Công nghệ IPTV trên mạng xdsl luận văn tốt nghiệp đại học

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ IPTVCông nghệ IPTV được miêu tả như là một cơ chế để truyền tải luồngnội dung truyền hình dựa trên nền tảng là một mạng sử dụng giao thức IP.Lợi ích của cơ chế này

Trêng §¹i häc vinh Khoa §IÖN Tö VIÔN TH¤NG

=====  =====

§å ¸N tèt nghiÖp §¹I HäC

Vinh, 2011

LỜI NÓI ĐẦU Truyền hình kỹ thuật số là kỹ thuật tiến bộ quan trọng nhất trong

công nghệ truyền hình Truyền hình kỹ thuật số đưa ra cho khách hàngnhiều sự lựa chọn và tạo ra nhiều tương tác hơn Hệ thống truyền hìnhquảng bá tương tự đã được sử dụng rất tốt trong hơn 60 năm qua Tronggiai đoạn đó, người xem phải trải qua sự chuyển tiếp từ truyền hình đentrắng sang truyền hình màu đã yêu cầu người xem phải mua các Tivi màumới và các kênh quảng bá phải có các máy phát mới, các thiết bị sản xuấtchương trình mới

Ngày nay, với sự phát triển của ngành công nghiệp truyền hình sẽ đưatruyền hình thông thường sang thời đại của truyền hình kỹ thuật số Hầu hếtcác hoạt động của truyền hình phải được nâng cấp và triển khai dựa trên kỹthuật số để đưa tới cho khách hàng các dịch vụ kỹ thuật số tinh vi hơn Một

kỹ thuật mới được gọi là truyền hình dựa trên giao thức Internet IPTV đượcmiêu tả như là một cơ chế để truyền tải luồng nội dung truyền hình dựa trênnền tảng là một mạng sử dụng giao thức IP Mặt khác nhu cầu của kháchhành về các dịch vụ băng rộng đang tăng nhanh Vấn đề khó khăn nằm ởmạng truy nhập không đáp ứng được việc truyền tải các khối dữ liệu lớn cónội dung phong phú kèm hình ảnh sống động Để giải quyết vấn đề nàyngười ta đưa ra giải pháp xDSL là sử dụng dải tần lớn hơn phía trên dải tần

mà dịch vụ thoại sử dụng Vì vậy băng thông truyền dẫn cao hơn đáp ứngđược nhu cầu của khách hàng

Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Th.s Cao Thành Nghĩa vàmong muốn tìm hiểu thêm về công nghệ mới, sau một thời gian tìm hiểu

em đã hoàn thành được báo cáo đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Công nghệ IPTV trên mạng xDSL’’.

“Công nghệ IPTV trên mạng xDSL’’ làm đề tài tốt nghiệp đại học của

mình Nội dung của đề tài được trình bày trong 3 chương như sau:

Chương 1 Tổng quan về IPTV Chương này trình bày khái niệm về

IPTV, cấu trúc mạng IPTV, vấn đề phân phối IPTV, các công nghệ choIPTV, và cuối cùng là các ứng dụng và dịch vụ của IPTV

Chương 2 Công nghệ IPTV trên mạng xDSL Chương này trình

bày về khái niệm công nghệ truy nhập xDSL, nguyên lý và các phiên bảncủa xDSL Qua đó tìm hiểu công nghệ IPTV trên các phiên bản của mạngxDSL

Chương 3 Các giải pháp kỹ thuật công nghệ để triển khai IPTV

trên mạng xDSL Chương này sẽ trình bày về các giải pháp lựa chọn nén

hình ảnh, lựa chọn giao thức mạng và phương thức phục vụ IPTV

ABSTRACT THESIS

The broadband network takes a very important role in developingIPTV service sucessfully due to it’s abilities to ensure complete bandwidthfor the request of IPTV services Untill now, the broadband market inVietnam is in a developing period and it has a lot of potential That is thereason why I choose the subject " IPTV technology on xDSL network" as asubject of my graduation The content of topic is presented in threefollowing chapters:

Chapter 1: Overview of IPTV This chapter gives the notion of

IPTV, structures of IPTV network, IPTV distribution issue, IPTVtechnologies as well as IPTV application and service

Chapter 2: IPTV technology on XDSL network This chapter

presents notion of xDSL accessing technology, xDSL principles andversions which help to understand IPTV technology on xDSL network

Chapter 3: Technological solutions to deploying IPTV on XDSL network This chapter illustrates ways to choose (image compression,

network protocols and selection methods IPTV serve)

MỤC LỤC

2.1 Công nghệ truy nhập xDSL 26

DANH SÁCH HÌNH VẼ

2.1 Công nghệ truy nhập xDSL 26

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 So sánh giữa các lọai phiên bản xDSL 36Bảng 3.1 Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh-Việt Error: Reference source not

found

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ IPTV

Công nghệ IPTV được miêu tả như là một cơ chế để truyền tải luồngnội dung truyền hình dựa trên nền tảng là một mạng sử dụng giao thức IP.Lợi ích của cơ chế này là khả năng phân phối nhiều loại tín hiệu truyềnhình khác nhau, tăng các tính năng tương tác và cải tiến để tương thích vớicác mạng thuê bao đang tồn tại Trong chương 1 này sẽ trình bày khái niệm

về IPTV, cấu trúc mạng IPTV, vấn đề phân phối IPTV, các công nghệ choIPTV và cuối cùng là các ứng dụng, dịch vụ của IPTV

1.1 Khái niệm IPTV

IPTV (Internet Protocol Television) truyền hình qua giao thức Internet

là một hệ thống ở đó các dịch vụ truyền hình số cung cấp tới các thuê bao

sử dụng giao thức IP trên kết nối băng rộng IPTV thường được cung cấpcùng với dịch vụ VoD (Video on Demand) và cũng có thể cung cấp cùngvới các dịch vụ Internet khác như truy cập Web và VoIP (Voice OverInternet Protocol), được cung cấp bởi nhà khai thác dịch vụ băng rộng sửdụng chung một hạ tầng mạng [8]

Hệ thống IPTV truyền tải các kênh truyền hình quảng bá và nội dungvideo, audio theo yêu cầu chất lượng cao qua một mạng băng thông rộng.Theo tổ chức Liên Hiệp Viễn Thông Quốc Tế ITU (InternationalTelecommunication Union) thì IPTV là dịch vụ đa phương tiện bao gồmtruyền hình, video, audio, văn bản, đồ họa và dữ liệu qua một mạng IPđược quản lý để cung cấp mức độ yêu cầu của chất lượng dịch vụ và sự trảinghiệm, tính bảo mật, tính tương tác và độ tin cậy IPTV có một số điểmđặc trưng sau:

- Hỗ trợ truyền hình tương tác: khả năng của hệ thống IPTV cho phép

các nhà cung cấp dịch vụ phân phối đầy đủ các ứng dụng của truyền hìnhtương tác Các dạng dịch vụ IPTV có thể được phân phối bao gồm chuẩn

truyền hình trực tiếp, truyền hình hình ảnh chất lượng cao HDTV(High Definition Television), các trò chơi tương tác và truy cậpInternet tốc độ cao.

- Dịch thời gian: IPTV kết hợp với một bộ ghi hình video số cho phép

dịch chuyển thời gian để xem nội dung chương trình, đây là một kỹ thuậtghi hình và lưu trữ nội dung để có thể xem lại sau

- Tính cá nhân: một hệ thống IPTV end-to-end hỗ trợ thông tin có tính

hai chiều và cho phép các user xem các chương trình theo sở thích, thói quen…

- Yêu cầu băng thông thấp: để thay thế cho việc phân phối mọi kênh

cho mọi user, công nghệ IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chỉ phânphối các kênh mà user đã yêu cầu Đây là đặc điểm hấp dẫn cho phép cácnhà khai thác mạng bảo toàn được băng thông của họ

- Nhiều thiết bị có thể sử dụng được: việc xem nội dung IPTV không

giới hạn cho Tivi Khách hàng có thể sử dụng PC của họ và các thiết bị diđộng để truy cập các dịch vụ IPTV

1.2 Cấu trúc mạng IPTV

Trong phần này trình bày cấu trúc mạng IPTV theo hai vấn đề Thứnhất là cơ sở hạ tầng của mạng IPTV, đưa ra các thành phần của một hệthống IPTV end-to-end Vấn đề thứ hai là cấu trúc chức năng cho dịch vụIPTV Nội dung phần này nói lên chức năng của từng thành phần cụ thểtham giao vào công việc phân phối nội dung IPTV

1.2.1 Cơ sở hạ tầng của mạng IPTV

Hình 1.1 Mô hình hệ thống IPTV end-to-end

- Trung tâm dữ liệu IPTV: Trung tâm dữ liệu IPTV (IPTV Data

Center) hay Head end là nơi nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, baogồm video nội bộ, các bộ tập trung nội dung, các nhà sản xuất nội dung vàcác kênh truyền hình vệ tinh, mặt đất, truyền hình cáp Mỗi lần nhận nhưvậy, một số thành phần phần cứng khác nhau như bộ giải mã, các servervideo, các router IP và các phần cứng bảo mật chuyên dụng đều được sửdụng để chuẩn bị nội dung sẽ được phân phối trên mạng IP Cộng với một

hệ thống quản lý thuê bao IPTV về thuộc tính và hóa đơn thanh toán Lưu ýrằng vị trí vật lý của trung tâm dữ liệu IPTV sẽ được xác định bởi nhà cungcấp dịch vụ sử dụng hạ tầng mạng

- Mạng phân phối băng rộng: Việc phân phối các dịch vụ IPTV theo

yêu cầu kết nối one-to-one, nếu trong trường hợp việc triển khai IPTV trêndiện rộng thì số kết nối one-to-one sẽ tăng lên Do đó, yêu cầu về băngthông trên mạng là khá lớn Những tiến bộ về công nghệ mạng cho phépcác nhà cung cấp viễn thông có được một số lượng lớn các mạng băngrộng Riêng mạng truyền hình cáp thì sử dụng hỗn hợp cả cáp đồng trục vàcáp quang để đáp ứng cho việc phân phối nội dung IPTV

- Thiết bị khách hàng IPTVCD: Thiết bị khách hàng IPTVCD (IPTV

Consumer Device) là các thành phần cho phép user truy cập dịch vụ IPTV.IPTVCD kết nối tới mạng băng rộng, chúng đảm nhiệm chức năng giải mã,

xử lý các luồng tín hiệu tới từ mạng IP IPTVCD được hỗ trợ các kỹ thuậttiên tiến để tối thiểu hóa hoặc loại trừ hoàn toàn ảnh hưởng của các vấn đề

về mạng khi xử lý nội dung IPTV Có rất nhiều dạng IPTVCD như gatewaycho khu dân cư, bộ giải mã set-top box, bảng điều khiển trò chơi…

- Mạng gia đình: Mạng gia đình liên kết các thiết bị kỹ thuật số bên

trong một khu vực có diện tích nhỏ Nó cải thiện thông tin và cho phép chia

sẻ tài nguyên giữa các thành viên trong gia đình Mục đích của mạng giađình là cung cấp quyền truy cập thông tin giữa các thiết bị kỹ thuật số xungquanh nhà thuê bao Với mạng gia đình, khách hàng có thể tiết kiệm tiền và

thời gian do việc chia sẻ các thiết bị phần cứng rất tốt và dễ dàng, thôngqua các kết nối Internet băng rộng [9].

1.2.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV

Một mạng IPTV có thể bao gồm nhiều thành phần cơ bản, nó cungcấp một cấu trúc chức năng cho phép phân biệt và chuyên môn hoá cácnhiệm vụ Hình 1.2 trình bày 6 thành phần chính của cấu trúc chức năngđược tạo thành bởi các chức năng sau: cung cấp nội dung, phân phối nộidung, điều khiển IPTV, truyền dẫn IPTV, thuê bao và bảo mật

- Cung cấp nội dung: Tất cả nội dung được sử dụng bởi dịch vụ IPTV,

bao gồm VoD và truyền hình quảng bá sẽ phải thông qua chức năng cungcấp nội dung, ở đó các chức năng tiếp nhận, chuyển mã và mã hóa sẽ tạo nêncác luồng video số có khả năng được phân phối qua mạng IP

- Phân phối nội dung: khối phân phối nội dung bao gồm các chức

năng chịu trách nhiệm về việc phân phối nội dung đã được mã hoá tới thuêbao Thông tin nhận từ các chức năng vận chuyển và điều khiển IPTV sẽgiúp phân phối nội dung tới thuê bao một cách chính xác Chức năng phânphối nội dung sẽ bao gồm cả việc lưu trữ các bản copy của nội dung để tiếnhành nhanh việc phân phối, các lưu trữ tạm thời (cache) cho VoD và cácbản ghi video cá nhân Khi chức năng thuê bao liên lạc với chức năng điềukhiển IPTV để yêu cầu nội dung đặc biệt, thì nó sẽ gửi tới chức năng phânphối nội dung để có được quyền truy cập nội dung

Hình 1.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV

- Điều khiển IPTV: Các chức năng điều khiển IPTV là trái tim của

dịch vụ Chúng chịu trách nhiệm về việc liên kết tất cả các chức năng khác

và đảm bảo dịch vụ hoạt động ở cấp độ thích hợp để thoả mãn nhu cầu củakhách hàng Chức năng điều khiển IPTV nhận yêu cầu từ thuê bao, liên lạcvới chức năng phân phối và vận chuyển nội dung để đảm bảo nội dungđược phân phối tới thuê bao Một chức năng khác của điều khiển IPTV làcung cấp hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide),được thuê bao sử dụng để chọn nội dung theo nhu cầu Chức năng điềukhiển IPTV cũng sẽ chịu trách nhiệm về quản lý quyền nội dung số DRM(Digital Rights Management) được yêu cầu bởi thuê bao để có thể truy cậpnội dung

- Chức năng vận chuyển IPTV: Sau khi nội dung yêu cầu từ thuê bao

được chấp nhận, chức năng vận chuyển IPTV sẽ chịu trách nhiệm truyềntải nội dung đó tới thuê bao và cũng thực hiện truyền ngược lại các tươngtác từ thuê bao tới chức năng điều khiển IPTV

- Chức năng thuê bao: bao gồm nhiều thành phần và nhiều hoạt động

khác nhau, tất cả đều được sử dụng bởi thuê bao để truy cập nội dungIPTV Một số thành phần chịu trách nhiệm liên lạc thông tin với chức năngtruyền dẫn, ví dụ như truy cập getway kết nối với DSLAM hay trình STB

sử dụng trình duyệt web để kết nối với Middleware server Trong chứcnăng này, hộp set top box (STB) lưu trữ một số các thành phần quan trọngnhư các key quản lý thực trạng số DRM (Digital Rights Management) vàthông tin xác thực user Khối chức năng thuê bao sẽ sử dụng EPG cho phépkhách hàng lựa chọn hợp đồng để truy cập và yêu cầu nó từ các chức năngđiều khiển IPTV Nó cũng nhận các giấy phép số và các key DRM để truycập nội dung

- Bảo mật: Tất cả các chức năng trong mô hình IPTV đều được hỗ trợ

các cơ chế bảo mật 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 mật đểtránh các thuê bao không được xác thực có quyền sửa đổi và truy cập nộidung Chức năng thuê bao sẽ bị giới hạn sử dụng các cơ chế bảo mật đượctriển khai tại STB và Middleware server Tóm lại, tất cả các ứng dụng vàcác hệ thống hoạt động trong môi trường IPTV sẽ có các cơ chế bảo mậtluôn sẵn sàng được sử dụng để tránh các hoạt động trái phép

Các thành phần trong môi trường IPTV sẽ tương ứng với các chứcnăng Ví dụ chức năng điều khiển IPTV bao gồm các thành phầnMiddleware và quản lý quyền nội dung số DRM Khi phân phối các nhiệm

vụ, một nhóm phụ trách các chức năng điều khiển IPTV sẽ có khả năng sắpxếp tất cả các ứng dụng tương ứng với các thành phần cho chức năng đó.Hình 1.3 mô tả các thiết bị thực hiện các chức năng trong môi trường IPTV

Hình 1.3 Các thành phần của cấu trúc chức năng 1.3 Vấn đề phân phối IPTV

Các kiểu lưu lượng mạng IP thời gian thực khác nhau được tạo ra bởicác loại dịch vụ trên nền IP khác nhau như VoIP và truy cập Internet tốc độcao Với mỗi loại dịch vụ có những đặc điểm riêng về nội dung, vì thế cầnphải có những phương thức phân phối thích hợp Hiện nay có 3 phương

thức dùng để phân phối nội dung IPTV qua mạng IP là unicast, broadcast

và multicast

1.3.1 Unicast

Unicast (ứng dụng truyền thông đơn hướng) là một phương thứctruyền thông tin giữa một bộ phát và một bộ thu thông qua một môi trườngtruyền thông xác định Trong truyền unicast, mọi luồng video IPTV đềuđược gửi tới một thiết bị khác hàng IPTVCD Vì thế, nếu có nhiều hơn mộtuser IPTV muốn nhận kênh video tương tự thì IPTVCD sẽ cần tới mộtluồng unicast riêng rẽ Một trong các luồng đó sẽ truyền tới các điểm đíchqua mạng IP tốc độ cao Nguyên tắc thực thi của unicast trên mạng IP làdựa trên việc phân phối một luồng nội dung được định hướng tới mỗi userđầu cuối Từ góc độ của kỹ thuật này, thì việc cấu hình thực thi khá dễdàng, tuy nhiên nó không có hiệu quả về băng thông mạng Hình 1.4 trìnhbày việc thiết lập các kết nối khi có 5 thuê bao IPTV truy cập một kênhbroadcast trên mạng tốc độ cao hai chiều

Như trên hình 1.4, khi nhiều user IPTV truy cập cùng một kênh IPTVtại cùng một thời điểm, thì một số các kết nối định hướng được thiết lậpqua mạng Trong ví dụ này, server cần cung cấp kết nối tới mọi thuê bao cóyêu cầu truy cập kênh 10, với tổng số là 5 luồng riêng rẽ bắt đầu từ servernội dung và kết thúc tại router đích Năm kết nối này sau đó được địnhtuyến tới các điểm đích của nó Các kết nối được kéo dài tới hai tổng đàikhu vực (Regional Office), với 3 kết nối tới tổng đài khu vực 1 và hai kếtnối tới tổng đài khu vực 2 Sau đó các kết nối được thiết lập giữa các routertại tổng đài khu vực với các getway đặt trong 5 hộ gia đình Đây là phươngthức truyền dẫn IP video tốt cho các ứng dụng theo yêu cầu như VoD, ở đómỗi thuê bao nhận 1 luồng duy nhất

Hình 1.4 Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV

1.3.2 Broadcast

Broadcast (ứng dụng quảng bá) dùng để gửi một gói thông tin đến tấtcác nút mạng trong mạng Các mạng IP cũng hỗ trợ chức năng truyềnbroadcast, về mặt nào đó giống như kênh IPTV được đưa tới mọi thiết bịtruy cập được kết nối vào mạng băng rộng Khi một server được cấu hìnhtruyền broadcast, một kênh IPTV gửi tới tất cả các thiết bị IPTVCD đượckết 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 phùhợp cho các ứng dụng IPTV là trong thực tế kỹ thuật truyền thông tin nàykhông hỗ trợ việc định tuyến

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

và các thiết bị IPTVCD khác bị tràn ngập khi tất cả các kênh được gửi tớitất cả mọi người [10]

1.3.3 Multicast

Multicast (ứng dụng truyền thông đa hướng) là hình thức quảng bámột thông điệp hay một gói tin đến một nhóm nút mạng hay người dùngtrên mạng LAN, WAN hay Internet Multicast là phương thức thường đượccác nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để phát quảng bá các chương trình trựctiếp 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 Trong phạm vi triển khaiIPTV, mỗi nhóm multicast được truyền broadcast các kênh truyền hình và cácthành viên của nhóm tương đương với các thiết bị IPTVCD

Hình 1.5 Các kết nối được sử dụng trong kỹ thuật multicast

Vì thế, mỗi kênh IPTV chỉ được đưa tới IP-STB muốn xem kênh đó.Đây là cách hạn chế được lượng tiêu thụ băng thông tương đối thấp vàgiảm gánh nặng xử lý trên server

1.4 Các công nghệ cho IPTV

Có nhiều công nghệ khác nhau được yêu cầu để thực thi đầy đủ hệthống IPTV trong thực tế, một số công nghệ chung đã được diễn giải trongcác tài liệu khác Trong phần này chỉ đề cập tới một số công nghệ cơ bảnđược sử dụng cho các ứng dụng IPTV

1.4.1 Vấn đề xử lý nội dung

Các hệ thống xử lý nội dung tiếp nhận các tín hiệu video thời gianthực từ rất nhiều nguồn khác nhau, hình thức của chúng là một định dạngthích hợp để STB có thể giải mã và hiển thị trên màn hình Tiến trình nàybao gồm các chức năng sau:

- Nén: các nguồn video tương tự, quá trình nén số được thực thi trên

mỗi tín hiệu video trước khi nó được phát lên hệ thống iPTV Tốc độ caonhất của dữ liệu video và độ dài của gói tin được thực hiện sao cho phù hợpvới tất cả các nguồn video đầu vào, và để đơn giản hóa công việc truyềndẫn và các chức năng ghép kênh

- Chuyển mã: các luồng video tương tự đã được định dạng số, đôi khi

nó cần được chuyển đổi sang thuộc tính MPEG hoặc cấp độ luồng tới thíchhợp với các bộ STB Chuyển mã nội dung định dạng chất lượng cao HDcung cấp các chuẩn để chuyển mã gốc là MPEG-2 thành H.264 để có đượcbăng thông thấp hơn cho các mạng đường dây thuê bao số DSL

- Chuyển đổi tốc độ: bản chất của việc chuyển đổi tốc độ là tiến trình

chuyển đổi tốc độ bit của luồng video số tới Ví dụ như luồng chuẩn SD là 4,5Mbps có thể cần phải giảm xuống 2,5 Mbps để sử dụng trong hệ thống IPTV

- Nhận dạng chương trình: mỗi luồng video cần được ghi một nhãn

duy nhất trong hệ thống IPTV, do đó các thiết bị ghép kênh và các bộ STB

có thể xác định chính xác các luồng video Mỗi chương trình audio hay

video bên trong mỗi luồng truyền dẫn MPEG phải được xử lý để đảm bảokhông có sự trùng lẫn chương trình

- Việc xử lý nội dung có thể được thực thi trên một luồng video trực

tiếp hoặc đã được lưu trữ bên trong video server

1.4.2 VoD và Video server

Cấu trúc của hệ thống VoD sử dụng công nghệ video-over-IP trênhình 1.6 bao gồm 4 thành phần chính Đầu tiên, nội dung phải được xử lýcho việc lưu trữ và phân phối bằng quá trình nén và mật mã tại trạm tiền xử

lý nội dung Một VoD server lưu trữ nội dung và tạo luồng gửi tới thuêbao Mỗi thuê bao sẽ có một bộ STB để nhận và giải mã nội dung, sau đóđưa lên màn hình hiển thị Bộ STB cũng cung cấp cho thuê bao một danhsách các dịch vụ từ thành phần quản lý thuê bao và hệ thống truy cập cóđiều kiện Đây là một hệ thống con nhận các lệnh từ thuê bao, gửi nhữnglệnh thích hợp tới VoD server và phân phối các key giải mã cho các bộ STB

Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống VoD

Các video server là yếu tố cần thiết cho mọi hệ thống VoD, do chúngtạo ra các luồng video trong thực tế và gửi chúng tới mỗi thuê bao Các server

có dung lượng bộ nhớ lớn nhỏ khác nhau tùy thuộc vào các ứng dụng khácnhau Trong phần này chỉ đề cập đến một số khía cạnh của các server và cáchthức chúng được sử dụng cho việc phân phối nội dung Dung lượng lưu trữ nộidung được hỗ trợ trên một server có thể lớn hoặc nhỏ Sẽ không phù hợp nếuserver lưu trữ nhiều nhưng chỉ phục vụ một số ít thuê bao

Khi đầu tư xây dựng một server, cần phải chú ý tới dung lượng củaserver để có thể đáp ứng các yêu cầu đặt ra Video server có thể là mộttrong các loại sau:

- Các server sản xuất được sử dụng trong công việc sản xuất các

video, ví dụ như trong các mạng truyền hình Để cho các đối tượng này,một server cần phải có được nội dung lý tưởng nhất trong các định dạngkhác nhau và nhanh chóng phân phối các file chứa nội dung tới thuê baokhi họ cần, các server này dung lượng thường rất nhỏ Thay vào đó, là cácthiết bị có dung lượng lớn và hỗ trợ tốt việc tìm nội dung, bao gồm cáccông cụ hỗ trợ dữ liệu lớn và dữ liệu đó là các file gồm nhiều phiên bản

- Các server cá nhân và công ty được sử dụng trong trường hợp có số

luồng video để phân phối đồng thời thấp, ví dụ như một gian hàng trưngbày của công ty có từ 5 đến 10 người xem cùng một lúc Đây là loại serverthường được xây dựng trên PC với các phần mềm được chuyên dụng hóa

- Các nhà cung cấp server cần các server được thiết kế đặc biệt có khả

năng lưu trữ hàng nghìn giờ nội dung chương trình và khả năng phân phốitới hàng trăm hoặc hàng nghìn người xem cùng một lúc Dung lượng củacác hệ thống này thật sự rất lớn, ví dụ để cung cấp cho 1000 user cùng mộtlúc, với mỗi user là một luồng 2,5 Mbps Như vậy server cần có tốc độ dữliệu xuất ra là 2,5 Gbps

Các nhà cung cấp sử dụng 2 phương thức để phân phối server trongmạng của họ Như trên hình 1.7, đầu tiên là phương thức tập trung hóa, các

server lớn, dung lượng cao được xây dựng tại những vị trí trung tâm, chúngphân phối nội dung cho thuê bao thông qua các liên kết tốc độ cao kết nốitới mỗi nhà cung cấp dịch vụ nội hạt Phương thức thứ hai là phân phối hóaserver, ở đó các server nhỏ hơn được đặt tại các vị trí gần thuê bao vàserver chỉ cung cấp cho các thuê bao trong vùng đó Trung tâm Libraryserver sẽ download các bản copy nội dung cung cấp cho các Hub serverphân phối có yêu cầu Trong phương thức tập trung hóa thì giảm được sốlượng server cần phải xây dựng, giảm giá thành trong việc truyền dẫn vàlưu trữ nội dung tại các vị trí khác nhau Còn trong phương thức phân phốihóa thì giảm được số lượng băng thông cần thiết giữa các vị trí Cả haiphương thức đều được sử dụng trong thực tế, dung lượng của VoD serverphụ thuộc vào cấu trúc hệ thống và sở thích của người xem.

Hình 1.7 Mô hình triển khai server

1.4.3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động

Việc phân phối các dịch vụ video tới khách hàng yêu cầu nhiều thiết

bị phần cứng có độ tin cậy cao Một phần mềm lớn cũng được yêu cầu đểquản lý số lượng công việc khổng lồ đó, từ việc thông báo cho khách hàng

về các chương trình trên các kênh broadcast khác nhau cho tới dữ liệu cầnthiết cho việc lập hoá đơn các dịch vụ mà khách hàng đã đăng ký Tậptrung lại, các hệ thống phần mềm này gọi là hệ thống hỗ trợ hoạt động OSS(Operations Support Systems) và nó có thể bao gồm nhiều dạng khác nhau.Một số chức năng được cung cấp bởi các hệ thống IPTV OSS như sau:

- Hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide)

cung cấp cho người xem lịch phát kênh broadcast và tên các chương trình VoDsẵn có Hướng dẫn này có thể bao gồm cả các kênh broadcast thông qua việc lựachọn chương trình hoặc hướng dẫn chương trình tương tác cho phép user lên lịchcác kênh được phát trong tương lai Một số các nhà khai thác dịch vụ IPTV sửdụng các công ty bên ngoài để cung cấp dữ liệu hướng dẫn chương trình

- Hệ thống phân quyền được yêu cầu khi các thuê bao đăng ký xem

nội dung thông qua hệ thống IPTV Hệ thống này cần có khả năng kiểm trathông tin tài khoản của khách hàng, đó là căn cứ để hệ thống phân quyền cóthể đáp ứng các yêu cầu của thuê bao hay không Hệ thống này cần kết nốivới hệ thống lập hoá đơn thuê bao

- Truy cập nội dung trực tuyến (e-mail, web) được cung cấp bởi một

số hệ thống IPTV, cho phép user có thể xem nội dung trên PC tương tự nhưxem trên Tivi nhưng không cần bộ giải mã IP STB

- Hệ thống lập hoá đơn và quản lý thuê bao sẽ bảo quản dữ liệu chính

về mỗi thuê bao, bao gồm hợp đồng, các chi tiết hoá đơn, các trạng thái tàikhoản, và các thông số nhận dạng thiết bị

Các hệ thống OSS có thể là thành phần đầu tư chính của các nhà cungcấp dịch vụ IPTV về cả thời gian lẫn tiền bạc Bởi vì nó đảm bảo các phầnmềm cần thiết được mua từ nhiều nhà cung cấp khác nhau sẽ thực thi đầy

đủ các chức năng đã được lựa chọn bởi nhà cung cấp Việc tích hợp các hệthống này có thể mất nhiều tháng, và nhiều công việc cần được hoàn thànhtrước khi cung cấp dịch vụ cho số lượng lớn thuê bao Hơn nữa, các chi phítrên là yếu tố để cố định giá dù dịch vụ thu hút được 1000 hay 100000 thuê

bao Cũng như vậy, chi phí lắp đặt các hệ thống OSS cần được xem xét cẩnthận trong kế hoạch kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ, việc tínhtoán chi phí lắp đặt OSS nằm trong giai đoạn đầu tiên của kế hoạch triểnkhai, các chi phí này có thể vượt trội giá thành của phần cứng hệ thống cho

số lượng thuê bao thấp hơn

1.5 Các dịch vụ và ứng dụng của IPTV

Các ứng dụng cho triển khai IPTV cung cấp việc phân phối truyềnhình quảng bá số cũng như dịch vụ VoD như vậy, nó cho phép các nhàcung cấp đưa ra dịch vụ gọi là “triple play” bao gồm truyền hình, thoại vàdữ liệu Hạ tầng mạng IPTV cũng cung cấp hầu hết các ứng dụng videocộng thêm sau khi việc lắp đặt hạ tầng mạng tại các vị trí phù hợp Nhưngtrong phần này chỉ trình bày một số dịch vụ đã được triển khai bởi các nhàcung cấp dịch vụ IPTV tại Việt Nam Đó là truyền hình quảng bá kỹ thuật

số, dịch vụ VoD và quảng cáo có địa chỉ

1.5.1 Truyền hình quảng bá kỹ thuật số

Khách hàng sẽ nhận được truyền hình số thông thường bằng IPTV.Truyền hình quảng bá số được phân phối tới thuê bao thông qua truyềnhình cáp đã được nâng cấp hoặc hệ thống vệ tinh Sự khởi đầu của các côngnghệ DSL tốc độ cao hơn như ADSL2 và ADSL2+ đã mang đến một cuộccách mạng lớn trong lĩnh vực này Với các công nghệ tốc độ cao này chophép IPTV có thêm độ tin cậy và tính cạnh tranh với các dịch vụ truyềnhình thu phí khác

IPTV có đầy đủ khả năng để đưa ra các dịch vụ chất lượng cao khácnhau và nhiều dịch vụ hơn so với các nhà cung cấp truyền hình thu phí cáp

và vệ tinh trong quá khứ Một lợi ích khác của IPTV là nó có nhiều nộidung và số kênh lớn hơn để lựa chọn, tùy thuộc vào sở thích của kháchhàng Đặc biệt khách hàng có thể tự chọn lựa nguồn nội dung đa dạng này Chức năng của truyền hình quảng bá thông thường, truyền hình cáp và

vệ tinh là cung cấp tất cả các kênh đồng thời tới nhà thuê bao Tuy nhiên,

IPTV chỉ phân phối các kênh mà khách hàng muốn xem và nó có khả năngcung cấp không giới hạn số kênh này Khách hàng sẽ tự do điều khiểnnhững gì họ muốn xem và xem vào bất cứ lúc nào họ muốn Đây là đặctính vốn có và có thể xảy ra của IPTV vì nó có sự kết hợp của khả năngtương tác hai chiều trên nền mạng IP

1.5.2 Video theo yêu cầu VoD (Video on Demand)

VoD là dịch vụ cung cấp các chương trình truyền hình dựa trên cácyêu cầu của thuê bao Các dịch vụ truyền hình được phát đi từ các bộ lưutrữ phim truyện, chương trình giáo dục hay tin tức thời sự thời gian thực.Ứng dụng VoD cung cấp cho từng thuê bao riêng lẻ để chọn nội dungvideo và họ xem nó vào lúc thích hợp nhất

Khi hạ tầng mạng IPTV đầu tiên được thiết kế thì các ứng dụng và cácdịch vụ tạo lợi nhuận như điện thoại video, hội thoại truyền hình, đào tạo từ

xa và camera giám sát an ninh tại nhà đều có thể cung cấp cho khách hàng

Có thêm một số dịch vụ và đặc tính tiên tiến hơn so với hệ thống truyềnhình quảng bá truyền thống

1.5.3 Quảng cáo có địa chỉ

Thông tin tin nhắn đặc biệt hoặc nội dung đa phương tiện giữa thiết bị

và khách hàng dựa trên địa chỉ của họ gọi là quảng cáo có địa chỉ Địa chỉđược công bố của khách hàng có thể biết được thông qua việc xem xét kỹprofile của người xem Nó được thực hiện bởi lệnh để xác định dù tin nhắn quảngcáo phù hợp hoặc không phù hợp với người nhận Vì thế, quảng cáo có địa chỉ chophép tính toán nhanh chóng và chính xác hiệu quả của chiến dịch quảng cáo

Sự hợp tác của người xem là diện mạo của quảng cáo có địa chỉ Ngaykhi truyền hình IP được bắt đầu, các hệ thống truyền hình IP có thể hỏihoặc nhắc nhở người xem khai báo tên của họ từ danh sách đã đăng ký Đổilại, người xem sẽ muốn chọn tên chương trình của họ Tại đây, tên chươngtrình đã có một profile và các tin nhắn quảng cáo có thể được lựa chọn,cách xem tốt nhất là kết nối tới profile của người xem Bởi vì, các đặc tính

tiên tiến đã được đưa ra của truyền hình IP ví dụ như các cuộc gọi tới, mail và hướng dẫn chương trình đều nhớ các kênh yêu thích, người xem cóthể thực sự xem chúng

e-Thu nhập được tạo ra bằng cách gửi các tin nhắn quảng cáo có địa chỉtới người xem, với các profile đặc biệt có thể lớn gấp 10 đến 100 lần thunhập từ quảng cáo quảng bá thông thường Khả năng gửi các quảng cáothương mại tới một số người xem đặc biệt cho phép các nhà quảng cáo cốđịnh được quỹ đầu tư chính xác cho quảng cáo có địa chỉ Nó cũng chophép các nhà quảng cáo thử nghiệm một số quảng cáo thương mại kháctrong cùng một vùng tại cùng một thời điểm

1.6 Kết luận chương 1

Như vậy IPTV đóng vai trò phân phối các dữ liệu, kể cả hình ảnh, âmthanh, văn bản qua mạng sử dụng giao thức Internet Điều này nhấn mạnhvào việc Internet không đóng vai trò chính trong việc truyền tải thông tintruyền hình hay bất kì loại nội dung truyền hình nào khác Thay vào đó,IPTV sử dụng IP là cơ chế phân phối mà theo đó có thể sử dụng Internet,đại diện cho mạng công cộng dựa trên IP, hay có thể sử dụng mạng riêngdựa trên IP

Hạ tầng mạng IPTV end-to-end có thể bao gồm tất cả hoặc một sốthành phần sau:

- Trung tâm dữ liệu IPTV là nơi chịu trách nhiệm xử lý và điều chế

nội dung để phân phối trên một mạng băng rộng

- Mạng phân phối IPTV bao gồm nhiều kỹ thuật để truyền tải nội dung

IPTV từ trung tâm dữ liệu tới người sử dụng

- Bộ giải mã STB hoặc các gateway được đặt tại nhà thuê bao để cung

cấp các kết nối từ Tivi tới mạng truy cập IP

- Mạng gia đình có khả năng phân phối dữ liệu, thoại và video giữa

các thiết bị khác nhau

Ngoài cấu trúc cơ sở hạ tầng, cấu trúc mạng IPTV còn được cụ thểbằng các cấu trúc chức năng Cấu trúc chức năng sẽ cụ thể hóa nhiệm vụcủa từng thành phần tham giao vào mạng phân phối IPTV Cấu trúc chứcnăng bao gồm 6 chức năng: cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điềukhiển, vận chuyển, thuê bao và bảo an

Khi triển khai mạng IPTV để phân phối nội dung cho thuê bao thì vấn

đề cần quan tâm là các cơ chế được sử dụng Có ba cơ chế phân phối làunicast, broadcast, và multicast Tùy vào dịch vụ phân phối mà có các cơchế phân phối thích hợp

Khi triển khai dịch vụ IPTV, các nhà khai thác đã thấy được khả năngcung cấp nhiều loại dịch vụ và tính toán được doanh thu từ dịch vụ này.Doanh thu đó đạt từ rất nhiều dịch vụ và ứng dụng, nhưng hiện nay có baloại dịch vụ và ứng dụng mang lại lợi nhuận chính đó là truyền hình kỹthuật số, VoD và quảng cáo có địa chỉ

Đó cũng là những tiêu đề cơ bản cho việc tìm hiểu về công nghệ IPTVtrên mạng xDSL ở chương 2

Chương 2 CÔNG NGHỆ IPTV TRÊN MẠNG xDSL

Ngày nay, nhu cầu của khách hành về các dịch vụ băng rộng đangtăng nhanh Khách hàng là các doanh nghiệp thường yêu cầu các dịch vụbăng thông rộng tương tác như: truy nhập internet tốc độ cao, hội nghịtruyền hình, video theo yêu cầu Còn những khách hàng thông thường thìyêu cầu các dịch vụ tương tác như phim theo yêu cầu, truyền hình số Vấn đề khó khăn nằm trên những Kilomet cuối tới thuê bao sử dụng, cácđôi dây đồng đã được sử dụng từ xưa tới nay để cung cấp các dịch vụPSTN cho khách hàng trên khắp thế giới Mạng truy nhập PSTN chỉ cung

cấp một băng tần thoại hạn hẹp 0,3-3,4KHz với tốc độ truyến số liệu tối đa

là 56Kbps nên không đáp ứng được việc truyền tải các khối dữ liệu lớn cónội dung phong phú kèm hình ảnh sống động Để giải quyết vấn đề nàybằng giải pháp của xDSL là sử dụng dải tần lớn hơn phía trên dải tần màdịch vụ thoại sử dụng vì vậy băng thông truyền dẫn cao hơn đáp ứng đượcnhu cầu của khách hàng Trong chương 2 này sẽ trình bày về công nghệtruy nhập xDSL, nguyên lý và các phiên bản của xDSL Qua đó tìm hiểucông nghệ IPTV trên các phiên bản của mạng xDSL

2.1 Công nghệ truy nhập xDSL

2.1.1 Lịch sử của xDSL

Định nghĩa khái niệm ban đầu của xDSL xuất hiện từ năm 1989, từJ.W Lechleider và các kỹ sư thuộc hãng Ballcore Sự phát triển xDSL bắtđầu ở Đại học Standford và phòng thí nghiệm AT&T Bell Lab năm 1990 DSL (Digital Subscriber Line) là công nghệ chuyển tải thông tin băngthông rộng đến nhà khách hàng hay đến doanh nghiệp nhỏ thông quađường dây cáp đồng có sẵn của mạng điện thoại nội hạt Vì vậy DSL khôngphải là mạng chuyển mạch giống như PSTN hay ATM mà DSL chính làmạng truy nhập (Access Network)

Trong DSL thường được viết xDSL là một họ hay một nhóm côngnghệ và tiêu chuẩn DSL dùng để truyền dữ liệu tốc độ cao trên đôi cápxoắn “x” có thể là viết tắt của: H, SH, I, V, A hay RA tuỳ thuộc vào loạidịch vụ sử dụng DSL Công nghệ xDSL ngày xưa chỉ là hệ thống số dùng

để thay thế công nghệ truyền số ISDN đã có Ngày nay hệ thống xDSL chophép truyền cả số và tương tự trên cùng một đôi cáp xoắn với tốc độ caohơn rất nhiều Mặc dù đã được chuẩn hóa nhưng có nhiều hệ thống xDSLphát triển theo các hướng riêng Kết quả là một số thiêt bị xDSL khác nhauthì không đồng bộ nhau

Hệ thống xDSL đầu tiên là đường dây thuê bao số tốc độ cao HDSL(High speed Digital Subscriber Line) Hệ thống HDSL truyền tốc độ cao(T1/E1) với khoảng cách xa mà không cần dùng trạm lập (repeater) Hệthống HDSL này sử dụng 2 hoặc 3 đôi cáp truyền dữ liệu với tốc độ lên đến2Mbps Sau đó công nghệ điều chế mới hiệu quả hơn dùng đường dây thuêbao số không đối xứng ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) chophép hệ thống tăng tốc độ truyền dữ liệu từ trung tâm (cung cấp dịch vụ)đến nhà khách hàng lên đến 6Mbps (một số hệ thống ADSL cho tốc độ đến8Mbps) Hệ thống ADSL được phát triển thành RADSL và G.Lite là loạiADSL có tốc độ thấp hơn Để nâng cao hiệu quả của các thiết bị sử dụngISDN thì một công nghệ DSL ra đời tương ứng với ISDN gọi là IDSL.Trong kiểu truyền đối xứng dùng trong DSL có G.shdsl (Single pairHDSL) cho phép truyền với nhiều tốc độ khác nhau VDSL truyền đốixứng đến tốc độ 26Mbps trên một khoản cách ngắn VDSL cũng có thểtruyền không đối xứng với tốc độ tối đa 52Mbps [9]

2.1.2 Lợi ích của xDSL

Sử dụng lại đường dây điện thoại có sẵn và sử dụng được nhiều dịch vụ như:

- Truy nhập internet

- Đào tạo từ xa

- Truyền dữ liệu

- Tốc độ thấp do thiếu băng thông truyền hẹp

- Chiếm đường điện thoại khi truy nhập dữ liệu

- DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer): là bộ ghép

truy nhập DSL cho phép ghép nhiều users truyền chung vào một đườngtruyền tốc độ cao (như bộ tập trung) Việc sử dụng công nghệ DSLAM nàylàm giảm số đường kết nối vật lý giữa tổng đài trung tâm CO (Centraloffice) với đường trục (Backbone) Kỹ thuật ghép kênh trong DSLAM cóthể là ghép kênh phân chia thời gian TDM (Time Division Multiplex),chuyển tiếp khung Frame-Relay, IP hoặc phương thức truyền dẫn khôngđồng bộ ATM (Asynchronous Transfer Mode) Thuận lợi của việc dùng kỹthuật Frame-Relay, IP hoặc ATM là cho phép giới hạn tốc độ đường lên

thấp hơn tốc độ đường truy nhập xuống đến các user, rất thích hợp cho dịch

vụ truy nhập internet hơn

- xTU-C (All the different Transceiver Units-Central): tất cả các khối

máy thu phát khác nhau - phía tổng đài là thiết bị xDSL Transceiver đặt tại

CO Một DSLAM có thể chứa nhiều kiểu xTU-C khác nhau như: ATU-Ccho ADSL, STU-C cho SHDSL, vTU-C cho VDSL

- xTU-R (All the different Transceiver Units-Remote): tất cả các khối

máy thu phát khác nhau - phía đầu xa là thiết bị xTU-R Tranceiver đặt tại phía

đầu xa như tại phía khách hàng xTU-R được kết nối cùng loại với xTU-C tươngứng xTU-R đóng vai trò là tớ và nhận lệnh từ xTU-C chủ để điều chỉnh mức tínhiệu và tốc độ của luồng dữ liệu hay thực hiện chức năng hoạt động, quản lý vàbảo dưỡng OAM (Operations, Administration and Maintenance)

2.2.2 Chức năng của lớp vật lý xDSL

- Thiết lập và giải phóng các mạch kết nối vật lý giữa hai thiết bị DSL

- Xác định các thông số đường dây: Đường kính cỡ cáp, chiều dài cáp,

khoảng cách các rẽ nhánh cáp

-Xác định mức công suất phát, điều chế tín hiệu

- Giám sát lỗi và hiển thị lỗi như tốc độ lỗi bits hoặc lỗi hệ thống quản lý

2.3 Các phiên bản của xDSL

Sự khác biệt giữa các phiên bản của DSL là về tốc độ dữ liệu truyềntrên mạng cáp đồng có sẵn Tùy theo lọai ứng dụng mà sử dụng lọai xDSLcho phù hợp Các phiên bản của xDSL có thể chia làm 2 nhóm [3]:

Nhóm đối xứng (Symmetric): cho phép truyền với tốc độ bằng nhau

theo cả hai hướng từ user đến mạng lõi và ngược lại Lọai này phù hợp chocác ứng dụng như Video conferencing hay kết nối luồng E1/T1

• IDSL (ISDN Digital Subscriber Line)

IDSL (đường dây thuê bao số ISDN) được phát triển từ Basic RateISDN và còn được gọi là ISDN DSL vì tốc độ truyền dữ liệu của nó cũng gần

giống với tốc độ truyền dữ liệu của mạng liên kết số đa dịch vụ ISDN (IntegratedServices Digital Network) Nó cũng sử dụng mã đường truyền ISDN là 2B1Q.Tuy nhiên, dạng dữ liệu và ứng dụng của IDSL thì khác với ISDN.

Sự khác biệt giữa IDSL và ISDN:

- IDSL không sử dụng quay số (Dial-up) còn ISDN thì dùng quay số.

- IDSL không sử dụng chuyển mạch như ISDN

- IDSL chỉ dùng một mạch điện còn ISDN dùng hai mạch điện

- IDSL không qua hệ thống tổng đài thọai CO mà chỉ kết nối vào thiết bị

Router tương ứng tại CO, còn ISDN thì phải qua hệ thống chuyển mạch điện thọai.Tốc độ hỗ trợ IDSL: 64, 128, 144 Kbps

Số đôi dây cáp đồng sử dụng: 1

Khoảng cách truyền: 8 Km (0.5mm, 24AWG)

Ứng dụng: Game trực tuyến và audio/video tốc độ thấp

• HDSL (High-Speed Digital Subscriber Line)/HDSL2

Hình 2.2 Cấu trúc mạng HDSL

Công nghệ HDSL (đường dây thuê bao số tốc độ cao) sử dụng 2 đôidây đồng để cung cấp dịch vụ T1 (1,544 Mbps), 3 đôi dây để cung cấp dịch

vụ E1(2,048 Mbps) không cần lặp Sử dụng mã đường truyền 2B1Q tăng

số bit/baud thu phát đối xứng, mỗi đôi dây truyền một nửa dung lượng tốc

độ 784Kbps nên khoảng cách truyền xa hơn và sử dụng kỹ thuật khử tiếngvọng để phân biệt tín hiệu thu phát

Khi nhu cầu truy nhập các dịch vụ đối xứng tốc độ cao tăng lên, kỹthuật HDSL2 thế hệ 2 ra đời để đáp ứng nhu cầu truyền T1, E1 chỉ trên một

đôi dây đồng với một bộ thu phát nên có nhiều ưu điểm là hoạt động ở nhiều tốc

độ khác nhau, sử dụng mã đường truyền hiệu quả hơn mã 2B1Q, khoảng cáchtruyền dẫn xa hơn, có khả năng tương thích phổ với các dịch vụ DSL khác

Do sử dụng cả tần số thoại nên không cung cấp đồng thời cả dịch vụthoại nhưng công nghệ này được sử dụng rộng rãi cho các dịch vụ đốixứng trong mạng nội hạt thay thế các đường trung kế T1, E1 mà không cần

sử dụng bộ lặp, kết nối mạng LAN

Tiêu chuẩn sử dụng: ITU-T G991.1, ETSI TS 101 135V1.5.3 (2000-09) Tốc độ hỗ trợ HDSL: 2Mbps, 1.5Mbps và Nx64 kbps

Số đôi cáp đồng sử dụng: 1,2 hay 3 tùy thuộc vào model

Khoảng cách truyền: 3 đến 5 Km tùy lọai model: 2 hoặc 3 đôi cáp

Ưu điểm:

- Là công nghệ truyền dẫn đối xứng

- Tận dụng được cơ sở hạ tầng là cáp đồng

- Tốc độ cao có thể đạt từ T1 (1.544 Mbps) đến T3 (2.044Mbps)

- Khoảng cách truyền dẫn xa hơn

- Có khả năng tương thích phổ với các dịch vụ DSL khác

Nhược điểm:

- Không sử dụng để truyền dẫn được cả dữ liệu và tín hiệu thoại

- Khoảng cách truyền không xa bằng công nghệ bất đối xứng

• SHDSL (single-pair HDSL)

Hình 2.3 Cấu trúc mạng SHDSL

Công nghệ DSL một đôi dây (Single pair DSL) truyền đối xứng tốc độ784Kbps trên một đôi dây, ghép kênh thoại và số liệu trên cùng một đường

dây, sử dụng mã 2B1Q Công nghệ này chưa có các tiêu chuẩn thống nhấtnên không được phổ biến cho các dịch vụ tốc độ cao

SDSL chỉ được ứng dụng trong việc truy cập trang Web, tải những tệpdữ liệu và thoại đồng thời với tốc độ 128Kbps với khoảng cách nhỏ hơn6,7Km và tốc độ tối đa là 1024Kbps trong khoảng 3,5Km

Tiêu chuẩn sử dụng: ITU-T G991.2, ETSI TS 101 524V1.1.3 (2001-11)Tốc độ hỗ trợ SHDSL: 192 kbps đến 2.312 Mbps

Số đôi cáp đồng sử dụng: 1

Khoảng cách truyền: 3 đến 10 Km tùy thuộc tốc độ

Ưu điểm:

- Dễ triển khai do sử dụng cơ sở mạng điện thoại sẵn có

- Tốc độ của dữ liệu lên tới 2,3Mbps download và upload với cùng một tốc độ

- Có khả năng hỗ trợ một số dịch vụ mạng như VoIP, VPN

- Phù hợp với các doanh nghiệp lớn

- Chức năng LAN-to-LAN

Nhược điểm:

- Không sử dụng được đồng thời fax và voice

- Chi phí tương đối cao

Nhóm không đối xứng (Asymmetric): cho phép truyền với tốc độ

khác nhau theo cả hai hướng từ user đến mạng lõi và ngược lại Tốc độtruyền dữ liệu phụ thuộc vào hướng truyền (hướng lên: upstream từ userđến mạng lõi, hướng xuống Downstream từ mạng lõi về users) Lọai nàythích hợp cho các dịch vụ như: Truy cập internet, VoD sử dụng tốc độdownstream nhanh hơn tốc độ upstream

• ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

ADSL có thể cho tốc độ downstream từ 384 Kbps đến 8Mbps, vớichiều dài 5.5 Km, tốc độ downstream đạt đến 8 Mbps tùy thuộc vào chấtlượng của đường dây Tốc độ của đường upstream từ 64 kbps đến 768 kbps.ADSL chủ yếu dùng để truy cập internet trên cùng đôi cáp đồng củadịch vụ điện thoại truyền thống POTS (Plain old Telephone Service)thông qua POTS Splitters

Tiêu chuẩn sử dụng: ITU-T G922.1, ANSI T1.413

lên nhỏ hơn nhiều so với hướng xuống Do đó tình trạng nhiễu xuyên âmđầu gần sẽ được giảm đi rất nhiều

- Độ tin cậy và bảo mật cao

- Dễ triển khai do sử dụng cơ sở mạng điện thoại sẵn có

- Chi phí hợp lý

- Có thể tải dữ liệu về vơi tốc độ 8Mbps

- Sử dụng đồng thời fax, voice mà không cần ngắt mạng

- Có khả năng hỗ trợ một số dịch vụ như VoIP, VPN

- Phù hợp với các doanh nghiệp vừa và lớn

- Nếu các thành phần của ADSL bị lỗi thì đường dây sẽ vẫn hoạt động

với vai trò của dịch vụ điện thoại truyền thống POTS

Nhược điểm:

- ADSL không triển khai được cho tất cả mọi đường dây thuê bao

- Tốc độ ADSL phụ thuộc nhiều vào khoảng cách từ thuê bao đến

DSLAM, vòng thuê bao càng dài thì tốc độ càng thấp

- Tốc độ đường lên và đường xuống chênh lệch nhau khá lớn

• ADSL.Lite (G.Lite) (Splitterless ADSL)

Hình 2.5 Cấu trúc mạng G.Lite

G.Lite cũng giống như ADSL nhưng không dùng splitter tại phíakhách hành G.Lite dùng kỹ thuật điều chế DMT và có tốc độ downstream1.5 Mbps, upstream 384 kbps.

G.Lite cũng dùng chung đường dây điện thọai của POTS để truy cậpInternet nhưng không dùng splitter tại phía khách hàng (CPE) mà chỉdùng splitter tại CO

Tiêu chuẩn sử dụng: ITU-T G922.2

Tốc độ hỗ trợ: Download 1.5 Mbps, Upload 384 Kbps

Số đôi cáp đồng sử dụng: 1

Khoảng cách truyền: 3 đến 8 Km tùy thuộc tốc độ

• VDSL (Very high-Speed Digital Subscriber Line)

Hình 2.6 Cấu trúc mạng VDSL

VDSL (đường dây thuê bao số tốc độ rất cao) hỗ trợ cả 2 mode đốixứng và không đối xứng VDSL cho tốc độ downstream đến 52Mbps vớikhoảng cách 0.3Km và tốc độ 13Mbps cho 1Km

Trong modes đối xứng VDSL đạt tốc độ 26Mbps với khoảng cách0.3Km và tốc độ 13Mbps cho 1Km VDSL rất thích hợp cho các ứng dụng

băng rộng trong tương lai Ứng dụng chính của VDSL là ứng dụng Video

on Demand (VoD) hay các ứng dụng multimedia

Tiêu chuẩn sử dụng: ETSI TS 101 270-2 V1.1.1 (2001-02)Tốc độ hỗ trợ: 52Mbps trong modes không đối xứng và 26Mbps trongmodes đối xứng

- Hỗ trợ khoảng cách tối đa là 1,2Km

- Chưa được hỗ trợ bởi các ISP chỉ dùng cho mạng LAN mở rộng

-

• So sánh giữa các lọai phiên bản xDSL

Bảng 2.1 So sánh giữa các lọai phiên bản xDSL

truyền dẫn

Số đôi dâyđồng sử dụng

HDSL 1,544 Mbps đối xứng

2,048 Mbps đối xứng 3,6-4,5 km

2 đôi

3 đôiHDSL2 1,544 Mbps đối xứng

2,048 Mbps đối xứng 3,6-4,5 km 1 đôiSHDSL 768 Mbps đối xứng

300 m-1 km 1 đôi

2.3 IPTV triển khai trên xDSL

Trong một vài năm gần đây có một số lớn các công ty điện thoại trênkhắp thế giới tuyên bố tham gia vào thị trường IPTV Sự tham gia của cáccông ty viễn thông vào thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đến kết quả làcác nhà cung cấp truyền hình cáp và mạng băng rộng không dây đưa ra cácdịch vụ thoại và truy cập Internet để cạnh tranh Đáp lại, các công ty viễnthông đang nắm giữ thuận lợi là hạ tầng mạng DSL bắt đầu đưa ra các dịch

vụ truyền hình thế hệ tiếp theo cho thuê bao của họ Chú ý rằng DSL làcông nghệ cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụbăng thông lớn trên sợi dây cáp đồng đang dùng chỉ để truyền thoại Nólàm biến đổi hạ tầng mạng cáp điện thoại đang tồn tại giữa tổng đài nội hạt

và điện thoại nhà khách hàng thành đường dây số tốc độ cao Đây là khảnăng cho phép các công ty điện thoại sử dụng mạng đang có của họ đểcung cấp các dịch vụ dữ liệu Internet tốc độ cao cho thuê bao

Băng thông là một vấn đề quan trọng trong việc phân phối các dịch vụIPTV thế hệ mới Một số mạng băng rộng dựa trên DSL hiện có được kếthừa từ các chuẩn DSL, nó không chỉ đơn giản là có khả năng hỗ trợ cácdịch vụ video tốc độ cao Hầu hết các mạng đó bị hạn chế trong việc phânphối luồng dữ liệu IP tới mỗi hộ gia đình Trong một số trường hợp nó khôngthể gửi tín hiểu truyền hình chất lượng chuẩn trên mạng truy cập DSL Việctăng quá trình thực thi được yêu cầu cho IPTV có thể đạt được bằng cách triểnkhai các công nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL [5]

• IPTV phân phối trên mạng ADSL

Đường dây thuê bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL là kỹ thuật trong

họ xDSL được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên các mạng viễn thông thếgiới ADSL là công nghệ kết nối điểm-điểm, nó cho phép các nhà cung cấpviễn thông phân phối các dịch vụ băng thông rộng trên đường dây cáp đồngđiện thoại đang tồn tại Nó được gọi là “bất đối xứng” vì thông tin được truyền

từ trung tâm dữ liệu tới thiết bị IPTVCD nhanh hơn thông tin được truyền từIPTVCD tới trung tâm dữ liệu Cũng vì thế đặc tính kết nối điểm-điểm củaADSL loại trừ được các biến đổi về băng thông của môi trường mạng chia sẻ Bằng việc sử dụng các kỹ thuật đặc trưng, ADSL cho phép tốc độdownstream là 8 Mbps và tốc độ upstream là 1,5Mbps Bởi vậy, một kếtnối ADSL chỉ đủ cho đồng thời hai kênh truyền hình quảng bá theo chuẩnMPEG-2 và một kết nối Internet tốc độ cao Điểm trở ngại chính củaADSL là phụ thuộc vào khoảng cách tính từ trung tâm dữ liệu của nhà cungcấp tới nhà khách hàng Nếu nhà khách hàng ở gần trung tâm dữ liệu thìchất lượng dịch vụ tốt hơn những nhà ở xa Dịch vụ ADSL giới hạn khoảngcách trên là 18.000ft hay 5,5Km

Các thiết bị ADSL cung cấp một kết nối kỹ thuật số trên mạng PSTN,tuy nhiên tín hiệu truyền là tín hiệu tương tự Các mạch ADSL phải sửdụng tín hiệu tương tự vì mạng mạch vòng nội hạt (local loop) không có

khả năng truyền các tín hiệu mã hóa dạng số Vì thế, một modem tại trungtâm dữ liệu IPTV chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu số thành các tín hiệutương tự để có thể truyền được Tương tự, tại nhà khách hàng cũng có mộtmodem chịu trách nhiệm chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu sốban đầu trước khi đi vào thiết bị IPTVCD

Các thiết bị được sử dụng để triển khai dịch vụ IPTV trên mạngADSL như trên hình 2.7 bao gồm:

- Modem ADSL: tại nhà thuê bao có một bộ thu phát ADSL hoặc

modem Modem thường kết nối bằng cổng USB hoặc giao tiếp Ethernet từmạng gia đình hoặc PC tới đường line DSL Đa số modem hiện này đềuđược tích hợp chức năng định tuyến để hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu và truycập Internet tốc độ cao

- Bộ lọc POTS: người dùng được kết nối với Internet bằng kết nối

băng thông rộng ADSL sẽ sử dụng một thiết bị gọi là bộ lọc POTS để lọctín hiệu dữ liệu từ các tín hiệu thoại Bộ lọc sẽ lọc tín hiệu tới thành tín hiệutần số thấp đưa tới điện thoại và tần số cao đưa tới mạng gia đình

- DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer): bộ ghép kênh

truy cập đường dây thuê bao số Tại mỗi tổng đài khu vực (RegionalOffice) của nhà cung cấp dịch vụ IPTV, DSLAM nhận các kết nối của thuêbao trên đường dây cáp đồng, tập hợp chúng lại và kết nối trở lại trung tâmdữ liệu IPTV bằng cáp quang tốc độ cao dựa trên mạng đường trục Đểtriển khai IPTV, DSLAM thường hỗ trợ truyền dẫn đa điểm (multicast) vìthế không cần phải tái tạo lại các kênh cho từng yêu cầu từ một người xemIPTV DSLAM chịu trách nhiệm trong việc phân phối nội dung IPTV từtổng đài khu vực tới các thuê bao IPTV

Hình 2.7 IPTV trên cấu trúc mạng ADSLDSLAM có hai loại là DSLAM lớp 2 và DSLAM nhận biết IP

DSLAM lớp 2: hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI và thực hiện các

chức năng như chuyển mạch lưu lượng giữa Ethernet và ATM, chuyển tiếpcác lưu lượng mạng ngược dòng (up-stream) và ngăn ngừa can nhiễu giữacác thuê bao IPTV Việc chuyển mạch giữa các mạch ảo ATM và các góiEthernet ngược dòng được dễ dàng bằng cách sử dụng cơ chế bắc cầu

DSLAM nhận biết IP: hỗ trợ các giao thức IP hoạt động tại lớp 3 trong

mô hình OSI Các chức năng tiên tiến được tích hợp trong các DSLAM nhậnbiết IP là tái tạo các kênh truyền hình quảng bá và kênh thực hiện theo lệnh Công nghệ ADSL là một ý tưởng cho các dịch vụ tương tác khácnhau, tuy nhiên, đó không phải là giải pháp tốt nhất để phân phối nội dungIPTV do các nguyên nhân sau:

- Tốc độ dữ liệu: tốc độ tối đa của ADSL là 8Mbps chỉ hỗ trợ sử dụng

tốt cho hai kênh truyền hình chất lượng cao và một số lưu lượng Internet,tuy nhiên, nó sẽ không thể đáp ứng được cho các nhà cung cấp IPTV khiphân phối các chương trình lớn tới thuê bao của họ