Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu triển khai mô hình P2P cho dịch vụ IPTV trên nền IMS Luận văn gồm 4 chương: Chương I: TỔNG QUAN VỀ IPTV Chương II: IPTV DỰA TRÊN NỀN KIẾN TRÚC IMS Chương III:MỘT SỐ MÔ HÌNH TRIỂN KHAI P2P CHO DỊCH VỤ IPTV Chương IV: KIẾN TRÚC DỊCH VỤ IPTV TRÊN NỀN IMS SỬ DỤNG MÔ HÌNH P2P
1 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả Trần Ngọc Anh 2 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng anh Tiếng việt 3GPP Third Generation Partnership Project Dự án đối tác thứ ba AAC Advanced Audio Coding Mã hóa âm thanh cấp cao ALM Application Level Multicast Ứng dụng mức multicast AS Application Server Máy chủ ứng dụng BC Broadcast Quảng bá CDN Content Delivery Network Mạng cung cấp nội dung CFIA Customer Facing IPTV Application IPTV ứng dụng giao diện khách hàng CSCF Call session control function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi CS Content Server Máy chủ nội dung DMCA Digital Millennium Copyright Act Luật sao chép số hóa DRM Digital Rights Management Quản lý quyền số hóa EPG Electronic Program Guide Bản chỉ dẫn chương trình điện tử EU European Union Liên minh châu Âu GB Gigabyte Gigabyte HD High Definition Độ nét cao 3 I-CSCF Interrogating -Call session control function Truy vấn- chức năng điều khiển phiên cuộc gọi IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ IP đa phương tiện IP Internet Protocol Giao thức internet IPTV IP Television Truyền hình giao thức internet IPTV- C IPTV control Điều khiển IPTV MCF Media Control Function Chức năng điều khiển truyền thông MDF Media Delivery Function Chức năng cung cấp truyền thông MS Media Server Máy chủ truyền thông NASS Network Attachment Subsystem Phân hệ gắn kết mạng NGN Next Generation Network Mạng thế hệ tiếp theo P- CSCF Proxy- Call session control function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi- ủy quyền P2P Peer to Peer Mạng ngang hàng PC Personal Computer Máy tính cá nhân PVR Personal Video Recorder Bộ ghi video cá nhân QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RACF Resource Access Control Function Chức năng điều khiển truy cập tài nguyên RACS Resource Administration and Control Subsystem Phân hệ quản lý và điều khiển tài nguyên RGW Residential Gateway Cổng dành riêng S- CSCF Serving - Call session control function Bảo trì-chức năng điều khiển phiên cuộc gọi SD Secure Digital An toàn kỹ thuật số SD&S Service Discovery and Selection Phát hiện và lựa chọn dịch vụ SDF Service Discovery Function Chức năng phát hiện dịch vụ SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên SN-C Super Node - Core Nút lớn-Lõi L Super Node - Tracker Hệ thống theo dõi-Nút lớn SSF Service Selection Function Chức năng lựa chọn dịch vụ STB Set-Top-Box Hộp chuyển đổi tín hiệu UE User Equipment Thiết bị đầu cuối người sử dụng VoD Voice on Demand Thoại theo yêu cầu VoIP Voice over IP Thoại qua IP WCT WIPO Copyright Treaty Hiệp ước bản quyền WIPO WIPO World Intellectual Property Organization Tổ chức sở hữu trí tuệ thế giới DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 4 5 MỞ ĐẦU Ngày nay, khi đời sống vật chất cũng như tinh thần của con người đang ngày một nâng cao, Internet đã trở lên phổ biến trong những năm gần đây. Việc phát triển nhanh của Internet đã góp phần rất lớn thúc đẩy phát triển kinh tế và văn hóa, nâng cao đời sống vật chất cho nhân dân. Sự phát triển của Internet ở Việt Nam cũng đã mang lại cho các nhà cung cấp dịch vụ qua Internet nhiều lựa chọn hơn về phương thức truyền tải dịch vụ của mình đến khách hàng. IPTV cũng đã phát triển ngày càng mạnh mẽ trong thời gian gần đâyvà trong thời gian tới. Với những ưu điểm nổi bật của mình, IPTV hứa hẹn sẽ đem lại rất nhiều tiện ích đặc biệt cho người sử dụng Internet với một nền tảng băng thông rộng hứa hẹn sẽ đem lại một chất lượng dịch vụ cao cho khách hàng. Để có thể nâng cao chất lượng của dịch vụ IPTV thì đòi hỏi cần có một công nghệ hiện đại hơn, đáp ứng được các yêu cầu cao hơn về khả năng đáp ứng liên tục với chất lượng cao về dịch vụ của mạng cung cấp dịch vụ IPTV. Để giải quyết yêu cầu này của mạng thì công nghệ P2P thực sự đã mang lại một bước tiến quan trọng trong sự phát triển của dịch vụ IPTV. Với công nghệ P2P được đưa vào các mô hình cung cấp dịch vụ IPTV người xem đã thực sự được xem, trải nghiệm các chương trình, các video theo yêu cầu của mình một cách nhanh chóng, dễ dàng hơn. Với các ưu điểm nổi trội của mình cùng với một nền kiến trúc mạng sẵn có, P2P đã được đưa vào các mô hình mạng dễ dàng hơn rất nhiều với chi phí thấp, sự linh hoạt trong việc cung cấp dịch vụ. Luận văn “Nghiên cứu triển khai mô hình P2P cho dịch vụ IPTV trên nền IMS” là một cái nhìn chi tiết hơn về công nghệ P2P, qua đó đưa ra các mô hình triển khai công nghệ P2P cho dịch vụ IPTV với các phân tích đánh giá cùng với kết quả đạt được. Qua luận văn, các ưu điểm về khả năng đáp ứng nhu cầu của người sử dụng cũng như lợi nhuận mà công nghệ P2P mang lại đã thực sự thuyết phục được các nhà cung cấp dịch vụ IPTV lựa chọn một mô hình mạng hợp lý nhất cho mình để cung cấp dịch vụ. 6 Luận văn gồm 4 chương: Chương I: TỔNG QUAN VỀ IPTV Chương II: IPTV DỰA TRÊN NỀN KIẾN TRÚC IMS Chương III:MỘT SỐ MÔ HÌNH TRIỂN KHAI P2P CHO DỊCH VỤ IPTV Chương IV: KIẾN TRÚC DỊCH VỤ IPTV TRÊN NỀN IMS SỬ DỤNG MÔ HÌNH P2P Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo đặc biệt là TS. VŨ TRƯỜNG THÀNH đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này. Do hạn chế về thời gian và kiến thức, luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả rất mong nhận đươc sự chỉ bảo và góp ý của các thầy cô cùng các bạn. Tác giả xin được tiếp thu và chân thành cảm ơn. Học viên Trần Ngọc Anh 7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1. Tại sao IPTV dựa trên nền kiến trúc IMS? 1.1.1. Tổng quan về kiến trúc IMS a. Định nghĩa kiến trúc IMS IP Multimedia System (IMS) là một kiến trúc gồm nhiều chức năng được gắn kết với nhau thông qua các giao tiếp đã được chuẩn hóa nhằm cung cấp các dich vụ đa phương tiện qua vùng chuyển mạch gói IP cơ bản. IMS được coi như kiến trúc cho việc hội tụ mạng thoại, dữ liệu và di động. Theo chuẩn 3GPP kiến trúc IMS được chia làm 3 mặt phẳng: mặt phẳng ứng dụng, mặt phẳng truyền tải và mặt phẳng điều khiển. b. Các giao thức được sử dụng trong IMS Giao thức SIP (Session Initiation Protocol) là giao thức thuộc lớp ứng dụng được sử dụng cho việc thiết lập, điều khiển và kết nối các phiên. Giao thức DIAMETER là giao thức được sử dụng cho việc nhận thực, cấp phép và tính cước. 1.1.2. Kiến trúc IMS Kiến trúc IMS được chia làm 3 lớp hay 3 mặt phẳng như hình 1.1 bên dưới. Nó bao gồm: Mặt phẳng ứng dụng và dịch vụ: bao gồm máy chủ ứng dụng (Application Server) và các máy chủ thuê bao thường trú HSS. Mặt phẳng điều khiển: gồm mạng lõi IMS. Mặt phẳng truyền tải: bao gồm thiết bị người dùng UE và các giao tiếp kết nối vào mạng lõi IP. 8 Hình 1.1: Kiến trúc IMS 1.1.3. Tổng quan về IPTV a. Khái niệm IPTV-Internet Protocol Television (Truyền hình qua giao thức internet) là một hệ thống truyền hình kỹ thuật số được phát đi nhờ vào giao thức internet thông qua một hạ tầng mạng, mà hạ tầng mạng này có thể bao gồm việc truyền thông qua một kết nối băng thông rộng. Một định nghĩa chung của IPTV là truyền hình nhưng thay vì qua hình thức phát hình vô tuyến hay truyền hình cáp thì lại được truyền phát đến người xem thông qua các công nghệ sử dụng cho mạng máy tính. Đối với các hộ sử dụng, IPTV thường được cung cấp với video yêu cầu và có thể được gộp chung với các dịch vụ internet như truy cập web và VoIP. Sự kết hợp của IPTV, VoIP và truy cập internet được xem như một dịch vụ “Triple Play”. b. Các đặc tính của IPTV 9 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 TV tương tác. Các loại dịch vụ truyền tải thông qua một dịch vụ IPTV có thể bao gồm TV trực tiếp chuẩn, TV chất lượng cao (HDTV), trò chơi tương tác và khả năng cung cấp dịch vụ 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 IPTV để xem sau. Cá nhân hóa: một hệ thống IPTV từ kết cuối đến kết cuối hỗ trợ truyền thông tin hai chiều và cho phép người dùng ở kết cuối cá nhân hóa những thói quen xem TV của họ bằng cách cho phép họ quyết định những gì họ muốn xem và khi nào họ muốn xem. Yêu cầu băng thông thấp: thay vì phân phối trên mọi kênh để tới người sử dụng, 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 điều hành mạng có thể tiết kiệm băng thông của mạng. Có thể truy xuất qua nhiều thiết bị: việc xem nội dung của IPTV bây giờ không chỉ giới hạn ở việc sử dụng TV, người dùng có thể sử dụng máy PC, thiết bị di động để truy xuất vào dịch vụ IPTV. 1.1.4. IPTV dựa trên kiến trúc IMS Trong hơn một thập ký qua, có một thực tế là các nhà khai thác mạng viễn thông luôn muốn tích hợp các dịch vụ của họ vào một dịch vụ thống nhất được gọi là mạng thế hệ kế tiếp (NGN) dựa trên giao thức Internet (IP). Hai lý do chính cho quá trình này là chi phí cho dịch vụ và doanh thu do dịch vụ mang lại là rất lớn. NGN dựa trên nền kiến trúc IMS (IP Multimedia Subsystem) phân chia mạng thành các lớp khác nhau bao gồm: lớp ứng dụng, lớp điều khiển dịch vụ và lớp truyền tải. Mạng NGN/IMS cung cấp một kiến trúc mạng tương đối hoàn chỉnh, khi một dịch vụ mới được triển khai dựa trên nền kiến trúc này thì cơ sở hạ tầng của mạng có thể được tái sử dụng. Do đó, NGN/IMS trở thành một kiến trúc lý tưởng cho các nhà 10 khai thác mạng viễn thông khi cung cấp một dịch vụ mới với chi phí thấp và quá trình quản lý mạng là đơn giản. Một trong các dịch vụ hấp dẫn mà các nhà khai thác mạng viễn thông muốn triển khai là đó chính là dịch vụ IPTV. Tuy nhiên, dịch vụ này đòi hỏi một kiến trúc rất phức tạp. Các dịch vụ viễn thông và internet phải được tích hợp trong cùng một giao thức cho mạng nâng cao và được TISPAN nghiên cứu đề xuất tích hợp IPTV vào trong mạng NGN. Kiến trúc này được gọi là IPTV dựa trên nền kiến trúc NGN/IMS. Kiến trúc này giúp cho mạng tái sử dụng chức năng điều khiển và vận hành của mạng NGN. 1.2. Tại sao P2P được xếp chồng trong kiến trúc của IPTV? 1.2.1. Tổng quan về công nghệ P2P Trong mô hình client/server thì một máy khách (client) sẽ kết nối với một máy chủ thông qua một giao thức nhất định, nên mọi xử lý sẽ nằm trên server và do đó sẽ tránh cho clients những tính toán nặng nề. Tuy nhiên, mô hình client/server bộc lộ một nhược điểm quan trọng: khi số lượng client tăng lên đến một mức độ nào đó thì nhu cầu về tải và băng thông tăng lên dẫn đến việc máy chủ không có khả năng cung cấp dịch vụ cho các máy khách thêm vào. Để giải quyết vấn đề này, công nghệ mạng ngang hàng P2P được tin tưởng sẽ là giải pháp cho vấn đề này. Mạng ngang hàng (peer-to-peer network) còn gọi là mạng đồng đẳng, là một mạng máy tính trong đó hoạt động của mạng chủ yếu dựa vào khả năng tính toán và băng thông của các máy tham gia chứ không tập trung vào một số nhỏ các máy chủ trung tâm như các mạng thông thường. Mạng đồng đẳng có nhiều ứng dụng. Ứng dụng thường xuyên gặp nhất là chia sẽ tệp tin, tất cả các dạng âm thanh, hình ảnh, dữ liệu, hoặc để truyền dữ liệu thời gian thực như điện thoại VoIP. Một mạng đồng đẳng đúng nghĩa không có khái niệm máy chủ và máy khách, nói cách khác, tất cả các máy tham gia đều bình đẳng và được gọi là peer, là một nút mạng đóng vai trò đồng thời là máy chủ và máy khách đối với các máy khác trong mạng. [...]... để triển khai dịch vụ IPTV trong mạng NGN Với các chức năng này, IMS mang lại sự đơn giản hóa, hiệu quả và chất lượng (QoS) được đảm bảo khi cung cấp dịch vụ IPTV trong mạng NGN Những ưu điểm khi triển khai dịch vụ IPTV trên nền IMS hứa hẹn sẽ mang lại một dịch vụ IPTV với chất lượng cao, tiện dung và dễ dàng sử dụng cho người dùng Tuy nhiên, để nâng cao hơn nữa chất lượng dịch vụ IPTV, phục vụ một cách... vì vậy IPTV trên nền tảng IMS cho phép sự thích nghi của một luồng dữ liệu IPTV để có sẵn tài nguyên mạng và phù hợp với khả năng thiết bị đầu cuối của người dùng Do đó, IPTV trên nền IMS là kiến trúc mạng cho phép sự hội tụ của mạng cố định và di động Với các ưu điểm trên, kiến trúc mạng IMS thực sự là một kiến trúc phù hợp để triển khai dịch vụ IPTV sử dụng công nghệ P2P Kiến trúc IMS sẽ giúp cho công... trên nền kiến trúc IMS 13 CHƯƠNG 2: IPTV TRÊN NỀN KIẾN TRÚC IMS 2.1 Tổng quan về IPTV dựa trên nên kiến trúc IMS Các nhà nghiên cứu của tổ chức TISPAN muốn kết hợp các dịch vụ của IPTV như một ứng dụng trong kiến trúc mạng NGN Bởi khi tiêu chuẩn hóa IPTV như một dịch vụ trong mạng NGN, TISPAN có thể tái sử dụng trước tiên mạng điều khiển lõi IMS và qua đó làm giảm sự phức tạp khi triển khai IPTV trong... cấp dịch vụ Chương sau sẽ giới thiệu và phân tích một công nghệ hỗ trợ như vậy Đó chính là công nghệ P2P 23 CHƯƠNG 3:MỘT SỐ MÔ HÌNH TRIỂN KHAI P2P CHO DỊCH VỤ IPTV Có hai xu hướng để nghiên cứu làm thế nào áp dụng P2P vào trong NGN IMS: - Xây dựng một lớp phủ P2P giữa các phần tử mạng - Giữa những người dùng cuối Các phần tử mạng NGN là rất ổn định so với người dùng vì vậy hầu hết các nghiên cứu cho. .. hoạt động, công nghệ và chất lượng dịch vụ Mạng cung cấp nội dung truyền thống CDN thực sự đã mang lại rất nhiều lợi ích cho người sử dụng dịch vụ IPTV từ chất lượng đến tính sẵn sàng của dịch vụ Và tử đây xu hướng sử dụng mô hình lai của mô hình mạng CDN được đưa ra Đó chính là mô hình mạng sử dụng công nghệ P2P Trong phương thức cung cấp nội dung cho dịch vụ IPTV, P2P đã chia mạng ra thành nhiều vùng... NGN [6] Hình 2.3: NGN QoS và chế độ kéo điều khiển nguồn tài nguyên [6] 21 2.4Những ưu điểm khi sử dụng IPTV trên nền IMS IPTV dựa trên IMS- NGN có nhiều ưu điểm như hỗ trợ tính năng di động, tương hỗ với các dịch vụ NGN, cá nhân hóa dịch vụ, tương thích phương tiện và các dịch vụ di động như các quadruple-play Hơn nữa, với việc ứng dụng và tái sử dụng đặc tính IMS sẵn có để hỗ trợ các dịch vụ IPTV, ... laptop tới một thiết bị truyền hình cũng là một nhân tố thu hút khách hàng sử dụng dịch vụ IPTV Với việc triển khai IPTV trên nền IMS, các nhà cung cấp dịch vụ sẽ giảm được rất nhiều các chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống bởi hệ thống IMS là một hệ thống với các chức năng đã được chuẩn hóa và có thể đáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu của dịch vụ IPTV 22 Hơn nữa mạng NGN /IMS có thể hỗ trợ các công... thống phụ IPTV tinh xảo trong NGN để cung cấp tất cả các chức năng mà IPTV yêu cầu [3] 2.1.1 Kiến trúc chức năng tổng quan Kiến trúc chức năng tổng quan của IPTV trong IMS được biểu diễn như hình 2.1 dưới đây Hình 2.1: Kiến trúc chức năng dịch vụ IPTV [3] 14 2.1.2 Dịch vụ IPTV 2.1.2.1 Nội dung theo yêu cầu CoD là một chức năng dịch vụ IPTV được phân chia thành một phần kiểm soát dịch vụ IPTV (CoD-SCF),... này, các nhà khai thác mạng viễn thông đã nhận thấy sự cần thiết phải đưa ra một giải pháp để triển khai IPTV vào trong mạng lưới của mình với chi phí đầu tư thấp, hiệu quả cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ hay chính là có thể hỗ trợ QoS cho dịch vụ so với các dịch vụ IPTV hiện có trên mạng internet Với các ưu điểm nổi bật ở trên cùng với một hạ tầng mạng hiện có của dich vụ IPTV thì công nghệ P2P thực sự... hơn cho nhà cung cấp dịch vụ cũng như phía người sử dụng Chính công nghệ P2P sẽ mang lại một dịch vụ IPTV chất lượng cao hơn, ổn định hơn, đáp ứng tốt QoS của mạng và qua đó mạng lại sự hài lòng về chất lượng dịch vụ cho người dùng Hiệu quả của mạng cung cấp dịch vụ IPTV sẽ được nâng cao, giá thành giảm và giúp đơn giản hóa kiến trúc mạng Chương sau sẽ trình bày một cách chi tiết hơn về dịch vụ IPTV trên . TRƯỜNG THÀNH đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này. Do hạn chế về thời gian và kiến thức, luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả rất mong nhận đươc sự chỉ. tiếp đã được chuẩn hóa nhằm cung cấp các dich vụ đa phương tiện qua vùng chuyển mạch gói IP cơ bản. IMS được coi như kiến trúc cho việc hội tụ mạng thoại, dữ liệu và di động. Theo chuẩn 3GPP kiến. khai công nghệ P2P cho dịch vụ IPTV với các phân tích đánh giá cùng với kết quả đạt được. Qua luận văn, các ưu điểm về khả năng đáp ứng nhu cầu của người sử dụng cũng như lợi nhuận mà công nghệ