng IP người ta dựa vào các tham số sau
- Tỷ lệ mất gói: Tham số này cho biết tỷ lệ phần trăm số gói IP bị mất trên
tổng số toàn bộ gói IP đầu tiên gửi đã chuyển vào mạng cho phía đầu nhận.
- Độ trễ gói: Tham số này cho biết khoản thời gian gói IP được chuyển từ
đầu gửi đến đầu nhận.
- Độ biến thiên trễ (Jitter): Tham số này cho biết sự dao động về độ lớn của
độ trễ gói.
- Khả năng đáp ứng của dịch vụ: Tham số này cho biết xác suất sử dụng
thành công dịch vụ.
Cài đặt chất lượng dịch vụ trên mạng có thể chia thành ba hoạt động sau:
- Phân loại gói tin (Classification).
- Hàng đợi gói tin (Queuing).

- Lập lịch trình gói tin (Queuing và scheduling).
.III.3. Các mô hình QoS
Ba cấp bậc cơ bản để thực thi QoS trong mạng, có thể được áp dụng cho một hệ
thống mạng hỗn hợp.
- Mạng đòi hỏi khả năng tối đa của dịch vụ (Best-effort).
- Mạng đòi hỏi các dịch vụ với khả năng khác nhau (Diff-Serv).
- Các dịch vụ được đảm bảo (Int-Serv).
Các yếu tố để quyết định loại dịch vụ nào thích hợp để thực thi trong mạng:
- Dựa vào các ứng dụng hay các vấn đề cần được giải quyết của khách
hàng. Mỗi một trong ba dạng áp dụng cho các dịch vụ trên đều liên quan đến các dịch
vụ cụ thể. Điều này không thật sự hợp lý khi trong thực tế khách hàng có những yêu
cầu rất phức tạp đồng thời phải đảm bảo các dịch vụ cho họ. Các mạng tối ưu hóa các
khả năng của dịch vụ hay mạng đòi hỏi khả năng khác nhau của các dịch vụ có thể áp
dụng trong trường hợp này.
- Nếu tốc độ chính là vấn đề cần được nâng cấp cho hệ thống của khách
hàng, có một cách rất đơn giản để nâng cấp là áp dụng mô hình mạng với các dịch vụ
chất lượng tùy thuộc vào yêu cầu của khách hàng thay vì mô hình mạng chỉ nhằm
đảm bảo cho các dịch vụ luôn luôn chạy tốt nhưng tốc độ và khả năng tương đương
nhau.
- Chi phí để áp dụng cho mô hình đảm bảo tất cả các dịch vụ thì cao hơn
là mô hình chỉ chú trọng vào các dịch vụ trọng yếu.
Hình 10. Sơ đồ áp dụng 3 mô hình QoS.
Trong thực tế người ta chỉ áp dụng hai mô hình là Int-Serv và Diff-Serv.

.III.3.1. Best-effort delivery
Một network chỉ đơn thuần chuyển tiếp những packets mà nó nhận được. Switch
và router chỉ cố gắng (best-effort) để chuyển tiếp các packet mà không quan tâm đến
kiểu của traffic hay độ ưu tiên của dịch vụ.
.III.3.2. Intergrated Service Model
Sắp xếp đường đi trước từ nguồn đến đích cho các dữ liệu được ưu tiên. Mỗi thiết
bị mạng trên đường đi phải kiểm tra xem nó có thể hỗ trợ cho yêu cầu trên hay
không. Khi yêu cầu tối thiểu được đáp ứng, ứng dụng nguồn sẽ được thông báo xác
nhận. Sau đó, ứng dụng có thể sử dụng đường truyền.
Nguyên lý cơ bản của mô hình nay là dành riêng tài nguyên mạng (băng thông, độ
trễ) cho từng luồng thông tin xuyên suốt từ nguồn đến đích. Tài nguyên này được
chiếm dụng và không được tận dụng cho bất kỳ luồng thông tin nào. Nếu tài nguyên
bị chiếm dụng mà không dùng thì hiện tượng lãng phí tài nguyên sẽ xảy ra.
Hình 11. Mô hình tổng quan Intergrated Service.
Một đặc điểm nữa là mô hình Int-Serv đảm bảo chất lượng dịch vụ theo luồng
(flow). Một luồng được xác định bởi các tham số: địa chỉ IP nguồn, IP đích, Port
nguồn, Port đích… Mô hình Int-Serv thường sử dụng giao thức RSVP (Resource
Reservation Protocol) để báo hiệu. Đây là giao thức điều khiển Internet được thiết kế
để cài đặt chất lượng dịch vụ trên mạng IP. Nhưng nó không nhất thiết phải sử dụng
mô hình Int-Serv.
Hạn chế của mô hình này với hệ thống mạng có số lượng flow lớn, mặc dù Int-
Serv là mô hình đảm bảo chất lượng dịch vụ tuyệt đối từ đầu đến cuối nhưng nó
không linh hoạt và khả năng mở rộng thấp nên không được lựa chọn để thực hiện
QoS trong mạng có quy mô lớn. Vì vậy mô hình Int-Serv chỉ thích hợp cho những
mạng nhỏ với ít luồng lưu lượng.
- Tải bản FULL (67 trang): https://bit.ly/3jNOJke
- Dự phòng: https://bit.ly/3l68gwc

.III.3.3. Differentiated Service Model
Mô hình Diff-Serv được thiết kế để khắc phục những hạn chế của mô hình Int-
Serv. Mô hình Diff-Serv có khả năng linh hoạt cao và khả năng mở rộng lớn. Thay vì
thực hiện chất lượng dịch vụ xuyên suốt và thống nhất trên cả đường truyền như mô
hình Int-Serv, mô hình Diff-Serv thực hiện chất lượng dịch vụ riêng lẻ trên từng
router. Với cách thực hiện như vậy mô hình Diff-Serv không cần phải tiến hành báo
hiệu theo từng luồng nên tiết kiệm băng thông và có khả năng mở rộng lớn, phù hợp
trong mô hình hệ thống mạng lớn.
Nguyên lý hoạt động của Diff-Serv như sau: Đầu tiên các gói tin được phân loại
ra thành nhiều nhóm ưu tiên từ thấp đến cao tùy theo đặc điểm của từng dịch vụ, thiết
bị sẽ tiến hành cung cấp tài nguyên theo từng nhóm. Nhóm nào có thứ tự cao hơn thì
sẽ được cung cấp quyền được sử dụng tài nguyên ưu tiên hơn. Tất cả các quá trình
này sẽ được thực hiện riêng lẻ trên từng thiết bị.
Hình 12. Mô hình tổng quát cơ chế Diff-Serv.
Giải pháp QoS theo mô hình Diff-Serv được thực hiện qua những bước sau:
- Quản lý tắc nghẽn: Cơ chế quản lý tắc nghẽn được thực hiện trên các
giao diện của thiết bị mạng. Khi gói tin đến các giao diện này, các gói tin sẽ được
phân chia theo từng hàng đợi có mức độ ưu tiên khác nhau.
- Tránh tắc nghẽn: Cơ chế loại bỏ gói tin trước khi nó có thể gây ra hiện
tượng tắc nghẽn.
- Đặt ngưỡng: Cơ chế đặt ngưỡng trên, ngưỡng dưới cho băng thông, cụ
thể là băng thông sẽ được đảm bảo một ngưỡng dưới tối thiểu và khi lớn hơn ngưỡng
trên thì gói tin có thể bị loại bỏ hoặc đưa vào hàng đợi.
- Nén Header: Header chiếm phần lớn trong 1 gói tin nhưng không mang
thông tin thực sự, cơ chế nén header giúp tiết kiệm băng thông.

- Phân mảnh: Các gói tin dữ liệu thường có độ dài lớn, điều này sẽ gây
trễ và tắc nghẽn. Cơ chế phân mảnh sẽ phân các gói tin này thành các gói tin nhỏ hơn
để tránh tắc nghẽn.
.III.4. Phân loại và đánh dấu
QoS có khả năng cung cấp các mức xử lý khác nhau hướng đến các lớp lưu lượng
riêng. Trước khi các ứng dụng hay các kỹ thuật QoS được áp dụng, lưu lượng phải
được nhận biết và sắp xếp vào trong các lớp khác nhau. Những lớp khác nhau này của
lưu lượng được gọi là các lớp dịch vụ trong thuật ngữ QoS.
Công cụ phân loại và đánh dấu không chỉ phân loại packet vào các lớp dịch vụ mà
còn đánh dấu chúng trong cùng một lớp với cùng giá trị trong trường header.
Các IP header, Lan trunking header, Frame Relay đều có ít nhất một trường có thể
được dùng cho tiến trình đánh dấu QoS. Điều này giúp cho các công cụ QoS khác
phân loại các gói tin đó bằng cách phân tích các bit được đánh dấu sẽ dễ dàng hơn.
.III.5. Sự phân loại – Classification
Phân loại gói tin là một phần quan trọng trong các chức năng của QoS giúp cho
việc nhận biết và phân biệt các luồng thông tin khác nhau trên mạng. Phân loại được
thực hiện để nhận dạng lưu lượng và phân chia lưu lượng thành các lớp khác nhau.
Để phân loại gói, ta dùng bộ mô tả lưu lượng để phân chia các gói trong phạm vi các
nhóm riêng biệt để định nghĩa các gói đó. Một số bộ mô tả đặc trưng dùng để phân
loại gói bao gồm: bộ giao tiếp ngõ vào, độ ưu tiên IP (IP Precedence), DSCP, địa chỉ
nguồn hay địa chỉ đích và các ứng dụng. Sau khi các gói đã được định danh, chúng có
khả năng tiến hành các chức năng QoS trên mạng.
Hầu hết các công cụ phân loại và đánh dấu đều hoạt động trên các gói tin vào hoặc
ra khỏi interface nào đó. Về logic nó giống như một Access List nhưng hoạt động
chính là đánh dấu cho phép hay loại bỏ gói tin. Chúng hoạt động theo phương thức
sau:
- Với mỗi gói tin vào một interface, nếu nó hợp với tiêu chuẩn 1, đánh dấu
một field với một giá trị.
- Nếu gói tin không phù hợp, so sánh tiếp với tiêu chuẩn 2 sau đó đánh dấu
field khác với một giá trị khác.
- Tiếp tục so sánh các gói cho tới khi chúng phù hợp với tiêu chuẩn.
Nếu gói tin đó không phù hợp với tiêu chuẩn nào, không có một xử lý cụ thể cho
gói tin đó và nó sẽ được chuyển đi như không có tác động của QoS.
.III.5.1. Class-Based Marking
Class-Based Marking có thể phân loại gói tin vào trong các lớp dịch vụ bằng cách phân
tích các frame, cell( dùng cho ATM), packet và segment (các bit có TCP hay UDP header

nhưng không có datalink hay network header). CB Marking cũng có thể dùng ACL(Access
Control List) để đánh dấu packet, với packet được cho phép từ ACL.
Trường Ý nghĩa
Địa chỉ IP nguồn Một chuỗi các địa chỉ nguồn có thể được dùng match dùng
wildcard mark.
Địa chỉ IP đích Một dải các địa chỉ đích có thể match dùng wildcard mark.
IP Precedence Các giá trị của IP Precedence được định mức ưu tiên cho traffic.
IP DSCB Dùng DSCB theo giá trị thập phân.
IP ToS Có thể kiểm tra bit ToS có bật lên hay không.
Cổng TCP Có thể kiểm tra các cổng nguồn hay đích hay một dãy các cổng
xem số hiệu của cổng có lớn hơn hay nhỏ hơn một số xác định
không.
Thiết lập TCP Mặc dù không hoàn toàn hữu dụng như QoS, ACL vẫn có thể
match hết tất cả các TCP Segment sau khi khởi gán segment
dành cho việc kết nối.
UDP Có thể kiểm tra cổng nguồn và đích, hay một dãy có các cổng
xem số hiệu của cổng có lớn hơn hay nhỏ hơn một số xác định
không.
ICMP Kiểm tra một lượng lớn các thông điệp ICMP khác nhau và loại
code.
IGMP Kiểm tra các thông điệp Internet Group Management Protocol.
Bảng 1. Các trường có thể so trùng trong ACL mở rộng.
Mặc dù IP Precedence và DSCP có thể được so trùng với ACL, nó có thể được đối
chiếu trực tiếp với CB Marking mà không cần dùng ACL.
.III.5.2. Phân loại với NBAR (Network-Based Application Recognition)
CB Marking có thể cấu hình để tìm kiếm nhiều trường trong hai bảng trên để phân
loại gói tin trực tiếp. Tuy nhiên nó cũng có thể dùng NBAR để phân loại packet.
NBAR cung cấp cho router khả năng phân loại gói tin đặc biệt là các gói tin khó nhận
dạng.
- Tải bản FULL (67 trang): https://bit.ly/3jNOJke
- Dự phòng: https://bit.ly/3l68gwc

.III.5.3. Đánh dấu – Marking
Hoạt động đánh dấu cho phép các thiết bị mạng phân loại gói hay khung dựa vào
bộ mô tả lưu lượng đặc trưng. Một số bộ mô tả lưu lượng được sử dụng để đánh dấu
như : Lớp dịch vụ (Class of service), DSCP (Diff-Serv Code Point), độ ưu tiên IP (IP
Precedence).
Đánh dấu bao gồm việc sắp đặt một vài bit bên trong một lớp data-link hay
network header với mục đích giúp cho các công cụ QoS của thiết bị khác có thể phân
loại dựa trên các giá trị được đánh dấu. Một vài field được sử dụng nhiều, những field
khác thì không.
.III.6. IP header QoS – Precedence và DSCP
Precedence và DSCP là hai trường được sử dụng nhiều nhất để đánh dấu. Các
công cụ QoS sử dụng chúng bởi vì header của gói tin IP tồn tại ở trên mạng. Đế thiết
lập giá trị DSCP và xem xét mối quan hệ giữa DSCP và IP Precedence, ta cần phải
biết các trường trong IP header.
- DSCP
Trong mỗi gói IP có chứa một byte gọi là ToS (Type of Service). Sáu bit có ý
nghĩa trong trường DiffServ được biết như là trường phân biệt dịch vụ và được đánh
dấu bởi một mẫu bit đặc biệt gọi là DSCP dùng để chỉ ra cách thức mỗi bộ định tuyến
cần xử lý gói. Giá trị IP Precedence có thể được ánh xạ đến trường DSCP.
Bảng 2. Thể loại dịch vụ (ToS).
P2 đến P0 là thứ tự IP, 3 bit tiếp theo là Delay, Bandwidth, Reality. CU1 và CU2
hiện tại không sử dụng.
- DiffServ Fields
Trường DiffServ chuẩn của gói packet thì đánh dấu với một giá trị cũng như người
nhận một xử lý chuyển tiếp tại mỗi nút mạng.
Bảng 3. Trường DiffServ.
Mặc định DSCP là 000000. Người lựa chọn class DSCP phải chú ý điểm này cho
tương thích với thứ tự IP. Khi thay đổi giữa thứ tự IP và DSCP, quan trọng phải so
khớp với 3 bit đầu.
Ví dụ: IP Pre 6(110) ánh xạ cho IP DSCP 110000
ToS byte

1 1 0 T2 T1 T0 CU1 CU0
DiffServ Fileds
Sử dụng chuẩn DiffServ tương tự như thứ tự các bit ( các bit quan trọng DS5,
DS4, DS3) để thiết lập ưu tiên.
Mức thự tự Mô tả
7 Lớp liên kết và duy trì Routing Protocol.
6 Sử dụng cho IP Routing Protocol.
5 Express Forwarding (EF).
4 Class4
3 Class 3
2 Class 2
1 Class 1
0 Best-effort
Bảng 4. Xác định các mức thứ tự trong DiffServ.
.III.7. Chuyển tiếp đảm bảo (Assured Forwarding)
Chuyển tiếp đảm bảo AF và mô tả nó như một tiềm năng cho một nhà cung cấp
vùng DS theo những cấp độ khác nhau của chuyển tiếp đảm bảo dành cho những
packet IP nhận từ một client vùng DS.
1 1 0 0 0 0 ECN ECN
6231580

ĐỀ TÀI :TÌM HIỂU MULTICAST VÀ ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG IPTV

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to ĐỀ TÀI :TÌM HIỂU MULTICAST VÀ ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG IPTV

Similar to ĐỀ TÀI :TÌM HIỂU MULTICAST VÀ ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG IPTV (20)

More from nataliej4

More from nataliej4 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

ĐỀ TÀI :TÌM HIỂU MULTICAST VÀ ỨNG DỤNG MULTICAST TRONG IPTV