b) Các luồng báo hiệu cho phiên nội dung PVR

Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



Nhiệm vụ chính đặt ra khi cung cấp các dịch vụ đa phương tiện trên nền IMS qua các

mạng cố định và di động là quản lý khả năng tương thích, tính di động, tương tác, nhận

biết ngữ cảnh và sự cá thể hoá. Một tập các chức năng dịch vụ chung đã được xác định và

tích hợp trong các cuộc thí nghiệm của FOKUS ở phía trên kiến trúc IMS mở. Các chức

năng này có thể chia thành 4 loại:

(1) Chức năng cung cấp dịch vụ: cung cấp thông tin phát hiện dịch vụ nhờ các

điểm lối vào, cho phép các UE tham gia dịch vụ tìm kiếm các thực thể lựa chọn dịch

vụ phù hợp.

(2) Chức năng quản lý nội dung: tham gia xử lý nội dung từ khi khởi tạo cho tới

khi điều chỉnh và lưu trữ nó.

(3) Chức năng điều khiển phiên: chịu trách nhiệm cho toàn bộ chu kỳ sống của

dịch vụ dựa trên mô hình làm việc sẵn có, bao gồm quản lý phiên, điều khiển truy

nhập, kết cấu dịch vụ, cá thể hoá, tính cước, xử lý và giám sát các ứng dụng tương tác.

(4) Một tập các chức năng phương tiện IPTV chịu trách nhiệm phân phối nội

dung tới người sử dụng, xử lý phương tiện và ứng dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên

mạng bao gồm QoS và hỗ trợ tính di động.

Do TISPAN NGN dựa trên việc kết hợp các phân hệ chia sẻ các thành phần chung và

tạo ra một kết cấu cho mạng hội tụ xuyên suốt nên nó đóng vai trò như một kiến trúc tham

chiếu cho kết cấu mạng phối hợp như vậy. 3GPP IMS là một phân hệ điều khiển xếp

chồng, nó được xây dựng lên để hỗ trợ các mạng IP không đồng nhất và phân phối các

dịch vụ tích hợp thoại và dữ liệu.

Mặc dù IMS cho phép khả năng cá thể hoá và tương tác dựa trên kênh truyền dẫn song

hướng tới mỗi thuê bao, thì việc phân phối nội dung đa phương tiện cho một lượng khách

hàng khổng lồ thông qua truyền dẫn unicast là không hiệu quả. Do đó các công nghệ

multicast và broadcast như MBMS hay DVN-H đã được tích hợp trong mạng IMS để

phân phối nội dung hiệu quả hơn. IMS với MBMS trên mạng tế bào do dự án C-Moblie

của Fokus đảm nhiệm.



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



79



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



Hình 3-39: Kiến trúc tham chiếu IMS-NGN-based IPTV của Fokus.

3.3.1.1 Kiến trúc tham chiếu IMS-NGN-based IPTV của FOKUS

Kiến trúc tham chiếu IMS-based IPTV của FOKUS bao gồm 6 mặt phẳng chức năng

sau:

3.3.1.1.1 Mặt phẳng truy nhập và truyền tải

Tương ứng với mạng truy nhập và mạng lõi. Đây là mức thấp nhất bao gồm các công

nghệ truy nhập hữu tuyến và vô tuyến và phần truyền tải trên mạng lõi IP hỗ trợ các kết

nối unicast, multicast và broadcast.

3.3.1.1.2 Mặt phẳng phân phối phương tiện

Bao gồm một tập các thực thể chức năng phân phối phương tiện được sắp xếp giống

như trong mô hình kiến trúc TISPAN để thực hiện các quá trình xử lý phương tiện như:

các chức năng phân luồng, biến đổi mã và record, chuyển tiếp luồng phương tiện từ các

nhà cung cấp nội dung (CP) tới khách hàng thông qua phương thức unicast, multicast hay

broadcast. Nội dung có thể được lưu trữ trong một MDF trung tâm hoặc được phân bố



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



80



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



giữa các MDF. MDF nằm ở vị trí trung gian giữa CP và mặt phẳng truy nhập và truyền

tải. Nó có thể được coi như là một thực thể mới đóng vai trò là thực thể chức năng tài

nguyên phương tiện (MRF) tring IMS. Bên cạnh đó, nó chịu trách nhiệm lập lịch tài

nguyên, phân bố nội dung, điều khiển tắc nghẽn và tương thích nội dung.

3.3.1.1.3 Mặt phẳng điều khiển

Mặt phẳng này nằm phía trên các mặt phẳng truy nhập và phân phối phương tiện,

dựa trên mạng lõi IMS để điều khiển và quản lý các phiên đa phương tiện. Tất cả các thực

thể IMS từ thực thể chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) đến Máy chủ thuê bao

mạng nhà (HSS) đều tham gia vào một phiên IPTV. Máy chủ phương tiện đóng vai trò

quan trọng trong phiên IPTV này. Nó thực hiện quá trình xử lý phương tiện trên cơ sở khả

năng người dùng đạt được từ việc mô tả phiên và các điều kiện mạng do máy chủ giám

sát và hệ thống điều khiển cấp phép quản lý. Ngoài ra, bộ điều khiển chức năng phương

tiện (MCF) chịu trách nhiệm điều khiển các MDF dựa trên các yêu cầu của các bộ cho

phép dịch vụ. Dựa trên khả năng của các đầu cuối mạng cũng như mạng truy nhập, MFC

lựa chọn MDF thích hợp để thực hiện các chức năng xử lý phương tiện tương đương.

3.3.1.1.4 Mặt phẳng cho phép dịch vụ

Nằm trên đỉnh của IMS, lớp cho phép dịch vụ biểu diễn nền tảng dịch vụ hợp tác giữa

nhà cung cấp dịch vụ, nhà cung cấp nội dung, nhà khai thác mạng và người dùng. Máy

chủ ứng dụng IPTV thực hiện tất cả các chức năng điều khiển liên quan giữa bốn thành

phần này và điều khiển máy chủ phương tiện nếu có yêu cầu. Nó hoàn thiện những khe

hở giữa nhà cung cấp nội dung và khách hàng nội dung, cũng như cung cấp giao diện lập

trình cho phép các nhà phát triển ứng dụng tạo ra các dịch vụ luồng tiên tiến. Mặt phẳng

này được thiết kế theo phương pháp OMA. Các bộ cho phép có thể đóng vai trò như các

dịch vụ đứng riêng rẽ hoặc các thực thể dẫn trong máy chủ ứng dụng.

3.3.1.1.5 Mặt phẳng người dùng

Mặt phẳng này ứng dụng các công nghệ truy nhập hữu tuyến và vô tuyến, cho phép

người dùng kết nối IP trực tiếp hoặc thông qua một cổng trung gian đặt tại phía khách

hàng. Các thiết bị mạng được kết nối với cổng này để tạo sự hợp nhất với các thiết bị địa

phương khác hoặc kết nối tới mạng lõi. Chẳng hạn tới các IPTV client, STB, PC là các

thiết bị IP thông minh. Nó giao tiếp với mạng lõi IMS thông qua các điểm tham chiếu

Gm, Mb và Ut sử dụng các giao thức SIP, RTP/RTCP và SHTTP.



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



81



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



3.3.1.1.6 Mặt phẳng của nhà cung cấp nội dung

Mặt phẳng này đại diện cho phía nhà cung cấp nội dung để tạo ra, căn chỉnh và đưa

nội dung đa phương tiện tới nhà cung cấp dịch vụ. Do đó nó chứa tài nguyên cảu tấ cả các

loại nội dung đa phương tiện. Để cho phép người sử dụng đầu cuối hoạt động như một

CP, mặt phẳng này sử dụng các điểm tham chiếu (Gm, Mb, và Ut) đã được định nghĩa

giữa các bộ kết cuối và phía mạng.

3.3.1.2 Kiến trúc triển khai

Mặt phẳng cho phép dịch vụ của kiến trúc MIL cho phép dễ dàng phát triển ứng

các ứng dụng thông minh hơn. Các bộ cho phép này cũng như các ứng dụng đã được triển

khai trong phòng thí nghiệm với vai trò là các giải pháp riêng rẽ hoặc máy chủ ứng dụng

AS. Fokus đã phát triển nhiều loại AS trên cơ sở hạ tầng mạng của mình. Môi trường thực

hiện SIP Servlet (SIPSEE) là một trong những AS đóng vai trong máy chủ SIP và dựa

trên công nghệ SIP Servlet. Các ứng dụng demo được sử dụng để giới thiệu mục địch và

sự phê chuẩn các khái niệm cũng như các thiết bị phần mềm ứng dụng trên thực tế.

Phần này trình bày kiến trúc tham chiếu được thực thi và sơ đồ chuỗi các hoạt

động kích hoạt thông báo cá nhân đã được triển khai trong phòng thí nghiệm.

3.3.1.2.1 Kiến trúc tham chiếu

Hình 3-30 minh hoạ một kiến trúc tham chiếu của kết cấu MIL cho phép cung cấp các

dịch vụ luồng đa phương tiện với khả năng tương tác và tính di động cao hơn thông qua

mạng truy nhập unicast, multicast và broadcast. Thí nghiệm này được coi như là một

phòng chiếu của các dịch vụ đa phương tiện hội tụ trong tương lai bao gồm các dịch vụ

truyền hình, các dịch vụ NGN và các hoạt động nghiên cứu hiện tại

Khả năng phân phối các dịch vụ triple play trên các công nghệ truy nhập khác nhau và

dựa trên IMS đã tăng khả năng kết hợp các ưu điểm của chế độ multicast và broadcast

(chẳng hạn thông qua UMTS hoặc DSL) nhằm hỗ trợ khả năng tương tác và cá thể hoá.

Hơn nữa IMS cho phép tích hợp liên tục các mạng truy nhập này với sự hỗ trợ chất lượng

dịch vụ và tính di động cũng như đảm bảo an ninh, khả năng tính cước, cá thế hoá và

truyền tải tương tác.



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



82



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



Hình 3-40: Kiến trúc triển khai

Các bộ cho phép khác nhau đã được phát triển thành SIP Servlet và được triển khai

trên SIPSEE. Nó bao gồm một thực thể chức năng điều khiển phiên (SCF) và một thực

thể chức năng quản lý nội dung (CMF). SMF chịu trách nhiệm thiết lập phiên tới/từ nhà

cung cấp dịch vụ và phân bố nội dung tới mặt phẳng phân phối phương tiện. Thực thể

chức năng cung cấp dịch vụ (SPF) cung cấp cho khách hàng những thông tin liên quan tới

việc cung cấp dịch vụ và cho phép khách hàng phát hiện các dịch vụ sẵn có hoặc nội dung

đa phương tiện. Máy chủ hiện diện (Presence) quản lý và duy trì thông tin hiện diện của

khách hàng. Với triple play, người dùng không chỉ chia sẻ thông tin sẵn có của mình với

bạn bè mà còn có thể thông báo cho họ hoạt động hiện tại của mình (ví dụ như kênh

truyền hình đang xem, chương trình game đang chơi…).

Mạng lõi IMS dựa trên các nguồn mở của FOKUS về P-/I-/S-CSCF và HSS đã được

triển khai. Mặt phẳng phân phối phương tiện được thực hiện thông qua một tập các máy

chủ phương tiện để xử lý phương tiện và phân phối nội dung từ nhà cung cấp nội dung tới

khách hàng. Mỗi máy chủ phương tiện được gọi là thực thể chức năng phương tiện (MF)

có thể được xem như là sự nâng cấp của thực thể chức năng tài nguyên phương tiện trong

Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



83



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



IMS. MF được điều khiển bởi SMF và CMF thông qua SIP để phát hoặc phát lại nội dung

từ một đầu vào unicast hoặc multicast tới một hoặc nhiều đầu ra unicast hoặc multicast.

MF được phát triển dựa trên các thư viện Gstreamer và thư viện Sofia-SIP để thực hiện

giao diện điều khiển giữa SMF thông qua lõi IMS và MPC.

Ở phía người dùng sử dụng một client đa phương tiện IMS tiên tiến cho hệ thống điều

hành Window chạy trên PC, notebook hoặc setup box và dựa trên công nghệ .NET để sử

dụng được tất cả các đặc tính do các thực thể mạng cung cấp thông qua các điểm tham

chiếu Gm, Mb và Ut sử dụng giao thức SIP, RTP và HTTP. Client được tạo điều kiện

thuận lợi cho các dịch vụ truyền hình (truyền hình trực tiếp và VoD), các dịch vụ viễn

thông (điện thoại, chat, nhắn tin và hiện diện) và các dịch vụ khác như hiển thị cuộc gọi

đến, dừng luồng VoD,… Hình 3 -41 đưa ra một GUI của client tương ứng trong khi đang

sử dụng các dịch vụ hiện diện IMS và danh sách bạn bè được đặt chồng lên phiên của

luồng hiện tại.

Client có thể truy nhập tất cả các dịch vụ trên nền IMS cũng như các dịch vụ NGN

thông qua UMTS, WLAN hay LAN, trong khi luồng nội dung có thể được phân phối

thông qua một trong các công nghệ truy nhập.



Hình 3-41: Client đa phương tiện IMS

3.3.1.2.2 Báo hiệu

Để đánh giá giải pháp của cơ cấu đa phương tiện tương tác trên nền IMS, một kịch

bản về các hoạt động thông báo cá thể hoá được lựa chọn để minh hoạ cho những ưu

Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



84



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



điểm của việc phân phối nội dung trên nền IMS. Hình 3-32 biểu diễn các luồng bản tin

đơn giản của kịch bản này.

Kịch bản này cho phép người sử dụng đầu cuối có thể xem các kênh trực tiếp khác

nhau trong đó các thông báo cá nhân được lựa chọn nhờ một thực thể quản lý dựa trên hồ

sơ người dùng.

Để đơn giản hoá công việc cho các nhà cung cấp dịch vụ, mỗi người dùng được gán

trong một nhóm chuyên dụng phù hợp với hoạt động và mục đích của người dùng. Sau

khi lựa chọn một kênh chuyên dụng từ EPG và thiết lập phân phối multicast cho dịch vụ

này (các bản tin từ 1-7), SCF sẽ thiết lập hoặc nhận một lệnh kích hoạt thông báo cá nhân.

SCF lựa chọn một MF thích hợp để phát thông báo (MF #2) và chuyển tiếp thông tin này

tới UE (các bản tin từ 8-12).

Logic ứng dụng của UE phiên dịch bản tin SIP INFO nhận được và chuyển tiếp vào

kết nối RTSP.

Sau khi thông báo này được phát đi bởi client, logic ứng dụng sẽ chuyển mạch về

luồng trực tiếp.

Hạn chế của kịch bản này là người sử dụng để mất nội dung trong khi nhận thông báo

cá nhân.



Hình 3-42: Sơ đồ chuỗi các hoạt động thông báo cá nhân.



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



85



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



3.2.1 Giải pháp của India

3.2.1.1



Mô tả dịch vụ



Dịch vụ IPTV tương ứng với dịch vụ quảng bá truyền hình triển khai trên mạng truyền

dẫn IP. Nội dung video trên đường truyền dẫn xuất phát từ head-end và được truyền

multicast tới mạng mạng IP. Thuê bao có thể nhận được luồng phương tiện multicast

bằng cách thực hiện hoạt động JOIN đã được định nghĩa bởi các giao thức IP multicast.

Logic dịch vụ middleware của dịch vụ này được triển khai trên AS. Hình 3.33 đưa ra

một sơ đồ mạng đơn giản về dịch vụ IPTV.



Hình 3-43: Sơ đồ mạng dịch vụ IPTV

3.2.1.2



IPTV trên IMS và MBMS



Mô hình kiến trúc IPTV này đề cập tới sự kết hợp của IMS và kiến trúc MBMS.

MBMS là dịch vụ do 3GPP đề xuất với khả năng phân phối phương tiện multicast và

broadcast qua các mạng tế bào GSM và UMTS.

Mặc dù kiến trúc MBMS được định nghĩa cho các mạng tế bào GSM và UMTS,

nhưng nó cũng được mở rộng cân đối để phù hợp với các mạng truy nhập, tương tự như

kiến trúc IMS đã được điều chỉnh để phù hợp với các mạng truy nhập.

MBMS định nghĩa cơ chế phân phối các dịch vụ multicast và broadcast. Trong kiến

trúc MBMS, GGSN đóng vai trò là bộ định tuyến đích (DR) multicast cho các dịch vụ

multicast. GGSN liên lạc với trung tâm dịch vụ BM (BM-SC) và xác nhận yêu cầu của

Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



86



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



thuê bao để JOIN vào một phiên và chuyển tiếp phiên multicast tới thuê bao. Giao diện

giữa bộ dịnh tuyến multicast và BM-SC là giao diện Gmb với giao thức Diameter.

Trong kiến trúc này, máy chủ ứng dụng IMS đóng vai trò là một BM-SC. Nó lưu lại

thông tin thuê bao cho mỗi luồng IPTV và thực hiện nhận thực mỗi khi có yêu cầu JOIN

từ thiết bị của thuê bao tới bộ định tuyến multicast. Nó cũng phát đi các CDR để tính

cước.

Kiến trúc được biểu diễn trong hình 3.34 sử dụng khả năng thiết lập cuộc gọi IMS và

AS để đăng ký thuê bao điện thoại và sử dụng cơ sở hạ tầng MBMS cho việc thiết lập

phiên và nhận thực.



Hình 3-44: IPTV trên nền IMS và MBMS

Một chuỗi các sự kiện sau được thực hiện để phân phối dịch vụ IPTV tới thuê bao.

Các sự kiện từ 1 đến 7 mô tả các hoạt động đăng ký phiên. Các sự kiện từ 8 đến 1 mô tả

hoạt động thiết lập phiên.

1) Thuê bao kết nối thiết bị của mình tới mạng IMS sử dụng các thủ tục đăng ký IMS.

2) Thuê bao nhấp vào biểu tượng dịch vụ IPTV, và lựa chọn trong các tuỳ chọn để

thuê một kênh IPTV, bắt đầu một cuộc gọi tới máy chủ IMS để yêu cầu thiết lập phiên

IPTV.



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



87



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



3) Tại cuối mỗi phiên giao dịch INVITE, HTTP URL được gửi trở lại thiết bị thuê

bao. URL trỏ tới một trang web được truy nhập từ cổng IPTV, nó chứa các tham số nhận

dạng thuê bao.

4) Thiết bị thuê bao mở một trình duyệt sẵn có và mở trang web do HTTP URL trỏ

tới. Thuê bao sẽ đọc lướt qua trang này và tiến hành lựa chọn kênh hoặc chương trình

IPTV để đăng ký, có thể là các kênh truyền hình đang chiếu (CNN, BBC, HBO) hoặc các

chương trình quảng bá đã được sắp xếp lịch (bóng đá tối thứ hai, sự kiện giải thưởng

Oscar…).

5) Cổng IPTV gửi lựa chọn này tới AS, trong đó có chứa thông tin chi tiết về thuê bao.

6) AS kiểm tra và đưa ra các chức sách ở mức ứng dụng cho thuê bao.

7) Sau khi kiểm tra xong chính sách, AS lưu lại thông tin thuê bao và xác nhận cùng

một thiết bị thuê bao qua phiên IMS. Nó chứa thông tin chi tiết về phiên của thiết bị người

dùng để phát yêu cầu JOIN multicast khi người dùng muốn JOIN tới kênh IPTV đó. Sau

khi thông tin này được truyền tới thiết bị thuê bao, cuộc gọi IMS sẽ được bắt đầu.

8) Sau đó, thuê bao muốn xem một kênh hoặc một chương trình IPTV, thuê bao sẽ sử

dụng các thủ tục đăng ký IMS để kết nối thiết bị của mình tới mạng IMS.

9) Thuê bao nhấp vào biểu tượng dịch vụ IPTV và lựa chọn để xem một kênh IPTV

trên thiết bị của mình. Thiết bị này có chứa thông tin chi tiết về các chương trình hợp lệ

mà thuê bao đã thuê trước đó. Nó phát yêu cầu JOIN tới chương trình hoặc kênh IPTV.

10) Bộ định tuyến multicast sẽ phát yêu cầu nhận thực tới BM-SC.

11) BM-SC (hay chính là IMS AS) nhận thực yêu cầu này dựa trên danh sách thuê bao

đã có, và xác nhận thuê bao đã được phép JOIN vào chương trình IPTV.

12) Bộ định tuyến multicast bắt đầu truyền phương tiện IPTV multicast tới thiết bị

thuê bao.

13) DMR của thiết bị thuê bao tương tác với máy chủ cấp quyền DRM để yêu cầu cấp

quyền.

14) Thuê bao bắt đầu xem truyền hình. Các phần tư rmạng liên quan tới cuộc gọi sẽ

phát CDR để tính cước.

15) Khi kết thúc chương trình hoặc kết thúc một phiên thuê bao, bộ định tuyến

Multicast sẽ thông báo với BM-SC.

Mô hình này quan tâm tới các khía cạnh khác nhau của quá trình phân phối dịch vụ

như quyết định chính sách, tính cước, dành trước tài nguyên, DMR, luồng phương tiện,…



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



88



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN



Mô hình này cũng cho phép thuê bao đăng ký phiên hoặc chương trình IPTV từ thiết

bị IMS của mình và xem kênh IPTV qua một thiết bị IMS khác (cũng của thuê bao) khi

mạng IMS nhận dạng thuê bao qua nhiều thiết bị.



3.4 Kết luận chương 3.

Chương 3 đã giới thiệu được một số vấn đề về giải pháp triển khai IPTV trên IMSNGN theo chuẩn ETSI TISPAN, bao gồm:

• Mô hình kiến trúc của IPTV trên IMS-NGN.

• Sự tương tác giữa IPTV và IMS-NGN.

• Các dịch vụ của IPTV trên IMS-NGN và hoạt động cung cấp các dịch vụ này.

Dựa trên mô hình tiêu chuẩn này, IMS-NGN-based IPTV đã được xây dựng thành giải

pháp triển khai được trên thực tế. Ở đây đã trình bày các giải pháp của FOKUS và India.

Mô hình này là một mô hình nâng cấp của IPTV thông thường, nó có nhiều tính năng

ưu việt hơn IPTV cả về mặt công nghệ và dịch vụ, vì vậy sẽ là một giải pháp đầy tiềm

năng trong tương lai.



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



89