PowerPoint Presentation

Bản ghi

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN (Multimedia Communication) Giảng viên: Ths. Trâ n Đă c Tô t Khoa CNTT tottd@cntp.edu.vn Website: Facebook: Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 1

2 NÔ I DUNG MÔN HỌC Chương 1: Tổng quan truyê n thông đa phương tiện Chương 2: Đặc tính, yêu cầu cu a dư liệu đa phương tiện Chương 3: Ca c chuâ n ne n dư liệu đa phương tiện Chương 4: Truyê n dư liệu đa phương tiện Chương 5: Ca c ư ng du ng truyê n thông đa phương tiện Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 2

3 CHƯƠNG 4: TRUYỀN DƯ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Giới thiệu công nghệ truyền số liệu tốc độ cao Các giao thức truyền thông đa phương tiện Kỹ thuật truyền dòng dữ liệu đa phương tiện Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 3

4 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Mu c đi ch: Giới thiệu Nguyên tắc các giao thư c truyê n dư liệu đa phương tiện Tri nh ba y ca c giao thư c thiết lập cuộc gọi, Tri nh ba y ca ch qua n ly dư liệu đa phương tiện Yêu cầu: Sinh viên nắm vư ng Nguyên tắc các giao thư c truyê n dư liệu đa phương tiện. Các giao thư c streaming chuyên biệt Các giao thư c thiết lập cuộc gọi. Ca ch qua n ly dư liệu đa phương tiện Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 4

5 CHƯƠNG 4: TRUYỀN DƯ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Giới thiệu công nghệ truyền số liệu tốc độ cao Các giao thức truyền thông đa phương tiện Kỹ thuật truyền dòng dữ liệu đa phương tiện Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 5

6 Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Mạng hệ thống truyê n thông đa phương tiện cần đa p ư ng yêu cầu có số lượng thuê bao lớn (ví du mạng điện thoại, Internet, ), diện rộng và kha năng tương tác thời gian thực Yêu cầu truyê n thông pha i kết hợp truyê n nhiê u loại thông tin có đặc tính vật lý khác nhau trên cùng một đường truyê n Ảnh, video, âm thanh tiếng nói, văn ba n, có da i phổ rất khác nhau và có yêu cầu khác nhau vê tốc độ, độ trễ Kỹ thuật truyê n video có khác nhau theo yêu cầu ư ng du ng Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 6

7 Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Các vấn đề của hệ thống truyền số liệu đa phương tiện Xử lý dư liệu đa phương tiện: mã hóa nén, đồng bộ Chồng đa thư c, đóng gói DL, KT truyê n dòng dư liệu Yêu cầu vê giá thành kha thi và đa m ba o chất lượng QoS tại máy người dùng ca m nhận thông tin Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 7

8 CHƯƠNG 4: TRUYỀN DƯ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Giới thiệu công nghệ truyền số liệu tốc độ cao Các giao thức truyền thông đa phương tiện Kỹ thuật truyền dòng dữ liệu đa phương tiện Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 8

9 Giới thiệu các công nghệ đường truyền số liệu đa phương tiện ADSL (Asymmentrical Digital Subscriber Line) FTTH Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 9

10 ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line) Tốc độ truyê n không đối xư ng Đường truyê n vật lý: cáp đôi dây đồng xoắn (Twisted-pair copper wire). Truyê n video, âm thanh, a nh theo một chiê u, các tín hiệu điê u khiển được truyê n theo chiê u ngược lại trên cùng một đường Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 10

11 ADSL Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 11

12 ADSL Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 12

13 FTTH Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 13

14 Các công nghệ đường truyền vật lý Twisted-pair copper wire: Cáp đôi dây đồng xoắn, khi kết hợp với các vi mạch VLSI và VHSIC cho phép thực hiện bằng mạch cư ng các chư c năng: mã hóa, điê u chế, truyê n dư liệu, nhận gia i điê u chế, gia i mã tín hiệu số và lọc nhiễu sửa méo khi truyê n, đạt tốc độ truyê n cao. Cáp đồng tru c (Coaxial cable): CATV (Community Access TV system), da i tần rộng (Broadband), hệ thống truyê n hình Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 14

15 Các công nghệ đường truyền vật lý ATS (Anolog Transmission System): Hệ thống truyê n tín hiệu liên tu c video trên đường truyê n da i tần hẹp Ưu điểm: Thực hiện đơn gia n, giá thành rẻ, trên một đường truyê n đồng thời 2 dòng, dòng tín hiệu video và tín hiệu đồng bộ, dễ dàng truy cập vào hệ CATV, truyê n khoa ng cách xa. Nhược điểm: Cần thêm tầng khuếch đại khi ở khoa ng cách xa, khó tương thích các hệ thống số, đơn vị đầu cuối pha i xác định Mạng cáp quang (fiber optic cable): FDDI, SONET Mạng không dây (Wireless): Truyê n sóng radio, sóng viba Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 15

16 Công nghệ mạng truyền dữ liệu đa phương tiện FDDI (Fiber Distributed Data Interface) ATM (Asynchronous Transfer Mode) Frame Relay Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 16

17 FDDI Công nghệ FDDI: Chuâ n cho các mạng cáp quang, dùng cho mạng LAN, MAN, WAN, theo chuâ n ISO 9314 Các đặc tính cu a công nghệ mạng FDDI Thông lượng lớn Kiến trúc mạng vòng kép, các kiểu mạng Ethernet, Token-Ring, DECNet, TCP/IP Phương pháp truy cập có điê u khiển: Dùng thẻ bài Đường kính một vòng khoa ng 31 km, khoa ng cách lớn giư a hai nút là 2 km Địa chỉ: 16 bit, 48 bit, chuâ n IEEE Giao thư c chu yếu: TCP/IP Mã dư liệu: 4B/5b-NRZI Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 17

18 Mạng FDDI Kiến trúc mạng FDDI Tầng qua n lý gồm 2 tầng con: PMD (Physical Medium Dependent) và PHY (PHY sucal layer protocol) Tầng liên kết dư liệu gồm 2 tầng con: MAC (Medium Access Control) và LLC (Logical Link Control) Tầng qua n lý trạm SMT (Station Management): Qua n lý hai kiểu dịch vu : đồng bộ/không đồng bộ Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 18

19 Mạng FDDI Mạng FDDI và vấn đề truyền thông đa phương tiện Với thông lượng 100 Mb/s, mạng FDDI có thể truyê n số liệu đa phương tiện nhưng bị hạn chế va không pha i luôn luôn đa m ba o tốc độ theo yêu cầu Trong kiểu truyê n đồng bộ, thời gian truy nhập chậm Giá thành backbone cao Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 19

20 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Mạng ATM và vấn đề truyền thông đa phương tiện Mạng ATM kết hợp với công nghệ mạng B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network) nhằm thực hiện dồn kênh và chuyển mạch với tốc độ cao, độ trễ nhỏ Mạng ATM cho phép đa p ư ng với yêu cầu truyê n thông đa phương tiện vì có kha năng truyê n mọi loại dư liệu thông tin, tốc độ truyê n và xử lý cao, đạt tới thông lượng vài trăm Mb/s Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 20

21 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Kiến trúc mạng ATM Mạng ATM bao gồm tập hợp các nút đầu cuối CPF và các trung gian chuyển mạch ATM (ATM Switches), được kết nối theo nguyên tắc điểm-điểm và điểm-đa điểm Có 2 loại giao diện: UNI (User-to-Network Interface) và NNI (Network-to-Network Interface), tham số VPI để định danh đường a o, tham số VCI để định danh kênh a o Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 21

22 Kiến trúc mạng ATM Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 22

23 Kiến trúc mạng ATM Tế bào ATM: Đơn vị dư liệu truyê n với kích thước cố định là 48 byte + 5 byte thông tin điê u khiển, tế bào UNI khác với NNI Kết nối: Công nghệ truyê n theo kiểu hướng kết nối Kết nối trong mạng được thực hiện bởi VC (Virtual Chanel) và VP (Virtual Path) dự trên các chuyển mạch nhanh ATM Switch Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 23

24 Truyền số liệu trong mạng ATM Nguyên tắc thiết lập kết nối Thiết bị đầu cuối N1 gửi yêu cầu đến UNI, UNI truyê n yêu cầu đến mạng Gia thiết mạng chọn đường A-B-C-D: Mỗi nút sẽ dùng như ng VC mà hiện không sử du ng để kết nối, ví du A chọn VC1, tế bào dư liệu từ N1 sẽ mang nhãn VC1 khi đi ra khỏi A Nút A gửi tế bào dư liệu tới B, B sẽ thay đổi VC1 thành VC2 và gửi tới C Tại nút C, VC2 được kết hợp với VC3 và gửi đến D Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 24

25 Truyền số liệu trong mạng ATM Nguyên tắc thiết lập kết nối Tại nút D, VC3 được kết hợp với VC4, nút D sẽ kiểm tra thiết bị đầu cuối N2, nếu UNI cu a N2 rỗi thì tế bào được mang nhãn VC4 để gửi đến N2. Như vậy N2 sẽ dùng VC4 để kết nối với nút D D sẽ gửi lại tế bào đến C, C kết hợp VC4 với VC3 gửi đến B, B kết hợp VC3 với VC2 gửi đến A, A kết hợp VC2 với VC1 chuyển đến N1. Như vậy sự kết nối giư a N1 và N2 được thiết lập Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 25

26 Truyền số liệu trong mạng ATM (tiếp) Khi kết nối được thiết lập, N1 gửi số liệu tới đường truyê n và các giá trị tham số VCI/ VPI được tra tự do để phu c vu cho kết nối khác Khi đường kết nối được thiết lập, tất ca các tế bào được truyê n liên tiếp trên cùng một kênh a o, đa m ba o các tế bào được truyê n theo trình tự liên tiếp đến nơi nhận Các tham số cu a chất lượng dịch vu truyê n: Tốc độ truyê n dẫn, mư c độ mất tế bào, độ trễ, độ trễ biến thiên Vẫn có thể xa y ra tắc nghẽn mạch trong mạng ATM Đường truyê n vật lý: SONET/SDH Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 26

27 Kỹ thuật Frame Relay Đơn vị dư liệu truyê n có kích thước thay đổi, gọi là frame, khuôn dạng cu a Frame Relay gần giống frame HDLC, khác ở phần thông tin điê u khiển Thông lượng: 2 Mb/s, có thể dùng cho truyê n thông đa phương tiện Tại mỗi nút mạng có chương trình điê u khiển Frame hanler thực hiện chọn đường đơn gia n, nhanh cho các frame và thực hiện phát hiện lỗi. Việc sửa lỗi được thực hiện tại nút đi ch Vấn đê tắc nghẽn đường truyê n Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 27

28 CHƯƠNG 4: TRUYỀN DƯ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Giới thiệu công nghệ truyền số liệu tốc độ cao Các giao thức truyền thông đa phương tiện Kỹ thuật truyền dòng dữ liệu đa phương tiện Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 28

29 Multimedia Streaming? Multimedia Streaming: Clients request audio/video files from servers and pipeline reception over the network and display User s perspective: Quick start without waiting for full download. Coming continuously without interruption. VCR operation (pause, resume, fast forward, rewind, etc.) Streaming Server Client/Receiver Storage Device Video Decoder Audio Decoder Raw Video Compressed Video Multimedia Streaming Protocols Multimedia Streaming Protocols Raw Audio Compressed Audio Transport Protocols Transport Protocols Internet Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 29

30 Các giao thức truyền thông đa phương tiện Ca c giao thư c trên mạng IP: TCP, UDP Giao thư c truyê n thông thời gian thực RTP: Real time Tranfer Protocol RTCP: Real time Control Protocol Protocole RTSP: Real time Streaming Protocol RSVP: Real time Reservation Protocol SAP: Session Announcement Protocol SDP: Session Description Protocol SIP: Session Initiation Protocol Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 30

31 Các giao thức truyền thông đa phương tiện Ca c giao thư c kha c TP5 TP++ XTP (express Transport Protocol) NETBLT (NETwork Block Transfert) - MIT Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 31

32 Phân loại các giao thức truyền thông đa phương tiện Phân chia theo tâ ng Tầng ư ng du ng: RTP/RTCP, SIP, SAP, RTSP, Tầng truyê n ta i: TCP, UDP Tầng mạng: IP Phân loại theo chức năng Ca c giao thư c truyê n dư liệu: RTP, RTSP Ca c giao thư c điê u khiển: RTCP, RTSP, SIP Chô ng giao thức va chuâ n H323, SIP Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 32

33 Khung giao thức truyền thông đa phương tiện Data Plane Control Plane Compressed Video/Audio RTP Layer RTCP Layer RTSP Layer UDP TCP IPv4, IPv6 Internet Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 33

34 Giao thức truyền thông thời gian thư c RTP/RTCP Giao thư c RTP/RTCP la cặp giao thư c ở tầng ư ng du ng, chạy trên nê n UDP/IP Được thiết kế bởi tổ chư c IETF va hiện nay đa trở tha nh chuâ n khuyến nghị ITU-H323 cho hội nghị đa phương tiện. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 34

35 Giao thức Realtime Transport Protocol (RTP) RTP được thiết kế phiên ba n đầu năm 1992 RTP được thiết kế độc lập với các giao thư c ở tầng thấp hơn. Trên Internet các gói tin RTP được chuyển đi bằng giao thư c UDP. Có thể thực hiện dồn (multiplexing) nhiê u luồng dư liệu RTP trong 1 máy (mỗi luồng dùng 1 cổng UDP). RTP cũng hỗ trợ ca vận chuyển đơn tuyến (unicast) và vận chuyển đa tuyến (multicast) như IP multicast. RTP định nghĩa một giao thư c điê u khiển gọi là RTCP (RTP control protocol) để cung cấp các chư c năng điê u khiển như: đồng bộ hóa, báo cáo thống kê gói tin nhận vê,.. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 35

36 Giao thức Realtime Transport Protocol (RTP) Định dạng của gói tin RTP header. V: là số phiên ba n. với phiên ba n hiện tại V=2. P là bit padding, bit này bật khi có padding bytes. Bit X được bật nếu có 1 header mở rộng sau header cố định này. CC là số lượng contributing source identifier sau header cố định này. M được dùng như 1 bộ phận đa nh dấu, định nghĩa bởi 1 profile PT là kiểu cu a payload, được định nghĩa trong profile. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 36

37 Giao thức Real-time Transport Control Protocol (RTCP) RSTP là giao thư c ở tầng application được thiết kế để điê u khiển sự truyê n dư liệu đa phương tiện (như play, pause, seek) với thông tin thời gian đi kèm (như audio, video). Giao thư c này độc lập với các giao thư c ở tầng thấp hơn, do đó nó có thể được thực hiện trên TCP hoặc UDP hoặc giao thư c khác ở tầng giao vận. Cú pháp cu a RSTP gần giống như cú pháp cu a HTTP/1.1, do đó dễ thực hiện và triển khai. Tuy nhiên nó có một số điểm khác nhau quan trọng: Thư nhất: RSTP là giao thư c stateful, do đó yêu cầu client duy trì thông tin vê phiên streaming qua các request RSTP. Thư hai: ca RSTP client và server đê u có thể đưa ra RSTP request. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 37

38 Giao thức Real-time Transport Control Protocol (RTCP) Giao thức trao đổi trong một phiên streaming media Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 38

39 Real Time Streaming Protocol (RTSP) RTSP/ OK SETUP CSeq: 3rtsp://xxxxxxxxx:554/rtsp.wav/streamid=0 RTSP/1.0 CSeq: Date: Thu, 3 29 May :30:44 GMT Transport: rtp/avp;unicast;client_port= Session: Transport: rtp/avp;unicast;client_port= ;server_port= Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 39

40 Real Time Streaming Protocol (RTSP) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 40

41 Quality of Service Use of RSVP RSVP is used for signaling end to end (admission control based on bandwidth, QOS requirements) Per flow policing DSCP marking Diffserv Region Classify & schedule based on DSCP Access Backbone RSVP signalling Access Trust Boundary Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 41

42 Giao thức H323 Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 42

43 Giao thức H323 Chuâ n H.323 cung cấp một cơ sở cho các cuộc liên lạc audio, video, và dư liệu khác xuyên qua các mạng nê n ta ng IP, bao gồm ca Internet. Ba n đặc ta kỹ thuật H.323 được thông qua vào năm 1996 bởi ITU. Và có nhiê u phiên ba n, phiên ba n thư 7 được thông qua vào năm H.323 thiết lập các chuâ n nén và gia i nén cho các luồng dư iệu audio và video, đa m ba o rằng các thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau sẽ có sự hỗ trợ chung ở một phạm vi nào đó. H.323 được thiết kế để chạy ở tầng trên cùng cu a các hạ tầng mạng thông du ng. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 43

44 Giao thức H323 H.323 không bị trói buộc vào bất kỳ phần cư ng hoặc hệ điê u hành nào. H.323 có thể hỗ trợ các hội nghị gồm ba hoặc nhiê u hơn các điểm tham gia mà không cần một đơn vị điê u khiển đa điểm (multipoint control unit MCU) chuyên biệt. H.323 đưa ra cách gia i quyết vấn đê băng thông khi truyê n Video va audio bằng cách cung cấp sự qua n lý băng thông. H.323 hỗ trợ truyê n gửi multicast trong các hội nghị đa điểm. H.323 rất linh hoạt va hỗ trợ tốt ca c hội nghị liên mạng. Ví du, H.323 thiết lập một phương tiện liên kết các hệ thống destop trên mạng LAN với nhóm các hệ thống trên nê n ta ng ISDN Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 44

45 Giao thức H323 H.323 H.323 Terminal H.323 MCU H.323 H.323 H.323 H.323 Gatekeeper Gateway Terminal Terminal GSTN Guaranteed N - ISDN B - ISDN QOS LAN H.310 Terminal operating in H.321 mode V.70 Terminal H.324 Terminal Speech Terminal H.322 Terminal Speech Terminal H.320 Terminal H.321 Terminal H.321 Terminal Mô hình tổng quan kiến trúc H.323 Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 45

46 Giao thức H323 Mô hình lý thuyết hoàn chỉnh của ngăn xếp giao thức chứa trong H.323 terminal Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 46

47 Giao thức H323 Giao thư c H.225 phu c vu trong quá trình thiết lập và hu y bỏ cuộc gọi. Giao thư c H.225 RAS (Registration/Admision/Status) thực hiện các chư c năng đăng ký, thu nhận, với gatekeeper. Giao thư c Q.931 là giao thư c báo tín hiệu cuộc gọi được kế thừa từ mạng PSTN. Việc sử du ng giao thư c này giúp việc hoạt động tương tác giư a mạng chuyển gói mà H.323 hỗ trợ với mạng PSTN được dễ dàng hơn. Giao thư c RTP/RTCP để truyê n và qua n lý các luồng audio, video, Một terminal H.323 cũng có thể được trang bị thêm các tính năng như: Mã hóa và gia i mã các tính hiệu audio, video. Hỗ trợ giao thư c T.120 phu c vu trao đổi thông tin số liệu. Tương thích với MCU để hỗ trợ các cuộc gọi hay hội nghị đa điểm. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 47

48 SIP: Session Initiation Protocol [RFC 3261] Session Initiation Protocol (SIP) là một giao thư c tín hiệu (signaling protocol) định nghĩa bởi Internet Engineering Task Force (IETF ), Được sử du ng rộng rãi cho việc điê u khiển các phiên liên lạc đa phương tiện như là các cuộc gọi thoại và video trên giao thư c IP. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 48

49 SIP: Session Initiation Protocol [RFC 3261] SIP là giao thư c ở tầng ư ng du ng (Application Layer) theo mô hi nh OSI để thiết lập phiên truyê n thông bao gồm: Định vị đi ch (user location) Xa c định kha năng (user capability) Xa c định đi ch să n sa ng va tham số truyê n ta i dư liệu media (user availabilty) Mở phiên thiết lập cuộc gọi (call setup) Qua n ly phiên (Session management) Xử ly cuộc gọi (call hadling) Kết thu c phiên (session close) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 49

50 SIP: Session Initiation Protocol [RFC 3261] Ba n thân SIP không định nghĩa toa n bộ giao thư c truyê n thông, SIP được thiết kế dưới dạng ca c tha nh phần cho phe p kết hợp với ca c giao thư c kha c để tạo nên kiến tru c truyê n thông hoa n chỉnh SIP được kết hợp với DNS, RTP/RTCP, SRVP, SDP, SIP được thiết kế độc lập với tầng vận chuyển (Transport layer) va không quan tâm tới dư liệu. SIP sử du ng chu yếu UDP, hoạt động trên nê n IPv4 va IPv6 Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 50

51 Các tha nh phâ n kiến trúc hệ thống SIP Kiến tru c gồm 2 tha nh phần cơ ba n: User Agent (UA) User Agent Server (UAS): server nhận, xử ly ca c yêu cầu User Agent Client (UAC): Client người du ng, sinh ca c yêu cầu Network Server (NS) Proxy Server (PS): nhận va xử ly trước khi tiếp tu c truyê n Redirect Server (RS): gởi ca c yêu cầu đến PS gần nhất Location Server (LS): server định vị, cung cấp ca ch xa c định địa chỉ miê n va người du ng Registration Server (RG): server đăng ky Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 51

52 Kiến trúc hệ thống SIP Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 52

53 Thông điệp SIP Hoạt động cu a SIP dựa trên việc trao đổi ca c thông điệp ba n tin (message) giư a ca c thực thể trong hệ thống ca c ba n tin dưới dạng văn ba n text tuân theo định dạng RFC 2822 tương tự HTTP Địa chỉ SIP có định dạng: sip: user@domain User: tên hoặc số điện thoại Domain: tên miê n hoặc địa chỉ IP VD: SIP: tottd@cntp.edu.vn SIP: bob@acme.com SIP: @ MESSAGE sip:editor@rcs.org SIP/2.0 Via SIP/2.0/UDP lab.mendeleev.org:5060;branch=z9hg4bk3 Max-Forwards: 70 To: <editor@rcs.org> From: D. I. Mendeleev <dmitry@mendeleev.org>;tag=1865 Call-ID: CSeq: 5634 MESSAGE Subject: First Row Contact: <sip:dmitry@lab.mendeleev.org> Content-Type: text/plain Content-Length: 10 Ví dụ một bản tin MESSAGE Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 53

54 Thiết lập cuộc go i qua Proxy SIP server Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 54

55 Thiết lập cuộc go i qua Proxy SIP server 1. User initiates a call by dialing a Called Party address digits. 2. PSTN formulates an ISUP Initial Address Message (lam) and sends it to the Signaling Gateway. 3. Signaling Gateway converts the IAM to a SIP Invite message and sends to the SIP Proxy Server corresponding to the Called Party. 4. SIP Proxy Server forwards the SIP Invite message to the Called Party User Device. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 55

56 Thiết lập cuộc go i qua Proxy SIP server 5. User Device starts ringing and responds to the SIP Proxy Server with SIP 180 Ringing message. 6. SIP Proxy Server forwards the SIP 180 Ringing message to the Signaling Gateway. 7. Signaling Gateway converts the SIP 180 Ringing message to an ISUP Address Complete Message (ACM) and sends it to the PSTN. 8. PSTN then sets up the Time Division Multiplexing (TDM) Voice path to the Media Gateway. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 56

57 Thiết lập cuộc go i qua Proxy SIP server 9. Media Gateway converts the TDM Voice path to the RTP stream in IP and sets up the RTP path to the User Device. 10. When Called Party answers the call, the Called Party User Device sends a SIP 200 OK message to the SIP Proxy Server. 11. SIP Proxy Server forwards the SIP 200 OK message to the Signaling Gateway. 12. Signaling Gateway converts the SIP 200 OK message to an ISUP Answer Message (ANM) and sends it to the PSTN Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 57

58 Thiết lập cuộc go i qua Proxy SIP server Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 58

59 INTERNET TELEPHONY PROTOCOLS Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 59

60 CHƯƠNG 4: TRUYỀN DƯ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Giới thiệu công nghệ truyền số liệu tốc độ cao Các giao thức truyền thông đa phương tiện Kỹ thuật truyền dữ liệu đa phương tiện Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 60

61 Kỹ thuật truyền dữ liệu đa phương tiện Phương pháp truyền File (Download and Play) phương pha p kinh điển (Traditional DBMS): toa n bộ dư liệu audiovideo được ti ch hợp va lưu trư trong khuôn dạng file, toa n bộ file pha i được truyê n ta i Download đến nơi nhận trước khi tri nh diễn (play back). Truyền (download) lu y tuyến (Progressive Download File/Decompression): Download va truyê n dần dần ca c tha nh phần va thể hiện Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 61

62 Kỹ thuật truyền dữ liệu đa phương tiện Dòng dữ liệu (Data Streaming DSMS) từ Server được ne n, đóng gói va được truyê n đi liên tu c khi có ca c yêu cầu truy cập dư liệu video-audio, phi a Client nhận dư liệu mở gói, gia i ma, tri nh diễn liên tu c ngay trong qua tri nh đang truyê n do ng va đa m ba o thời gian thực khi thể hiện tri nh diễn. Phương pháp truyền trang: ở mỗi thời điểm (Page at time): ca c trang dư liệu được truyê n liên tiếp theo yêu cầu Client nhận. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 62

63 Khái niệm Kỹ thuật truyền dòng dữ liệu (Data Streaming) Truyê n do ng dư liệu la kỹ thuật truyê n dư liệu ma trong đó dư liệu được client nhận va hiển thị một ca ch liên tu c, đồng thời với qua tri nh gởi từ phi a server. Ơ phi a server, do ng dư liệu được đưa va o mạng như một do ng cha y liên tu c gồm ca c gói dư liệu có thư tự. Dư liệu được đưa va o mạng như một do ng liên tu c với ca c kỹ thuật đóng gói dư liệu va nhịp truyê n Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 63

64 Kỹ thuật truyền dòng (Data Streaming) Cấu tru c hệ thống sử du ng Streaming Server. Sử du ng giao thư c UDP Qua tri nh truyê n dư liệu đồng thời với qua tri nh tri nh diễn tại nơi nhận Kỹ thuật truyền dòng dữ liệu (Data Streaming) Truyê n dư liệu với tốc độ phu hợp tốc độ tri nh diễn file. Dư liệu tri nh diễn xong không lưu trư ở thiết bị vật ly Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 64

65 Nguyên tắc truyền dòng dữ liệu (Data Streaming) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 65

66 Nguyên tắc truyền dòng dữ liệu (Data Streaming) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 66

67 Nguyên tắc truyền dòng dữ liệu (Data Streaming) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 67

68 Các vấn đề kỹ thuật trong truyền dòng dữ liệu (Data Streaming) Tranditional DBMS data stored in finite, persistent data sets Data Streaming-DSMS (Data Stream Management Syetem): data input network as continuous, ordered data streams Ca c kỹ thuật nê n: Xử ly dư liệu: ne n dư liệu, đồng bộ, ti ch hợp dư liệu Phân gói dư liệu (ALF Application Level Framing) NDU (Network data unit) ADU (Application data unit) Tạo do ng ca c gói dư liệu, đưa lên mạng liên tu c theo nhịp Phương thư c truyê n: Unicast, Multicast Chất lượng dịch vu QoS truyê n thông đa phương tiện. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 68

69 Truyền dòng dữ liệu với HTTP Ưu điểm của Streaming qua HTTP: Thư nhất: Khi webserver được dùng để phu c vu nội dung đa phương tiện, nhà cung cấp dịch vu không cần pha i đầu tư thêm media server chuyên du ng. Thư hai: việc triển khai đơn gia n và lưu lượng mạng được coi như lưu lượng cu a dịch vu web và cho phép nó trở nên trong suốt với firewall và gateway. Thư ba: với sự hỗ trợ dịch vu HTTP rộng rãi giúp nâng cao tính tương thích với các ư ng du ng client. Hầu hết các chương trình media player hỗ trợ thêm pseudo-streaming qua giao thư c HTTP/TCP ngoài giao thư c streaming cu a riêng nó. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 69

70 Truyền dòng dữ liệu với HTTP Nhươ c điểm của Streaming qua HTTP: Nhược điểm cu a việc streaming qua HTTP/TCP là hiệu năng (performance). Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 70

71 Streaming với băng thông va lưu trữ Băng thông rộng tốc độ từ 2,5 Mbit /s trở lên được khuyến khích cho việc streaming phim điện a nh. Ví du : AppleTV, GoogleTV hoặc SonyTV Blu-ray Disc Player, sử du ng khoa ng 10 Mbit/s cho các nội dung độ nét cao HD. Kích thước lưu trư Streaming media được tính bằng băng thông để Streaming và chiê u dài cu a các tập tin Media, bằng cách sử du ng công thư c sau đây (cho một người dùng duy nhất và tập tin): Kích thước lưu trữ (MB) = chiều dài (tính bằng giây) tỷ lệ bit (bit / s) / ( ) Ví du : Một giờ video được mã hóa ở 300 kbit /s (đây là băng thông video điển hình và nó thường được mã hóa 320 x 240 điểm a nh) sẽ là: (3.600 s bit / s) / ( ) yêu cầu dung lượng lưu trư khoa ng 128 MB. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 71

72 Ví du (tt): Streaming với băng thông va lưu trữ Nếu tập tin được lưu trư trên một máy chu cho việc streaming theo yêu cầu và được xem bởi người cùng một lúc bằng cách sử du ng một giao thư c Unicast, yêu cầu là: 300 kbit/s 1000 = kbit/s = 300 Mbit/s cu a băng thông. Điê u này tương đương với khoa ng 135 GB cho mỗi giờ. Sử du ng giao thư c Multicast server sẽ gửi ra chỉ một luồng đơn(thông thường) cho tất ca người dùng. Do đó, việc Stream như vậy sẽ chỉ sử du ng 300 kbit/s băng thông. Gia định: tốc độ mã hóa là 500 kbit/s. Nếu chương trình kéo dài 3 giờ với người xem: Từ công thư c: Số MBs chuyển = tốc độ mã hóa(bit/s) x số giây x số lượng người xem / (8 * 1024 * 1024) -> Số MBs chuyển = 500 x 1024 (bit/s) (= 3 giờ) (người xem) / (8 * 1024 * 1024) = MB. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 72

73 Truyền dòng dữ liệu dùng giao thức TCP/UDP TCP là giao thức đươ c dùng bởi hâ u hết các ứng dụng Internet như WWW, FTP, telnet, Đây là giao thức hướng kết nối và trong đó bao gô m các thành phâ n: điều khiển lỗi, điều khiển luô ng, tránh tắc nghẽn. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 73

74 Giao thức UDP (User Datagaram Protocol) không gặp phải các vấn đề như TCP do tính đơn giản của nó: UDP không có bộ điê u khiển nghẽn, điê u khiển lỗi, điê u khiển luồng. UDP không gây trễ thêm (bỏ qua thời gian xử lý và việc trễ gói tin) như các thuật toán điê u khiển luồng, điê u khiển nghẽn cu a TCP, UDP thích hợp trong việc truyê n các dư liệu đa phương tiện nhạy ca m thời gian. Truyền dòng dữ liệu dùng giao thức TCP/UDP Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 74

75 Truyền lu y tuyến Streaming vs. Progressive Download Truyền dòng va truyền lu y tuyến la hai kha i niệm dễ gây nhầm lẫn đối với người du ng xem phim online trên Web. Progressive Download Du ng Web server. File được luu trư trong Web Server. Giao thư c HTTP được sử du ng để truyê n thông giư a Client va Server (sử du ng Web Browser). Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 75

76 Truyền lu y tuyến Streaming vs. Progressive Download Progressive Download (Tiếp theo) Sử du ng giao thư c TCP. Truyê n với tốc độ tốt nhất có thể phu thuộc mạng. File được Download dần từng phần kết hợp với tri nh diễn File chỉ được tri nh diễn khi đa nhận đu một lượng nhất định na o đấy (thường được quy định bởi Web Browser hoặc MediaPlayer). Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 76

77 Sử du ng băng thông hiệu qua hơn: Không cần truyê n lại, không sử du ng cơ chế thăm do tắc nghẽn (truyê n từ tốc độ thấp rồi tăng dần). Ưu điểm của Streaming so với Progressive Download File Chất lượng ca m nhận audio va video đến người du ng tốt hơn: Khi xa y ra tắc nghẽn, Server có thể giư nguyên do ng audio, gia m do ng video để tra nh tắc nghẽn. Mặt kha c gói tin UDP được ưu tiên cao hơn so với TCP nên cũng hạn chế ngắt qua ng phi a người du ng. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 77

78 Ưu điểm của Streaming so với Progressive Download File Hỗ trợ truyê n thông tương ta c thời gian thực: Window Media Services có thể hỗ trợ ca c ti nh năng như VCR control (Fastforwad, Seek, Rewind), truyê n hi nh trực tiếp, Multicast. Đây la như ng ti nh năng khó thực hiện bằng Web Server. Chi phi thấp hơn khi phu c vu số lượng lớn người du ng Ba o vệ ba n quyê n: khi truyê n lũy tiến, file được lưu lại trong một thư mu c tạm thời nên người du ng có thể coppy hoặc xem lại. Với truyê n do ng người du ng không thể coppy va muốn xem lại thi pha i Request Server truyê n lại. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 78

79 CHƯƠNG 4: TRUYỀN DƯ LIỆU ĐA PHƯƠNG TIỆN Đặc điểm hệ truyền thông đa phương tiện trên mạng IP Giới thiệu công nghệ truyền số liệu tốc độ cao Các giao thức truyền thông đa phương tiện Kỹ thuật truyền dữ liệu đa phương tiện Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 79

80 Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast) Multicast streaming Unicast_streaming Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 80

81 Truyền đơn hướng, đa hướng (Unicast, Multicast) Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 81

82 References Một số nội dung môn ho c đươ c tham khảo từ: Jerry D. Gibson, Multimedia Communications, Academic Press, PGS.TS Nguyễn Thị Hoa ng Lan, Ba i gia ng Truyê n thông đa phương tiện, Viện CNTT & TT - ĐHBK Ha Nội. Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 82

83 Câu hỏi? Ý kiến? Đề xuất? Chương 4: Truyê n dư liê u đa phương tiê n 83