Các giải pháp công nghệ về truyền tín hiệu truyền hình trên mạng

Internet Services Provider Lightweight Directory Access Protocol Media Access Control Moving Picture Experts Group Multimedia Research Group MultiStreaming Area Information content NATur

===Fotech===

Ngô Đức Cường

CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VỀ TRUYỀN TÍN

HIỆU TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành : Điện tử - Viễn thông

HÀ NỘI – 2005

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

===Fotech===

Ngô Đức Cường

CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VỀ TRUYỀN TÍN

HIỆU TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành : Điện tử - Viễn thông

Cán bộ hướng dẫn : TS Ngô Thái Trị

Cán bộ đồng hướng dẫn : KS Bùi Văn Thành

HÀ NỘI – 2005

LỜI CẢM ƠN

Đài truyền hình Việt Nam, với sự giúp đỡ ân tình của các cán bộ thuộc Trung tâm đã giúp em hoàn thành Khoá luận tôt nghiệp

Qua đây em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến Thầy giáo TS Ngô Thái Trị - người đã tận tâm hướng dẫn, chỉ bảo và động viên em trong suốt quá trình thực tập cũng như khi bắt đầu nghiên cứu và hoàn thành đề tài

Xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến KS Bùi Văn Thành (cán bộ Trung tâm Tin học và Đo lường – Đài truyền hình Việt Nam) về sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình trong suốt quá trình thực tập và hoàn tất khoá luận

Cuối cùng, em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất của gia đình, bạn bè và thầy cô giáo - những người đã giúp đỡ, động viên em trong suốt những năm học đã qua

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, tháng 6 năm 2005

Sinh viªn

Ngô Đức Cường

TÓM TẮT NỘI DUNG

Truyền tín hiệu truyền hình trên mạng là một vấn đề lớn đặt ra cho cả hai ngành Truyền hình và Internet Một câu hỏi đặt ra ở đây là làm thế nào để truyền được tín hiệu truyền hình (cả video và audio) với dung lượng lớn trên đường truyền Internet băng thông hẹp hiện nay và bài toán ở đây chính là vấn đề băng thông Trải qua thời gian dài chúng ta mới tìm được lời giải cho bài toán này đó chính là những kết quả từ những thành tựu mới trong lĩnh vực truyền dẫn Internet tốc độ cao - đặc biệt là công nghệ đường dây thuê bao bất đối xứng ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

sử dụng kỹ thuật truyền dẫn băng rộng cho phép nâng tốc độ tải (download) lên 2 Mbps, 5 Mbps và cao hơn nữa Bên cạnh đó là kỹ thuật nén ảnh động với các chuẩn nén MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21…( chuẩn MPEG-4 cho phép giảm tốc độ truyền tải cần thiết của truyền hình số từ 4 – 6 Mbps xuống còn 1,5 – 2 Mbps) Tuy nhiên, hiện nay lời giải này có thể là tối ưu nhất nhưng với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ thì chúng ta sẽ tìm được những giải pháp có tính

ưu việt hơn nữa

Analog to Digital Converter

Asymmetric Digital Subscriber Line

Address Resolution Protocol

Advanced Streaming Format

Compact Disk

Customer Premise Equipment

Digital to Analog Converter

Domain Name Server

Digital Rights Management

Digital Storage Media

Digital Video Broadcasting

Double Video Disk

File Tranfer Protocol

High bit rate Digital Subscriber Line

HyperText Markup Language

HyperText Transfer Protocol

Internet Control Message Protocol

Internet Enginerring Task Force

Internet Protocol

Interactive Production Area

Internet Protocol version 4

Internet Protocol version 6

Intergrated Services Digital Network

Bộ chuyển đổi tương tự sang số Đường dây thuê bao số bất đối xứng Giao thức phân giải địa chỉ

Định dạng dòng tiên tiến Đĩa quang

Tổ chức tiêu chuẩn mạng quốc tế Giao thức mạng Internet

Khu vực sản xuất chương trình tương tác Giao thức mạng phiên bản 4

Giao thức mạng phiên bản 6 Mạng số tích hợp đa dịch vụ

Internet Services Provider

Lightweight Directory Access Protocol

Media Access Control

Moving Picture Experts Group

Multimedia Research Group

MultiStreaming Area

Information content NATural unit

National Television System Commitee

Phase Alternating Line

Personal Digital Assistant

Quality of Service

Reliable Multicast Protocol

Resource Reservatiion Protocol

Real-time Control Protocol

Real-time Transport Protocol

Real-time Streaming Protocol

Syschronized Multimedia Integration

Language

Secure Socket Layer

Set Top Box

Super Video Compact Disk

Transport Control Protocol

Transport Layer Security

Video Compact Disk

Video Home System

Video on Demand

Nhà cung cấp dịch vụ Internet Chuẩn giản đồ dịch vụ

Điều khiển truy cập thiết bị

Tổ chức chuyên nghiên cứu ảnh động

Tổ chức nghiên cứu dịch vụ đa phương tiện Khu vực dịch vụ đa luồng

Đơn vị tự nhiên chứa thông tin

Uỷ ban về hệ thống truyền hình quốc tế Pha thay đổi theo từng dòng

Thiết bị hỗ trợ cá nhân Dịch vụ tin cậy

Giao thức truyền đa dòng tin cậy cao Giao thức dành riêng tài nguyên mạng Giao thức kiểm soát thời gian thực Giao thức truyền tải thời gian thực Giao thức dòng dữ liệu thời gian thực Ngôn ngữ tích hợp truyền thông đa phương tiện đồng bộ

Lớp bảo vệ khe hở trong mạng Hộp chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự Đĩa hình có dung lượng lớn

Giao thức điều khiển truyền tin Bảo mật lớp truyền tin

Đĩa quang có hình

Hệ thống truyền hình tại nhà Truyền hình theo yêu cầu

VPN

XML

Virture Private Network

Extansible Markup Language

Mạng riêng ảo Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

1.3 Sự hội tụ các ưu điểm của truyền hình số và Internet

1.4 Khái niệm truyền hình Internet

1.5 Những ứng dụng của truyền hình Internet

CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH INTERNET

2.1 Giới thiệu về mạng truyền hình Internet

2.1.1 Cấu trúc mạng 2.1.2 Các chuẩn mạng 2.1.3 Khả năng nâng cấp mạng

2.1.4 Triển khai lắp đặt mạng

2.1.5 Chi phí

2.2 Công nghệ truyền hình Internet

2.2.1 Tạo chương trình truyền hình

2.2.1.1 Truyền hình theo yêu cầu

2.2.1.2 Truyền hình trực tiếp trên mạng

2.2.2 Truyền dẫn và phân phối

2.2.3 Hiển thị

CHƯƠNG 3 : CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN

TRÊN MẠNG HIỆN NAY 3.1 Khái quát về mạng Internet và mô hình TCP/IP

3.1.1 Mạng Internet

3.1.1.1 Giới thiệu về Internet

3.1.1.2 Các ứng dụng của Internet

3.1.2 Mô hình TCP/IP

3.1.2.1 Giao thức mạng IP

3.1.2.2 Giao thức TCP

3.1.3 Giới thiệu công nghệ ADSL

3.2 Các phương pháp truyền thông đa phương tiện

3.2.1 IP Unicast

3.2.2 IP Multicast

3.2.2.1 Truyền thông IP Multicast trên mạng Internet

3.2.2.2 Định tuyến trong truyền thông IP Multicast

3.2.3 Truyền thông IP Simulcast

3.2.3.1 Nguyên lý truyền thông IP Simulcast

3.2.3.2 Phương thức hoạt động truyền thông IP Simulcast

3.2.3.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ sử dụng truyền dẫn IP Simulcast

3.2.3.3.1 Quá trình bù trễ Jitter (Jitter Buffering)

3.2.3.3.2 Quá trình bù trễ sửa lỗi Retry Buffering

3.2.3.3.3 Ưu, nhược điểm của truyền thông IP Simulcast trên mạng Internet

3.2.4 Một số giao thức, ngôn ngữ và chuẩn kỹ thuật sử dụng trong truyền thông

đa phương tiện trên mạng Internet

3.2.4.1 Giao thức dành riêng tài nguyên mạng RSVP

(Resource Reservation Protocol)

3.2.4.2 Giao thức truyền tải thời gian thực RTP (Real-time Transport Protocol)

và giao thức kiểm soát thời gian thực RTCP (Real-time Control Protocol) 3.2.4.3 Giao thức truyền đa dòng tin cậy cao RMP (Reliable Multicast Protocols) 3.2.4.4 Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng XML (Extansible Markup Language)

SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language)

3.2.4.6 Giao thức dòng dữ liệu thời gian thực RTSP (Real-Time Streaming

Protocol) 3.2.4.7 Định dạng dòng tiên tiến ASF (Advanced Streaming Format)

CHƯƠNG 4 : CÁC GIẢI PHÁP CUNG CẤP CHƯƠNG TRÌNH VTV QUA MẠNG INTERNET

4.1 Xu thế và những điều kiện phát triển truyền hình Internet

4.2 Các giải pháp kỹ thuật đưa VTV lên Internet

4.2.1 Khái quát về hệ thống VTV Online

4.2.2 Hệ thống truyền dẫn và cung cấp chương trình VTV qua mạng Internet

4.2.3 Sản xuất và đưa chương trình VTV lên Internet

4.2.4 Tổ chức cơ sở dữ liệu và vấn đề quản trị dữ liệu, cập nhật thông tin

4.2.5 Giao diện Website VTV Online

4.2.6 Vấn đề thanh toán trực tuyến qua mạng

4.2.7 Bảo mật và đảm bảo an ninh hệ thống

4.3 Giải pháp kỹ thuật tổng thể cho hệ thống VTV Online đáp ứng nhu cầu

trao đổi, cung cấp tư liệu truyền hình qua mạng Internet

KẾT LUẬN

LỜI MỞ ĐẦU

công nghệ truyền hình đang chuyển sang một bước ngoặt mới, đó là quá trình chuyển

từ công nghệ tương tự sang công nghệ số Bên cạnh đó là sự bùng nổ, phát triển và sau

đó là xâm chiếm của công nghệ thông tin trong viễn thông và trong truyền hình Khiến hai ngành công nghệ này ngày càng xích lại gần nhau hơn và xu hướng hội tụ được xem là một giải pháp hợp lý, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của chúng trong nền kinh

tế thị trường Xu hướng này càng được khẳng định khi mà các nhà cung cấp Internet đang quan tâm đến việc phân phối các chương trình truyền hình, và các hãng truyền hình cũng triển khai các dịch vụ Internet trên mạng truyền thông của mình

Việc kết nối các chương trình truyền hình với hệ thống viễn thông Internet, nhiều hãng truyền hình đang tạo ra các dịch vụ truyền hình mới và hấp dẫn, có khả năng đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của khán giả

Sự thâm nhập ồ ạt của công nghệ thông tin trong truyền hình nói chung và quá trình hội tụ của truyền hình – Internet nói riêng đang đăt ra cho truyền hình Việt Nam những cơ hội và cũng là thách thức to lớn : cơ hội tạo ra những bước nhảy vọt về kỹ thuật để tiến kịp và vượt các nước trong khu vực và nguy cơ có thể bị tụt hậu và phụ thuộc vào nước ngoài về công nghệ, nếu chúng ta không nắm bắt và bỏ qua cơ hội thuận lợi này

Hiện nay, nhờ những thành tựu mới trong lĩnh vực truyền dẫn Internet tốc độ cao đặc biệt là công nghệ đường thuê bao số bất đối xứng ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) sử dụng kỹ thuật truyền thông băng rộng Broadband đã cho phép nâng tốc độ tải của các kết nối Internet lên đến 2 Mbps, 5 Mbps và có thể cao hơn nữa Bên cạnh đó là thành tựu trong lĩnh vực nén tín hiệu video (MPEG-4…) cho phép giảm tốc độ truyền tải cần thiết xuống còn 1,5-2 Mbps Đó là những tiền đề kỹ thuật cho sự hội tụ truyền hình Internet

công nghệ truyền tín hiệu truyền hình trên mạng Internet

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH INTERNET

-&& -

1.1 Giới thiệu

DVB-T ở Châu Âu đang gặp khó khăn, kế hoạch chuyển đổi phát sóng tương tự sang số bị trì hoãn, và có nguy cơ đổ vỡ tại một số nước, gây nhiều thiệt hại cho các đối tác trong

lộ trình chuyển đổi tương tự sang số Nhưng cũng trong thời điểm này, truyền hình phát sóng số trong các môi trường truyền dẫn khác (như truyền hình cáp, vệ tinh ) lại vươn lên và thu được nhiều thành tựu khả quan, khẳng định được vị trí của mình trong thế giới truyền thông giải trí Để đạt được kết quả đó, không thể không nói đến vai trò của các dịch vụ mới được xây dựng trên nền tảng của sự hội tụ hai công nghệ truyền

thông hiện đại là Truyền hình số và Internet

1.2 Các tiền đề kỹ thuật của sự hội tụ giữa truyền hình số và Internet

Sự phát triển và tiếp đó là sự xâm chiếm của Công Nghệ Thông Tin (CNTT) trong Viễn thông và Truyền hình – vốn được xem là hai lĩnh vực tương đối độc lập trong suốt quá trình hình thành và phát triển, khiến hai ngành công nghiệp này ngày một xích lại gần nhau hơn và xu hướng hội tụ được xem là giải pháp hợp lý, đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển của chúng trong nền kinh tế thị trường Xu hướng này càng được khẳng định khi mà các nhà cung cấp Internet đang quan tâm đến việc phân phối các chương trình truyền hình và các hãng truyền hình cũng triển khai các dịch vụ Internet trên mạng truyền thông của mình (như cáp, vệ tinh DTH, số mặt đất )

Hình 1 : Mô hình hội tụ của truyền hình và Internet

Internet là một hệ thống được phát triển đầu tiên bởi dự án nghiên cứu giữa Bộ quốc phòng Mỹ và các viện nghiên cứu nhằm chia xẻ các dữ liệu liên quan đến quốc phòng giữa các cơ sở này Đến nay Internet đã phát triển thành một hệ thống có qui

mô toàn cầu với những kho lưu trữ thông tin khổng lồ cho phép truy cập bất cứ lúc nào, bất cứ thời điểm nào và thường miễn phí cho người sử dụng Chính vì vậy Internet trở nên phổ cập rất nhanh , đặc biệt trong vài năm gần đây với sự phát triển của bộ giao thức TCP/IP cùng một số các ứng dụng trình duyệt Internet Nó cho phép người sử dụng dễ dàng truy cập, tìm kiếm thông tin trên toàn bộ hệ thống Ngoài vấn

đề cung cấp dữ liệu dưới dạng văn bản, ảnh đồ hoạ … Internet cũng hỗ trợ truyền dẫn các dòng audio và video - cơ sở của các dịch vụ đa phương tiện (Multimedia) trên qui

mô toàn cầu

Dưới con mắt của các nhà kinh doanh dịch vụ truyền thông, sức hấp dẫn chủ yếu của Internet là khả năng cho phép người sử dụng tương tác, trao đổi thông tin với nhau trên phạm vi toàn cầu Trên cơ sở quản lý từng cá nhân sử dụng thông qua địa chỉ

IP (giống như các địa chỉ cư trú đăng ký theo số nhà), người ta có thể thiết lập một thế giới kinh doanh dịch vụ và thương mại điện tử (e-service/ commerce) trên phạm vi toàn cầu, với nhiều loại hình kinh doanh/dịch vụ cùng tồn tại trong một thị trường ảo, bao gồm cả các dịch vụ truyền hình và giải trí Tuy nhiên, do hạn chế về băng thông

(online) tại cùng thời điểm lại tăng vọt vượt quá khả năng về băng thông, quá trình truyền thông trên mạng sẽ bị chậm lại (thậm chí gây ra nghẽn mạng) Vì vậy một thời gian dài Internet đã bị nhìn nhận như là một công nghệ không phù hợp với truyền thông đa phương tiện

Một trở ngại đáng kể khác cho các dịch vụ đa phương tiện trên mạng là cấu trúc “đa hop” của Internet Trong thực tế, các nội dung truyền trên Internet không được gửi trực tiếp từ nguồn đến người dùng, mà được gửi qua một số các máy chủ (server) và thiết bị định tuyến (router) Mỗi sự di chuyển từ một server hay router đến cái kế tiếp được gọi là một “hop” Mỗi hop (có thể là nhiều hop) sẽ làm tăng thêm thời gian vận chuyển và băng thông cần thiết để cung cấp nội dung đến người sử dụng cuối cùng Khi tại cùng một thời điểm có nhiều người cùng truy cập vào một địa chỉ dịch

vụ trên mạng, vấn đề sẽ trở nên nghiêm trọng đến mức làm nản lòng các bên tham gia thông tin, thậm chí gây ra nghẽn mạng

Sự ra đời của truyền hình kỹ thuật số, các thành tựu mới trong lĩnh vực truyền dẫn Internet tốc độ cao - đặc biệt là công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) sử dụng kỹ thuật truyền dẫn băng rộng Broadband đã cho phép nâng tốc độ tải của các kết nối Internet lên 500 Kbps, 2 Mbps,

5 Mbps và cao hơn nữa Cùng với kỹ thuật nén ảnh động (chuẩn MPEG-4 cho phép giảm bớt tốc độ truyền tải cần thiết của truyền hình số từ 4 đến 6 Mbps hiện nay xuống còn 1.5 đến 2 Mbps) là những tiền đề kỹ thuật cho sự hội tụ này

Các nhà nghiên cứu xã hội học gần đây rất quan tâm đến vấn đề này và cho rằng sự hội tụ giữa truyền hình và Internet sẽ cho ra đời các dịch vụ Multimedia có vai trò rất lớn trong xã hội, thậm chí tác động tới thói quen giải trí và tiêu dùng các sản phẩm văn hóa nói chung, làm thay đổi cảm nhận của khán giả về các dịch vụ truyền hình nói riêng

1.3 Sự hội tụ các ưu điểm của truyền hình số và Internet

Sự hội tụ của truyền hình và Internet được thể hiện thông qua việc hình thành các môi trường mạng truyền dẫn tốc độ cao, có thể xử lý số lượng lớn nội dung truyền thông Multimedia trên cơ sở giao thức IP một cách tin cậy, hiệu quả, an toàn với khả

năng tương tác cùng nhiều tính năng ưu việt khác Về thực chất, có thể coi các yếu tố sau là sự tổ hợp các ưu điểm của công nghệ truyền hình số và Internet :

• Cung cấp khả năng tương tác, điều kiện bắt buộc đối với các dịch vụ truyền thông mới như Video theo yêu cầu VOD, truyền hình tương tác…

• Cung cấp băng thông rộng trên các mạng tốc độ cao, có thể truyền đi các nội dung truyền thông đa phương tiện có kích thước lớn một cách nhanh chóng, hạn chế tối đa những nhược điểm liên quan đến giới hạn băng thông, thời gian truyền tải của Internet băng hẹp truyền thống

• Đảm bảo việc cung cấp nội dung một cách tin cậy, đặc biệt là các nội dung ảnh động chất lượng tốt Mạng Internet truyền thông vận hành theo nguyên tắc thu nhận nội dung tốt nhất ở mức độ tốt nhất có thể, có nghĩa là người sử dụng cuối cùng sẽ nhận được phần lớn các dữ liệu theo yêu cầu - những gói dữ liệu bị hư hỏng, tổn thất hay thất lạc do các lỗi trong quá trình truyền Internet sẽ không được gửi lại Với các hệ thống mạng tốc độ cao, sử dụng các phương thức truyền thông tin cậy QOS (Quality Of Service) sẽ đảm bảo việc cung cấp cho người dùng cuối cùng 100% nội dung yêu cầu

• Tạo nguồn thu nhập mới: trên các môi trường hội tụ này các nhà truyền thông

có thể thay thế hình thức cung cấp miễn phí thông tin trên Internet bằng hình thức kinh doanh “truy cập trả tiền” Họ có thể yêu cầu trả tiền cho các nội dung

mà họ cung cấp và ngăn chặn những người không trả tiền thu nội dung của họ

• Bảo vệ an toàn nội dung trong quá trình truyền phát, cho đến khi nội dung được truy cập bởi người sử dụng Ngoài ra, việc triển khai các giải pháp quản lý bản quyền dữ liệu số DRM (Digital Rights Management) sẽ bảo vệ các nội dung ngay cả khi nó đã được sử dụng bởi người dùng, tránh việc truyền bá tiếp nội dung này đến người sử dụng khác

• Cho phép nhà truyền thông kiểm soát chi tiết và quản lý băng thông từ các server phân phối trên toàn mạng, phân bổ băng thông cho người sử dụng một cách phù hợp nhất Điều này rất quan trọng khi số lượng người đồng thời truy cập dịch vụ khá lớn (đối với Internet truyền thống, các giao thức Internet chỉ cho phép kiểm soát nghẽn mạch ở một mức độ nhất định, nhưng các nhà cung

cấp nội dung vẫn không thể kiểm soát được sự phân chia băng thông trên mạng)

• Mở ra một lĩnh vực sản xuất - kinh doanh mới : sản xuất, kinh doanh các thiết

bị thu truyền hình số trên Internet

• Khai thác thị phần khán giả sẵn có của các mạng truyền hình đang hoạt động, cung cấp, bổ xung các dịch vụ Internet và các dịch vụ mới cho khối khán giả này để tăng nguồn thu

1.4 Khái niệm truyền hình Internet

Truyền hình Internet (Internet Television) là cụm từ dùng để chỉ dịch vụ cung cấp chương trình truyền hình qua mạng Internet vì vậy nó còn được gọi là truyền hình trực tuyến (Online Television) Hiện có hai phương thức để xem chương trình truyền hình qua mạng Internet là:

• Xem trực tiếp theo thời gian thực Real-time (còn gọi là phương thức Download and Play) Việc xem trực tiếp cho phép khách hàng không cần tải file chương trình về máy tính của mình, nhưng cho chất lượng hình ảnh thấp hơn Vì vậy chỉ phù hợp với những kết nối Internet tốc độ cao, hoặc đáp ứng các yêu cầu không cao về chất lượng ảnh

• Tải file chương trình về máy tính cá nhân (Download stream-file): phương thức này sẽ đảm bảo được chất lượng hình ảnh chương trình, nhưng lại mất thời gian chờ đợi và không áp dụng được cho các chương trình truyền hình trực tiếp

Nhìn chung cho đến nay, do những hạn chế về cơ sở hạ tầng truyền dẫn Internet, phương thức tải file chương trình về máy tính cá nhân có vẻ được ứng dụng phổ biến hơn và được nhiều người biết đến với tên gọi “truyền hình theo yêu cầu VOD (Video On Demand)” Các chương trình truyền hình (hay các bộ phim) sau khi được

số hoá sẽ lưu trữ dưới dạng các file chương trình (âm thanh và hình ảnh) tại máy chủ (server) Người xem có thể chọn các chương trình mà mình thích từ bất kỳ vị trí nào có

kết nối Internet, tại bất kỳ thời điểm nào thông qua một động tác click chuột đơn giản vào file đó trên các website của nhà cung cấp dịch vụ Đây thường là các dịch vụ truyền hình trả tiền với hình thức thanh toán thuê bao, trả tiền theo lượng chương trình

đã xem (pay per view) hoặc trả theo thời gian thực đã sử dụng dịch vụ (pay per minute)

Chương trình truyền hình Internet trực tiếp đầu tiên chính thức xuất hiện ngày 13/5/2000 tại Stockhom (Thụy Điển), đó là chương trình ca nhạc “Eurovision Song Contest” do EBU tổ chức hàng năm Hiện nay, khi cơ sở hạ tầng Viễn thông- Internet tốc độ cao đã trở nên phổ cập thì truyền hình trực tuyến được xem là phương thức có hiệu quả kinh tế nhất để “phủ sóng” các chương trình truyền hình trên phạm vi toàn cầu

1.5 Những ứng dụng của truyền hình Internet

Một trong những khía cạnh hấp dẫn của truyền hình Internet là nó cho phép cung cấp các ứng dụng với cơ sở công nghệ và mức đầu tư tương ứng Truyền hình Internet có thể kết hợp với một mạng IP băng rộng mới (hoặc sẵn có) để cung cấp với giá thấp hơn so với giá cung cấp nội dung truyền hình thương mại Một số ứng dụng quan trọng của hệ thống truyền hình Internet bao gồm :

• Video theo yêu cầu (VOD) : với truyền hình Internet một lượng lớn nội dung chương trình có thể được lưu lại trong các Streaming Server (gồm film, ca nhạc, thể thao, giải trí …) Người xem có thể tìm kiếm và xem chương trình yêu thích của mình vào bất cứ lúc nào Ngoài ra, người sử dụng còn được cung cấp một giao diện để xem những chương trình này khi thuận tiện với sự kiểm soát như với PVR

• Tạo chương trình truyền hình cá nhân : từ các mục chương trình truyền hình mà khách hàng đã xem hoặc các chương trình yêu thích, hệ thống truyền hình Internet có thể tạo ra một danh sách các chương trình được cá nhân hoá cho từng thuê bao

• Giám sát qua video : một số khách hàng cần giám sát một đối tượng cụ thể rồi thu lại video để sử dụng về sau (như cảnh sát giao thông đặt camera để kiểm soát tình hình giao thông và ghi lại các xe vi phạm luật)

• Tin tức thời sự và thời tiết theo yêu cầu : truyền hình Internet cung cấp các chương trình đặc biệt như tin tức thời sự và thời tiết theo yêu cầu Với dịch vụ này, thuê bao có thể xem các tin tức đã phát trước đây một cách tuỳ theo yêu cầu

• Thương mại điện tử : các ứng dụng này (không phải là dạng hình ảnh) có thể được nâng cao nhờ sử dụng các công nghệ truyền dẫn giống như truyền hình Internet Khả năng truyền dẫn này có cơ hội mang đến những nguồn doanh thu mới cho các công ty điện thoại (người xem truyền hình có thể bấm nút điều khiển từ xa để đặt mua hàng, hay kiểm tra tài khoản của mình ở ngân hàng…)

• Truyền hình tương tác : truyền hình tương tác là ứng dụng tốt nhất của truyền hình Internet, nó không chỉ làm cho nội dung của chương trình truyền hình được nâng cao, mà còn cho phép tương tác hai chiều giữa người xem với chương trình truyền hình, đem lại sự phong phú và cuốn hút khán giả Khán giả

từ trạng thái thu nhận thông tin một cách thụ động khi xem truyền hình truyền thống, sẽ chuyển sang chủ động hơn và có cảm nhận như được hoà mình vào chương trình đang xem Về thực chất, đây là sự kết hợp giữa việc xem truyền hình truyền thống với các hoạt động tương tác được thực hiện thông qua kênh thông tin phản hồi dựa trên một hệ thống mạng (như Internet, cáp hay vệ tinh)

Từ năm 2001, hãng BBC đã thực hiện các chương trình truyền hình trực tiếp với nội dung tương tác khu vực sản xuất IPA (Interactive Production Area) cạnh Studio thể thao trung tâm BBC Television, truyền phát thông qua khu vực dịch

vụ đa luồng MSA (Multistreaming Area), cho phép truyền phát đồng thời các chương trình này trên một số kênh ưu tiên Nhiều tư liệu, chương trình trao đổi

có tính chất thời sự với nội dung tương tác cũng được phát kèm các chương trình chính…Những phản ứng tích cực đối với dịch vụ này từ phía khán giả tại Anh trong thời gian qua cho thấy truyền hình tương tác có thể là một giải pháp hợp lý để các hãng truyền thông đưa dịch vụ bổ sung đến người xem, giúp duy trì và tăng thị phần trong quá trình phát triển

Tại Mỹ, các điều tra thống kê được tiến hành trong vài năm gần đây cũng cho thấy truyền hình tương tác đã trở thành một ngành công nghiệp, đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy tiến bộ công nghệ và tăng lợi nhuận cho giới truyền thông Tại Việt nam loại hình này cũng đang được đẩy mạnh phát triển

và hứa hẹn sẽ thu được những kết quả khả quan

Hình 2 : Giới thiệu trang Web trực tuyến của Đài THVN

• Thiết lập mạng truyền thông nội bộ trên cơ sở các mạng truyền dẫn truyền hình

số : với kỹ thuật mạng riêng ảo VPN, các công ty có nhiều chi nhánh, nhiều văn phòng trên một khu vực hay thành phố có thể sử dụng các mạng truyền hình số (phổ biến hiện nay là truyền hình cáp, hay qua đường ADSL) để cung cấp thông tin và tin tức cập nhật cho các cơ sở của mình Khi có hệ thống truyền thông số này cũng được vận hành và kiểm soát tương tự các mạng nội bộ LAN

CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH INTERNET

Luồng chương trình

Giám sát , điều khiển hoạt động

Top- Box TV

Set-PC

Conten Creator

Hình 3 : Hệ thống truyền hình Internet điển hình

• Content Creator : đây là một thiết bị đầu cuối, hoạt động như một Gateway truyền thống Nội dung video được chuyển tới Content Creator trước khi được phân bố qua mạng Nếu tín hiệu đến ở dạng analog nó sẽ mã hoá thành tín hiệu

số MPEG Nếu tín hiệu đến là dạng số (như DVB-S), nó sẽ giải điều chế, tách kênh và chuyển mã các luồng tín hiệu Luồng dữ liệu này sau đó được gửi đến Streaming Server

• Streaming Server : thực hiện nhiều chức năng (như nhận các nội dung số mới được mã hoá từ Content Creator, truyền tiếp hoặc lưu lại, các server lưu giữ nội dung được mã hoá bằng kỹ thuật số và chuyển nó qua mạng IP băng rộng Streaming Server cũng có chức năng đáp ứng sự tương tác với các thuê bao và các yêu cầu Streaming Server có khả năng triển khai cao, dễ dàng xử lý các lỗi, dung lượng hệ thống lớn và mức thông lượng cao

• Thiết bị chuyển mạch (Switch Media) : là thiết bị điều khiển của cả hệ thống,

nó giám sát và điều khiển sự hoạt động của Content Creator và Streaming Server theo thời gian thực Switch Media cũng theo dõi sự lưu trữ các phần video được phân phối giữa các Streaming Server và nhận các yêu cầu của thuê bao, hướng các đoạn dữ liệu (data segment) đến Streaming Server và phối hợp hoạt động của Streaming Server Nó cũng cung cấp giao diện cho hệ thống quản lý, cho phép các nhà vận hành lập cấu hình, giám sát và điều khiển các Streaming Server và Content Creator

• Mạng IP băng rộng : là mạng truyền tải các luồng dữ liệu Khác với các mạng tiêu chuẩn IP cung cấp dịch vụ khác, mạng IP băng rộng có dải tần rộng hơn nhiều với sự nâng cao chất lượng dịch vụ QOS Để truyền phát truyền thông hiệu quả hơn, nó hỗ trợ IP đơn hướng và đa hướng đồng thời hỗ trợ Streaming

IP và điểu khiển các giao thức Đường trục của một hệ thống như vậy là mạng cáp với chuyển mạch lớp 3 Mạng phân phối có thể là bất cứ phương thức băng rộng nào bao gồm cả DSL hoặc TTT[x]

• Set-Top-Box : nhận các luồng tín hiệu qua các thiết bị CPE (Customer Premise Equipment) như modem và giải mã nó để hiển thị trên màn hình tivi Ngoài ra

nó cung cấp một giao diện người dùng để người sử dụng có thể tương tác với các Server video Cuối cùng, Set-Top-Box cung cấp một giao diện analog cho các TV analog (đang sử dụng phổ biến hiện nay) vì nó thực hiện chuyển đổi dễ dàng từ TV số ra TV tương tự

• Middleware : là phần mềm kết hợp các phần khác nhau của truyền hình Internet thành một hệ thống hoàn chỉnh Nó quản lý thiết bị, kênh và lịch phát sóng truyền thông, tính giá an ninh và truy nhập có điều kiện Ngoài ra Middleware còn có chức năng quản lý hệ thống và các chức năng quản lý khác

2.2.2 Các chuẩn mạng

Hệ thống truyền hình Internet dựa trên các chuẩn công nghiệp có thể lắp đặt vào các mạng hiện đang có một cách dễ dàng và nhanh chóng cũng như việc quản lý hiệu quả hơn trong thời gian dài Do các chuẩn có xu hướng thay đổi theo thời gian nên lý tưởng là dùng một giải pháp truyền hình Internet có thiết kế theo một trung gian

để hoạt động với bất kì chuẩn nào của ngành vào một thời điểm bất kỳ

2.2.3 Khả năng nâng cấp mạng

cầu trong tương lai, khả năng nâng cấp có thể được xác định theo số thuê bao, số lượng (có thể có nhiều luồng/1 thuê bao) và dung lượng hệ thống hay số giờ cung cấp nội dung sẽ đáp ứng các yêu cầu khác nhau Các phương pháp đáp ứng yêu cầu nâng cấp mạng truyền hình Internet là mạng tập trung, phân phối hay kết hợp cả hai Với cấu trúc tập trung, tất cả nội dung được chứa trong Streaming Server tại một địa điểm trung tâm, các luồng dữ liệu theo yêu cầu được truyền từ trung tâm đến khách hàng qua mạng cáp đường trục và mạng truy nhập

Với cấu trúc phân tán, nội dung được lưu trữ trong Streaming Server tại các địa điểm khác nhau, mỗi địa điểm có chuyển mạch riêng, tất cả các địa điểm được kết nối qua mạng cáp băng rộng Trong cấu trúc này, các luồng tín hiệu video từ Content Creator được phân phối tại Streaming Server qua toàn mạng truyền hình Internet, Switch Media trong mạng có nhiệm vụ tìm ra topo của mạng và kiểm soát vị trí từng phần của nội dung trong toàn bộ hệ thống Nội dung được sao lại đến một địa điểm khác theo yêu cầu dựa trên thuật toán dò tìm

Đối với hệ thống hỗn hợp, nội dung được lưu lại trong các Streaming Server, tất cả các địa điểm được kết nối qua mạng cáp băng rộng ngoại trừ các video server trong mạng chỉ chứa những nội dung chính trong khi các video server tại địa điểm trung tâm có vai trò như một máy chủ lưu trữ tất cả nội dung Các luồng video Content Creator được gửi đến máy chủ lưu trữ trung tâm, sau đó nội dung được phân phối đến tất cả các địa điểm dựa trên thuật toán dò tìm với cấu hình hỗn hợp, khách hàng được phục vụ bởi các máy server gần nhất Nếu nội dung yêu cầu không có trong server trong khu vực thì sẽ được chuyển từ server lưu trữ trung tâm

Một vấn đề lớn đối với truyền hình Internet là khách hàng sẽ không chấp nhận xem TV qua mạng Internet nếu chất lượng của nó thấp hơn xem TV qua cáp hay vệ tinh Do đề, mạng truyền hình Internet phải có độ khả dụng hoàn hảo tuyệt đối, không

có trở ngại nào trong hoạt động của các dòng dữ liệu Ngoài ra mạng truyền hình Internet cần phải bao gồm việc đảm bảo chất lượng QOS trong toàn bộ dịch vụ và các thiết bị truy nhập IP băng rộng phải hỗ trợ QOS đa hướng và nâng cấp lên VDSL hay các công nghệ có tốc độ bít cao

2.2.4 Triển khai lắp đặt mạng

Cả sáu phần của hệ thống truyền hình Internet tương tác với nhau để truyền phát các chương trình trực tiếp hoặc thu trước, các chương trình theo yêu cầu hoặc kết hợp cả hai loại

Tín hiệu truyền hình đưa trực tiếp vào Content Creator để được mã hoá/ chuyển mã thành dạng MPEG và gửi đến Streaming Server, và tiếp tục chuyển các dòng tín hiệu đến mạng băng rộng và lưu vào trong các thiết bị lưu trữ (như ổ cứng) Mạng IP băng rộng phát các luồng tín hiệu này đến thiết bị cơ sở của khách hàng, các thiết bị này nhận tín hiệu và gửi chúng đến Set-Top-Box (STB) STB giải mã các tín hiệu và phát lại trên TV Khi khách hàng đáp ứng lại các điều khiển như PVR của truyền hình Internet (như khi nhấn nút Pause) thì dòng tương tác sẽ như sau :

Broađban Network

Streaming Server

Content Creator

Status

Hình 4 : Dòng tương tác giữa các bộ phận khi phát chương trình video theo yêu cầu

Khách hàng gửi một yêu cầu đến STB qua điều khiển từ xa, STB sẽ nhận yêu cầu đó và chuyển nó đến Switch Media xác định Streaming Server với Media được yêu cầu, hướng yêu cầu đến các Streaming Server đó và điều khiển hoạt động của các thiết bị này Streaming đáp ứng lại các yêu cầu bằng cách ngưng cung cấp dòng Streaming

Các yêu cầu tiếp theo của khách hàng được gửi trực tiếp đến Streaming Server

và được xử lý tại đó cho đến khi một thao tác chuyển tiếp đến một địa điểm truyền hình trực tiếp được thực hiện hay khách hàng chuyển qua kênh khác Khách hàng lựa chọn xem một nội dung đã lưu, STB nhận yêu cầu đó và gửi nó trở lại Switch Media, Switch Media xác định Streaming Server với nội dung được yêu cầu và gửi yêu cầu đến Streaming Server đó, đồng thời phối hợp các thao tác, nó sẽ đáp ứng lại yêu cầu gọi là nội dung được lưu và gửi đến mạng băng rộng nơi nội dung được truyền đến khách hàng, các yêu cầu tiếp theo của khách hàng được gửi trực tiếp đến Streaming Server và được đáp ứng tại đó cho đến khi khách hàng chuyển sang chương trình khác

Đầu tư lớn vào cơ sở hạ tầng hệ thống là một khó khăn cho việc đưa dịch vụ vào khai thác và phụ thuộc vào công nghệ mới Để cạnh tranh với các dịch vụ truyền hình khác, điều bắt buộc các dịch vụ truyền hình Internet phải có chi phí triển khai lắp đặt và quản lý thấp Sự lựa chọn các công nghệ băng rộng cũng ảnh hưởng đến chi phí lắp đặt Ví như giải pháp IP DSLAM mới có giá thấp do phải loại bỏ lớp giữa ATM có chi phí cao, nên giảm chi phí cung cấp dịch vụ đến từng thuê bao và giảm thời gian hoàn vốn Ngoài ra với việc sử dụng đường dây điện thoại có sẵn kết hợp với công nghệ ADSL sẽ làm giảm chi phí đầu tư và tăng được dung lượng tải chương trình

2.2 Công nghệ truyền hình Internet

Dưới góc độ công nghệ, có thể coi các dịch vụ truyền hình Internet như sự phát triển ở mức độ cao của truyền thông Internet (còn gọi là Webcasting) và là bước phát triển tiếp theo, nối tiếp công nghệ Web trong hai thập kỷ trước đây, một công nghệ có khả năng đưa thông tin lên phạm vi toàn cầu trên World Wide Web đến người

sử dụng Internet một cách nhanh chóng và hiệu quả kinh tế cao nhất Điều khác biệt chủ yếu của công nghệ truyền hình Internet so với công nghệ Web trước đây là thông tin truyền đi không còn chỉ được thể hiện dưới dạng văn bản hay đồ hoạ nữa, mà dưới dạng video ảnh động thời gian thực với chất lượng chấp nhận được Công nghệ này còn được gọi dưới một số tên khác như Video Streaming, Webstreaming…Nói khác

đi, đây là sự kết hợp giữa công nghệ Web thông thường và công nghệ Streaming Khác với việc download sử dụng trong kỹ thuật web thông thường đòi hỏi lưu chứa đầy đủ

dữ liệu dưới dạng các file trong ổ cứng máy tính trước khi hiển thị, Streaming là công nghệ cho phép gửi liên tục tín hiệu mang các dữ liệu ảnh động thông qua Internet với phần mềm đặc biệt, giúp máy tính giải mã tín hiệu ngay khi nó được nhận và hiển thị

dữ liệu gần như ngay lập tức khi được truyền đến theo trật tự chính xác

Việc đưa chương trình truyền hình qua mạng Internet đến người xem được thực hiện qua các giai đoạn tạo chương trình, truyền dẫn phân phối và hiển thị chương trình tại các thiết bị hiển thị của người xem

Server quản lý User

Streaming Server

Hình 5 : Tạo và phân phối chương trình truyền hình đến người xem qua mạng Internet

2.2.1 Tạo chương trình truyền hình

Hai kỹ thuật Webstreaming được sử dụng trong giai đoạn này là kỹ thuật Demand (Truyền hình theo yêu cầu) và kỹ thuật Live Streaming (Truyền hình trực tiếp)

On-2.2.1.1 Truyền hình theo yêu cầu

Có hai kỹ thuật được sử dụng là :

• Download về máy để xem : các file nén sẽ được tải về máy tính người dùng và một phần mềm sẽ được sử dụng để hiển thị nội dung (phương pháp này được gọi là kỹ thuật Streaming HTTP)

• Hiển thị nội dung thời gian thực : sử dụng streaming thời gian thực (real time

người sử dụng, giúp họ có thể xem nội dung tức thời Với kỹ thuật này không

có file nào được lưu trữ hay nhớ trong quá trình Streaming Do người dùng không thể lưu trữ, copy hay truyền phát lại nội dung vì dòng dữ liệu streaming không chạy vào ổ đĩa của máy tính và dữ liệu bị loại bỏ sau khi hiển thị, nên có thể hạn chế được việc sao chép bất hợp pháp nội dung truyền phát trên mạng

Một trong các yêu cầu kỹ thuật quan trọng nhất đối với hệ thống truyền hình theo yêu cầu là khả năng trình duyệt, tìm kiếm nhanh các đoạn video, giúp người xem tìm thấy các thông tin liên quan đến các chương trình mà họ quan tâm và giúp họ đăng nhập trực tiếp đến địa chỉ lưu trữ các chương trình này Điều này tạo điều kiện cho người xem tiếp cận lại các thông tin (nội dung chương trình) đã trôi qua hay bị bỏ lỡ không xem Thêm vào đó, trên cơ sở danh sách các nội dung truyên thông được thông báo dưới dạng danh mục các chương trình, các khán giả cũng có thể lựa chọn xem nội dung gì và xem vào thời điểm nào thích hợp nhất Điều này làm tăng hiệu quả của các chương trình truyền hình, tăng giá trị gia tăng của các nội dung truyền thông trong một thời gian dài hơn, và giảm tải cho băng thông vì tránh hiện tượng kết nối đồng thời của nhiều người xem vào cùng một chương trình Ngoài ra, với việc bổ xung các tính năng khác như tua nhanh, chậm, phương pháp tương tác, chat rooms, dịch vụ quay camera

đa phương, phóng to hay thu nhỏ ảnh….Truyền hình tương tác sẽ trở nên ngày càng hấp dẫn hơn đối với khán giả

2.2.1.2 Truyền hình trực tiếp trên mạng

Truyền hình trực tiếp trên mạng là một kỹ thuật Webcasting để truyền dữ liệu trên Internet mà không cần phải đợi cho đến khi tất cả file đã được tải về máy tính của người dùng Kỹ thuật này đòi hỏi đồng thời ba yếu tố sau :

• Thiết bị mã hoá biến đổi tín hiệu audio/video từ tương tự sang số và nén các file

số để truyền trên mạng

• Server cung cấp các dòng dữ liệu đến người xem

• Thiết bị hiển thị mà người sử dụng dùng để xem các chương trình truyền hình

Để tạo khả năng ghép audio và video vào cùng một dòng truyền tải, công nghệ streaming sử dụng phần mềm nén tín hiệu để truyền đi, giải nén tín hiệu để hiển thị trên màn hình người xem theo một trật tự chính xác liên tục để người xem có thể xem nội dung hầu như tức thời Bất cứ một khoảng trống nào (gói dữ liệu bị thất lạc hay bị lỗi không giải mã được) trong dòng dữ liệu sẽ làm cho hình ảnh hay âm thanh trở nên khó hiểu Để đảm bảo sự thành công của quá trình mã hoá, truyền tải, thu nhận, giải

mã và hiển thị lại theo một trật tự chính xác cần sử dụng các server mạnh, có tốc độ xử

lý cao với đầy đủ băng thông cần thiết để xử lý và cung cấp các dòng truyền tải nội dung chương trình

2.2.2 Truyền dẫn và phân phối

Các giải pháp kỹ thuật cho truyền thông Internet bao gồm :

• IP Unicast : được sử dụng để truyền dữ liệu (hay gói dữ liệu) từ một máy phát đến một máy thu đơn giản

• IP Broadcast : sử dụng để gửi dữ liệu từ một máy phát đến toàn bộ mạng con Subnetwork

• IP Multicast : được dùng để cung cấp dữ liệu từ một máy phát đến một nhóm các máy thu được cài đặt theo một cấu hình thống nhất, các thành viên của một nhóm này có thể thuộc các mạng phân tán khác nhau

• IP Simulcast : là một giải pháp mang tính cách mạng mới được phát triển bởi hãng Pipe Dream Inc Công nghệ mới này bao gồm giao thức truyền thông Internet IP Simulcast, các thuật toán nén video và audio mới cho phép truyền phát dữ liệu video và audio thời gian thực tại các tốc độ bịt rất thấp mà vẫn đảm bảo chất lượng ảnh và âm thanh khá cao, hình ảnh được hiển thị trên toàn bộ màn hình

2.2.3 Hiển thị

Trước đây, sự đa dạng của các thiết bị hiển thị là một vấn đề làm đau đầu các nhà cung cấp truyền thông đa phương tiện qua mạng Ngày nay, những thành tựu phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin, mạng Internet và sự ra đời của các chuẩn truyền thông trên nền tảng truyền thông mạng Internet TCP/IP, vấn đề này hầu như

không còn là trở ngại đáng kể nữa Với sự phổ cập của Internet, sự ra tăng của dung lượng bộ nhớ, và tốc độ xử lý của các chíp tăng nhanh, vấn đề giải mã và hiển thị các truyền thông dòng Multimedia trên Internet không còn là độc quyền của các thiết bị phần cứng nữa

CHƯƠNG 3 : CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỂN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN

TRÊN MẠNG HIỆN NAY

-&& -

3.1 Khái quát về mạng Internet và mô hình TCP/IP

3.1.1 Mạng Internet

3.1.1.1 Giới thiệu về Internet

Năm 1995, với sự tham gia tư vấn của ban lãnh đạo Internet và hiệp hội IPR (hiệp hội quyền sở hữu trí tuệ); FNC (Federal Network Council) nhất trí thông qua một nghị quyết từ đó định nghĩa lên thuật ngữ Internet Và Internet được hiểu là hệ thống thông tin toàn cầu đáp ứng các yêu cầu :

• Được nối với nhau hợp lý bằng một không gian địa chỉ độc đáo dựa trên giao thức IP

• Có thể tạo điều kiện cho các máy tính giao tiếp với nhau thông qua bộ giao thức TCP/IP

• Cho phép sử dụng, truy cập các dịch vụ cao cấp được lưu trữ, trao đổi trên mạng

Tóm lại, mạng Internet là mạng của các mạng máy tính, hoạt động truyền thông tuân theo bộ giao thức TCP/IP

3.1.1.2 Các ứng dụng của Internet

Internet không chỉ là một mạng kết nối toàn cầu mà hơn thế nữa nó là mạng xương sống tạo cơ sở cho việc truy cập đến rất nhiều dịch vụ khác Đó là một cấu trúc

kết nối rất đa dạng các mạng công cộng và các mạng riêng Kết nối của người sử dụng đến các mạng này có thể tự do không giới hạn hoặc cũng có thể phụ thuộc vào từng kết nối và mức trả tiền cho từng kết nối đó Để đáp ứng nhịp độ phát triển của Internet, các nhà cung cấp dịch vụ đã cho ra đời các dịch vụ giá trị gia tăng nhằm phục vụ các đối tượng sử dụng Internet Những hình thức dịch vụ này khá mới mẻ, nhưng chúng ta không thể phủ nhận được tác dụng của chúng như một công cụ hỗ trợ đắc lực không thể thiếu Dịch vụ này luôn được mở rộng, cải tiến, nâng cấp, và ngày càng đa dạng phong phú như :

Những ưu điểm khác của IPv6 là :

• Khả năng cải thiện và định tuyến hiệu quả hơn do có sử dụng các “mào đầu” ít hơn Mặc dù trường địa chỉ dài gấp 4 lần nhưng IPv6 Header chỉ lớn hơn IPv4 Header có 2 lần, do đó việc chỉnh sửa các tham số mào đầu (Header file) và nén

• Có sự hỗ trợ bảo mật (IP security)

• Được hỗ trợ tính năng di động

• Có mức quản lý chất lượng dịch vụ cao hơn

Nếu triển khai IPv6 thì cần một lượng thời gian khá lớn để các nodes IPv4 và IPv6 cùng tồn tại và truyền tin Yêu cầu đặt ra là phải có cơ chế chuyển đổi vừa mềm dẻo lại vừa đủ mạnh để có thể chuyển đổi IPv4 thành IPv6 Trên thực tế, lực lượng đặc trách kỹ thuật Internet (IETF) đã triển khai hàng loạt các kỹ thuật liên kết IPv4 và IPv6, những kỹ thuật này có thể tóm tắt gồm 3 loại sau :

• Kỹ thuật đường hầm : các đường hầm có thể được sử dụng để định tuyến các gói giữa các máy chủ IPv6 qua mạng IPv4 bằng cách chèn thêm phần mào đầu của IPv4 vào gói IPv6

• Kỹ thuật chuyển dịch : những bộ ghi dịch được dùng để liên kết giữa IPv4 và IPV6, các bộ ghi dịch - giao thức địa chỉ mạng (NAT-PT) và thuật toán ghi dịch không trạng thái IP/ICMP

• Kỹ thuật ngăn xếp : cả IPv4 và IPv6 cùng tồn tại song song trên cùng một máy chủ

Mô hình TCP/IP được chia ra làm 4 lớp (layer) và được tương ứng với các lớp trong mô hình OSI 7 lớp như sau :

3.1.2.1 Giao thức mạng IP

IP (Internet Protocol) là giao thức kết nối không liên kết Chức năng chủ yếu của IP là cung cấp các dịch vụ Datagram và các khả năng kết nối các mạng con thành liên mạng để truyền dữ liệu với phương thức chuyển mạch gói, thực hiện tiến trình định địa chỉ và chọn đường IP Header được thêm vào đầu các gói tin và được giao thức tầng dưới truyền theo dạng khung dữ liệu (frame) IP định tuyến các gói tin thông qua liên mạng bằng cách sử dụng các bảng định tuyến động tham chiếu tại mỗi bước nhảy Xác định tuyến được tiến hành bằng cách tham khảo thông tin thiết bị mạng vật

lý và logic như ARP (Address Revolution Protocol - giao thức phân giải địa chỉ) Các chức năng chính là :

• Định nghĩa cấu trúc các gói dữ liệu là đơn vị cơ sở cho việc truyền dữ liệu trên Internet

• Định nghĩa phương thức đánh địa chỉ IP

• Truyền dữ liệu giữa tầng giao vận (transport) và tầng mạng (internet)

• Định tuyến để chuyển các gói dữ liệu trong mạng

• Thực hiện việc phân mảnh và hợp nhất các gói dữ liệu và nhúng/tách chúng trong các gói dữ liệu

3.1.2.2 Giao thức TCP

TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức kết nối liên kết, nghĩa là cần thiết lập liên kết giữa một cặp thực thể TCP trước khi chúng trao đổi dữ liệu với nhau TCP cung cấp khả năng truyền dữ liệu một cách an toàn giữa các máy trong hệ thống các mạng Ngoài ra còn cung cấp chức năng kiểm tra tính chính xác của dữ liệu khi đến và truyền lại dữ liệu khi có lỗi xảy ra Các chức năng khác như :

• Thiết lập, duy trì, kết thúc liên kết giữa hai thực thể

• Phân phát gói tin một cách tin cậy

• Đánh số thứ tự các gói dữ liệu nhằm truyền dữ liệu một cách tin cậy

• Cho phép điều khiển lỗi

• Cung cấp khả năng đa kết nối với các quá trình khác nhau giữa trạm nguồn và trạm đích thông qua sử dụng các cổng

• Truyền dữ liệu sử dụng cơ chế song công

3.1.3 Giới thiệu công nghệ ADSL

Công nghệ ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) được phát triển từ đầu những năm 1990 khi xuất hiện nhu cầu truy cập Internet tốc độ cao, các dịch vụ trực tuyến, video theo yêu cầu…ADSL cung cấp tốc độ truyền dẫn không đối xứng : từ 16

- 640 Kbps với luồng lên và tới 8 Mbps với đường xuống (từ tổng đài đến khách hàng) với khoảng truyền tối đa là 50 km Ưu điểm của ADSL là cho phép người sử dụng dùng đồng thời đường dây điện thoại cho cả hai loại dịch vụ là thoại và số liệu vì ADSL truyền ở miền tần số cao (20 Khz - 1 Mhz) nên không ảnh hưởng tới tín hiệu thoại Các bộ lọc được đặt ở hai đầu mạch vòng để tách tín hiệu thoại và số liệu theo hai hướng khác nhau Mạch ADSL tạo nên ba kênh thông tin ở đôi dây thuê bao : một kênh tốc độ cao từ tổng đài tới thuê bao, một kênh tốc độ trung bình hai chiều và một kênh thoại hoặc một kênh N-ISDN Modem ADSL tương thích với truyền dẫn ATM, giao thức IP bằng việc thay đổi tốc độ truyền dẫn phù hợp với các màu của ATM, IP

Một dạng ADSL khác gọi là ADSL.lite hay ADSL không sử dụng bộ chia tại nhà thuê bao đã xuất hiện từ năm 1998 Kỹ thuật này không đòi hỏi bộ lọc phía thuê bao nên giá thành thiết bị và chi phí lắp đặt giảm đi giúp cho tốc độ triển khai Internet băng thông rộng nhanh hơn nhưng tốc độ luồng chỉ còn 1,5 Mbps

Tháng 7/2002 ITU-T ban hành tiêu chuẩn đầu tiên về ADSL2 trong khuyến nghị G.992.3 nhằm cải tiến tất cả ứng dụng trên ADSL cả về thoại và số liệu :

• ADSL2 hỗ trợ chế độ truyền dẫn đồng bộ ST, chế độ truyền dẫn bất đồng bộ ATM, chế độ truyền dẫn Packet và hỗ trợ thoại không gói (thoại được đưa vào dòng dữ liệu ADSL2 không cần qua bộ IAD)

• Mục tiêu của quản lý nguồn ADSL2 thực hiện tiết kiệm năng lượng cho tính năng always on của nguồn ADSL

• ADSL2 thay đổi về dải tần truyền dẫn theo hai chiều downstream và upstream với sự phân bố mật độ phổ công suất thích hợp trên các dải băng tần Nhờ sự cải thiện này mà độ dài đường dây cho một tốc độ cố định tăng đến 300m

• ADSL2 cho phép nhiều đường dây ADSL2 tạo thành đường dây ADSL2 tốc độ cao Các đường dây ADSL2 ghép được sử dụng thay thế cho giải pháp VDSL với cự ly dài hơn nhưng với số đôi dây nhiều hơn

• ADSL2 sử dụng cơ chế thích ứng tốc độ SRA (Seamless Rate Adaption) cho phép thay đổi tốc độ dữ liệu mà không bị ngắt quãng, không bị rớt mạch, không

bị ảnh hưởng tới tỉ số sai bít

3.2 Các phương pháp truyền thông đa phương tiện

Đối với các ứng dụng truyền thông Internet cho truyền hình, hình thức phân phối dữ liệu một đến nhiều điểm là cần thiết, trong đó dòng dữ liệu cần được truyền đi

từ một máy phát đến nhiều máy thu đồng thời, nhưng không được phép đi đến toàn bộ mạng con Vì lý do này nên giải pháp IP Broadcast thường không được sử dụng trong truyền hình Internet Các ứng dụng truyền hình Internet hiện nay thường sử dụng phương pháp IP Unicast và IP Multicast và IP Simulcast, trong đó IP Multicast hiện là giải pháp phổ biến nhất hiện nay Tuy nhiên do các ưu điểm hơn hẳn của mình, giải pháp IP Simulcast được dự báo sẽ là công nghệ chủ yếu của truyền hình Internet trong vài năm sắp tới

3.2.1 IP Unicast

Một số ứng dụng truyền thông Internet cho truyền hình giai đoạn đầu đã sử dụng phương pháp truyền dữ liệu IP Unicast Trong trường hợp này, các truyền tải theo dòng được định hướng kết nối được sử dụng để phân phối dữ liệu đến mỗi máy thu một cách riêng lẻ

D3 D3

D2 D1

D3

D1

D1

Hình 6 : Giải pháp truyền thông IP Unicast

Các ứng dụng này hiện còn mang nhiều hạn chế và hiện nay ít được ứng dụng

vì những lý do sau :

• Băng thông của mạng bị lãng phí

• Dịch vụ không thể mở rộng phục vụ khi số lượng máy thu tăng lên

• Không thể sử dụng trong các thiết bị giới hạn thời gian, do sự cung cấp đến mỗi máy thu phải theo trình tự xếp hàng

3.2.2 IP Multicast

3.2.2.1 Truyền thông IP Multicast trên mạng Internet

Phương pháp IP Multicast cũng cho phép truyền dữ liệu từ một máy phát sender đến nhiều máy thu, nhưng không giống như IP Unicast, con số các bản sao (copy) dữ liệu giống nhau để truyền đi được giảm ở mức tối thiểu Tất cả các máy thu của một nhóm multicast (lớp mạng D) được cài đặt cấu hình giống nhau Máy phát sender truyền một gói IP đến một địa chỉ multicast và cho phép gửi chuyển tiếp một bản copy của gói dữ liệu đến máy chủ của mỗi nhóm Nhờ vậy con số các bản copy dôi ra quá mức cần thiết truyền đến các mạng cấp dưới (subnet) được giảm thiểu và IP Multicast có hiệu quả hơn IP Unicast, do tiết kiệm được nhiều băng thông máy chủ server

Hình 7 : Giải pháp truyền thông IP Multicast Giao thức được sử dụng trong truyền thông IP Multicast được thực hiện tại các Router mạng, không phải trong các máy chủ Server Các Router mạng tự động tạo ra một bản copy của mỗi gói multicast cho mỗi máy thu Việc định tuyến trong truyền thông IP Multicast đòi hỏi các Router đặc biệt : các router trung gian giữa máy phát sender và các máy thu receiver cần phải có khả năng IP Multicast

IP Multicast không phải là một phương thức truyền thông kết nối định hướng : máy phát sender gửi dữ liệu đến nhiều máy thu thông qua giao thức gói dữ liệu người dùng UDP (User Datagram Protocol) UDP cũng là một giao thức thuộc lớp giao vận (Transport Layer) như TCP Nhưng khác với TCP, UDP là loại giao thức không liên kết, không đòi hỏi phải thiết lập liên kết logic giữa hai thiết bị trao đổi thông tin với nhau, mà cho phép truyền số liệu thông qua số hiệu cổng mà không cần thiết lập một phiên kết nối logic Khả năng này cho phép rút ngắn được thời gian truyền số liệu, nhưng lại không đảm bảo chắc chắn gói dữ liệu được gửi đi sẽ đến đích Nếu mỗi lỗi xuất hiện trong quá trình truyền thì gói dữ liệu sẽ bị huỷ bỏ Việc phục hồi các gói dữ liệu bị mất sẽ được thực hiện thông qua các yêu cầu phản hồi đến máy phát sender (Điều này tất nhiên sẽ làm cho sơ đồ truyền thông phức tạp hơn hình trên và nảy sinh yêu cầu băng thông mạng cao hơn)

Trong nhiều trường hợp, khi các máy thu nằm trong các mạng con được ngăn cách với các mạng Internet bằng các bức tường lửa (fire wall), những bức tường lửa này cần được có khả năng và được cài đặt cấu hình cho phép các dòng IP Multicast đi qua

M¹ng con göi M¹ng con nhËn

Göi øng dông Multicast

Nhãm giao thøc UDP ,IP,ICMP ,IGMP,TCP/IP

HÖ ®iÒu hµnh m¹ng

NhËn øng dông Multicast

Nhãm giao thøc UDP ,IP,ICMP ,IGMP,TCP/IP

Giao diÖn m ¹ng Giao diÖn m ¹ng

Hình 8 : Mạng truyền thông với các phần tử có khả năng IP Multicast

Để có thể thu được và hiển thị các dòng truyền thông IP Multicast các máy thu cần đáp ứng các yêu cầu sau :

• Hỗ trợ truyền thông (truyền và nhận dữ liệu) IP Multicast theo nhóm giao thức TCP/IP

• Cài đặt phần mềm hỗ trợ giao thức mạng Internet IGMP để gửi các yêu cầu hủy

bỏ hay tham gia kết nối multicast đến các máy thu multicast trong nhóm

• Card giao diện mạng có thể lọc một cách hiệu quả các địa chỉ lớp kết nối dữ liệu mạng Lan được ánh xạ từ n địa chỉ

3.2.2.2 Định tuyến trong truyền thông IP Multicast

Định tuyến các dòng lưu thông multicast là một vấn đề phức tạp, vì các địa chỉ multicast cần được nhận biết như là địa chỉ của phiên truyền dữ liệu đặc biệt, chứ