Nghiên cứu mạng máy tính IPTV (Internet Protocol Television)

I.Giới thiệuSự phát triển của mạng Internet toàn cầu nói riêng và công nghệ thông tin nói chung đã đem lại tiến bộ và phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật. Internet không những đã rút ngắn khoảng cách về không gian, thời gian mà còn mạng lại cho mọi người, mọi quốc gia và cả thế giới những lợi ích to lớn. Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin là một trong những lợi ích to lớn, có vai trò quan trọng và tầm ảnh hưởng rộng khắp.Với sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet băng rộng còn làm thay đổi cả về nội dung và kĩ thuật truyền hình. Hiện nay truyền hình có nhiều dạng khác nhau: truyền hình số, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, truyền hình Internet và IPTV. IPTV đang là cấp độ cao nhất và là công nghệ truyền hình của tương lai. Sự vượt trội trong kĩ thuật truyền hình của IPTV là tính năng tương tác giữa hệ thồng với người xem, cho phép người xem chủ động về thời gian và khả năng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác trên hệ thồng nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.Hiện nay trên thế giới đã có một số quốc gia triển khai thành công IPTV. Theo các chuyên gia dự báo thì tốc độ phát triển thuê bao IPTV sẽ tăng theo cấp số nhân theo từng năm. Ở Việt Nam hiện nay, một số nhà cung cấp đang thử nghiệm dịch vụ IPTV trên mạng băng rộng ADSL.

IPTV (Internet Protocol Television)

I Giới thiệu

Sự phát triển của mạng Internet toàn cầu nói riêng và công nghệ thông tin nói chung đã đemlại tiến bộ và phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật Internet không những đã rút ngắn khoảngcách về không gian, thời gian mà còn mạng lại cho mọi người, mọi quốc gia và cả thế giới nhữnglợi ích to lớn Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin là một trong những lợi ích

to lớn, có vai trò quan trọng và tầm ảnh hưởng rộng khắp

Với sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet băng rộng còn làm thay đổi cả về nội dung

và kĩ thuật truyền hình Hiện nay truyền hình có nhiều dạng khác nhau: truyền hình số, truyềnhình vệ tinh, truyền hình cáp, truyền hình Internet và IPTV IPTV đang là cấp độ cao nhất và làcông nghệ truyền hình của tương lai Sự vượt trội trong kĩ thuật truyền hình của IPTV là tínhnăng tương tác giữa hệ thồng với người xem, cho phép người xem chủ động về thời gian và khảnăng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác trên hệ thồng nhằm đáp ứng nhu cầucủa người sử dụng

Hiện nay trên thế giới đã có một số quốc gia triển khai thành công IPTV Theo các chuyên gia

dự báo thì tốc độ phát triển thuê bao IPTV sẽ tăng theo cấp số nhân theo từng năm Ở Việt Namhiện nay, một số nhà cung cấp đang thử nghiệm dịch vụ IPTV trên mạng băng rộng ADSL

II IPTV là gì?

IPTV (Internet Protocol Television) là một hệ thống mà dịch vụ truyền hình số đượccung cấp thông qua mạng IP, bao gồm cã những kết nối băng rộng Định nghĩa một cách tổngquan thì IPTV là một phương thức truyền hình, thay vì sử dụng phương thức quảng bá và cáptruyền thống, sử dụng công nghệ dựa trên hệ thống mạng máy tính (wikipedia) Các user có

thể thông qua máy vi tính PC hoặc máy thu hình phổ thông cộng với hộp phối ghép set topbox

IPTV có 2 đặc điểm cơ bản là: dựa trên nền công nghệ IP và phục vụ theo nhu cầu.Với khách hàng đầu cuối, IPTV thường cung cấp dịch vụ VoD (Video on Demand) và có thểkết hợp với các dịch vụ Internet như truy cập web và VoIP Việc kết hợp này được gọi là dịch

vụ "Triple Play" (thêm mobility thì được gọi là "Quadruple Play")

Như vậy IPTV đóng vai trò phân phối các dữ liệu, kể cả hình ảnh, âm thanh, văn bảnqua mạng sử dụng giao thức Internet Điều này nhấn mạnh vào việc Internet không đóng vaitrò chính trong việc truyền tải thông tin truyền hình hay bất kì loại nội dung truyền hình nàokhác Thay vào đó, IPTV sử dụng IP là cơ chế phân phối mà theo đó có thể sử dụng Internet,đại diện cho mạng công cộng dựa trên IP, hay có thể sử dụng mạng riêng dựa trên IP

Có thể thấy, IPTV là một dịch vụ số mà có khả năng cung cấp những tính năng vượttrội hơn khả năng của bất kì cơ chế phân phối truyền hình nào khác Ví dụ, set – top box IPTV

có thể thông qua phần mềm để cho phép xem đồng thời 4 chương trình truyền hình trên mànhiển thị, hay có thể nhận tin nhắn sms, e – mail…

Tiềm năng của IPTV là rất lớn Dự đoán rằng, năm 2008 sẽ có khoảng 20 triệu giađình sử dụng dịch vụ IPTV Nếu chúng ta trả phí 50$ mỗi tháng cho dịch vụ IPTV, để cả mộtset – top box, thì ngân sách sẽ thu về khoảng 12 tỉ $ một năm trong vài năm

III Lịch sử

Năm 1994, World News Now của ABC đã có buổi trình chiếu truyền hình quảng báqua mạng Internet đầu tiên, sử dụng phần mềm CU-SeeMe videoconferencing

Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện là vào năm 1995, với sự thành lậpPrecept Software bởi Judith Estrin và Bill Carrico Họ đã thiết kế và xây dựng một sản phầminternet video gọi là "IP/TV" IP/TV là một MBONE tương thích với các ứng dụng trênWindows và Unix, thực hiện truyền âm thanh, hình ảnh thông qua cả giao thức unicast và IPmulticast RTP/RTCP Phần mềm này được viết bởi Steve Casner, Karl Auerbach, và ChaChee Kuan Hệ thống này đã được Cisco Systems mua vào năm 1998 và Cisco đã dữ lại tên

"IP/TV"

AudioNet bắt đầu tiến hành nghiên cứu live webcasts với WFAA-TV trong tháng năm

1998, và KCTU-LP vào mùng 10 tháng 1 năm 1998

Kingston Communications, một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ở UK, triển khai KIT(Kingston Interactive Television), và IPTV qua mạng băng rộng DSL vào tháng 9 năm 1999sau khi thử nghiệm dịch vụ TV và VoD Nhà cung cấp này đã thêm dịch vụ VoD vào hệ thốngtrong tháng 10 năm 2001 với hệ thống Yes TV Kingston là một trong những công ty đầu tiêntrên thế giới triển khai IPTV và IP VoD qua mạng ADSL

Hiện nay, IPTV chỉ mới bắt đầu phát triển ở trung và đông Âu

IV Một số đặc tính IPTV:

- Hỗ trợ truyền hình tương tác: Khả năng hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà cung

cấp dịch vụ phân phối toàn bộ các ứng dụng TV tương tác Các loại dịch vụ được truyềntải thông qua một dịch vụ IPTV có thể bao gồm TV trực tiếp chuẩn, TV chất lượng cao(HDTV), trò chơi tương tác, và khả năng duyệt Internet tốc độ cao

- Sự dịch thời gian: IPTV kết hợp với một máy ghi video kĩ thuật số cho phép dịch thời gian

nội dung chương trình – một cơ chế cho việc ghi và lưu trữ nội dung IPTV để xem sau

- Cá nhân hóa: Một thệ thống IPTV từ kết cuối đến kết cuối hỗ trợ truyền thông tin hai chiều

và cho phép người dùng ở kết cuối cá nhân hóa những thói quen xem TV của họ bằngcách cho phép họ quyết định những gì họ muốn xem và khi nào họ muốn xem

- Yêu cầu về băng thông thấp: Thay vì phân phối trên mọi kênh để tới mọi người dùng, công

nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ chỉ truyền trên một kênh mà người dùng yêu

cầu Đặc điểm hấp dẫn này cho phép nhà điều hành mạng có thể tiết kiệm băng thông củamạng.

- Có thể truy xuất qua nhiều thiết bị: Việc xem nội dung IPTV bây giờ không chỉ giới hạn ở

việc sử dụng TV Người dùng có thể sử dụng máy PC hay thiết bị di động để truy xuất vàocác dịch vụ IPTV

V Sự khác biệt giữa IPTV và truyền hình Internet:

Do đều được truyền trên mạng dựa trên giao thức IP, người ta đôi lúc hay nhầm IPTV làtruyền hình Internet Tuy nhiên, 2 dịch vụ này có nhiều điểm khác nhau:

Trong khi, IPTV chỉ được phân phối qua một hạ tầng mạng của nhà cung cấp dịch vụ Do

đó người vận hành mạng có thể điều chỉnh để có thể cung cấp hình ảnh với chất lượng cao

4 Cơ chế truy cập

Một set-top box số thường được sử dụng để truy cập và giải mã nôi j dung viedeo đượcphân phát qua hệ thống IPTV , trong khi PC thương được sử dụng để truy cập các dịch vụInternet Các loại phần mềm được sử dụng trong PC thường phụ thuộc vào loại nội dung truyềnhình Internet Ví dụ như, để download các chương trình TV từ trên mạng Internet, đôi khi cầnphải cài đặt các phần mềm media cần thiết để xem được nội dung đó Hay hệ thống quản lí bảnquyền cũng cần để hỗ trợ cơ chế truy cập

5 Giá thành

Phần trăm nội dung chương trình được phân phát qua mạng Internet công cộng tự dothay đổi Điều này khiến các công ty truyền thông đưa ra các loại dịch vụ dựa trên mức giá thành.Giá thành các loại dịch vụ IPTV cũng gần giống với mức phí hàng tháng của truyền hình truyềnthống Các nhà phân tích mong rằng truyền hình Internet và IPTV có thể hợp lại thành 1 loại hìnhdịch vụ giải trí

VI Tình hình phát triển dịch vụ IPTV:

1 Tình hình phát triển dịch vụ IPTV trong khu vực:

Cuối thập kỷ trước, cùng sự phát triển của các dịch vụ truyền hình vệ tinh, sự tăngtrưởng của dịch vụ truyền hình cáp số, và đặc biệt là sự ra đời của HDTV đã để lại dấu ấn đốivới lĩnh vực truyền hình Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới đã xuất hiện một phương thức cungcấp dịch vụ mới còn mạnh hơn với đe dọa sẽ làm lung lay mọi thứ đã có Internet ProtocolTelevision (IPTV) đã ra đời, dựa trên sự hậu thuẫn của ngành viễn thông, đặc biệt là mạngbăng rộng, IPTV dễ dàng cung cấp nhiều hoạt động tương tác hơn, tạo nên sự cạnh tranhmạnh mẽ hơn cho các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ truyền hình Hãng In-Stat, một hãngnghiên cứu thị trường công nghệ cao có uy tín, gần đây đã dự báo rằng thị trường các dịch vụ

IP video tại khu vực châu Á – Thái Bình Dương sẽ tăng trưởng tới gần 80% mỗi năm từ nayđến năm 2010 và sẽ tạo ra một thị trường 4,2 tỷ USD Hãng này cũng dự đoán châu Á sẽchiếm tới một nửa trong tổng số thuê bao TV của các công ty điện thoại trên toàn thế giới vàonăm 2009 với tổng số thuê bao tối thiểu 32 triệu

Các số liệu này cho thấy trong những năm còn lại của thập kỷ này, IPTV sẽ trở thànhmột dịch vụ có thị trường rộng lớn trên toàn cầu với châu Á tiếp tục dẫn đầu trong việc thu hútkhách hàng Các con số này cũng cho thấy đây là một thị trường năng động với rất nhiều cơhội cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình có mô hình kinh doanh, hình thức cung cấp dịch

vụ và công nghệ hợp lý

Informa Telecoms & Media dự báo IPTV sẽ được sử dụng bởi trên 35% các hộ giađình sử dụng dịch vụ truyền hình số ở Hồng Kông vào năm 2010, con số này sẽ gần tươngđương với số hộ gia đình dùng dịch vụ truyền hình cáp (khoảng 37%) Công ty này cũng dựbáo sẽ có đến 13% các hộ sử dụng dịch vụ truyền hình số ở Singapore sẽ nhận tín hiệutruyền hình số thông qua đường dây DSL của họ, điều này làm cho IPTV trở thành một nềntảng truy nhập số phổ biến hơn rất nhiều so với truyền hình số mặt đất (DDT) Informa cũng

dự báo rằng DSL sẽ chiếm tới 9,2% các hộ gia đình sử dụng truyền hình số ở Úc, 6,2% ởNew Zealand, 5,8% ở Đài Loan, 5,7% ở Nhật Bản và 4,2% ở Hàn Quốc Truyền hình cáp vẫn

sẽ thống trị đến năm 2010, nhưng sau đó IPTV sẽ thực sự là đối thủ cạnh tranh với truyềnhình số mặt đất và vệ tinh đối với người xem truyền hình châu Á

Sự phát triển của IPTV chắc chắn sẽ nhanh hơn, nhưng với sự số hóa của truyềnhình cáp và vệ tinh, các nhà cung cấp sẽ phải cạnh tranh để giành được khách hàng mới Tùythuộc vào thị trường cụ thể, các nhà khai thác dịch vụ IPTV sẽ phải bổ sung vào dịch vụtruyền hình quảng bá nhiều kênh với việc mở rộng cung cấp các dịch vụ như VoD, Replay-TV(network DVR), In-home DVR, Multi-room Service, v.v PCCW ở Hồng Kông, nhà cung cấpdịch vụ IPTV lớn nhất thế giới với trên 500.000 thuê bao, đã đưa HDTV và VoD vào cung cấptrên mạng DSL của mình SOFTBANK của Nhật Bản cũng đã nhắm đến xây dựng nội dunglên đến 5.000 giờ cho các phim truyện Nhật Bản và Holywood trên dịch vụ DSL/FTTH Video-On-Demand

2 Tình hình phát triển dịch vụ IPTV tại Việt Nam:

Tại Việt Nam, hiện có nhiều nhà khai thác dịch vụ viễn thông lớn đang cạnh tranhnhau nhằm cung cấp cho khách hàng các dịch vụ băng rộng với chất lượng cao và giá rẻ Họcũng đã nhận ra xu hướng phát triển của truyền hình trực tuyến và video theo yêu cầu, và

đang có những bước đi mạnh mẽ Một số Website cung cấp thử nghiệm các chuơng trìnhtruyền hình trực tuyến của VietNamNet, Công ty VTC, Đài truyền hình thành phố Hồ Chí Minh

đã ghi nhận số lượng truy cập rất lớn, cho thấy sức hấp dẫn của dịch vụ này đối với côngchúng

Tuy nhiên, cho đến nay tại Việt Nam mới chỉ có FPT Telecom là doanh nghiệp viễnthông đầu tiên chính thức khai thác và cung cấp dịch vụ IPTV trên hệ thống mạng băng rộngADSL/ADSL2+ từ ngày 03/03/2006 sau một năm thử nghiệm và hiện tại đã có 500 kháchhàng thử nghiệm đầu tiên FPT Telecom đã mua các thiết bị nhận sóng từ vệ tinh để truyềntrên mạng và cũng đã ký kết bản quyền từ VTV và HTV để phát sóng 40 kênh truyền hình trênInternet để phục vụ cho các khách hàng của FPT

Hiện FPT đang tìm kiếm các phương thức hợp tác tương tự như với VTC để có thêmmột số kênh phim truyện của đài này Với một thuê bao ADSL 2+ của FPT, khách hàng có thểxem một lúc 3 kênh truyền hình đồng thời Hiện FPT đang có gần 100.000 thuê bao ADSL,FPT sẽ cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng IPTV cho các khách hàng này Ngoài FPT, các doanhnghiệp khác như VNPT, Viettel cũng đang chuẩn bị cho quá trình triển khai dịch vụ IPTV trênmạng băng rộng

3 Khả năng triển khai dịch vụ IPTV tại Việt Nam:

a Khả năng nhu cầu của thị trường:

Để đánh giá nhu cầu của thị trường (khách hàng) đối với dịch vụ IPTV, nhà cung cấpnội dung VASC đã tổ chức một cuộc thăm dò nhu cầu tại 04 thành phố Hà Nội, thành phố HồChí Minh, Đà Nẵng, Hải Phòng Mục tiêu của cuộc thăm dò nhằm nghiên cứu thị trường trêncác mặt: tìm hiểu thói quen giải trí các loại của công chúng; tìm hiểu mức độ chấp nhận củacông chúng đối với dịch vụ truyền hình trực tuyến video theo yêu cầu và các các dịch vụ giá trịgia tăng của IPTV: ý tưởng, giá cả; dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ IPTV; phân tích dữ liệuthu được nhằm đề xuất các định hướng kinh doanh cho dịch vụ

Đối tượng nghiên cứu: Tập trung khảo sát các đối tượng là các cá nhân trong độ tuổi

18 - 50 có quan tâm đến dịch vụ giải trí truyền hình và biết sử dụng internet trên cả nước,

riêng đối tượng được phỏng vấn trực tiếp chỉ giới hạn ở 4 địa bàn tiêu biểu là Hà Nội, thànhphố Hồ Chí Minh, Hải Phòng và Đà Nẵng Số lượng khảo sát trực tiếp được phân bổ ở từngđịa bàn như sau: thành phố Hà Nội 301 mẫu; thành phố Hồ Chí Minh 301 mẫu; thành phố ĐàNẵng 209 mẫu; thành phố Hải Phòng 200 mẫu

Kết quả thăm dò nhu cầu thị trường: Xã hội càng phát triển, nhu cầu giải trí của ngườidân càng cao Hầu hết các gia đình đều đã có TV và đầu đĩa DVD, VCD, CD Thói quen xemTV/phim, nghe nhạc tại nhà chiếm phần lớn thời gian giải trí Tại 4 thành phố được khảo sát,gần 1/3 người dân có nhu cầu truy cập Internet và khoảng 1/8 dân chúng có thói quen xemphim tại rạp và chơi video game Một nửa đối tượng khảo sát có đăng ký sử dụng truyền hìnhcáp/kỹ thuật số cho thấy người dân rất hứng thú với các loại hình dịch vụ giải trí truyền hình,đặc biệt là hình thức dịch vụ Tivi có trả tiền Thị phần của các nhà cung cấp dịch vụ là khácnhau, nhưng xét một cách tổng thể thì các nhà cung cấp dịch vụ TH cáp/KTS đã đáp ứngđược hơn 70% nhu cầu giải trí truyền hình của khách hàng Gần một nửa khách hàng hàilòng với nhà cung cấp dịch vụ nhờ sự đa dạng về các kênh và chương trình truyền hình, 1/4còn lại hài lòng về chất lượng nội dung chương trình Trong khi đó có khoảng 1/3 khách hàngmong đợi có thêm nhiều kênh truyền hình, thuyết minh và phụ đề tiếng Việt Chi phí cho dịch

vụ giải trí truyền hình hiện tại vào khoảng 46.000 đồng Mức chi thấp nhất là TP Đà Nẵng gần26.500đ, và cao nhất là Hải Phòng, 69.000đ Cảm nhận về dịch vụ IPTV: Ý tưởng cung cấpdịch vụ truyền hình qua Internet (IPTV), video theo yêu cầu (VoD) và các dịch vụ cộng thêmcủa IPTV (như: truy cập Internet và email trên Tivi, điện thoại hiển thị hình ảnh và điện thoạiVoIP, chức năng ghi chương trình, chơi game) được đông đảo khách hàng quan tâm Tại ĐàNẵng, 90% người được hỏi đều thú vị với dịch vụ này Kế đến là TP.HCM và Hải Phòng với81% và 80%, cuối cùng là Hà Nội với chỉ hơn 54%

Dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ IPTV: Khả năng đăng ký sử dụng dịch vụ IPTV tạiHải Phòng không cao, chưa tới 1/4 khách hàng nghĩ sẽ đăng ký sử dụng dịch vụ này trongvòng 1 năm tới Hà Nội có khoảng 43%, Đà Nẵng gần 50% và thành phố Hồ Chí Minh caonhất với 55% (trong đó 34% mong muốn đăng ký trong vòng 6 tháng tới) Nếu căn cứ trên thóiquen giải trí tại gia đình của đại đa số người dân thì nhu cầu sử dụng dịch vụ IPTV là rất cao,

và việc phát triển nội dung cho các dịch vụ IPTV có thể bắt đầu triển khai ngay từ thời điểmnày, càng sớm càng tốt Như vậy, xét trên góc độ nhu cầu thị trường, đa số khách hàng cónhu cầu sử dụng loại hình dịch vụ IPTV và sẵn sàng trả thêm mức phí dịch vụ để có đượckhả năng giải trí thuận tiện, chất lượng

b Khả năng đáp ứng nhu cầu dịch vụ IPTV của mạng viễn thông Việt Nam:

Với mạng băng hẹp truyền thống, chỉ một số dịch vụ đơn giản của IPTV là có thể thựchiện được Còn để có thể triển khai thành công dịch vụ IPTV thì mạng băng rộng đóng vai tròtiên quyết, bởi vì chỉ với mạng băng rộng mới có thể bảo đảm cung cấp đầy đủ băng thôngtheo yêu cầu cho các dịch vụ IPTV (như truyền hình, Video, Games, v.v )

Cho đến nay, thị trường băng rộng tại Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển bùng

nổ nhu cầu và còn rất nhiều tiềm năng Số lượng thuê bao băng rộng của Việt Nam đã đạtxấp xỉ 200.000 với sự tham gia của các nhà cung cấp dịch vụ VNPT, FPT Telecom, Viettel,SPT, Dự kiến đến cuối năm 2006, số lượng thuê bao băng rộng của Việt Nam sẽ đạtkhoảng 300.000 và đến 2008 số lượng này sẽ phát triển lên tới 800.000 ¸ 1.000.000 thuê bao.Đồng thời với việc triển khai các công nghệ hữu tuyến xDSL/PON và công nghệ vô tuyếnbăng rộng (WiFi/WiMAX, CDMA, ) của các nhà cung cấp dịch vụ ở Việt Nam, thì IPTV lạicàng có cơ hội phát triển mạnh mẽ và bảo đảm cho sự thành công của loại hình dịch vụ mớinày

Việc chuyển đổi cấu trúc mạng lưới từ chuyển mạch kênh truyền thống theo thời giansang mạng NGN với công nghệ chuyển mạch gói là một sự chuyển đổi mạnh mẽ về côngnghệ, phù hợp với xu thế phát triển chung của các nước phát triển trên thế giới Do vậy, cácnhà cung cấp dịch vụ của Việt Nam đã chọn NGN làm bước phát triển tiếp theo trong việc tìmkiếm các giải pháp phát triển mạng Mạng NGN sẽ cho phép triển khai các dịch vụ đa dạngvới giá thành thấp, giảm thiểu thời gian đưa dịch vụ mới ra thị trường, giảm chi phí khai thácmạng và dịch vụ, đồng thời nâng cao hiệu quả đầu tư và tạo nguồn doanh thu mới ngoàidoanh thu từ các dịch vụ truyền thống NGN cho phép tăng cường khả năng kiểm soát, bảomật thông tin và tin cậy trong khi giảm thiểu được chi phí vận hành NGN được xây dựng trên

tiêu chí mở, các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện NGN thống nhất mạng hữu tuyếntruyền thống và chuẩn truyền tải âm thanh, hình ảnh, dữ liệu không dây.

VII Cấu trúc IPTV:

1 Cơ sở hạ tầng IPTV:

Hình 1.1 Sơ đồ khối đơn giản của một hệ thống IPTV

a Trung tâm dữ liệu IPTV :

Cũng được biết đến là “đầu cuối_headend” Trung tâm dữ liệu IPTV nhân nội dung

từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm truyền hình địa phương, các nhà tập hợp nội dung, nhàsàn xuất, qua đường cáp, trạm số mặt đất hay vệ tinh Ngay khi nhận được nội dung, một sốcác thành phần phần cứng khác nhau từ thiết bị mã hóa và các máy chủ video tới bộ địnhtuyến IP và thiết bị bảo mật giành riêng được sử dụng để chuẩn bị nội dung video cho việcphân phối qua mạng dựa trên IP Thêm vào đó, hệ thống quản lý thuê bao được yêu cầu đểquản lý và hồ sơ và phí thuê bao của những người sử dụng Chú ý rằng, địa điểm thực củatrung tâm dữ liệu IPTV được yêu cầu bởi hạ tầng cơ sở mạng được sử dụng bởi nhà cungcấp dịch vụ

b Mạng truyền dẫn băng thông rộng:

Việc truyền dẫn dịch vụ IPTV yêu cầu kết nối điểm – điểm Trong trường hợp triểnkhai IPTV trên diện rộng, số lượng các kết nối điểm – điểm tăng đáng kể và yêu cầu độ rộngbăng thông của cơ sở hạ tầng khá rộng Sự tiến bộ trong công nghệ mạng trong những nămqua cho phép những nhà cung cấp viễn thông thỏa mãn một lượng lớn yêu cầu độ rộng băngthông mạng Hạ tầng truyền hình cáp dựa trên cáp đồng trục lai cáp quang và các mạng viễnthông dựa trên cáp quang rất phù hợp để truyền tải nội dung IPTV

c Thiết bị người dùng IPTV:

Thiết bị người dùng IPTV (IPTVCD) là thành phần quan trọng trong việc cho phépmọi người có thể truy xuất vào các dịch vụ IPTV Thiết bị này kết nối vào mạng băng rộng và

có nhiệm vụ giải mã và xử lý dữ liệu video dựa trên IP gửi đến Thiết bị người dùng hỗ trợcông nghệ tiên tiến để có thể tối thiểu hóa hay loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của lỗi, sự cốmạng khi đang xử lý nội dung IPTV

d Mạng gia đình:

Mạng gia đình kết nối với một số thiết bị kĩ thuật số bên trong một diện tích nhỏ Nócải tiến việc truyền thông và cho phép chia sẻ tài nguyên (các thiết bị) kĩ thuật số đắt tiềngiữa các thành viên trong gia đình Mục đích của mạng gia đình là để cung cấp việc truy cậpthông tin, như là tiếng nói, âm thanh, dữ liệu, giải trí, giữa những thiết bị khác nhau trongnhà Với mạng gia đình, người dùng có thể tiết kiệm tiền và thời gian bởi vì các thiết bị ngoại

vi như là máy in và máy scan, cũng như kết nối Internet băng rộng, có thể được chia sẻ mộtcách dễ dàng

2 Phương thức phát truyền tín hiệu của IPTV

a Tổng quan :

Nói một cách giản đơn, trong hệ thống IPTV hình ảnh video do các phần cứng thuthập theo thời gian thực (real time), thông qua phương thức mã hóa (như MPEG 2/4 ) tạothành các luồng tín hiệu số Sau đó, thông qua hệ thống phần mềm, IPTV phát truyền vàomạng cáp Đầu cuối của các user tiếp nhận, lựa chọn, giải mã và khuếch đại

b Phân loại :

Trong hệ thống IPTV có 2 phương thức truyền đa tín hiệu đã được dự định trước(scheduled programs) Đó là:

• Phát quảng bá (broadcasting), truyền phát tới mọi nơi

• Phát đến địa điểm theo yêu cầu (on demand)

c Nguyên lý hoạt động:

• Nguyên lý hoạt động của hệ thống quảng bá :Các chương trình được vẽ trên hình 1 Trong đó MBone (mạng xương sống của hệthống đa điểm) chính là đường trục Internet Tuy nhiên người sử dụng chỉ theo lệnh của bộquản lý nội dung (content manager) để được giới thiệu nội dung chương trình hữu quan.Chương trình cụ thể do rất nhiều bộ IPTV server thu thập được hoặc cùng do các server củamạng MBone cung cấp

Hình 1

• Nguyên lý hoạt động của hệ thống phục vụ theo yêu cầu (VOD)

Hình 2.

Hình 2 minh họa sự hoạt động của hệ thống IPTV phục vụ theo yêu cầu (VOD) đượcgọi là IPTV đơn điểm Trong đó các server của bộ quản lý nội dung được tổ chức thành cụmserver (server cluster) tổng hợp kho dữ liệu (database) của các chương trình

Cách bố trí cụm server để phục vụ được các user được hiệu quả sẽ được nói rõ trên

sơ đồ tổng thể ở dưới đây Các bước thực hiện VOD như sau:

 Một thuê bao được chứng nhận nhập mạng và chịu sự quản lý của bộ quản

lý EPG

 Thuê bao muốn yêu cầu một nội dung nào đó Thuê bao gửi yêu cầu đếnEGP

 EGP cho biết địa chỉ của server cần tìm

 Thuê bao gửi yêu cầu tới server đó

 Server dựa theo yêu cầu của thuê bao mà cung cấp nội dung

3 Mạng tổng thể IPTV

Sơ đồ khối biểu thị các chức năng của nghiệp vụ IPTV như hình 3 Từ nguồn nộidung tới đầu cuối người dùng có hể chia làm: nghiệp vụ cung cấp và giới thiệu các nội dung,nghiệp vụ chuyển tải, nghiệp vụ tiếp nối đầu cuối và nghiệp vụ quản trị

a Mạng nội dung :

Mạng này cung cấp và giới thiệu nội dung gồm xử lý nội dung truyền hình trựctiếp/truyền hình VOD (theo điểm) và xử lý, giới thiệu các ứng dụng gia tăng (phục vụ tin tức,điện thoại có hình, email, nhắn tin ) Nguồn nội dung truyền hình trực tiếp/truyền hình VODkhông qua hệ thống xử lý nội dung được mã hóa để phù hợp với luồng media theo yêu cầuqua mạng chuyển tải đưa các luồng này cung cấp tới các người dùng đầu cuối

b Mạng truyền tải:

Đây là mạng cáp IP Đối với luồng media có hình thức nghiệp vụ không giống nhau

có thể dùng phương thức chuyển đa hướng (multicast) cũng có thể chuyển theo phươngthức đơn kênh Thông thường, truyền hình quảng bá BTV truyền đa hướng tới user đầucuối, truyền hình theo yêu cầu VOD thông qua mạng cáp phân phát nội dung CDN(Content Distribution Network) tới địa điểm người dùng đầu cuối

c Mạng đầu cuối (còn gọi là mạng cáp gia đình):

Theo các nhà khai thác viễn thông, thì mạng này là mạng tiếp nối băng rộng xDSL,FTTx+LAN hoặc WLAN

Hình 3

• IPTV cung cấp đồng thời hình ảnh (video) và âm thanh (audio) trênmạng cáp Để đảm bảo chất lượng của 2 loại tín hiệu trên IPTV dùng phương phápđồng bộ A/V thông qua một server duy nhất thu thập các dữ liệu tại hiện trường, vănbản sử dụng theo khuyến nghị truyền dẫn thời gian thực RTP IPTV dùng kỹ thuật nénthị tần có hiệu suất cao nên băng tần truyền dẫn tại 800kbit/s có thể tiếp cận với băngtần thu DVD nên tạo điều kiện cho các nhà khai thác dễ dàng phát triển các dịch vụvideo Mạng chuyển tải CDN gồm nhiều server cache phân bố tại các khu vực tập trungthuê bao, Khi có yêu cầu của thuê bao, cache server chuyển lên VOD server trongmạng nguồn cung cấp, tìm nội dung phù hợp và chuyển tải cho thuê bao sự hoạt độngcủa các server trong mạng chuyển tải dựa trên kỹ thuật cân bằng phụ tải toàn cục(GSLB) Trong quá trình truyền đưa multimedia IPTV có thể dùng khóa mật mã đảm bảo

độ an toàn của nội dung truyền dẫn

• IPTV áp dụng các khuyến nghị quốc tế về tiêu chuẩn, như khuyến nghị

về truyền dẫn thời gian thực (RTP), khuyến nghị về khống chế thời gian thực (RTCP)

• IPTV cũng cùng làm việc với máy tính dùng hệ điều hành UNIX,VIC/VAT, Apple và Quick Time

• Hiện nay cách thức mã hóa video của luồng chủ của IPTV theo MPEG-2,MPEG-4, H.264/AVC; Real Microsoft UWMV-9 Trong đó, MPEG-2 và MPEG-4 đượcphát triển mạnh H.264 là luật mã hóa thị tần của ITU-T đề xuất thích hợp cho các hệthống công cộng Do đó H.264 có khả năng thành cách mã hóa chính của IPTV

• Như đã nêu ở trên, nghiệp vụ IPTV chính là phục vụ cho các hộ gia đình.Phương thức tiếp nhập băng rộng tới gia đình thường dùng phương pháp truy nhậpADSL, nhưng vì IPTV thiết lập tới user nghiệp vụ multimedia thời gian thực và tương tácnên ADSL không thỏa mãn các yêu cầu của IPTV Cáp quang truyền dẫn tới tận nhàFTTH được công nhận là phương thức chuyển tải tối ưu Cáp quang có băng tần rấtrộng và có khả năng truyền dẫn hai hướng đối xứng đảm bảo được yêu cầu truyền hìnhảnh động theo hai hướng với chất lượng cao

• Thiết bị đầu cuối IPTV trong gia đình có 2 loại: một là máy vi tính PC, hai

là máy TV + hộp kết nối STB

• Hộp STB thực hiện 3 chức năng sau:

 Nối tiếp vào mạng băng tần rộng, thu phát và xử lý số liệu IP và luồng video

 Tiến hành giải mã luồng video MPEG-2, MPEG-4, WMV, Real đảm bảovideo VOD hiển thị lên màn hình ti vi các số liệu

 Phối hợp với bàn phím đảm bảo HTML du lịch trên mạng, tiến hành gửi nhậnemail Hộp STB đảm nhiệm các nhiệm vụ trên chủ yếu dựa vào bộ vi xử lý

Để kết luận ta thấy IPTV ứng dụng kỹ thuật streaming media, thông qua mạng băngrộng truyền dẫn tín hiệu truyền hình digital đến các thuê bao Các thuê bao chỉ cần có thiết bịđầu cuối là máy tính PC hoặc TV+STB là có thể thưởng thức được các chương trình truyềnhình phong phú Hoạt động của IPTV là hoạt động tương tác trên mạng không chỉ có cácchương trình truyền hình quảng bá mà còn thực hiện truyền hình đến địa điểm theo yêu cầu(VOD) IPTV còn có các dịch vụ tương tác khác như truyền thoại có hình, email, du lịch trênmạng, học tập từ xa

IPTV cùng các hoạt động thông tin trên băng tần rộng đã kết hợp được 3 mạng (máytính + viễn thông + truyền hình) biểu thị xu thế phát triển của mạng truyền thông tương lai.Các nhà kinh doanh dịch vụ viễn thông băng rộng không chỉ ở các nước tiên tiến như Mỹ,Nhật mà ở các nước trong khu vực như Trung Quốc, Hàn Quốc, Hồng Kông đang pháttriển mạnh dịch vụ IPTV

4 Tổng quan về mô hình truyền thông IPTV (IPTVCD)

Mô hình truyền thông trong IPTV có 7 lớp(và một lớp tùy chọn) được xếp chồng lên nhau.Các dữ liệu video ở phía thiết bị gửi được truyền từ lớp cao xuống lớp thấp trong mô hìnhIPTV, và được truyền đi trong mạng băng rộng bằng các giao thức của lớp vật lí Ở thiết bị nhận, dữliệu nhận được chuyển từ lớp thấp nhất đến lớp trên cùng trong mô hình IPTV

Hình3.1: mô hình truyền thông IPTV

Do đó, nếu 1 bộ mã hóa gửi chương trình video đến 1 thiết bị IPTV của khách hàng, thìphải chuyển qua các lớp trong mô hình IPTV ở cả phía thiết bị nhận và thiết bị gửi Mỗi lớp trong

mô hình IPTV độc lập với nhau và có chức năng riêng Khi chức năng này được thực hiện , dữliêu j video được chuyển đến lớp tiếp theo trong mô hình IPTV Mỗi lớp sẽ thêm vào hoặc bỏ điphần thông tin điều khiển của các gói video trong quad trình xử lí Thông tin điều khiển chứa cácthông tin giúp thiết bị có thể sử dụng gói dữ liệu đúng chức năng của nó, và thường được địnhdạng như các header hoặc trailer Bên cạnh việc truyền thông giữa các lớp, còn có các liên kết ảogiữa các tầng cùng mức 7 lớp và 1 lớp bổ sung trong mô hình IPTV có thể được chia làm 2 loại:các lớp cao và lớp thấp các tầng cao hơn thì quan tâm nhiều hơn tới các ứng dụng của IPTV vàcác định dạng file, trong khi các tầng thấp hơn thì quan tâm tới việc truyền tải các nội dung

a Mô hình IPTV và truyền tải các nội dung MPEG:

Nội dung video đã được nén qua các lớp như thế nào khi sử dụng hệ thống MPEG khichuyển từ lớp trên xuống lớp dưới :

Hình 3.2 Đóng gói các lớp trong mô hình IPTV

b Lớp mã hóa video:

Quá trình truyền thông bắt đầu ở lớp mã hóa, các tín hiệu tương tự hoặc số được nén Tínhiệu lối ra của bộ nén là các dòng Mpeg cơ bản các dòng MPEG cơ bản được định nghĩa là các tínhiệu số liên tục thời gian thực Có nhiều loại dòng cơ bản VD, âm thanh được mã hóa sư dụngMPEG được gọi là “dòng cơ bản âm thanh.“ Một dòng cơ bản thực ra chỉ là tín hiệu ra thô từ bộ mãhóa Các dòng dữ liệu được tổ chức thành các khung tại lớp này Các thông tin chứa trong một dòng

Element Stream ) Một dòng PES chỉ bao gồm 1 loại dữ liệu từ 1 nguồn Một gói PES có thể có kíchthước khối cố định hoặc thay đổi, có thể lên tới 65536 byte/gói Bao gồm 6 byte header, và số bytecòn lại chứa nội dung chương trình Định dạng của 1 PES header được minh họa trong hình 3.4 vàgiải thich trong bảng 3.4.

Hình 3.4 Định dạng gói MPEG PES

Bảng 3.1 Cấu trúc của một gói MPEG PES

số của các dòng MPEG

Độ dài gói PES Trường dài 2 byte để chỉ thị độ dài gói

Mã đồng bộ Trường được dùng để đồng bộ nội dung video và audio

Cờ header PES Trường 14 bit chứa các bộ chỉ thị PES khác nhau hay các cờ,

cung cấp phần cứng hay phần mềm bộ giải mã của set - topbox IP với thông tin thêm vào Các loại cờ gồm:

Điều khiển tranh chấp PES: Cờ này báo cho bộ giải mã gói cóđược bảo đảm hay không thông qua xử lý tranh chấp

Độ ưu tiên PES: Cờ này cung cấp cho bộ giải mã thông tin về

Bộ chỉ thị sắp xếp dữ liệu: Bộ chỉ thị này quyết định Payloadcủa PES bắt đầu với bit video hay audioThông tin bản quyền: Khi bit này được thiết đặt, nội dungvideo được bảo vệ bởi bản quyền

hay bản sao

Độ dài dữ liệu

header của PES Trường này nhận chỉ ra tổng số byte bị chiếm bởi các trườngheader khác nhau

Trường header

của PES Trường này chứa một số các bít tùy chọn

Payload của PES Payload của PES gồm các dòng audio hay dữ liệu video

Do bản chất của mạng, thứ tự hay chuỗi các khung video từ lối ra của trung tâm dữ liệu IPTV cóthể khác thứ tự các khung do các thiết bị của người dùng nhận được do đó, để giúp đỡ quá trình đồng bộ,các hệ thống dựa trên MPEG thường dán nhãn các gói PES khác nhau trong chuỗi video

Có 2 loại nhãn thời gian được sử dụng đối với mỗi gói PES: nhãn thời gian trình diễn(PTS),

và nhãn thời gian giải mã(DTS):

• PTS nhãn thời gian trình diễn có giá trị thời gian 33 bit, được đặt trong trườngPES header Mục đích của việc sử dụng PTS cho mỗi gói là để xác định xem khi nào và theo trật tựnào thì gói đó được xem (bởi người xem)

• DTS -nhãn giải mã để sử dụng để giúp bộ giải mã ở thiết bị của người sử dụngbiết khi nào xử lí gói đó

d Lớp cấu trúc dòng truyền tải:

Lớp tiếp theo trong mô hình truyền thông IPTV làm nhiệm vụ tạo nên dòng truyền tải, bao gồm 1dòng liên tiếp các gói Những gói này thường được gọi là các gói TS, được tạo ra bằng cách ngắt các góiPES thành các gói TS có kích thước cố định là 188 byte độc lập với thời gian Sử dụng thời gian độc lập nàylàm giảm khả năng mất gói tin trong quá trình truyền và giảm ồn Mỗi gói TS bao gồm 1 trong 3 định dạngtruyền thông: dữ liêu, âm thanh, hình ảnh Do đó, các gói TS mang cố định 1 loại hình truyền thông Mỗigói TS bao gồm 184 byte payload và 4 byte header Các thành phần của TS header được mô tả tronghình 3.7 và giải thích trong bảng 3.2

Hình 3.5 định dạng gói MPEG TS

Bảng 3.2 Cấu trúc gói MPEG TS

Trường đồng bộ Phần header thường bắt đầu băng các bit đồng bộ (8 bit),thường là các bit 0 Trường này dùng để xác định điểm bắt

đầu của 1gói IPTV

Trường chỉ thị lỗi bit cờ này sẽ chỉ ra 1 lỗi (nếu có) liên quan đến dòng truyền tải

Trường chỉ thị điểm

bắt đầu khối truyền

tải bit cờ này sẽ chỉ ra 1 điểm bắt đầu của khối truyền tải

Mức ưu tiên truyền

tải Khi đặt cờ này sẽ chỉ ra mức ưu tiên khối payload

ID chương trình

Trương quan trọng nhất trong phần header là13 bit để xácđịnh ID chương trình Nó sẽ chỉ ra gói nào thuộc dòngnào.Các gói thuộc dòng nào thì sẽ có cùng ID chươngtrình.Bộ phân kênh trong bị của người sử dụng dùng thông tin

để phân biệt các loại gói khác nhau.chú ý rằng các gói null có

ID chương trình = 8191 Các gói không có ID chương trình thì

sẽ bị thiết bị nhận IPTV loại bỏ

Điều khiển việc tranh

Bộ đếm tiến Bộ đếm tiến sẽ đếm tăng lên 1 khi 1 gói dòng truyển tải vớicùng một ID chương trình Nhờ đó có thể xác định được nếu

có mất hoặc bị lặp gói Điều này có thể ảnh hưởng hình ảnh

Trường thích nghi

Trường này có thể có hoặc không có trong phần header

Trương thích nghi này bao gồm nhiều thông tin khác nhauđược sử dụng để định thời và điều khiển, bao gồm cả PCR

PCR được sử dụng để đồng bộ đồng hồ IPTVCD với đồng hồ

bộ mã hóa Giá trị PCR có độ dài 42 bit và được tăng theo tốc

độ đồng hồ chuẩn, 27MHz Ngay sau khi đồng bộ, việc giải

mã MPEG - 2 IPTV được tiến hành

Trường thích nghi

Trường này có thể có hoặc không có trong phần header

Trường thích nghi này bao gồm nhiều thông tin khác nhauđược sử dụng để định thời và điều khiển, bao gồm cả PCR

PCR được sử dụng để đồng bộ đồng hồ IPTVCD với đồng hồ

bộ mã hóa Giá trị PCR có độ dài 42 bit và được tăng Theo tốc

độ đồng hồ chuẩn, 27MHz Ngay sau khi đồng bộ, việc giải

mã MPEG - 2 IPTV được tiến hành

Bên cạnh các nội dung hình ảnh và âm thanh đã được nén, dòng truyền tải bao gồm nhiều thôngtin đặc trưng của chương trình hoặc metadata mô tả các dòng bit Thông tin này được chứa trong 4 bảngPSI

Bảng chương trình kết hợp (PAT)- Việc truyền các bảng PAT là bắt buộc và là điểm vào cácbảng PSI Bảng chương trình kết hợp luôn có ID chương trình là 0 Bảng này đưa ra các liên kết giữa chỉ

số chương trình và ID của chương trình

Bảng ánh xạ chương trình: Bảng ánh xạ chương trình cũng là bắt buộc và mang cáothông tin về một chương trình cụ thể Bảng ánh xạ chương trình liệt kê các ID chương trình cho cácgói mang các thành phần của 1 chương trình cụ thể (âm thanh, hình ảnh, dữ liệu, và các thông tinPCR).Hình 3.8 mô tả 1 ví dụ về mối quan hệ giữa bảng chương trình kết hợp (PAT) và bảngchương trình ánh xạ (PMT)

Vì thế khi 1 thiết bị người dùng(IPTVCD) yêu cầu 1 chương trình, bảng chương trình kếthợp sẽ được kiểm tra, sau đó sẽ kiểm tra bảng chương trình ánh xạ để định nghĩa các IP chươngtrình về gói âm thanh, hình ảnh và dữ liệu liên kết với chương trình đó Trong ví dụ này, thuê bao lựachọn chương trình1 và thiết bị IPTV của người sử dụng định vị toàn bộ các gói truyền tải với IDchương trình là 36 đối với phần hình ảnh của chương trình và các gói với ID chương trình là 3 vớicác phần âm thanh của chương trình Nếu dữ liệu là quảng bá với chương trình, thì bảng ánh xạchương trình sẽ bao gồm các chi tiết trên đó xác định các gói dữ liệu truyền tải

Hình 3.8 Mối liên hệ giưa PMT và PAT

Bảng điều kiện truy cập(CAT)- bảng điều kiện truy cập là 1 bảng tùy chọn PSI bao gồm các

ID chương trình của EMMs (các tin quản lí quyền truy cập) Tin quản lí quyền truy cập bao gồm cácthông tin về mức cho phép đối với hệ thông truy cập bảng điều kiện truy cập(CAT) thường đượcchứa trong 1 gói gọi với ID chương trình là 1

Bảng thông tin mạng (NIT)- Bảng thông tin mạng NIT là 1 bảng tùy chọn lưu trữ các thôngtin như tần số kênh và số dòng truyền tải Set top box sẽ sử dụng thông tin này để chỉnh sóng tớicác chương trình cụ thể

Khi TS được cấu trúc và định dạng, nó sẽ được chuyển xuống lớp truyền tải trực tiếp hoặctới lớp sử dụng giao thức truyền tải thời gian thực (RTP)

e Lớp giao thức truyền tải thời gian thực( tùy chọn):

Lớp tùy chọn này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau Lớp này hoạt độngnhư 1 lớp trung gian giữa các nội dung được nén MPEG-2, H.264/AVC ở lớp cao hơn và cá lớp thấphơn trong mô hình IPTV Giao thức RTP chính là lõi của lớp này và thường là block cơ sở hỗ trợ truyềndòng nội dung theo thời gian thực qua mạng IP

Giao thức truyền tải thời gian thực phân phát các dòng âm thanh và hình ảnh bằng cách đónggói các nội dung này trong một định dạng riêng biệt được gọi gói.Mỗi gói bao gồm phần header vàpayload(dữ liệu IPTV) Để sử dụng hiệu quả băng thông, phần payload thường bao gồm nhiều hơn 1 góiMPEG-TS

Phần header bao gồm các chức năng cốt yếu để các thể truyền thành công các dữ liệu thờigian thực qua mạng header của RTP có thể nhận biết với header của UDP có giá trị là 5004, và bao