Nghiên cứu triển khai dịch vụ IPTV trên hạ tầng mạng nhà khai thác dịch vụ cố định

Nghiên cứu triển khai dịch vụ IPTV trên hạ tầng mạng nhà khai thác dịch vụ cố định

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Trần Công Hùng, Trưởng khoa Công nghệ Thông tin - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông cơ sở Tp Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn, cung cấp kiến thức, truyền kinh nghiệm và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông cơ sở TP Hồ Chí Minh đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và tích lũy kiến thức trong suốt thời gian theo đuổi khóa học tại trường.

Xin cám ơn cha, mẹ, vợ, các anh chị em trong gia đình đã hỗ trợ, lo lắng và động viên Đồng thời tôi xin cám ơn tất cả các bạn bè, đồng nghiệp đã ủng hộ giúp đỡ tôi trong thời gian học và làm luận văn.

Xin cảm ơn ban lãnh đạo VNPT Tiền giang, đã tạo điều kiện thuận lợi trong việc cung cấp thiết bị và thực hiện các thí nghiệm trong luận văn.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC BẢNG x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ DỊCH VỤ IPTV 3

1.1 Khái niệm về dịch vụ IPTV 3

1.2 Các ưu điểm của dịch vụ IPTV 3

1.2.1 Khả năng triển khai rộng khắp dịch vụ đến khách hàng 4

1.2.2 Khả năng cung cấp nhiều kênh truyền hình 4

1.2.3 Khả năng điều khiển và tương tác 5

1.2.4 Khả năng phát triển nhiều dịch vụ giá trị gia tăng 5

1.3 Các ứng dụng dịch vụ IPTV 5

1.3.1 Dịch vụ truyền hình quảng bá 5

1.3.1.1 Live TV 5

1.3.1.2 Time-shifted TV 6

1.3.1.3 Kênh ảo TV từ nguồn VoDs 6

1.3.1.4 NVoD (Near Video on Demand) 6

1.3.2 Dịch vụ theo yêu cầu 6

1.3.2.1 VoD (Video on Demand) 6

1.3.2.2 TVoD (TV on Demand) 7

1.3.2.3 Games on Demand 7

1.3.2.4 Music on Demand 7

1.3.2.5 Karaoke on Demand 7

1.3.3 Dịch vụ thông tin và truyền thông 8

1.3.3.1 Internet on TV (Web Browser) 8

1.3.3.2 TV – Information 8

1.3.3.3 Video Conference 8

1.3.4 Dịch vụ gia tăng khác 8

1.3.4.1 TV Mail 8

1.3.4.2 Photo Album 8

1.3.4.3 Video Blog 9

1.3.4.4 Global Monitoring 9

1.3.4.5 Game Online 9

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG MẠNG IPTV 10

2.1 Hệ thống mạng IPTV 10

2.1.1 Mô hình tổng quát các khối chức năng và nguyên lý họat động 10

2.1.1.1 Realtime Encoder 10

2.1.1.2 Electronic Program Guide 10

2.1.1.3 Broadcast Client 11

2.1.1.4 Asset Distribution System 11

2.1.1.5 Navigation Server 11

2.1.1.6 Session Manager 12

2.1.1.7 Entitlement System 12

2.1.1.8 Video Pump 13

2.1.1.9 On-Demand Resource Manager 13

2.1.1.10 On-Demand Resource Client 13

2.1.1.11 Conditional Access System and Encryption Engine 13

2.1.1.12 Broadcast Video Bandwidth Enforcement 14

2.1.1.13 Video Decryption and Video Decoder 14

2.1.1.14 Subscriber Database 14

2.1.2 Các thành phần cung cấp dịch vụ Broadcast Video 15

2.1.3 Các thành phần cung cấp dịch vụ Video theo yêu cầu 15

2.1.4 Cả hai dịch vụ dùng chung 15

2.1.5 Các thành phần thiết bị mạng IPTV 15

2.1.5.1 Middleware 16

2.1.5.2 Video on Demand 16

2.1.5.3 CAS/DRM , hệ thống truy nhập có điều kiện 17

2.1.5.4 Real-Time Encoder 17

2.1.5.5 Phần mềm Set Top Box: 17

2.1.5.6 Các thành phần khác 18

2.1.5.6.1 Quản lý mạng IPTV 18

2.1.5.6.2 Hệ thống ghi và tính cước Billing: 19

2.1.5.6.3 Bảo mật 19

2.1.5.6.4 Quản lý chất lượng dịch vụ 20

2.2 Kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ IPTV 20

2.2.1 Video site 20

2.2.1.1 Super Headend 21

2.2.1.2 Video Headend Office 21

2.2.1.3 Video Switching Office 21

2.2.2 Gán dịch vụ trong mạng truy cập 22

2.2.2.1 Kiến trúc truy nhập đa kênh ảo 22

2.2.2.2 Kiến trúc truy nhập EtherType 22

2.2.2.3 Kiến trúc truy nhập đa VLAN 23

2.2.3 Gán dịch vụ trong mạng kết hợp 24

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VIỆC CHỌN LỰA CÔNG NGHỆ KHI TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV 26

3.1 Các yêu cầu khi triển khai dịch vụ IPTV 26

3.1.1 Băng thông rộng 26

3.1.2 Băng thông bất đối xứng 26

3.1.3 Chất lượng dịch vụ 27

3.1.4 Thời gian chuyển kênh 27

3.1.5 Độ sẵn sàng của dịch vụ 28

3.2 Việc chọn lựa các công nghệ khi triển khai dịch vụ IPTV 28

3.2.1 Chọn lựa chuẩn nén hình ảnh 28

3.2.1.1 Nhóm chuẩn nén JPEG và Wavelet 29

3.2.1.2 Chuẩn nén MPEG-x và H.26x 30

3.2.1.3 Chuẩn nén MPEG-1 30

3.2.1.4 Chuẩn nén MPEG-2 34

3.2.1.5 Chuẩn nén MPEG-4 35

3.2.1.6 Chuẩn nén H.264/MPEG-4 Part 10/AVC 36

3.2.1.7 Yêu cầu về băng thông của các chuẩn nén 38

3.2.2 Chọn lựa các giao thức mạng 39

3.2.2.1 Giao thức cho dịch vụ multicast 39

3.2.2.1.1 Giao thức IGMP 39

3.2.2.1.2 Giao thức PIM 44

3.2.2.2 Giao thức cho dịch vụ multicast 47

3.2.2.2.1 Giao thức RTSP (Real Time Streaming Protocol) 47

3.2.3 Chọn lựa công nghệ mạng 49

3.2.3.1 Công nghệ mạng lõi (core) 49

3.2.3.2 Công nghệ mạng truy nhập 51

3.2.3.2.1 Công nghệ mạng truy nhập xDSL 51

3.2.3.2.2 Công nghệ mạng truy nhập quang 53

CHƯƠNG 4 KHẢO SÁT MẠNG CỦA VNPT VÀ CÁC GIẢI PHÁP CUNG CẤP DỊCH VỤ IPTV 54

4.1 Khảo sát mạng cung cấp dịch vụ của VNPT 54

4.1.1 Mạng đường trục 54

4.1.2 Mạng kết tập và mạng truy nhập 55

4.1.3 Mạng khách hàng 55

4.2 Các giải pháp cung cấp dịch vụ IPTV của nhà cung cấp 56

4.2.1 Giải pháp của Alcatel 56

4.2.2 Giải pháp của ZTE : 57

4.2.3 Mô hình mạng của VNPT và việc cung cấp dịch vụ IPTV 57

CHƯƠNG 5 MÔ HÌNH MẠNG VÀ CẤU HÌNH THỬ NGHIỆM DỊCH VỤ IPTV TẠI VNPT TIỀN GIANG 58

5.1 Phương thức phục vụ IPTV 58

5.2 Thử nghiệm dịch vụ IPTV: 58

5.2.1 Cấu hình thử nghiệm dịch vụ IPTV cho thuê bao cáp đồng sử dụng dịch vụ

ADSL2+: 60

5.2.2 Cấu hình thử nghiệm IPTV cho thuê bao FTTH: 66

KẾT LUẬN 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ADS Asset Distribution System

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

API Application Programming Interface

AR Aggregation Router

ASCII American Standard Code for Information InterchangeATM Asynchronous Transfer Mode

BRAS Broadband Remote Access Server

CAM Content Addressable Memory

CAS Conditional Access System

CD-ROM Compact Disc- Read-Only Memory

CRLF Carriage Return Linefeed

DCT Discrete Cosin Tranform

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

DRM Digital Right Management

DSL Digital Subcriber Line

DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer

DVD Digital Video Disc

EPG Electronic Program Guide

FEC Forward Correct

GEPON Gigabit Ethernet Passive Optical Network

GPON Gigabit-capable Passive Optical Network

HD/

HDTV

High Definition TV

HSI High Speed Internet

HTTP Hyper Text Transfer Protocol

IETF Internet Engineering Task Force

IGMP Internet Group Management Protocol

IP/MPLS Internet Protocol / MultiProtocol Label SwitchingIPTV Internet Protocol Television

ISO International Organization for Standardization

JPEG Joint Photographic Experts Group

JVM Java Virtual Machine

JVT Joint Video Team

LSP Label Switched Path

LSR Label Switched Router

MJPEG Motion Joint Photographic Experts Group

MPEG Moving Picture Experts Group

MPEG The Moving Picture Experts Group

MQ Membership Query

MR Membership Report

NTSC National Television Standards Committee

NVoD Near Video on Demand

OAM Operations, Administration & Maintenance

ODRC On-Demand Resource Client

ODRM On-Demand Resource Manager

OLT Optical Line Terminal

ONT Optical Network Terminal

PAL Phase Alternating Line

PE Provider Edge Router

PIM Protocol independent multicast

PIM-DM Protocol Independent Multicast – Dense Mode

PIM-SM Protocol Independent Multicast – Sparse Mode

PIM-SSM Protocol Independent Multicast – Source-Specific ModePOP3 Post Office Protocol 3

PPPoE Point to Point Protocol over Ethernet

QoS Quality of Service

RTP Realtime Transport Protocol

RTR Real-Time Retransmission

RTSP Real Time Streaming Protocol

SD/SDTV Standard-Definition Television

SECAM Sequential Color with Memory

SHE Super HeadEnd

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

SNR Signal-to-Noise Ratio

STB Set Top Box

TPS Triple Play Service

TTL Time to Live

TVoD TV on Demand

UDP User Datagram Protocol

VC Virtual Circuit

VCEG Video Coding Experts Group

VCR Video Cassette Recorder

VHO Video Headend Office

VLAN Virtual-Local Area Network

VLAN ID VLAN Identification

VNPT Vietnam Posts & Telecommunications

VoD Video on Demand

VoIP Voice over IP

VOL Video Object Layer

VOP Video Object Plane

VPI/VCI Virtual Path Identifier/Virtual Circuit Identifier

VSO Video Switching Office

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3-1: Yêu cầu về băng thông đối với các chuẩn nén 38

Bảng 3-2: Định dạng thông điệp IGMPv1 40

Bảng 3-3: Định dạng thông điệp IGMPv2 42

Bảng 3-4: Các dạng chuẩn ADSL 52

Bảng 3-5: Đặc điểm kỹ thuật cơ bản của GPON và GEPON 53

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1-1: Mô hình cung cấp dịch vụ IPTV 3

Hình 2-1: Mô hình tổng quát các khối chức năng và nguyên lý họat động của hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 10

Hình 2-2: Các thành phần chức năng thiết bị mạng IPTV 16

Hình 2-3: Các thành phần chức năng thiết bị STB 18

Hình 2-4: Hệ thống quản lý mạng của Cisco 19

Hình 2-5: Mô hình chuyển tín hiệu video mạng cung cấp dịch vụ IPTV 20

Hình 2-6: Kiến trúc truy nhập đa kênh ảo 22

Hình 2-7: Kiến trúc truy nhập EtherType 22

Hình 2-8: Kiến trúc truy nhập đa Vlan 23

Hình 3-1: Sắp xếp khung hình I,P,B mã hóa MPEG-1 32

Hình 4-1: LSP được thiết lập qua mạng lõi IP/MPLS dành cho các lưu lượng unicast 54

Hình 4-2: Multicast VPN được thiết lập qua mạng IP/MPLS dành cho các lưu lượng multicast 55

Hình 4-3: Giải pháp cung cấp dịch vụ IPTV của Alcatel 56

Hình 4-4: Giải pháp cung cấp dịch vụ IPTV của ZTE 57

Hình 4-5: Mô hình mạng cung cấp dịch vụ IPTV của VNPT 57

Hình 5-1: Mô hình mạng thử nghiệm dịch vụ IPTV trên mạng cáp đồng 61

Hình 5-2: Mô hình mạng thử nghiệm dịch vụ IPTV trên hệ thống FTTH 66

MỞ ĐẦU

Với xu hướng phát triển công nghệ và nhu cầu sử dụng dịch vụ Viễn thông Công nghệ Thông tin ngày càng cao của khách hàng, khi mà dịch vụ thọai truyềnthống có sức cạnh tranh kém, không còn hấp dẫn khách hàng nữa; Việc tìm kiếmtriển khai dịch vụ mới của của các nhà cung cấp dịch vụ Viễn thông – Công nghệThông tin là cấp thiết, nhằm cạnh tranh với các nhà cung cấp dịch vụ khác khi màthị phần ngày càng bị chia sẽ, bị lấn sân bởi các nhà khai thác dịch vụ di động, nhàkhai thác dịch vụ truyền hình cáp…

-Cùng với sự phát triển của các công nghệ nén video, chuẩn nén, thiết bị cóhiệu suất cao, cổng giao tiếp lớn ra đời, các dịch vụ về nội dung và truyền thông đaphương tiện hứa hẹn mang đến nhiều triển vọng

Từ đó thách thức các nhà khai thác mạng cố định phải tạo nên thị trường mới

và hướng đến công nghệ mới Một trong thị trường phổ biến cho nhà khai thácmạng cố định là dịch vụ TPS (Triple Play Service) Từ quan điểm thực tiễn của nhàkhai thác cần đưa ra hạ tầng mạng hội tụ IP, định hướng cung cấp các dịch vụ băngrộng (Data, Video, Voice) thông qua một đường dây thuê bao đơn giản

Trên cơ sở thực tiễn đặt ra, đề tài sẽ tập trung “Nghiên cứu triển khai dịch vụIPTV trên hạ tầng mạng nhà khai thác dịch vụ cố định ” như là một giải pháp pháttriển dịch vụ mới, tìm kiếm nguồn doanh thu mới từ dịch vụ mà hiện nay nhiềudoanh nghiệp Viễn thông – Công nghệ Thông tin lớn sẽ và đang thực hiện triển khai

để mang lại lợi thế cạnh tranh trong tương lai

Luận văn này được xây dựng trên nền tảng kết quả của một số nghiên cứutrong thời gian gần đây và đặc biệt là các giải pháp cung cấp dịch vụ IPTV của một

số nhà cung cấp thiết bị Qua đó trình bày phương pháp tiếp cận triển khai dịch vụIPTV trên cơ sở hạ tầng mạng cố định của VNPT cho dịch vụ LiveTV và VoD, việclựa chọn công nghệ triển khai cho mạng truy nhập là cốt yếu cùng với việc sử dụngcác chuẩn nén Video MPEG 4 part 10 (H264) việc đưa ra các công thức tính toánbăng thông yêu cầu cho mạng Core và mạng truy nhập khi triển khai là cần thiết

Phần mô phỏng và kết quả thực nghiệm dựa trên các thiết bị của Cisco, ZTE,Huwai… cho việc cấu hình trên hạ tầng mạng của VNPT Tiền giang, việc triển khaithử nghiệm và đánh giá kết quả dựa trên một số phần mềm nguồn mở như VLC,Iperf…Cho thấy, việc tận dụng tối đa băng thông cáp đồng bằng cách sử dụng côngnghệ xDSL (ADSL 2+) cùng với việc lựa chọn chuẩn nén tiên tiến nhất MPEG-4part 10 có thể cung cấp được dịch vụ IPTV hiện tại, nhưng trong tương lai khi đòihỏi băng thông cho các dịch vụ hình ảnh chất lượng cao như HDTV và tỷ lệ sửdụng TV trong một hộ gia đình cao thì chỉ có phương cách hợp lý là chọn lựa côngnghệ truy cập quang cho các dịch vụ băng rộng cho các nhà điều hành mạng cốđịnh.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ DỊCH VỤ IPTV

1.1 Khái niệm về dịch vụ IPTV

Dịch vụ IPTV(Internet Protocol Televison) là một dịch vụ truyền hình tươngtác trong đó các tín hiệu truyền hình kỹ thuật số được phân phối bằng giao thức IPtrên nền mạng băng thông rộng Khái niệm trên cho thấy có thể cung cấp cả ba loạihình dịch vụ IPTV, VoIP, HSI trên cùng một đường dây thuê bao cho khách hàng

Hình 1-1: Mô hình cung cấp dịch vụ IPTV

Các kỹ thuật truyền hình thông thường hiện nay bao gồm : truyền hình mặtđất, truyền hình qua vệ tinh, truyền hình cáp Với các thế mạnh của dịch vụ truyềnhình trên nền IP là ở tính tương tác và việc tận dụng triển khai trên hạ tầng mạngtruy cập của các nhà cung cấp dịch vụ cố định thì việc triển khai dịch vụ IPTV hứahẹn mang lại nguồn doanh thu đáng kể cho các nhà cung cấp dịch vụ cố định, đồngthời việc sớm triển khai cung cấp dịch vụ IPTV được xem là bước phát triển chiếnlược của các nhà cung cấp dịch vụ cố định chống lại sự bành trướng, sự lấn sân củanhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp

1.2 Các ưu điểm của dịch vụ IPTV

Có 4 ưu điểm chính của dịch vụ IPTV so với các hệ thống truyền hình hiện tại:Khả năng triển khai rộng khắp dịch vụ đến khách hàng

Khả năng cung cấp nhiều kênh truyền hình

Soft Switch

Khả năng điều khiển và tương tác

Khả năng phát triển nhiều dịch vụ giá trị gia tăng

1.2.1 Khả năng triển khai rộng khắp dịch vụ đến khách hàng

Với việc tận dụng hạ tầng mạng truy nhập hiện có của các công ty điện thoạilà: hệ thống mạng cáp đồng cùng các kỹ thuật băng rộng, cáp quang với chi phí đầu

tư giảm đáng kể (so với cáp đồng trục của truyền hình cáp) có thể triển khai dịch vụIPTV rộng khắp từ thành thị tới nông thôn, đến với mọi nhà với một chi phí đầu tưban đầu là tương đối thấp

1.2.2 Khả năng cung cấp nhiều kênh truyền hình

Đối với truyền hình cáp kỹ thuật số với băng thông cáp đồng trục kéo đếnnhà thuê bao là 400Mbps như vậy với băng thông đáp ứng cho 1 kênh SD từ 2Mbpsđến 4Mbps thì có khả năng cung cấp tối đa là 200 kênh SD cho dịch vụ truyền hìnhquảng bá Nghĩa là đối với dịch vụ truyền hình cáp, phát quảng bá (broastcast) tất cả

200 kênh SD đến tận thiết bị đầu cuối khách hàng, do đó khả năng tối đa kháchhàng chỉ xem được có 200 kênh SD mà thôi

Trong kỹ thuật truyền hình IP thì khác hẳn, với 1 STB 1 thuê bao thì để cungcấp dịch vụ truyền hình IP, nhà cung cấp chỉ cần quản lý một kết nối từ người dùngvào các nguồn kênh truyền hình Kết nối này đơn giản là một đường thông từ ngườixem đến các nguồn được chọn thông qua mạng IP Do đó, với một đường kết nốingười dùng có thể có rất nhiều lựa chọn các kênh truyền hình khác nhau gần nhưkhông giới hạn (mỗi lần chọn kênh thì chỉ có duy nhất kênh đó được đẩy xuống trênđường dây thuê bao đến thiết bị đầu cuối khách hàng)

Với băng thông một kênh truyền hình chất lượng SD khoảng 2Mbps đến4Mbps, người xem có thể chọn lựa trên hàng ngàn kênh truyền hình có trên servercủa nhà cung cấp Thiết bị đầu cuối STB có thể cung cấp nhiều kênh truyền cùnglúc đến nhiều tivi khác nhau trong cùng một hộ gia đình Với 1 đường ADSL2+ cóthể cung cấp đến 4 kênh truyền chất lượng SD, đủ cung cấp cho nhu cầu xem truyềnhình của một hộ gia đình

1.2.3 Khả năng điều khiển và tương tác

Do dịch vụ IPTV là dịch vụ truyền hình dựa trên nền IP nên nó cung cấp chongười dùng rất nhiều khả năng điều khiển tùy biến khác nhau thông qua các trìnhứng dụng điều khiển Người dùng có thể lựa chọn nhà cung cấp dịch vụ truyền hình;đăng ký và hủy các kênh riêng rẽ; coi cước online; lọc và hạn chế kênh được xem;tạm dừng, tua tới, tua lui các đoạn video để xem giống như đầu VCR

1.2.4 Khả năng phát triển nhiều dịch vụ giá trị gia tăng

Bằng cách biến đổi tín hiệu truyền hình thành dạng số, kết hợp cùng với cácdịch vụ về data và thoại trên nền IP, khả năng của IPTV gần như là vô hạn và nóhứa hẹn mang đến những nội dung kỹ thuật số chất lượng cao như video theo yêucầu, hội thảo, truyền hình tương tác/trực tiếp, game tương tác/trực tiếp, giáo dục từ

xa, lướt web…

Các kênh truyền hình analog của quốc gia

Các kênh truyền hình được thu miễn phí từ vệ tinh

Các kênh truyền hình đã mã hoá từ vệ tinh

Các kênh truyền hình riêng của nhà cung cấp, kênh truyền hình địa phương.Với giải pháp cung cấp dịch vụ truyền hình trên nền IP, nhà cung cấp dịch vụ

có thể đóng nhiều loại kênh truyền hình thành các gói nhằm cung cấp cho kháchhàng với các gói cước linh hoạt khác nhau Thông qua giao diện điện tử trên STBngười dùng dễ dàng xem được các lịch phát sóng của chương trình TV và có thểchuyển kênh TV một cách thuận tiện

1.3.1.2 Time-shifted TV

Các kênh có tính năng tạm dừng giúp người xem có thể tạm dừng kênhtruyền hình đang phát và có thể xem tiếp sau đó Người dùng có thể xem tiếp từ thờiđiểm tạm dừng hoặc xem tiếp kênh LiveTV như bình thường

1.3.1.3 Kênh ảo TV từ nguồn VoDs

Với khả năng cung cấp rất nhiều film từ các nguồn VoD, việc lựa chọn một

số nội dung file VoD ghép thành một kênh ảo và phát trên mạng như một kênh TVthông thường là cần thiết Chức năng này giúp cho nhà cung cấp dịch vụ biên tậpcác nội dung VoD có cùng thể loại (film hành động, film tâm lý xã hội, thời trang,thể thao, …) thành một kênh chuyên đề theo thị hiếu của khách hàng

1.3.1.4 NVoD (Near Video on Demand)

Gần giống như Time-shifted TV, chức năng này cho phép người xem, xemmột chương trình truyền hình lặp lại nhiều lần trên các kênh multicast khác nhauvới cùng một nội dung phát cách nhau một khoảng thời gian nào đó

1.3.2 Dịch vụ theo yêu cầu

1.3.2.1 VoD (Video on Demand)

Đây là dịch vụ xem phim theo yêu cầu Với một thư viện phim khổng lồ ởnhiều thể lọai, người xem có thể tha hồ lựa chọn để xem nhờ các tính năng tìmkiếm, hiển thị danh sách phim theo thể loại hay theo các tiêu chí khác và hơn nữa là

có miêu tả tóm tắt nội dung bộ phim, tác giả, đạo diễn, thời lượng xem…và đặc biệt

là cho xem thử trước các đọan phim

Với tính năng tiện lợi giúp người xem có thể thao tác như thiết bị ghi hìnhVCR là tạm dừng, chạy tiếp, tua về trước, tua lùi

Với dịch vụ VoD, nhà cung cấp có thể gắn kèm trailer quảng cáo vào nộidung demo, hỗ trợ lưu các thông tin VoD ưa thích vào Favourite, giúp người dùng

có thể chọn lại để xem Với kho khổng lồ các thể lọai phim theo yêu cầu thì chứcnăng khoá chương trình, khóa phim hoặc nội dung không dành cho trẻ em là rất cầnthiết

1.3.2.2 TVoD (TV on Demand)

Đây là dịch vụ cho phép người dùng lựa chọn xem lại các kênh TV mà mình

bỏ lỡ, các chương trình LiveTV được lưu lại trên server trong một khoảng thời giannào đó tùy thuộc vào nhà cung cấp cấu hình Thời gian lưu trữ các chương trình cóthể đặt thay đổi linh động theo nhu cầu thực tế Có 2 cách thức lưu trữ là theo thờigian và lưu trữ theo chương trình

Yêu cầu đối với dịch vụ này cần hỗ trợ các tính năng cơ bản của thiết bị ghihình VCR, đó là tạm dừng, chạy tiếp, tua về trước, tua lùi

1.3.2.3 Games on Demand

Dịch vụ chơi game theo yêu cầu cung cấp những trò chơi giải trí cho kháchhàng Các trò chơi này được cài đặt trên server ngoài việc người chơi tự chơi nó cóthể cung cấp chơi trực tuyến bằng cách truyền (streaming) từ hệ thống IPTV serverđến STB có hỗ trợ máy ảo Java (JVM) Hệ thống có chế độ tính điểm và ghi thôngtin người chơi

1.3.2.4 Music on Demand

Giống như dịch vụ VoD, người dùng có thể xem những clip ca nhạc theo sởthích của mình

1.3.2.5 Karaoke on Demand

Người dùng có thể lựa chọn các bài hát từ danh sách các thư viện bài karaoke

để hát, để đạt chất lượng âm thanh tốt người dùng cần đầu tư hệ thống âm thanhchuyên dụng ghép nối thêm

Hệ thống quản lý danh mục bài hát theo thể loại nhạc: trữ tình, tiền chiến, cảilương…; có khả năng hỗ trợ tìm kiếm theo tên bài hát hoặc tên ca sỹ ; cho phéplưu danh sách các bài hát được chọn thành một danh sách chơi (playlist) và đặc biệt

là phải có chế độ tính điểm, tổng kết điểm và ghi thông tin người hát

1.3.3 Dịch vụ thông tin và truyền thông

1.3.3.1 Internet on TV (Web Browser)

Dịch vụ này cho phép người dùng duyệt web trên Internet thông qua mànhình TV với một số chức năng cơ bản của trình duyệt web như Back, Refresh, Stop,History…

1.3.3.2 TV – Information

Dịch vụ này cung cấp thông tin phong phú đến khách hàng qua các kênhthông tin tích hợp của các nhà cung cấp dịch vụ nội dung, các kênh bao gồm: tintức, giá cả thị trường, mua sắm thời trang, thông tin chứng khoán, đấu giá, dự báothời tiết,…

1.3.3.3 Video Conference

Hội nghị truyền hình Giải pháp này cho phép tổ chức các cuộc họp, các buổihội thảo, đào tạo trực tuyến từ xa…hỗ trợ nhiều người tham gia đối thoại trực tuyếnthông qua kênh truyền hình IPTV

Đối với dịch vụ này yêu cầu tính thời gian thực cao hơn, do đó hệ thống phải

hỗ trợ việc thay đổi các thông số về chất lượng hình ảnh, âm thanh, chuẩn nén, …đảm bảo phù hợp với băng thông đường truyền

1.3.4 Dịch vụ gia tăng khác

1.3.4.1 TV Mail

Thuê bao có thể sử dụng dịch vụ email thông qua màn hình giao diện trênmàn hình TV Ngoài việc sử dụng webmail thông qua dịch vụ Internet on TV, chứcnăng này còn hỗ trợ email-client với các chuẩn SMTP, POP3 thông dụng có cáctính năng của một chương trình email-client cơ bản

1.3.4.2 Photo Album

Chức năng này cho phép người dùng có thể tạo, lưu trữ, quản lý và chia sẽcác album ảnh của mình cho nhiều người cùng xem Hệ thống Photo Album hỗ trợtìm kiếm thông tin ảnh nhanh chóng, và đặc biệt hỗ trợ người dùng tạo các thư mục

cá nhân để lưu các ảnh riêng tư

1.3.4.3 Video Blog

Dịch vụ này cho phép người dùng có thể tạo riêng cho mình một clip blog,

có thể soạn thảo, thêm mới các đề mục, bài viết dễ dàng Dịch vụ hỗ trợ quản lýthông tin cá nhân và phân quyền cho các thành viên giúp cho việc quản lý thànhviên truy nhập blog được dễ dàng

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG MẠNG IPTV

2.1 Hệ thống mạng IPTV

2.1.1 Mô hình tổng quát các khối chức năng và nguyên lý họat động

Hình 2-2: Mô hình tổng quát các khối chức năng và nguyên lý họat động của

hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 2.1.1.1 Realtime Encoder

Là một bộ mã hóa video thời gian thực Đầu vào có thể là tín hiệu dạng sốhay có thể là các dạng tương tự như NTSC, PAL, SECAM hay dạng tín hiệu tương

tự khác Đầu ra của bộ encoder là dòng tín hiệu số được đóng gói IP đã được mãhóa

2.1.1.2 Electronic Program Guide

EPG là một giao diện chương trình điện tử được cài đặt như là một HTTPServer cung cấp thông tin về các kênh truyền hình được liệt kê dưới dạng trang Webcho các ứng dụng quảng bá chạy trên STB (Broadcast Client) Chương trình EPGxác thực và chứng nhận cho thuê bao đối với dịch vụ quảng bá (broadcast) Ngoài ra

EPG cũng cung cấp các địa chỉ multicast của các kênh truyền hình Giúp choBroadcast Client sử dụng những địa chỉ này trong bản tin IGMP để thực hiện việcchuyển kênh.

2.1.1.3 Broadcast Client

Broadcast Client là một chương trình ứng dụng chạy trên STB nó cung cấpgiao diện người dùng và điều khiển giao tiếp với dịch vụ truyền hình broadcast.Nghĩa là Broadcast Client trình bày các kênh truyền hình được cung cấp bởi EPG,

và thực hiện việc điều khiển giao diện này cho việc chuyển kênh thông qua giaothức IGMP Khi đường DSL chỉ có thể cung cấp đủ băng thông cho một kênhbroadcast, bộ xử lý IGMP phải đảm bảo chỉ có một kênh truyền đến STB tại mộtthời điểm Broadcast Client thực hiện việc này bằng cách gửi các bản tin Leave vàJoin để chuyển kênh

Ngoài ra Broadcast Client cùng với EPG tạo ra giao diện xác thực thuê baocho các dịch vụ Việc xác thực thường được thực hiện bằng các giao thức xác thựccủa tầng ứng dụng

2.1.1.4 Asset Distribution System

Hệ thống phân phối nội dung ADS có nhiệm vụ là nhận nội dung video từcác nhà cung cấp nội dung, áp các qui tắc kinh doanh vào để phân phối nội dungnày đến những khu vực khác nhau trong hệ thống mạng của nhà cung cấp dịch vụ

ADS có thể được sử dụng để thay đổi các thông tin mô tả của nội dungvideo, nhằm thêm vào các thông tin liên quan đến các luật kinh doanh của mình nhưgiá của video, gói dịch vụ nào, nội dung video có cần được mã hóa không,… Dựatrên các quy tắc kinh doanh đó, ADS sẽ phân phối nội dung đến phân hệ quản lý tàinguyên tại các video server ở các khu vực khác nhau trong hệ thống mạng của nhàcung cấp dịch vụ

2.1.1.5 Navigation Server

Navigation Server là server web dạng HTTP, phục vụ có điều hướng việccung cấp các thông tin về nội dung VoD cho dịch vụ theo yêu cầu chạy trên STB

(on-demand client) Navigation Server sử dụng thông tin từ hệ thống ADS để xácđịnh những nội dung video nào được hiển thị đến thuê bao Đối với các nội dungđược cung cấp dưới dạng gói thuê bao thì Navigation Server có thể sử dụng thôngtin trong cơ sở dữ liệu khách hàng để điều chỉnh những thông tin được hiển thị.

2.1.1.6 Session Manager

Phân hệ quản lý phiên là trung tâm của quá trình truyền thông cho demand client trên STB Nó quản lý vòng đời của phiên video và chịu trách nhiệmcho việc phân xử giữa các nguồn khác nhau để đưa dòng video đáp ứng cho yêucầu

on-Khi nhận được một yêu cầu phiên video từ on-demand client, SessionManager sẽ sử dụng dịch vụ của hệ thống phân quyền để xác định thuê bao này cóquyền xem nội dung video này hay không Nếu yêu cầu không được chấp nhận,Session Manager gởi thông báo không phục vụ về cho on-demand client xử lý đồngthời kết thúc phiên Nếu yêu cầu được xác nhận, máy chủ phân quyền sẽ trả lờithông tin xác nhận cộng với các thông tin có liên quan với video đó như dạng mãhóa video… Khi nhận được trả lời xác nhận, Session Manager sẽ quyết định chọnserver VoD nào là phục vụ tốt nhất cho yêu cầu này Trường hợp video cần phảiđược mã hóa trong thời gian thực, Session Manager gởi tới hệ thống truy nhập cóđiều kiện (CAS/DRM) yêu cầu thực hiện mã hóa cho luồng nội dung này Sau khicác nguồn mà phiên yêu cầu đã tập hợp đầy đủ, Session Manager sẽ trả lời cho đầucuối thông tin về các tham số giao vận IP/UDP/RTP, địa chỉ IP nguồn của videochọn, key của khóa mã … của luồng thông tin đến STB

2.1.1.7 Entitlement System

Hệ thống bản quyền có chức năng xác định những thuê bao nào được phéphay không được phép xem nội dung video Hệ thống cấp quyền sử dụng thông tin từADS để xây dựng cơ sở dữ liệu để xác định quan hệ giữa các gói thuê bao và cácnội dung video Dựa vào đó, hệ thống cấp quyền sẽ quyết định thuê bao có đượcxem nội dung video hay không

2.1.1.8 Video Pump

Bơm video là thành phần lưu trữ và streaming của hệ thống VoD VideoPump bao gồm các thành phần lưu trữ và nội dung video, được tổ chức sao cho cóthể gửi đi bất kỳ một nội dung video nào với một tốc độ xác định trước Thành phầnstreaming thực hiện lấy file từ hệ thống lưu trữ và đẩy vào mạng Video Pump phải

có khả năng điều khiển cơ bản các luồng video, ví dụ như fast-forward, rewind…phục vụ cho quá trình xem nội dung video

2.1.1.9 On-Demand Resource Manager

Phân hệ quản lý tài nguyên là ứng dụng quản lý các nguồn streaming và cácnhóm lưu trữ cung cấp cho Video Pump ODRM chịu trách nhiệm xác định vị trí vàxây dựng các nội dung cũng như xác định các máy bơm video khi có yêu cầu từSession Manager Đầu vào, phân hệ quản lý tài nguyên tiếp nhận nội dung từ hệthống phân phối nội dung và sao chép nội dung này đến các Video Pump mà nóquản lý và điều khiển Đầu ra ODRM cung cấp cho các yêu cầu từ Session Managerbằng cách xác định vị trí các Video Pump

2.1.1.10 On-Demand Resource Client

Đây là một tiến trình ứng dụng chạy trên STB, có nhiệm vụ cung cấp giaodiện người dùng và điều khiển cho các dịch vụ video theo yêu cầu ODRC cung cấpnội dung cho giao diện người dùng bằng cách sử dụng dịch vụ của máy chủ điềuhướng dựa trên các ứng dụng nhúng trên HTTP

Giao diện ODRC giúp thuê bao thực hiện các yêu cầu nội dung video bằngcách tạo ra các yêu cầu truyền nhận đến Session Manager cho việc yêu cầu cácluồng video

2.1.1.11 Conditional Access System and Encryption Engine

Hệ thống truy nhập có điều kiện (CAS - Conditional Access System) là hệthống quản lý các key mã hóa và giải mã và phân phối các nội dung video bị mãhóa Mã hóa nội dung video được xem như là lớp bảo vệ thứ 2 để chống đánh cắp

thông tin Lớp bảo vệ thứ nhất cho cả dịch vụ quảng bá lẫn dịch vụ theo yêu cầuđược tích hợp trong ứng dụng chạy trên STB.

Do sự phức tạp và giá thành cao của hệ thống truy nhập có điều kiện, người

ta chỉ mã hóa các kênh truyền hình có trả phí hay các nội dung video cao cấp Khi

mã hóa kênh truyền hình, mã hóa phải thực hiện trong thời gian thực cùng với dòngthông tin Khi mã hóa dịch vụ VoD, việc mã hóa có thể thực hiện trong thời gianthực khi truyền stream hay mã hóa trong lúc tái tạo nội dung trong Video Pump

2.1.1.12 Broadcast Video Bandwidth Enforcement

Khống chế băng thông kênh truyền hình được tích hợp trong chức năng củacác bộ định tuyến (router) kết tập (AR- Aggregation Router) Để giới hạn băngthông tối đa router kết tập được thiết lập số giới hạn tối đa các IGMP host tham giavào vùng các địa chỉ broadcast Việc ánh xạ (maping) các kênh truyền hình vào cácđịa chỉ multicast là cách AR có thể khống chế băng thông của các loại kênh truyềnhình khác nhau bằng các khoảng địa chỉ multicast khác nhau

2.1.1.13 Video Decryption and Video Decoder

STB có 2 thành phần quan trọng dùng đề chuyển đổi tín hiệu video mã hóa

và nén bằng gói IP thành tín hiệu số đã giải mã và không nén có thể đưa trực tiếpvào TV kỹ thuật số hoặc chuyển đổi thành tín hiệu TV thông thường Hai thànhphần đó là bộ giải mã và bộ giải nén Bộ giải mã – Video Decoder, chịu trách nhiệmgiải mã luồng tín hiệu tới Nó sử dụng thuật toán giải mã giống như thuật toán mãhoá được dùng trong bộ mã hoá dịch vụ Nó cũng hỗ trợ các thuật toán mã hoá khácdùng cho dịch vụ VoD Bộ giải nén-Video Decryptor, chịu trách nhiệm giải nén tínhiệu nếu tín hiệu bị nén bởi bộ nén thời gian thực (dịch vụ broadcast) hay bộ nénoff-line (cho dịch vụ VoD )

2.1.1.14 Subscriber Database

Cơ sở dữ liệu thuê bao là thành phần chứa thông tin về từng thuê bao, lọaidịch vụ thuê bao đăng ký sử dụng, thông tin về cước thuê bao…

Cơ sở dữ liệu thuê bao cũng chứa thông tin có thể sử dụng trong việc nhậnthực thuê bao như thông tin về tên người dùng, mật khẩu (username,password) đượcEPG sử dụng để nhận thực người dùng trong dịch vụ broadcast.

2.1.2 Các thành phần cung cấp dịch vụ Broadcast Video

 Realtime Encoder

 Electronic Program Guide

 Broadcast Client

2.1.3 Các thành phần cung cấp dịch vụ Video theo yêu cầu

 Asset Distribution System

 Navigation Server

 Session Manager

 Entitlement System

 Video Pump

 On-Demand Resource Manager

 On-Demand Resource Client

2.1.4 Cả hai dịch vụ dùng chung

 Conditional Access System and Encryption Engine

 Broadcast Video Bandwidth Enforcement

 Set-Top-Based Video Decryption and Video Decoder

 Set-Top-Box

 Subscriber Database

2.1.5 Các thành phần thiết bị mạng IPTV

Hình 2-3: Các thành phần chức năng thiết bị mạng IPTV

2.1.5.1 Middleware

Middleware là thành phần trung tâm có nhiệm vụ kết nối các thành phầnlogic với nhau để tạo thành một hệ thống phần mềm phục vụ IPTV hoàn chỉnh.Middleware cung cấp các chức năng giao diện dạng khách/chủ (client/server) chongười sử dụng ở cả dịch vụ broadcast lẫn dịch vụ theo yêu cầu Thành phầnMiddleware cung cấp chức năng client là các ứng dụng client chạy trên STB, thànhphần cung cấp chức năng server là EPG và Navigation Server

Middleware cũng được sử dụng để kết hợp các sản phẩm của các nhà sảnxuất khác nhau thành một giải pháp ứng dụng Các sản phẩm Middleware thườngđược sử dụng để tích hợp các VoD server, các hệ thống truy nhập có điều kiệnCAS, và các STB của các nhà sản xuất khác nhau trong cùng một giải pháp ứngdụng

2.1.5.2 Video on Demand

Máy chủ VoD có chức năng lưu trữ và đẩy các luồng nội dung video vàomạng cho các dịch vụ theo yêu cầu VoD server bao gồm một tập hợp nhiều Video

Pump được quản lý bởi phân hệ quản lý tài nguyên VoD server phối hợp cùng vớiMiddleware và có thể được tích hợp với CAS khi có yêu cầu sử dụng dịch vụ tiền

mã hóa (pre-encryption)

2.1.5.3 CAS/DRM , hệ thống truy nhập có điều kiện

Hệ thống truy nhập có điều kiện cung cấp các dịch vụ mã hóa và giải mãhóa, có chức năng tạo và phân phối khóa mã hóa cho các dịch vụ broadcast cũngnhư các dịch vụ theo yêu cầu Nó bao gồm phân hệ quản lý tài nguyên mã hóa, hệthống mã hóa, và tiến trình giải mã hóa video tại STB

CAS giao tiếp với Middleware khi sự mã hóa theo phiên được yêu cầu chocác dịch vụ theo yêu cầu hoặc khi cần phân phối khóa mã hóa giữa phân hệ quản lýtài nguyên mã hóa và tiến trình giải mã hóa trên STB CAS cũng tương tác với VoDserver khi cần sử dụng dịch vụ tiền mã hóa cho một nội dung video theo yêu cầu

Các chức năng cộng thêm của STB :

Multimedia Program Guide: là chương trình hướng dẫn liệt kê danh sách cácchương trình phát quảng bá và các danh sách video theo yêu cầu, cho phép tìm kiếmnhanh các chương trình

Mini Guide: hỗ trợ việc người dùng có thể liệt kê tham khảo danh sách cácchương trình khác trong khi đang xem 1 chương trình.

Fast Chanel Surfing: hỗ trợ chức năng chuyển kênh nhanh

Digital Video Recording: cho phép giao tiếp với ổ cứng bên trong hoặc bênngoài, hỗ trợ người dùng có thể thu lại hay xem lại nội dung của của kênh truyềnhình được thu (có thể lưu một lúc nhiều kênh)

Hình 2-4: Các thành phần chức năng thiết bị STB 2.1.5.6 Các thành phần khác

2.1.5.6.1 Quản lý mạng IPTV

Thành phần quản lý mạng IPTV là công cụ kiểm soát được cấu hình sẵn đểthực hiện kiểm tra điều hành quản lý thuê bao Hình 2-4 mô tả mô hình quản lý củathành phần quản lý chính sách băng rộng của Cisco (CBPM-Cisco BroadbandPolicy Manager) như là một cổng dịch vụ được tạo ra cho phép các nhà cung cấp

dịch vụ xác định các chính sách mới dựa trên việc phân tích và thu thập thông tincủa mỗi dòng gói thuê bao, nhận dạng thuê bao, và hiệu quả tổng thể mạng

Hình 2-5: Hệ thống quản lý mạng của Cisco 2.1.5.6.2 Hệ thống ghi và tính cước Billing:

Hệ thống tính cước bao gồm các Server cơ sở dữ liệu khách hàng, các Serverlưu trữ thông tin truy cập nguồn dữ liệu video Hệ thống tính cước thường được tíchhợp với Middleware

2.1.5.6.3 Bảo mật

Có 2 mức bảo vệ trong mạng IPTV:

Bảo mật nội dung thông tin: tránh thông tin bị xem bởi những người khôngđược xác thực hợp lệ Việc này được thực hiện ở chức năng của bộ CAS/DRM

Bảo mật mạng: là tránh các hành động phá hoại, ăn cắp các luồng thông tin ởlớp mạng Bảo vệ các node mạng khỏi sự tấn công điều khiển từ người dùng khôngđược phép Khi thiết kế bảo mật cho mạng IP cần quan tâm các yếu tố sau :

 Cách ly lượng thông tin trong hệ thống khỏi các thông tin khác trong tất

cả các lớp mạng Thông tin này là thông tin giữa các thành phần mạnggần nhau

 Phân tách các luồng lưu lượng: luồng OAM, luồng điều khiển, luồngbáo hiệu, luồng thông tin truyền thông

 Cách ly lưu lượng có địa chỉ đích không đáng tin cậy

 Trong kiến trúc phân tán, mỗi đường kết nối vật lý đều được thực hiệnQoS

2.2 Kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ IPTV

Hình 2-6: Mô hình chuyển tín hiệu video mạng cung cấp dịch vụ IPTV

2.2.1 Video site

Hệ thống mạng cung cấp dịch vụ IPTV được chia thành 3 site chính:

SHE (Super HeadEnd)

VHO (Video Headend Office)

VSO (Video Switching Office)

2.2.1.1 Super Headend

Tại site SHE bao gồm:

 Các thiết bị thu sóng các kênh truyền hình quảng bá và chuyển đổithành các luồng multicast thông qua các bộ mã hóa video thời gianthực

 Hệ thống quản lý phân phối nội dung phục vụ cho các dịch vụ videotheo yêu cầu

 Các hệ thống hỗ trợ quản trị, vận hành, bảo dưỡng, và tính cước ( còngọi là hệ thống back-office) cũng được bố trí tại SHE

Thông thường, SHE được bố trí trong mạng lõi của mạng truyền dẫn Hầuhết các phương án triển khai IPTV trên mạng cố định đều xây dựng một SHE

2.2.1.2 Video Headend Office

VHO là nơi tập trung đặt các hệ thống Video server cung cấp dịch vụ như :VoD Server, Middle server, CAS/DRM Đây là nơi mà phần lớn các Video Pumpphục vụ cho các dịch vụ video theo yêu cầu được trang bị Việc đấu nối với các đàitruyền hình địa phương thông qua các bộ mã hóa video thời gian thực cung cấp cáckênh truyền hình quảng bá cũng được thực hiện tại site VHO

VHO kết nối vào mạng lõi IP/MPLS thông qua một router biên Provider Edge Router) để phục vụ trong phạm vi một tỉnh thành PE kết nối mạnglõi và mạng phân phối cung cấp các luồng video cục bộ và các luồng video từ SHEcung cấp cả dịch vụ quảng bá lẫn dịch vụ video theo yêu cầu đến các VSO

(PE-2.2.1.3 Video Switching Office

Thông thường VSO đặt tại trung tâm truyền dẫn và chuyển mạch, nơi tậptrung các router của mạng kết tập có nhiệm vụ kết nối giữa mạng phân phối vàmạng kết tập, thu gom các lưu lượng mạng từ các IP DSLAM và các Access Switch

2.2.2 Gán dịch vụ trong mạng truy cập

2.2.2.1 Kiến trúc truy nhập đa kênh ảo

Trong kiến trúc này, sử dụng các kênh ảo ATM (hay ATM VC) để phân biệtcác không gian địa chỉ khác nhau cho từng loại dịch vụ Nghĩa là mỗi VC tươngứng với một dịch vụ, ở thiết bị đầu cuối khách hàng, modem DSL sẽ phân tách cácdịch vụ này cho ra các thiết bị đầu cuối thích hợp Các VC này cũng được sử dụng

để áp các tham số chất lượng dịch vụ cho từng loại dịch vụ Hình 2-6, DSLAM ánh

xạ các ATM VC trên đường dây ADSL vào các VLAN dịch vụ trên đường uplink

Hình 2-7: Kiến trúc truy nhập đa kênh ảo 2.2.2.2 Kiến trúc truy nhập EtherType

Hình 2-8: Kiến trúc truy nhập EtherType

Với kiến trúc này, sử dụng một VC được cho tất cả các dịch vụ Để phân biệtdịch vụ Internet sử dụng phương thức đóng gói PPPoE và dịch vụ video sử dụngphương thức đóng gói IP thì trường EtherType trong khung Ethernet được sử dụng

để phân biệt hai không gian địa chỉ khác nhau này

Một điểm đáng chú ý là dịch vụ thoại phải được mang 1 trong 2 kiểu được

mô tả bởi trường EtherType trong khung Ethernet Nghĩa là hoặc dịch vụ thoại đượcmang trong khung Ethernet với trường EtherType là IP hoặc dịch thoại được mangtrong khung Ethernet với trường EtherType là PPPoE

Trong kiến trúc truy nhập EtherType, chất lượng dịch vụ được quyết địnhbởi các tham số chất lượng dịch vụ lớp Ethernet hoặc lớp IP Trong hình 2-7,DSLAM ánh xạ các giá trị EtherType khác nhau vào các VLAN dịch vụ khác nhau

2.2.2.3 Kiến trúc truy nhập đa VLAN

Trong kiến trúc truy nhập đa VLAN, sử dụng phương thức đóng gói 802.1qtrên các đường truyền ADSL, mỗi dịch vụ tương ứng với các VLAN ID khác nhau.Tại DSLAM thực hiện việc ánh xạ các VLAN ID này trên đường uplink vào mộttập VLAN ID khác dùng để nhận dạng không gian địa chỉ trên đương liên kết đó

Do một VC được sử dụng cho tất cả các dịch vụ Do đó, cũng giống như kiếntrúc truy nhập EtherType, nên chất lượng dịch vụ được quyết định bởi các tham sốchất lượng dịch vụ lớp Ethernet hoặc lớp IP Hình 2-8, mô tả việc DSLAM ánh xạVLAN ID trên đường truyền ADSL vào các VLAN dịch vụ trên đường uplink

Hình 2-9: Kiến trúc truy nhập đa Vlan

2.2.3 Gán dịch vụ trong mạng kết hợp

Có hai cách khác nhau để gán các dịch vụ từ thuê bao vào các VLAN trongmạng kết hợp Ethernet: là kiến trúc N:1 VLAN và 1:1 VLAN Với kiến trúc N:1VLAN sẽ ánh xạ nhiều đường dây thuê bao và dịch vụ vào cùng một VLAN Trongkhi kiến trúc 1:1 VLAN: ánh xạ mỗi đường dây thuê bao vào một VLAN riêng rẽ

Trong mô hình N:1 VLAN, nhiều thuê bao và nhiều dịch vụ được ánh xạ vàomột VLAN trong mạng kết hợp Ethernet Có nhiều cách để ánh xạ các nhóm thuêbao và dịch vụ vào các VLAN Mỗi VLAN trong mô hình này có thể được sử dụng

để gom tất cả các thuê bao của cùng một dịch vụ Nghĩa là tất cả các thuê bao ứngvới một dịch vụ và một DSLAM được ánh xạ vào một VLAN duy nhất DSLAMthực hiện chức năng chuyển tiếp giữa các đường dây DSL mà DSLAM đã gom vàomột VLAN với VLAN trên Mô hình này được áp dụng khi mà DSLAM có hỗ trợchức năng Split-Horizon nhằm ngăn chặn hiện tượng chuyển tiếp giữa các đườngdây DSL và đường Ethernet uplink để bảo mật thông tin giữa các thuê bao DSL

Ở mô hình 1:1 VLAN, mỗi đường dây thuê bao được nhận biết trong mạngkết hợp bằng một VLAN ID Trong mô hình này, DSLAM phải ánh xạ đường dâythuê bao vào một VLAN tag ở đường Ethernet uplink Với số lượng bit là 12 cho độdài trường VLAN tags (chuẩn 802.1q) do đó có khả năng lớn nhất nhận biết được là

4096 VLAN tương ứng với 4096 đường dây thuê bao Khi số lượng thuê bao lớnhơn thì mạng kết hợp ở lớp 2 phải sử dụng đóng gói 802.1ad (hay gọi là Q in Q)

Khi sử dụng đóng gói 802.1q thì DSLAM ánh xạ đường dây DSL vào một802.1a VLAN ID Trong trường hợp đóng gói 802.1ad thì DSLAM phải ánh xạđường dây DSL vào một cặp 802.1ad tags trong và ngoài DSLAM lúc này thựcchất chỉ đơn giản là một phần tử kết nối chéo, nó chuyển tiếp các gói tin từ mộtđường DSL và các thẻ (tag) định danh dịch vụ truy nhập (như VC, VLAN, EthernetType) đến các VLAN ID của đường upstream

Thông thường người ta thường gán ID của các đường DSL vào VLAN IDbên trong (C tags) và ID duy nhất của DSLAM vào VLAN ID bên ngoài (S tags)

Khi sử dụng phương pháp này, lớp 2 của mạng kết hợp chỉ hỗ trợ kết hợp thêmđóng gói 802.1q, bởi vì gán các dịch vụ N:1 dùng 802.1q tags và các dịch vụ 1:1dùng 802.1ad S-tags Khi thực hiện gác các dịch vụ ở lớp 2 của mạng kết hợp, kiểu1:1 VLAN có thể sử dụng cho vài dịch vụ, trong khi N:1 VLAN được sử dụng chocác dịch vụ khác

Thông thường người ta thường thiết lập dịch vụ Internet sử dụng kiểu gán1:1 VLAN, trong khi dịch vụ video sử dụng dịch vụ N:1 VLAN Khi triển khai cácdịch vụ với đóng gói 802.1ad, việc gán các thuê bao với các VLAN dịch vụ chỉ cầnđảm bảo S-tag tạo ra bởi các DSLAM cho dịch vụ truy nhập Internet phải khác với802.1q tag tạo ra cho dịch vụ video Với cách cấu hình như trên cho phép lớp 2 củamạng kết hợp có thể phân tách các sơ đồ luận lý cho dịch vụ truy nhập Internet vàdịch vụ video bằng cách dùng 802.1qVLAN/ 802.1ad S-tag

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VIỆC CHỌN LỰA CÔNG NGHỆ KHI

TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV

3.1 Các yêu cầu khi triển khai dịch vụ IPTV

3.1.1 Băng thông rộng

Băng thông yêu cầu cho dịch vụ video thường lớn hơn nhiều so với yêu cầubăng thông cho thoại và Internet Một luồng video với độ phân giải chuẩn (SD-standard definition) với chuẩn nén MPEG-4 part 10/H.264 yêu cầu băng thông từ 2-4Mbps, với video độ phân giải cao sử dụng cùng chuẩn nén trên, thì yêu cầu băngthông từ 8-10Mbps Với hạ tầng mạng truy nhập sử dụng công nghệ ADSL 2+ thìtrên 1 đường dây thuê bao có khả năng cung cấp cho 1 hộ gia đình trung bình đồngthời từ 1 đến 4 luồng video cùng một lúc tùy theo chất lượng video xem

Do các dịch vụ video theo yêu cầu phát dạng unicast và các dịch vụ truyềnhình quảng bá dùng multicast, cho nên lượng băng thông trên mạng phân phối vàmạng kết tập của dịch vụ theo yêu cầu thường phải lớn hơn dịch vụ truyền hìnhquảng bá (số người đồng thời sử dụng dịch vụ theo yêu cầu thì không giới hạn,trong khi đó số lượng kênh phát quảng bá thì không nhiều) Cũng tương tự như vậy,trong dịch vụ truyền hình quảng bá băng thông của mạng phân phối phụ thuộc vào

số lượng kênh phát

3.1.2 Băng thông bất đối xứng

Thông thường, do tính chất sử dụng dịch vụ của người dùng là yêu cầu caohơn chia sẽ (đường downstream cao hơn upstream) Lưu lượng video (bao gồm cảdịch vụ theo yêu cầu lẫn truyền hình quảng bá) đều được truyền đi trong mạng theochiều hướng xuống

Thông tin upstream thường là các thông tin về điều khiển luồng Trong dịch

vụ theo yêu cầu, thông tin điều khiển là các báo hiệu và các phiên Trong dịch vụbroadcast thông tin điều khiển là các báo hiệu IGMP và PIM để mô tả luồngmulticast Do tính không đối xứng của băng thông, chi phí về hạ tầng có thể giảmbớt khi xây dựng các liên kết đơn hướng

3.1.3 Chất lượng dịch vụ

Khi triển khai cung cấp dịch vụ phải đảm bảo chất lượng video khi truyềnphải tương đương với các dịch vụ truyền hình hiện có (truyền hình cáp, số, vệ tinh),đảm bảo khách hàng khó nhận biết được có sự suy giảm chất lượng video khi truyềnqua mạng IP

Khác với các dịch vụ Internet, thoại, đối với các dịch vụ video thì việc truyềnrớt gói ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hình ảnh Tỉ số nhiễu tín hiệu SNR(Signal-to-Noise Ratio) của đường DSL thay đổi theo rất nhiều tác nhân như độ dàivòng, trạng thái nguồn nhiễu… Rất nhiều kỹ thuật có thể được sử dụng để giảm saibit trên đường DSL Các kỹ thuật thông dụng là chèn FEC (forward correct), truyềnlại thời gian thực RTR (real-time retransmission) Do đó, yêu cầu đặt ra cho cácdịch vụ video ngặt nghèo hơn so với các dịch vụ khác Tỉ lệ mất gói phải đảm bảo ởmức nhỏ nhất có thể để người xem không nhận ra việc giảm chất lượng video

3.1.4 Thời gian chuyển kênh

Phải đảm bảo thời gian chuyển kênh không quá lâu, đạt trong ngưỡng chophép đối với dịch vụ truyền hình quảng bá Ở dịch vụ truyền hình tương tự thời gianchuyển kênh là gần như tức thời, trong khi thời gian chuyển kênh của dịch vụtruyền hình IP là khoảng 1s đến 1,5s Nguyên nhân chính của thời gian trễ này docách mã hóa và giải mã khác nhau của kênh truyền hình Để giảm băng thông củatín hiệu truyền hình, người ta dùng các phương pháp mã nén trước khi truyền đi nhưMPEG để nén các khung hình thành các khung khác nhau Có 3 loại khung : khung

I, khung B, khung P Khung I là khung nén chứa tất cả các thông tin của luồng hìnhảnh, giúp bộ giải nén MPEG có thể hiển thị chính xác của thông tin hình ảnh Trongkhi truyền luồng video, các khung I không được gửi đi liên tục mà được gửi đi xen

kẽ cùng các khung tăng cường B và P Nên khoảng thời gian giữa 2 khung I liêntiếp giúp STB bắt khung I và giải mã, khoảng thời gian này sẽ quyết định thời gianchuyển kênh Ngoài ra trong việc triển khai cung cấp dịch vụ IPTV cũng phải kểđến các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian chuyển kênh ở dịch vụ theo yêu cầu là do:

đặc điểm của STB, trễ do giao thức multicast, các yêu cầu về bảo mật, bản quyềntruyền hình

3.1.5 Độ sẵn sàng của dịch vụ

Yêu cầu về mức độ sẵn sàng dịch vụ của dịch vụ truyền hình quảng bá caohơn các dịch vụ theo yêu cầu Ở các dịch vụ truyền hình quảng bá đòi hỏi tính chấtthời gian thực đặt biệt là các chương trình truyền hình trực tiếp cũng như các tròchơi truyền hình trực tuyến, thuê bao không thể quay trở lại đoạn chương trìnhtrước đó Do đó sự sẵn sàng đặt ra đối với dịch vụ broadcast là rất cao

Đối với các dịch vụ video theo yêu cầu thì thuê bao hoàn toàn có thể xem lạicũng như bỏ qua một đoạn nội dung nào đó Mặc khác tỉ lệ thuê bao sử dụng dịch

vụ này tối đa cũng thấp hơn nhiều so với dịch vụ truyền hình quảng bá Do đó, yêucầu về tính sẵn sàng đối với dịch vụ theo yêu cầu thấp hơn so với dịch vụ truyềnhình quảng bá

3.2 Việc chọn lựa các công nghệ khi triển khai dịch vụ IPTV

3.2.1 Chọn lựa chuẩn nén hình ảnh

Để cung cấp được dịch vụ IPTV mang tính cạnh tranh, một đòi hỏi được đặt

ra là cần thiết phải lựa chọn chuẩn nén hình ảnh cho phù hợp, mà cụ thể ở đây làphải cung cấp được dịch vụ trên hạ tầng mạng cố định hiện có, phải tận dụng đượctối đa băng thông cáp đồng trên đường truyền ADSL để cung cấp dịch vụ Do đóviệc lựa chọn một phương pháp nén ảnh nhằm giảm bớt không gian lưu trữ thôngtin và truyền thông trên mạng mà không làm giảm chất lượng ảnh là thật sự cầnthiết

Các kỹ thuật nén video được đưa ra là nhằm giảm bớt số bít khi lưu trữ vàtruyền bằng cách loại bỏ lượng thông tin dư thừa trong từng khung hình và dùng kỹthuật mã hoá để tối thiểu hoá lượng thông tin quan trọng cần lưu giữ Quá trình nén

sẽ xử lý các dữ liệu trong ảnh để đưa hình ảnh vào một không gian hẹp hơn