kl huynh huu loi 2015 621 382

Cùng với sự phát triển của công nghệ nén hình ảnh, chuẩn nén, thiết bị có hiệu suất cao, cổng giao tiếp lớn ra đời, các dịch vụ nội dung và truyền thông đa phương tiện hứa hẹn mang lại n

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo

bộ môn Điện tử - viễn thông đại học Tôn Đức Thắng vì đã tạo điều kiện cho em được làm việc với Thầy Ngô Thế Anh-người hướng dẫn cho em hoàn thành về đề tài này

Em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Ngô Thế Anh vì Thầy đã tận tình hướng dẫn cho em nên em mới có thể hoàn thành đề tài và nộp về khoa đúng thời hạn, cảm

ơn Thầy về những kiến thức quý báu mà Thầy đã bổ sung cho em trong quá trình thực hiện đề tài cũng như việc Thầy giúp em liên hệ các đơn vị thực tế để em có được buổi kiến tập, bổ sung vào kiến thức thực tế của em

Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn đến đơn vị VNPT Thủ Đức, VNPT Bình Dương đã tạo điều kiện để em có được số liệu về thực tế để phục vụ cho việc hoàn thành đề tài

Em Xin Chân Thành Cảm Ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 01 năm 2015 Huỳnh Hữu Lợi

Trang 2

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH

TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự

hướng dẫn khoa học của Thầy Ngô Thế Anh Các nội dung nghiên cứu, kết quả

trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu

tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách

nhiệm về nội dung luận văn của mình Trường đại học Tôn Đức Thắng không

liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình

thực hiện (nếu có)

TP Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 01 năm 2015

Tác giả (ký tên và ghi rõ họ tên)

Huỳnh Hữu Lợi

Trang 3

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ IPTV 1

1.1 Giới thiệu về IPTV 1

1.1.1 Lịch sử hình thành 1

1.1.2 Khái niệm kĩ thuật IPTV 1

1.2 Cấu trúc hệ thống IPTV 2

1.2.1 Cấu trúc hạ tầng của mạng IPTV 2

1.2.1.1Trung tâm dữ liệu Headend 3

1.2.1.2 Mạng truy nhập 4

1.2.1.3 Thiết bị đầu cuối mạng IPTV 5

1.2.1.4 Mạng gia đình 5

1.2.2 Cấu trúc chức năng hệ thống IPTV 6

1.2.2.1 Chức năng cung cấp nội dung 7

1.2.2.2 Chức năng phân phối nội dung 7

1 Unicast 8

2 Broadcast 10

3 Multicast 11

1.2.2.3 Chức năng điều khiển IPTV 13

1.2.2.4 Chức năng vận chuyển 14

1.2.2.5 Chức năng thuê bao 14

Trang 4

Nghiên cứu nâng cao chất lượng dịch vụ SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng

1.2.2.6 Chức năng bảo mật 15

1.3 Đặc tính kĩ thuật của IPTV 15

1.3.1 Hỗ trợ truyền hình tương tác 15

1.3.2 Sự dịch thời gian 15

1.3.3 Cá nhân hóa 15

1.3.4 Yêu cầu băng thông 16

1.3.5 Khả năng truy xuất 16

1.4 Kĩ thuật nén dữ liệu trong IPTV 16

1.4.1 Mục đích của việc nén dữ liệu hình ảnh 16

1.4.2 Các kỹ thuật nén cơ bản 16

1.4.2.1 JPEG và Wavelet 16

1.4.2.2 MPEG-x và H.26x 17

1.4.2.3 MPEG-1 18

1.4.2.4 MPEG -2 19

1.4.2.5 MPEG -4 19

1.4.2.6 H.264/MPEG-4 Part 10/AVC 21

1.4.2.7 Yêu cầu băng thông khi sử dụng các chuẩn nén 21

1.4.3 Việc lựa chọn kỹ thuật nén cho IPTV 22

1.5 Cơ chế truyền nhận dữ liệu trong IPTV 22

1.5.1 Mô hình truyền thông của IPTV 22

1.5.2 Lớp mã hóa video (Video Encoding) 23

1.5.3 Lớp đóng gói video (Video packetizing) 24

1.5.3 Lớp dòng truyền tải 26

Trang 5

1.5.4 Lớp giao thức truyền tải thời gian thực RTP (Real-time Transport

Protocol) 28

1.5.5 Lớp truyền tải 29

1.5.5.1 Sử dụng TCP để định tuyến các gói IPTV 30

1.5.5.2 Sử dụng UDP để định hướng các gói IPTV 31

1.5.6 Lớp IP 32

1.5.7 Lớp liên kết dữ liệu 34

1.5.8 Lớp vật lí 34

1.5.9 Tổng kết các lớp trong mô hình IPTV 34

1.6 Kết luận 35

CHƯƠNG 2 MẠNG TRUY NHẬP CÁP KIM LOẠI VÀ ADSL 36

2.1 Tổng quan về mạng truy nhập 36

2.1.1 Giới thiệu về mạng truy nhập 36

2.1.2 Khái niệm mạng truy nhập 36

2.1.3 Phân loại mạng truy nhập 37

2.1.3.1 Phân loại theo băng thông 37

1 Truy nhập băng hẹp 37

2 Truy nhập băng rộng 37

2.1.3.2 Phân loại theo môi trường truyền dẫn 37

1 Hữu tuyến 37

2 Vô tuyến 37

2.2.Mạng truy nhập cáp kim loại 38

2.2.1 Mô hình cấu trúc của mạng truy nhập của cáp kim loại 38

2.2.2 Đặc tính kĩ thuật của mạng truy nhập cáp kim loại 38

Trang 6

2.2.3 Một số loại cáp kim loại sử dụng cho mạng truy nhập 39

2.2.3.1 UTP (Unshielded Twisted Pair) 39

2.2.3.2 ScTP (Screened Twisted Pair) 41

2.2.3.3 STP (Shielded Twisted Pair) 41

2.3 Khả năng phát triển của các mạng truy nhập cáp kim loại 42

2.4 Công nghệ xDSL 43

2.4.1 Sự hình thành xDSL 43

2.4.2 Khái niệm 43

2.4.3 Một số đặc điểm kĩ thuật của xDSL 43

2.4.3.1 Kĩ thuật mã đường dây 44

2.4.3.2 Sửa lỗi và phân tích lỗi 45

2.4.3.3 Chuyển đổi giao thức sử dụng trong xDSL 45

2.4.4 Một số loại xDSL 46

2.4.4.1 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 46

2.4.4.2 HDSL (High-Speed Digital Subscriber Line) 46

2.4.4.3 VDSL (Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line) 46

2.4.5 Lợi ích của xDSL 47

2.5 Công nghệ ADSL 47

2.5.1 Khái niệm ADSL 47

2.5.2 Một số đặc điểm kĩ thuật, công nghệ ADSL 48

2.5.2.1 Trải phổ tín hiệu 48

2.5.2.2 Mô hình tham chiếu hệ thống ADSL 51

2.5.2.3 Cấu hình chuẩn của bộ phát ATU-C và ATU-R 52

2.5.2.4 Dung lượng truyền tải 52

Trang 7

1 Truyền dữ liệu STM 53

2 Truyền tải dữ liệu ATM 54

2.5.2.5 Tạo khung 55

1 Cấu trúc siêu khung 56

2 Cấu trúc bộ đệm dữ liệu nhanh 56

3 Cấu trúc của bộ đệm dữ liệu xen 56

4 Khai thác và bảo dưỡng 57

5 Khởi tạo 58

2.6 Cấu trúc mạng ADSL 59

2.6.1 Sơ đồ cấu trúc 59

2.6.2 Chức năng,nhiệm vụ một số thành phần 60

2.6.2.1 DSLAM 60

2.6.2.2 BAS 60

2.6.2.3 ISP 61

2.7 Kết luận 61

CHƯƠNG 3 TRIỂN KHAI IPTV TRÊN NỀN MẠNG CÁP ĐỒNG 63

3.1 Yêu cầu triển khai 63

3.1.1 Băng thông rộng và bất đối xứng 63

3.1.2 Chất lượng dich vụ 63

3.1.3 Thời gian chuyển kênh 64

3.1.4 Độ sẵn sàng dịch vụ 64

3.2 Lựa chọn giao thức mạng 65

3.2.1 IGMP 65

3.2.1.1 IGMPv1 66

Trang 8

3.2.1.2 IGMPv2 67

3.2.1.3 IGMPv3 67

3.2.2 PIM 68

3.2.2.1 Giao thức PIM –SM 68

3.2.2.2 Giao thức PIM-DM 70

3.2.2.3 Giao thức PIM-SSM 71

3.2.3 RTSP 72

3.4 Triển khai IPTV trên nền mạng VNPT 72

3.4.1 Mô hình triển khai 73

3.4.2 Mạng lõi 75

3.4.3 Mạng tập kết và mạng truy nhập 75

3.4.4 Mạng khách hàng 76

3.4.5 Phương thức phục vụ IPTV 76

3.5 Giới thiệu về dịch vụ MyTv của VNPT 77

3.6 Kết luận 79

CHƯƠNG 4 GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ IPTV 80

4.1 Đánh giá các yếu tố tác động đến chất lượng dịch vụ IPTV 80

4.1.1 Yếu tố kĩ thuật 80

4.1.1.1 Chuẩn nén 80

4.1.1.2 Yếu tố gói tin 80

4.1.1.3 Yếu tố rung pha 81

4.1.2 Yếu tố truyền dẫn 81

4.1.2.1 Suy hao do vật liệu,cự li truyền dẫn 81

4.1.2.2 Nhiễu nhiệt 81

Trang 9

4.1.2.3 Tạp âm 81

4.1.2.4 Méo tín hiệu 83

4.2 Thực trạng chất lượng dịch vụ IPTV 84

4.3 Giải pháp nâng cao chất lượng cho dịch vụ IPTV trên nền cáp đồng 84

4.3.1 Tính toán khoảng cách phục vụ tối đa 84

4.3.1.1 Một số khái niệm 85

4.3.1.2 Tính toán suy hao cho ví dụ đường truyền ADSL 2+ trên mạng cáp đồng 86

4.3.1.3 Một số kết quả đo thực tế 88

1 Kết quả đo số 1 88

3 Kết quả số đo 3 89

4.3.1.4 Một số đặc điểm lưu ý khi tính toán 92

4.3.2 Sử dụng kết hợp cáp quang 92

4.3.3 Lắp đặt trạm lặp 94

4.3.4 Quy hoạch lại mạng ngoại vi 95

4.3.5 Cải tiến kĩ thuật IPTV 95

4.3.6 Cải tiến kĩ thuật truy nhập 96

4.4 Kết luận 96

PHẦN KẾT LUẬN 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.

Trang 10

Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng dịch vụ SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cấu trúc hạ tầng của IPTV 2

Hình 1.2 Trung tâm dữ liệu IPTV 3

Hình 1.3 Sơ đồ mạng truy nhập 4

Hình 1.4 TV dùng cho dịch vụ IPTV 5

Hình 1.5 Các thành phần cấu trúc chức năng 6

Hình 1.6 Truyền tín hiệu kiểu Unicast 7

Hình 1.7 Các kết nối IP Unicast cho nhiều user 9

Hình 1.8 Truyền tín hiệu kiểu Broadcast 9

Hình 1.9 Truyền tín hiệu kiểu Multicast 10

Hình 1.10 Các kết nối IP Multicast cho nhiều user IPTV 12

Hình 1.11 Mô hình truyền thông IPTV 22

Hình 1.12 Cấu trúc khối NAL 23

Hình 1.13 Định dạng gói MPEG PES 23

Hình 1.14 Cấu trúc TS header 25

Hình 1.15 Cấu trúc lớp truyền tải RTP 27

Hình 1.16 Thành phần của 1 UDP datagram 30

Hình 2.1 Mô hình mạng truy nhập 35

Hình 2.2 Cấu trúc mạng truy nhập cáp kim loại 37

Hình 2.3 Mặt cắt ngang của cáp UTP 39

Hình 2.4 Cấu tạo bên trong STP cable 40

Trang 11

Hình 2.5 Một số kĩ thuật mã đường dây 43

Hình 2.6 Phân bố trải phổ tín hiệu ADSL không dùng EC 47

Hình 2.7 Phân bố trải phổ ADSL dùng EC 48

Hình 2.8 Phân bố các sóng mang phụ của tín hiệu ADSLsử dụng công nghệ DMT 48

Hình 2.9 Mô hình tham chiếu hệ thống ADSL 49

Hình 2.10 Cấu trúc siêu khung 54

Hình 2.11 Cấu trúc bộ đệm dữ liệu nhanh 54

Hình 2.12 Cấu trúc mạng ADSL 57

Hình 2.13 Cấu trúc mạng ADSL thực tế 57

Hình 3.1 PIM-SM 65

Hình 3.2 PIM-DM 66

Hình 3.3 Mô hình cung cấp dịch vụ IPTV 69

Hình 3.4 Mô hình tổng thể mạng cung cấp dịch vụ IPTV cuả VNPT 70

Hình 4.1 Mô hình mạng cáp đồng nội hạt 80

Hình 4.2 Mô hình đường truyền ADSL 82

Hình 4.3 Thiết bị đo kiểm chất lượng đường truyền DSL 87

Hình 4.4 Mô hình kết hợp cáp đồng với cáp quang 88

Hình 4.5 Lắp trạm lặp 89

Trang 12

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Yêu cầu về băng thông của các chuẩn nén 21

Bảng 1.2 Cấu trúc của một gói MPEG PES 25

Bảng 1.3 Chức năng các trường của TS header 27

Bảng 1.4 Chức năng các trường trong lớp RTP 28

Bảng 1.5 Cấu trúc TCP segment và chức năng các trường 30

Bảng 1.6 Chức năng thành phần của 1 datagram UDP 32

Bảng 1.7 Cấu trúc gói IPv4 33

Bảng 1.8 Tổng kết các lớp trong mô hình IPTV 34

Bảng 2.1 Một số mạng truy nhập vô tuyến 37

Bảng 2.2 Bội số của 32 kbit/s yêu cầu cho truyền tải STM 53

Bảng 3.1 Thông điệp IGMPv1 63

Bảng 3.2 Một số gói cước phổ biến của MyTV 78

Trang 13

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

A

ADSL Asymmetric Digital Subscriber

CPE Customer Premise Equipment Thiết bị khách hàng

CAP Carrierless Amplitude and Phase Điều chế biên và pha không

DRM Digital Rights Management Quản lí quyền nội dung số

DSLAM Digital Subscriber Line Acess

Mutiplexer

Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số

DCT Discrete Cosin Tranform Biến đổi cosin rời rạc

DMT Discrete Multi-tone Đa tần rời rạc

E

EPG Electronic Program Guide Hướng dẫn chương trình điện tử

F

FEC Forward error correct Sữa lỗi hướng tới

H

Trang 14

HDTV High Definition Television Truyền hình độ nét cao

HIS High Speed Internet Internet tốc độ cao

I

IPTV Internet Protocol based

Television

Truyền hình qua giao thức IP

IPTVCD IPTV Customer Device Thiết bị IPTV khách hàng

IETF Internet Engineering Task Force Lực lƣợng về nhiệm vụ kĩ thuật

Internet ISDN Integrated Services Digital

Network

Mạng số tích hợp đa dịch vụ

ISO International Organization of

Standardization

Tổ chức về tiêu chuẩn quốc tế

IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức IP phiên bản 4

IGMP Internet Group Management

Trang 15

điện

PES Parketized Element Stream Dòng gói cơ bản

PPPoE Point to Point Protocol over

Ethernet

Giao thức điểm tới điểm trên Ethernet

PE Provider Edge Router Router cung cấp ở biên

PIN Personal Identification Number Số nhận dạng cá nhân

R

RIP Routing Information Protocol Giao thức định tuyến

RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền thời gian thực RSU Remote Switching Unit Đơn vị điều khiển chuyển mạch RTSP Real Time Stream Protocol Giao thức truyền luồng thời gian

thực

S

SDTV Standard Definition Television Truuyền hình độ nét tiêu chuẩn SNI Service network interface Giao diện mạng dịch vụ

STM Synchronous Transfer Mode Kiểu truyền đồng bộ

T

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển vận chuyển

U

UDP User Datagram Protocol Giao thức Datagram người dùng

V

Trang 16

Trang 17

LỜI MỞ ĐẦU

Trên cơ sở thực tiễn đặt ra, đề tài sẽ tập trung vào vấn để các giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV trên nền mạng chính là cáp đồng Đề tài nhằm nghiên cứu, đề xuất các giải pháp có tính khả thi nhằm nâng cao và cải thiện chất lượng dịch vụ hiện tại

Trong những năm gần đây, sự ảnh hưởng và hội nhập ngày càng mạnh mẽ của công nghệ thông tin đến các lĩnh vực giải trí như điện ảnh, phát thanh, truyền hình và đặc biệt là sự phát triển của công nghệ truy nhập băng rộng đã tạo ra những động lực và yêu cầu để các nhà công nghệ tìm ra những giải pháp hiệu quả nhất nhằm tận dụng các hệ thống mạng này cung cấp các sản phẩm giải trí chất lượng và tiện lợi Cùng với sự phát triển của công nghệ nén hình ảnh, chuẩn nén, thiết bị có hiệu suất cao, cổng giao tiếp lớn ra đời, các dịch vụ nội dung và truyền thông đa phương tiện hứa hẹn mang lại nhiều triển vọng

Từ đó, thách thức đối với các nhà khai thác mạng cố định là phải tạo ra thị trường mới và hướng đến công nghệ cao Từ quan điểm của các nhà khai thác, cần đưa ra hạ tầng mạng hội tụ IP, định hướng cung cấp các dịch vụ băng rộng TPS qua đường dây thuê bao của các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại cố định Nguyên tắc chung của truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua giao thức Internet là tín hiệu âm thanh và hình ảnh số hóa, nén để giảm tốc độ đường truyền và được đóng thành các gói theo giao thức Internet Một hệ thống phần mềm sẽ thực hiện việc truyền các gói dữ liệu này đến người xem qua mạng IP Các gói dữ liệu được chuyển tới thiết

bị đầu cuối của người xem như máy tính, bộ giải mã, các thiết bị này sẽ giải mã và biến đổi tín hiệu được đóng gói đó thành tín hiệu hình ảnh và âm thanh để trình chiếu Công nghệ này có ưu điểm là phạm vi cung cấp dịch vụ rộng lớn, khả năng triển khai và ứng dụng các dịch vụ truyền hình tương tác và truyền hình yêu cầu rất linh động

Luận văn chủ yếu tập trung vào tìm hiểu về lí thuyết liên quan đến công nghệ IPTV và các nguyên nhân gây suy giảm chất lượng dịch vụ được triển khai

Trang 18

trên nền mạng cáp đồng sử dụng đường truyền ADSL để từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng tín hiệu ở phía thu

Phần số liệu thực tế được cung cấp bởi VNPT Bình Dương, được đo kiểm bởi đơn vị VDC

Đề tài được viết trong 4 chương

Chương 1 Trình bày tổng quan về IPTV

Chương 2 Trình bày về mạng truy cáp nhập kim loại và ADSL

Chương 3 Triển khai IPTV trên nền mạng cáp đồng

Chương 4 Giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV

Trang 19

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ IPTV

1.1 Giới thiệu về IPTV

Hiện nay, IPTV đã phát triển hầu khắp nơi trên thế giới, từ châu Mĩ, châu

Âu, châu Á Tại châu Á, có các thị trường nổi bật như Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc và Việt Nam

1.1.2 Khái niệm kĩ thuật IPTV

IPTV (Internet Protocol Television) là kĩ thuật truyền hình mà tín hiệu truyền hình của nó được chia nhỏ ra thành các gói và được vận chuyển qua hệ thống mạng bằng giao thức IP (Internet Protocol) để đến vị trí đích

Như là một định nghĩa chung cho việc phân phối các kênh truyền hình truyền thống, phim truyện và các nội dung theo yêu cầu trên một mạng riêng, từ góc nhìn của nhà sử dụng dịch vụ thì IPTV hoạt động như một chuẩn dịch vụ truyền hình trả tiền Từ góc nhìn của nhà cung cấp thì IPTV bao gồm việc thu nhận, xử lí

và phân phối chính xác nội dung truyền hình tới thuê bao qua một hạ tầng sử dụng

Trang 20

IP Theo định nghĩa được đưa ra bởi hiệp hội viễn thông quốc tế thì IPTV là một dịch vụ đa phương tiện (ví dụ như dữ liệu truyền hình, video, âm thanh, văn bản, đồ họa) được phân phối trên nền mạng IP, có sự quản lí để cung cấp theo các mức yêu cầu theo chất lượng dịch vụ, an toàn, có tính tương tác và tin cậy Các kĩ thuật truyền hình thông thường hiện nay bao gồm: truyền hình mặt đất, truyền hình qua

vệ tinh và truyền hình cáp Với các thế mạnh của dịch vụ truyền hình trên nền IP là

ở tính tương tác và tận dụng triển khai trên nền hạ tầng mạng truy nhập của các nhà cung cấp dịch vụ cố định thì việc triển khai dịch vụ IPTV hứa hẹn mang lại nguồn doanh thu đáng kể cho các doanh nghiệp này

1.2 Cấu trúc hệ thống IPTV

Có 2 dạng cấu trúc của IPTV, đó là cấu trúc hạ tầng và cấu trúc chức năng

và 2 cấu trúc này sẽ đươc phân tích trong các nội dung tiếp theo

1.2.1 Cấu trúc hạ tầng của mạng IPTV

Cấu trúc hạ tầng của một mạng được mô tả một cách khái quát như trong Hình 1.1 Cấu trúc này bao gồm các khối chức năng sau: trung tâm dữ liệu (Headend), mạng truy nhập băng rộng, thiết bị khách hàng IPTV (IPTVCD) và

mạng gia đình (Home network)

Hình 1.1 Cấu trúc hạ tầng của IPTV

Trang 21

Nội dung của IPTV từ trung tâm dữ liệu IPTV được phân phối thông qua mạng băng rộng đến thiết bị khách hàng Thiết bị tại nhà khách hàng bao gồm cổng kết nối là modem qua bộ giải mã tín hiệu hình ảnh và âm thanh đến màn hình tivi Đồng thời thông qua mạng băng rộng này, ta có thể cung cấp các dịch vụ băng rộng khác cho mạng gia đình như Internet, điện thoại, fax

Chức năng của các khối này được trình bày tiếp theo sau:

1.2.1.1Trung tâm dữ liệu Headend

Trung tâm dữ liệu IPTV (IPTV Data Center) hay còn gọi là Headend là nơi nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các bộ tập trung nội dung, các nhà sản xuất nội dung và các kênh truyền hình vệ tinh, mặt đất, truyền hình cáp Mỗi lần nhận nội dung từ những thành phần này thì một số thành phần phần cứng khác nhau như bộ giải mã, các máy chủ lưu dữ liệu, các bộ định tuyến theo giao thức IP và các thành phần bảo mật chuyên dụng đều được sử dụng để phân phối nội dung trên mạng IP, đồng hành làm việc với các thành phần trên là một hệ thống quản lí thuê bao IPTV về thuộc tính thông tin cá nhân và hóa đơn thanh toán Chú ý rằng, vị trí vật lí của trung tâm dữ liệu IPTV sẽ được xác định bởi nhà cung cấp dịch

vụ sử dụng hạ tầng mạng

Trang 22

1.2.1.2 Mạng truy nhập

Việc phân phối các dịch vụ IPTV theo yêu cầu kết nối one-to-one, nếu trong trường hợp việc triển khai IPTV trên diện rộng thì số kết nối one-to-one sẽ tăng lên Do đó, yêu cầu về băng thông trên mạng truy nhập là khá lớn Các tiến bộ

về công nghệ mạng cho phép cung cấp hạ tầng viễn thông có được một số lượng lớn các mạng băng rộng Riêng mạng truyền hình cáp thì sử dụng hỗn hợp cáp đồng trục và cáp quang để đáp ứng cho việc phân phối nội dung IPTV Mạng viễn thông điện thoại cố định sẽ kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng để phân phối mạng băng rộng

Hình 1.3 Sơ đồ mạng truy nhập

Trang 23

1.2.1.3 Thiết bị đầu cuối mạng IPTV

Thiết bị IPTV khách hàng (IPTVCD-IPTV Customer Device) là thành phần cho phép các user truy nhập vào dịch vụ IPTV IPTVCD kết nối tới mạng băng rộng, chúng đảm nhiệm chức năng giải mã, xử lí các luồng tín hiệu tới từ mạng IP IPTVCD được hỗ trợ các kĩ thuật tiên tiến để tối thiểu hóa hoặc loại trừ hoàn toàn ảnh hưởng của các vấn đề về mạng khi xử lí nội dung IPTV Có rất nhiều dạng IPTVCD, tiêu biểu như: cổng kết nối gateway cho khu dân cư, bộ giải mã STB (Set Top Box), bảng điều khiển trò chơi

1.2.1.4 Mạng gia đình

Mạng gia đình liên kết với các thiết bị kĩ thuật số bên trong một khu vực có một diện tích nhỏ, nó cho phép chia sẻ tài nguyên giữa các thành viên trong gia đình Mục đích của mạng gia đình là cung cấp quyền truy cập thông tin giữa các thiết bị kĩ thuật số xung quanh nhà thuê bao Với mạng gia đình, khách hàng có thể

Hình 1.4 TV dùng cho dịch vụ IPTV

Trang 24

Chức Năng Vận Chuyển IPTV DSLAM

Chức Năng Bảo Mật

Video streaming

DNS/

DHCP

Video Store

Quản lí nội dung

Đóng gói

Chuyển đổi mã

Mã hóa Máy thu

VLAN VoD

Hình 1.5 Các thành phần cấu trúc chức năng

tiết kiệm tiền và thời gian do tối ƣu việc sử dụng các thiết bị phần cứng thông qua các kết nối Internet băng rộng

1.2.2 Cấu trúc chức năng hệ thống IPTV

Một mạng IPTV có thể có nhiều thành phần cơ bản, nó cung cấp một cấu trúc chức năng cho phép phân biệt và chuyên môn hóa các nhiệm vụ Hình 1.5 trình bày 6 thành phần chính của cấu trúc chức năng đƣợc tạo thành bởi các khối chức năng sau: chức năng cung cấp nội dung, chức năng phân phối nội dung, chức năng điều khiển IPTV, chức năng vận chuyển IPTV, chức năng thuê bao và chức năng bảo mật Các chức năng này đƣợc trình tiếp theo sau:

Trang 25

1.2.2.1 Chức năng cung cấp nội dung

Chức năng này cung cấp các nội dung cho dịch vụ IPTV, bao gồm dịch vụ theo yêu cầu VoD (Video on Demand) và truyền hình quảng bá từ nhiều nguồn nội dung khác nhau, ở đó các chức năng tiếp nhận, chuyển hóa và mã hóa sẽ tạo nên các luồng video số có khả năng được phân phối qua mạng IP đến người sử dụng

1.2.2.2 Chức năng phân phối nội dung

Phân phối nội dung bao gồm các chức năng chịu trách nhiệm về việc phân phối nội dung đã được mã hóa tới thuê bao Thông tin nhận được từ các chức năng vận chuyển và điều khiển IPTV sẽ giúp phân phối nội dung tới thuê bao một cách chính xác Chức năng phân phối nội dung sẽ bao gồm cả việc lưu trữ các bản coppy của nội dung để tiến hành phân phối, lưu trữ tạm thời cho VoD và các bản ghi video

cá nhân Khi chức năng thuê bao liên lạc với chức năng điều khiển IPTV để yêu cầu nội dung đặc biệt thì thì nó sẽ gửi tới chức năng phân phối nội dung để có quyền được truy cập nội dung

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 và truy cập Internet tốc độ cao.Với những loại dịch vụ có đặc điểm riêng về nội dung, vì thế cần có những phương pháp phân phối phù hợp Hiện nay có ba phương pháp dể phân phối nội dung IPTV qua mạng IP đó là: Unicast, Broadcast và Multicast

Trang 26

Hình 1.6 Truyền tín hiệu kiểu Unicast

1 Unicast

Đây là một khái niệm chỉ sự trao đổi thông tin trong đó thông tin được gửi từ một điểm này đến một điểm khác, có nghĩa là chỉ có một người gửi và một người nhận Cho đến nay, thì việc truyền thông tin theo cơ chế chỉ một nguồn và một đích này vẫn chiếm ưu thế trong mạng LAN (ví dụ như Ethernet) và trong các mạng IP

hỗ trợ chế độ Unicast Người dùng mạng cũng khá quen thuộc với các ứng dụng sử dụng chế độ Unicast, tiêu biểu như: http, smtp, telnet, ftp Và các ứng dụng này có

sử dụng giao thức TCP, đây là một giao thức truyền tin tin cậy

Dựa vào Hình 1.6, có thể thấy rằng Unicast được dùng để trao đổi dữ liệu giữa

2 thiết bị Trong gói tin Unicast, địa chỉ của thiết bị đích được xem như là địa chỉ đích và có thể định tuyến qua liên mạng

Trong hệ thống IPTV, mọi luồng video IPTV đều được gửi tới một IPTVCD

Vì thế, nếu có nhiều hơn một user IPTV muốn nhận kênh video thì IPTVCD sẽ cần tới một luồng Unicast riêng rẽ Một trong các luồng đó sẽ truyền tới các điểm đích qua mạng IP tốc độ cao Nguyên tắc thực thi của Unicast trên mạng IP là dựa trên việc phân phối một luồng nội dung được định hướng tới mỗi user đầu cuối Từ góc

độ của kỹ thuật này, thì việc cấu hình thực thi khá dễ dàng, tuy nhiên nó không có hiệu quả về băng thông mạng

Trang 27

Hình 1.7, khi nhiều user IPTV truy cập cùng một kênh IPTV tại cùng một thời điểm thì một số các kết nối định hướng được thiết lập qua mạng Trong ví dụ này, server cần cung cấp kết nối tới mọi thuê bao có yêu cầu truy cập kênh, với tổng số

là năm luồng riêng rẽ bắt đầu từ server nội dung và kết thúc tại router đích Năm kết nối này sau đó được định tuyến tới các điểm đích của nó Các kết nối được kéo dài tới hai tổng đài khu vực, với ba kết nối tới tổng đài khu vực 1 và hai kết nối tới tổng đài khu vực 2 Sau đó, các kết nối được thiết lập giữa các router tại tổng đài khu vực với các gateway đặt trong năm hộ gia đình Đây là phương thức truyền dẫn IP video tốt cho các ứng dụng theo yêu cầu như VoD, ở đó mỗi thuê bao nhận một luồng duy nhất

Hình 1.7 Các kết nối IP Unicast cho nhiều user

Trang 28

2 Broadcast

Broadcast là khái niệm chỉ chế độ trao đổi thông tin trong đó thông tin đƣợc gửi từ một điểm này tới tất cả các điểm khác, có nghĩa là từ một nguồn tới tất cả các đích có kết nối trực tiếp với nó

Broadcast rất quan trọng trong một số dịch vụ mạng, chẳng hạn nhƣ dịch vụ DHCP sử dụng broadcast để tìm DHCP server Hay khi một máy muốn biết thông tin của tất cả các máy còn lại trên mạng thì nó sử dụng broadcast

Trong triển khai IPTV, các mạng IP cũng hỗ trợ chức năng truyền broadcast,

về mặt nào đó giống nhƣ kênh IPTV đƣợc đƣa tới mọi thiết bị truy cập đƣợc kết nối vào mạng băng rộng Khi một server đƣợc cấu hình truyền broadcast, một kênh IPTV gửi tới tất cả các thiết bị IPTVCD đƣợc kết nối vào mạng bất chấp thuê bao

có yêu cầu kênh đó hay không Đây sẽ là vấn đề chính do các tài nguyên IPTVCD bắt buộc phải hoạt động để xử lý các gói tin không mong muốn Một vấn đề khác

mà broadcast không phù hợp cho các ứng dụng IPTV là trong thực tế kỹ thuật truyền thông tin này không hỗ trợ việc định tuyến

Từ lâu, hầu hết các mạng đã mở rộng việc sử dụng các router, nhƣng nếu truyền broadcast thì không sử dụng định tuyến Đây là lý do làm mạng và các thiết

bị IPTVCD khác bị tràn ngập các kênh khi tất cả các kênh đƣợc gửi tới tất cả mọi

Hình 1.8 Truyền tín hiệu kiểu Broadcast

Trang 29

người

3 Multicast

Multicast dùng để chỉ chế độ trao đổi thông tin trong đó thông tin được gửi từ một điểm tới một tập các điểm khác còn lại, tức là một nguồn và nhiều đích (không phải là tất cả)

Multicast là giao tiếp giữa một người gửi và nhiều người nhận trên mạng Multicast

Multicast

Multicast được thiết kế để bảo toàn băng thông của mạng IPv4 Nó làm giảm lưu lượng bằng cách cho phép một thiết bị gửi thông tin đến một nhóm các thiết bị Nếu sử dụng Unicast, khi muốn gửi một thông tin gì đó đến một nhóm các thiết bị,

Hình 1.9 Truyền tín hiệu kiểu Multicast

Trang 30

máy gửi phải gửi từng gói tin riêng rẽ đến từng thiết bị trong nhóm Nhưng với Multicast máy chỉ cần gửi một gói tin với địa chỉ đích là địa chỉ Multicast

Multicastnày

Multicast

MulticastMulticast

Multicast

Những thiết bị nhận dữ liệu Multicast được gọi là Multicast client Multicast client sử dụng các dịch vụ được khởi tạo bởi một chương trình client đồng ý tham gia vào nhóm Multicast

Trong phạm vi triển khai IPTV, mỗi nhóm Multicast được truyền Broadcast các kênh truyền hình và các thành viên của nhóm tương đương với các thiết bị IPTVCD Vì thế, mỗi kênh IPTV chỉ được đưa tới STB muốn xem kênh đó Đây là

Hình 1.10 Các kết nối IP Multicast cho nhiều user IPTV

Trang 31

cách hạn chế được lượng tiêu thụ băng thông tương đối thấp và giảm gánh nặng xử

lý trên server Hình 1.10 mô tả tác động của việc sử dụng kỹ thuật Multicast trong

ví dụ phân phối cho năm thuê bao truy cập 1 kênh IPTV cùng một lúc

Như trong Hình 1.10, chỉ bản copy đơn được gửi từ server nội dung tới router phân phối Router này sẽ tạo ra hai bản copy của luồng thông tin tới và gửi chúng tới các router đặt tại các tổng đài khu vực theo các kết nối IP định hướng Sau đó, mỗi router sẽ tạo ra các bản copy khác để cung cấp cho các thuê bao muốn xem Vai trò quan trọng của phương thức này là làm giảm số kết nối IP và dung lượng dữ liệu đi ngang qua mạng Đây là phương thức thường được các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để phát quảng bá các chương trình trực tiếp và là một kỹ thuật

có hiệu suất cao cho hạ tầng mạng IP đang tồn tại Phương thức này không có lợi trong tuyến hướng lên (upstream) luồng thông tin giữa các thiết bị IPTVCD và broadcast server Cần chú ý rằng, việc phát Multicast nội dung IPTV thường phức tạp hơn nhiều nếu so sánh với mô hình thông tin Unicast và broadcast

1.2.2.3 Chức năng điều khiển IPTV

Các chức năng điều khiển IPTV là trái tim của dịch vụ Các chức năng này chịu trách nhiệm liên kết tất cả các chức năng khác và đảm bảo dịch vụ hoạt động ở cấp độ thích hợp để thỏa mãn nhu cầu khách hàng Chức năng điều khiển IPTV nhận yêu cầu từ thuê bao, liên lạc với các chức năng phân phối và vận chuyển nội dung để đảm bảo nội dung được phân phối tới thuê bao Một chức năng khác của điều khiển IPTV là cung cấp các hướng dẫn các chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide), EPG được thuê bao sử dụng để chọn nội dung theo nhu cầu Chức năng điều khiển IPTV cũng sẽ chịu trách nhiệm về quản lí quyền nội dung số DRM (Digital Rights Management) được yêu cầu bởi thuê bao để có thể truy cập nội dung

Trang 32

1.2.2.4 Chức năng vận chuyển

Sau khi nội dung yêu cầu từ thuê bao được chấp nhận, chức năng vận chuyển IPTV sẽ chịu trách nhiệm truyền tải nội dung đó tới thuê bao và cũng thực hiện truyền ngược lại các tương tác từ thuê bao tới chức năng điều khiển IPTV 1.2.2.5 Chức năng thuê bao

Chức năng thuê bao gồm nhiều thành phần và nhiều hoạt động khác nhau, tất cả điều được sử dụng bởi thuê bao để truy cập nội dung IPTV Một số thành phần chịu trách nhiệm thông tin với chức năng truyền dẫn, ví dụ như bộ truy cập kết nối DSLAM hay chương trình chạy trên bộ giải mã STB sử dụng trình duyệt web để kết nối Middleware server Trong chức năng này,STB lưu trữ một số các thành phần quan trọng như các mã bản quyền nội dung số (key DRM) và thông tin xác thực ueser Khối chức năng thuê bao sẽ sử dụng EPG cho phép khách hàng lựa chọn hợp đồng để truy cập và yêu cầu nó từ các chức năng điều khiển IPTV Nó cũng nhận các giấy phép số và các mã bản quyền nội dung số (key DRM) để truy cập nội dung

Trang 33

1.2.2.6 Chức năng bảo mật

Tất cả các chức năng trong mô hình IPTV đều được hỗ trợ các cơ chế bảo

an tại các cấp độ khác nhau Chức năng cung cấp nội dung sẽ có bộ phận mật mã được cung cấp bởi nhà cung cấp nội dung Chức năng phân phối nội dung sẽ được đảm bảo thông qua việc sử dụng DRM Các chức năng điều khiển và vận chuyển sẽ dựa vào các chuẩn bảo an để tránh các thuê bao không được xác thực có quyền sửa đổi và truy cập nội dung Chức năng thuê bao sẽ bị giới hạn sử dụng các cơ chế bảo

an được triển khai tại STB và Middleware server

Tóm lại, tất cả các ứng dụng và các hệ thống hoạt động trong môi trường IPTV sẽ có các cơ chế bảo an luôn sẵn sàng được sử dụng để tránh các hoạt động trái phép

1.3 Đặc tính kĩ thuật của IPTV

1.3.1 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 tiêu chuẩn (SDTV), truyền hình chất lượng cao (HDTV), trò chơi tương tác và khả năng truy cập Internet tốc

độ cao

1.3.2 Sự dịch thời gian

IPTV kết hợp với một máy ghi video kĩ thuật số cho phép dịch thời gian chương trình, đó là một cơ chế cho phép lưu trữ nội dung chương trình TV để phát lại sau

1.3.3 Cá nhân hóa

Một hệ thống IPTV đầu cuối hỗ trợ truyền thông tin hai chiều và cho phép người dùng đầu cuối cá nhân hóa những thói quen của mình bằng cách cho phép họ lựa chọn những gì muốn xem và thời gian muốn xem

Trang 34

1.3.4 Yêu cầu băng thông

Thay vì phải phân phối trên mọi kênh để tới mọi người dùng, công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ chỉ truyền trên một kênh mà người dùng yêu cầu Đặc điểm này giúp cho nhà mạng tiết kiệm được nhiều băng thông

1.3.5 Khả năng truy xuất

Việc xem nội dung IPTV bây giờ không chỉ giới hạn ở việc sử dụng TV Người dùng có thể sử dụng máy PC (Personal Computer) hay thiết bị di động để truy xuất vào các dịch vụ IPTV

1.4 Kĩ thuật nén dữ liệu trong IPTV

1.4.1 Mục đích của việc nén dữ liệu hình ảnh

Để cung cấp được dịch vụ IPTV mang tính cạnh tranh, một đòi hỏi đặt ra là cần thiết phải lựa chọn các chuẩn nén hình ảnh cho phù hợp với băng thông của nhà cung cấp đường truyền tải, mà cụ thể ở đây là phải cung cấp được dịch vụ trên nền mạng cố định hiện có, phải tận dụng tối đa băng thông cáp đồng trên đường truyền ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) để cung cấp dịch vụ Do đó, việc lựa chọn một phương pháp nén ảnh phù hợp là rất cần thiết

1.4.2 Các kỹ thuật nén cơ bản

1.4.2.1 JPEG và Wavelet

Tính chất chung của các ảnh số là tương quan giữa các ô pixel gần nhau là lớn, điều này dẫn đến dư thừa thông tin để biễu diễn ảnh Việc dư thừa thông tin dẫn đến việc mã hóa không tối ưu Do vậy, cần phải tìm ra phương án biễu diễn ảnh với tương quan nhỏ nhất để giảm thiểu độ dư thừa thông tin của ảnh Có 2 kiểu dư thừa thông tin đó là: dư thừa trong miền không gian là tương quan giữa không gian của pixel của ảnh (các pixel lân cận của ảnh có giá trị gần giống nhau trừ những pixel ở giáp đường biên ảnh) và dư thừa trong miền tần số là tương quan giữa các dải màu hoặc các dải phổ khác nhau

Trang 35

Trọng tâm của các nghiên cứu về nén ảnh là giảm bớt một số bit để biểu diễn ảnh bằng việc loại bỏ dư thừa trong miền không gian và miền tần số càng nhiều càng tốt Các chuẩn nén JPEG và Wavelet đều tuân theo nguyên tắc tìm ra các phần từ dư thừa trong miền không gian.Trong khi đó các chuẩn nén MPEG vừa xử

lí cả dư thừa trong miền không gian lẫn dư thừa trong miền tần số Do đó khả năng nén ảnh của MPEG tốt hơn

Đối với chuẩn nén JPEG, ảnh được phân chia thành các khối vuông ảnh, mỗi khối vuông có kích thướt 8 x 8 pixel, biểu diễn mức xám của 64 điểm ảnh Dùng mã hóa chuỗi biến đổi cosin rời rạc DCT (Discrete Cosin Tranform) để khai thác sự tương đồng giữa các pixel trong mỗi khối, từ đó đưa ra các biểu diễn ảnh với tương quan nhỏ giữa các pixel Nếu dùng chuỗi biểu diễn ngắn thì quá trình nén

sẽ nhanh nhưng hình ảnh sau khi giải nén thường có nhiều sai lệch so với ảnh gốc

Với chuẩn nén Wavelet, mã hóa được thực hiện trên toàn bộ mặt ảnh thay

vì theo từng khối 8 x 8, nó phân tích các dữ kiện về điểm ảnh và cho ra một tập các

hệ số tương ứng Do chuẩn Wavelet phân tích trên toàn bộ bề mặt ảnh nên các sai lệch ở ảnh giải nén sẽ khác với chuẩn JPEG Ở chuẩn Wavelet không gặp hiệu ứng ghép mảnh như chuẩn JPEG nhưng độ phân giải hình ảnh giảm cũng như một vài vết mờ sẽ xuất hiện

Như vậy cả JPEG và Wavelet đều gây ra hiện tượng mất thông tin ở ảnh giải nén

1.4.2.2 MPEG-x và H.26x

MPEG không phải là một công cụ nén đơn lẻ, ưu điểm của ảnh nén dùng MPEG là ở chỗ MPEG có một tập các công cụ mã hóa chuẩn, chúng có thể kết hợp với nhau một cách linh động để phục vụ cho một loạt các ứng dụng khác nhau

Chuẩn MPEG xử lí nén ảnh dựa trên 2 nguyên lí chung của nén tín hiệu video và loại bỏ sự dư thừa về không gian và dư thừa về thời gian (nén liên ảnh) Việc loại bỏ sự dư thừa về thời gian được thực hiện trước hết nhờ sử dụng tính chất

Trang 36

tương quan giữa các ảnh liên tiếp, sử dụng tính chất này để tạo ra các bức ảnh mới nhờ vào thông tin từ những bức ảnh gửi trước đó Do vậy ở phía bộ mã hóa chỉ cần giữ lại những hình ảnh có sự thay đổi so với ảnh trước sau đó dùng phương pháp nén về không gian trong những bức ảnh sai khác này, nghĩa là mỗi khung ở tại một thời điểm nhất định thường có nhiều khả năng giống với các khung đứng ngay trước

và sau đó

Khi mã hóa tiến hành quét lần lượt những phần khối nhỏ trong mỗi khung

và phát hiện ra các khối nào không thay đổi từ khung này tới khung khác Khi giải nén, sử dụng các thông tin không thay đổi từ khung này tới khung khác, sẽ được dùng để điền thêm vào vị trí trống trong ảnh được khôi phục

Ở chuẩn nén H.26x và MPEG-x có dung lượng kênh truyền và không gian lưu giữ nhỏ hơn

MPEG-1 và MPEG-2 là hai chuẩn cơ bản chú tâm đến việc nén âm thanh

và hình ảnh, thành phần của các chuẩn này chú tâm đến truyền thông và phương tiện phát Tiếp theo là chuẩn MPEG-4, cho phép trình bày việc tương tác nhằm cải tiến chuẩn nén âm thanh và hình ảnh

Chuẩn nén MPEG-1 là chuẩn đầu tiên được phát triển bởi tổ chức MPEG Chuẩn MPEG-1 dành cho việc mã hóa video ở tốc độ 1,2Mbps và mã hóa âm thanh nổi tại 250Kbps, tương thích tốc độ bit với đầu đọc CD-ROM tốc độ kép

Trang 37

1.4.2.4 MPEG -2

MPEG – 2 tên của một nhóm các tiêu chuẩn mã hóa cho tín hiệu âm thanh

và hình ảnh số được công bố trong tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 13818 MPEG -2 thường được sử dụng để mã hóa âm thanh và hình ảnh cho các tín hiệu broadcast bao gồm truyền hình vệ tinh quảng bá và truyền hình cáp

EMPEG -2 bao gồm 2 thành phần chính:

 MPEG -2 Video: không được tối ưu hóa cho các bit có tốc độ thấp (nhỏ hơn 1Mbps), nhưng lại thực hiện tốt hơn MPEG -1 ở tốc độ 3 Mbps và tốc độ cao hơn Các bộ giải mã tín hiệu video tuân theo tiêu chuẩn MPEG -2 cũng có thể giải mã luồng video MPEG -1

 MPEG -2 Audio: cải tiến chức năng âm thanh của MPEG -1 bằng cách cho phép mã hóa các chương trình âm thanh với nhiều hơn 2 kênh Bộ giải mã âm thanh MPEG -2 cũng tương thích với chuẩn trước (giải mã âm thanh MPEG -1)

Giống như MPEG -1, một luồng video MPEG -2 được tạo nên bởi một chuỗi các khung số liệu mã hóa hình ảnh Có 3 khung hình ảnh là: Intra-coded (I picture), forward Predictive (P picture) và Bidirectional (B picture) Ngoài ra hình ảnh của luồng video được phân ra thành một kênh chứa thông tin về độ sáng (luminace còn gọi là kênh Y) và hai kênh thành phần màu (chrominace còn gọi là tín hiệu màu phân biệt Cb và Cr)

1.4.2.5 MPEG -4

So sánh với các chuẩn nén nói trên, chuẩn nén MPEG -4 có định dạng hình ảnh tiên tiến nhất, đáp ứng những đòi hỏi về kĩ thuật cũng như phù hợp với nhiều loại hình dịch vụ

MPEG -4 thực sự là một dạng nén ảnh mang tính đột phá của công nghệ nén hình hiện đại, điều này thể hiện qua những tiêu chuẩn sau: áp dụng những tiêu chuẩn có tính mở cao nhưng vẫn đảm bảo các đặc tính kĩ thuật an ninh, có hiệu suất

Trang 38

lớn, hỗ trợ truyền theo dòng và truyển theo mạng lưới, tối thiểu hóa dung lượng kênh truyền và không gian lưu trữ trong khi vẫn giữ được tính trung thực hình ảnh

Ở chuẩn MPEG -4, mỗi hình ảnh được mã hóa dưới dạng đa lớp (scalable) hoặc đơn lớp (non scalable)

Lớp đối tượng video (VOP –Video object layer) hỗ trợ quá trình mã hóa đa lớp Một vật thể ảnh được mã hóa dưới dạng đa lớp không gian hoặc đa lớp thời gian, đi từ phân giải thô tới phân giải tinh Bộ phân giải mã có thể đạt được độ phân giải hình mong muốn, tùy theo thông số như dải thông tần hiện có, hiệu suất máy và theo mong muốn của người dùng

Mặt phẳng đối tượng video (VOP – Video object plane) hỗ trợ ảnh được mã hóa độc lập hoặc mã hóa trên cơ sở tham khảo các ảnh khác nhau qua khâu bù chuyển động ở bộ giải mã Một khung ảnh thông thường được biễu diễn bởi một VOP dạng chữ nhật Có 3 kiểu khác nhau để mã hóa cho khối ảnh:

 VOP được mã hóa độc lập Trong trường hợp này VOP được mã hóa được gọi là Intra VOP (I-VOP)

 VOP được tiên đoán qua kĩ thuật bù chuyển động nhờ một VOP khác đã được tiên đoán trước đó Đó là loại P-VOP (Predicted VOP)

 VOP được tiên đoán qua các VOP trước và sau nó thuộc dạng VOP (Bidirectional Interpolated VOP)

B-Nhằm nâng cao chất lượng hình ảnh khi dùng, B-VOP được thêm vào dựa trên I-VOP và P-VOP hay sử dụng kĩ thuật đa lớp thời gian tăng cường khung dữ liệu cho B-VOP

Định dạng nén ảnh MPEG -4 hỗ trợ quá trình lượng tử hóa, do vậy cũng giúp đáp ứng những đòi hỏi khác nhau về tốc độ bit Bộ phận định dạng nén của MPEG -4 cũng tương thích với những bộ mã hóa trong các chuẩn nén trước đây

Trang 39

1.4.2.6 H.264/MPEG-4 Part 10/AVC

Chuẩn H.264 hay MPEG -4 Part 10 là sản phẩm của nhóm hợp tác JVT (Joint Video Team) giữa tổ chức viễn thông quốc tế về các tiêu chuẩn viễn thông ITU-T và nhóm chuyên gia về mã hóa hình Video VCEG (Video Coding Exterts Group) cùng với nhóm chuyên gia về ảnh động theo tiêu chuẩn quốc tế ISO_MPEG Chuẩn H.264 hay MPEG -4 Part 10 còn được gọi là AVC (Advanced Video Coding) sẽ được viết gọn lại là H264/AVC là chuẩn mã hóa tín hiệu video số được dùng để nén các tín hiệu số ở mức cao

Mục đích nghiên cứu của nhóm JVT là tạo ra một chuẩn có khả năng cung cấp chất lượng video cao ở tốc độ bit thấp hơn hẳn so với các yêu cầu chuẩn trước

đó (MPEG -2, H.263) mà không làm tăng nhiều sự phức tạp trong thiết bị Một mục tiêu khác nữa của H.264/AVC là cho phép tiêu chuẩn được áp dụng cho nhiều điều kiện ứng dụng (cho cả tốc độ bit thấp và cao, cả độ phân giải video thấp và cao) và

có thể làm việc tốt trên nhiều kiểu mạng và hệ thống (quảng bá, lưu trữ DVD, mạng gói RTP/IP)

Một số tính năng mới của H.264/MPEG -4 Part 10 là cho phép nén hiệu quả các tín hiệu video hơn so với chuẩn cũ và hoạt động linh hoạt hơn cho các ứng dụng trong môi trường mạng khác nhau

1.4.2.7 Yêu cầu băng thông khi sử dụng các chuẩn nén

Yêu cầu về băng thông của các chuẩn nén được đưa ra trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Yêu cầu về băng thông của các chuẩn nén

Chuẩn nén Độ nét tiêu chuẩn Độ nét cao Ứng dụng

Trang 40

1.4.3 Việc lựa chọn kỹ thuật nén cho IPTV

Dựa vào bảng đặc tính kĩ thuật trên ta thấy rằng H.264 rất hiệu quả cho băng thông thấp Chất lượng video độ nét tiêu chuẩn ở chuẩn H.264 cần băng thông

2 -4 Mbps tốt hơn so với chuẩn nén MPEG -2 cần băng thông tới 4 -5 Mbps , đối với độ nét cao H.264 cần 8 – 10 Mbps trong khi MPEG -2 cần 18 -20 Mbps

Như vậy, sử dụng chuẩn nén H.264/AVC có thể tiết kiệm gần một nữa băng thông và sẽ được dùng cho hệ thống truyền hình qua giao thức IP

1.5 Cơ chế truyền nhận dữ liệu trong IPTV

1.5.1 Mô hình truyền thông của IPTV

Mô hình truyền thông trong IPTV có 7 lớp (và một lớp tùy chọn) được xếp chồng lên nhau

Các dữ liệu video ở phía thiết bị gửi được truyền từ lớp cao xuống lớp thấp trong mô hình IPTV và được truyền đi trong mạng băng rộng bằng các giao thức của lớp vật lí Ở thiết bị nhận, dữ liệu nhận được sẽ được chuyển từ lớp thấp nhất lên lớp trên cùng trong mô hình IPTV Do đó, nếu một bộ mã gửi chương trình video đến thiết bị IPTV của khách hàng thì phải chuyển qua các lớp trong mô hình IPTV ở cả thiết bị nhận và thiết bị gửi, mỗi lớp trong mô hình IPTV độc lập với nhau và có chức năng riêng, khi chức năng này được thực hiện, dữ liệu video được chuyển đến lớp tiếp theo trong mô hình IPTV Mỗi lớp sẽ thêm vào hoặc bỏ đi phần thông tin điều khiển của các gói video trong quá trình xử lí Thông tin điều khiển chứa các thông tin giúp các thiết bị có thể sử dụng gói dữ liệu đúng chức năng của

nó và thường được định dạng như các header hoặc trailer Bên cạnh việc truyền thông giữa các lớp, còn có các liên kết ảo giữa các tầng cùng mức

Định dạng
Số trang	117
Dung lượng	2,5 MB