Nghiên cứu việc triển khai dịch vụ IPTV trên mạng WiAXt

Xuất phát từ những lý do đó, cùng với sự định hướng của cô giáo Trịnh Thị Diệp, em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu việc triển khai dịch vụ IPTV trên mạng WiMAX” với nội dung đồ án gồm: Chươn

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Đề tài “Nghiên cứu việc triển khai dịch vụ IPTV trên mạng WiAX” tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:

 Tổng quan về IPTV

 Tổng quan về công nghệ WiMAX

 Triển khai IPTV trên WiMAX

 Thực hiện mô phỏng và đánh giá hai phương thức truyền Unicast và Multicast khi triển khai dịch vụ IPTV trên WiMAX

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thông nói chung và các thầy cô trong khoa Công Nghệ Điện Tử Và Truyền Thông nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho e những kiến thức, kinh nghiệm quý trong suốt thời gian qua

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Trịnh Thị Diệp, cô đã tận tình hướng dẫn, trực tiếp chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với cô, em cố gắng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích

và học tập được tinh thần làm việc với thái độ nghiêm túc, hiệu quả Đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và làm việc sau này

Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên, đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ

án tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện

Chu Thị Thúy

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan nội dung của đồ án này là do em tìm hiểu tài liệu và làm nên dưới sự định hướng của giáo viên hướng dẫn, không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hay công trình đã có từ trước

Nếu sai với những gì đã cam đoan em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Thái Nguyên, ngày….tháng….năm 2016

Sinh viên thực hiện

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ IPTV 2

1.1 Giới thiệu chung về IPTV 2

1.1.1 Khái niệm IPTV 2

1.1.2 Nguyên tắc hoạt động 3

1.1.3 IPTV và Triple-play 4

1.1.4 Các đặc điểm cơ bản của IPTV 5

1.2 Cấu trúc mạng IPTV 8

1.3 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV 12

1.4 Một số dịch vụ cung cấp bởi IPTV 12

1.5.1 Giao thức cho dịch vụ Multicast 16

1.5.2 Giao thức cho dịch vụ unicast 20

1.6 Sự khác biệt giữa IPTV và truyền hình Internet 21

1.7 Kết luận chương 23

CHƯƠNG 2 TRIỂN KHAI IPTV TRÊN WiMAX 24

2.1 Tìm hiểu chung về công nghệ WiMAX 24

2.2.1 Giới thiệu24

2.1.2 Những đặc điểm nổi bật của WiMAX 25

2.1.3 OFDM sử dụng trong công nghệ WiMAX 27

2.1.4 Các ứng dụng của công nghệ WiMAX 29

2.2 Triển khai công nghệ IPTV trên WiMAX 30

2.2.1 Các nhân tố thành công chính khi triển khai IPTV trên WiMAX 302.2.2 Cấu trúc hệ thống triển khai IPTV trên WiMAX 34

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng IPTV trên WiMAX 41

2.3 Phương thức truyền khi triển khai IPTV trên WiMAX 44

2.3.1 Phương thức truyền Multicast 44

2.3.2 Phương thức truyền Unicast 49

2.3.3 So sánh hai phương thức truyền Unicast và Multicast 51

2.4 Kết luận chương 52

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG HAI PHƯƠNG THỨC TRUYỀN UNICAST VÀ MULTICAST

53

3.1 Tổng quan về phần mềm NS2 53

3.2 Lựa chọn phương pháp mô phỏng, mô phỏng và phân tích 55

3.2.1 Các thông số để đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV trên WiMAX và lựa chọn giải pháp 55

3.2.2 Thiết lập mô phỏng mạng NS2 57

3.2.3 Các mô hình mô phỏng59

3.2.4 Kết quả mô phỏng 61

3.4 Kết luận chương 67

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 70

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hai cách triển khai dịch vụ 3

Hình 1.2 Mạng tổng thể 8

Hình 1.3 Kiến trúc mạng IPTV điển hình 10

Hình 1.4 Cấu trúc chức năng các thành phần cho dịch vụ IPTV 12

Hình 1.5 Các dịch vụ IPTV được cung cấp 12

Hình 1.6 Quá trình nhận và thông báo tới các thuê bao để join vào group G và sourse S 20

Hình 2.1 Mô hình truyền thông của WiMax 24

Hình 2.2 So sánh giữa FDMA và OFDM 27

Hình 2.3 Tín hiệu và phổ OFDM 28

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống OFDM 29

Hình 2.5 Sơ đồ khối của hệ thống WiMAX cung cấp dịch vụ IPTV 34

Hình 2.6 Mô hình hệ thống cho các ứng dụng IPTV 36

Hình 2.7 Sơ đồ cấu trúc dịch vụ IPTV trên WiMAX (cho thuê bao cố định) 36Hình 2.8 Phân bố dịch vụ IPTV trên WiMAX cho thuê bao cố định và di động

Hình 2.13 Sơ đồ thu phát vô tuyến 40

Hình 2.14 Tín hiệu video điều chế 16QAM nhận được ở một số kênh 43Hình 2.15 Quá trình nhận và thông báo tới các thuê bao để join vào group G và sourse S 49

Hình 3.1 Hình ảnh mô phỏng file NAM 54

Hình 3.2 Hình ảnh mô phỏng đồ thị sử dụng tracegraph 55

Hình 3.3 Mô hình mô phỏng phương thức truyền Uncast 60

Hình 3.4 Mô hình mô phỏng phương thức truyền Multicast 60

Hình 3.5a Hình ảnh file NAM khi chạy manguonunicast.tcl 61

Hình 3.5b Hình ảnh file NAM khi chạy manguonMulticast.tcl 61Hình 3.6a Mất gói tin ở node 1 trong Unicast 62

Hình 3.6b Mất gói tin trong Multicast 62

Hình 3.7a Node 5 nhận kết nối mới trong Unicast 63

Hình 3.7b Node 3 gửi tín hiệu tham ra group trong Multicast 63

Hình3.8a Thông lượng các gói phát trong Unicast 64

Hình3.8b Thông lượng các gói phát trong Multicast 64

Hình 3.9a Thông lượng gói tin nhận trong Unicast 65

Hình 3.9b Thông lượng gói tin nhận trong Multicast 65

Hình 3.10a Phương thức truyền Unicast 66

Hình 310b Phương thức truyền Multicast 66

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Một số ứng dụng và loại Multicast sử dụng 45

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết

tắt

Thuật ngữ tiếng Anh Thuật ngữ tiếng Việt

BTS Base Transfer Station Trạm thu phát gốc

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển mạch không

đồng bộ

IPTV Internet Protocol TV Giao thức truyền hình kết

hợp mạng viễn thôngDSDV Destination Sequence Distance

OFDMA Orthogonal frequency division

FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi tiến

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

NLOS Non line of sight Tia trong tầm không nhìn

thẳng

vụ truyền hình số tới người dùng sử dụng giao thức IP trên kết nối băng rộng IPTV thường được cung cấp cùng với dịch vụ Video theo yêu cầu (VoD) và cũng

có thể cung cấp cùng với các dịch vụ Internet khác như truy cập Web và VoIP Đặc biệt, IPTV còn có khả năng triển khai trên nhiều mạng truy cập như PON, HFC, WiMAX, 3G

Trong khi đó, WiMAX (IEEE 802.16) cung cấp tính trong suốt cho mạng lõi gói, với tốc độ truyền dữ liệu cao đáp ứng cho cả người dùng di động và cố định Lớp MAC của WiMAX hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực (rtPS) bảo đảm yêu cầu về độ rộng băng tần và thời gian trễ nhỏ nhất cho các dịch vụ Video thông qua chất lượng dịch vụ (QoS) vì sử dụng OFDM, OFDMA kết hợp với việc sử dụng kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi tiến (FEC) Chính những lý do đó khiến cho WiMAX trở thành một lựa chọn tối ưu vượt qua các giải pháp như Cable, DSL cho các ứng dụng IPTV để đảm bảo các yếu tố: số thuê bao lớn nhất, mạng truy nhập băng rộng không dây hội tụ, xu hướng phát triển trong tương lai

Xuất phát từ những lý do đó, cùng với sự định hướng của cô giáo Trịnh Thị Diệp, em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu việc triển khai dịch vụ IPTV trên mạng WiMAX” với nội dung đồ án gồm:

Chương 1: Tổng quan về IPTV

Chương 2: Triển khai IPTV trên WiMAX

Chương 3: Mô phỏng đánh giá hai phương thức truyền Unicast và multicast

Do thời gian và kiến thức chuyên ngành còn có phần hạn chế, nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy

cô và các bạn để đồ án của em đầy đủ hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, Ngày…tháng 06 năm

2016

Sinh Viên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1 Giới thiệu chung về IPTV

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 1999 sau khi thử nghiệm dịch vụ TV và VoD Nhà cung cấp này đã thêm dịch vụ VoD vào hệ thống trong tháng 10 năm 2001 với hệ thống Yes

TV Kingston là một trong những công ty đầu tiên trên thế giới triển khai IPTV và

IP VoD qua mạng ADSL

Hiện nay, IPTV đã phát triển hầu khắp các nơi trên thế giới, từ châu Mỹ, châu Âu, châu Á Nhất là tại châu Á, với các thị trường như Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc và cả Việt Nam Hiện Việt Nam đã có ba nhà cung cấp lớn là FPT Telecom, VNPT và Viettel tham gia thị trường IPTV.Từ khi có khái niệm Internet, nhu cầu trong mọi ứng dụng của nó tăng lên từng ngày Giống như mọi dịch vụ khác, truyền hình cũng ngày càng được quan tâm Hiện nay, IPTV không còn là một khái niệm quá mới mẻ

Truyền hình tương tác (Internet Protocol Television – IPTV) là một công nghệ truyền hình mới cho phép truyền các tín hiệu hình ảnh (video) và âm thanh (audio) trong truyền hình qua các hệ thống mạng IP (Internet Protocol) tiêu chuẩn đến khách hàng Điều đặc biệt của IPTV là cho phép khán giả chủ động lựa chọn những nội dung mình muốn xem Người sử dụng có thể thông qua máy vi tính (PC) hoặc máy thu hình cộng với hộp phối ghép set top box để sử dụng dịch vụ IPTV

1.1.1 Khái niệm IPTV

Theo định nghĩa đưa ra bởi ITU-T Focus Group lần đầu họp tại Geneva (Thụy Sĩ) tháng 7 năm 2006 : IPTV là các dịch vụ đa phương tiện phân phối truyền hình / audio / text / đồ hoạ / dữ liệu trên các mạng dựa trên nền IP được quản lý để cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) / chất lượng trải nghiệm (QoE), tính bảo mật, tính

tương tác và tính tin cậy.

Hình 1.1 Hai cách triển khai dịch vụ

Thay vì nhận tín hiệu truyền hình theo kiểu truyền thống hoặc tín hiệu vệ tinh hoặc qua cáp, IPTV cho phép TV được kết nối trực tiếp vào đường mạng Internet của gia đình thu tín hiệu Có thể thấy dịch vụ truyền hình đã được tích hợp trực tiếp với dịch vụ kết nối mạng Internet

Hiện có hai phương pháp chính thu tín hiệu truyền hình Internet Thứ nhất,

sử dụng máy tính kết nối với dịch vụ truyền hình IPTV để nhận tín hiệu sau đó chuyển đổi thành tín hiệu truyền hình truyền thống trên những chiếc TV chuẩn Thứ hai, sử dụng một bộ chuyển đổi tín hiệu (set top box - STB) Thực chất bộ chuyển đổi tín hiệu này cũng chỉ đóng vai trò như một chiếc PC như ở phương pháp thứ nhất Cùng với sự phát triển của công nghệ chắc chắn sẽ có những sản phẩm TV có thể kết nối và thu nhận tín hiệu truyền hình trực tiếp từ đường truyền Internet

Hiện nay, việc kết nối Internet không dây không còn là điều khó, do đó các

nhà cung cấp dịch vụ hi vọng trong tương lai khách hàng có thể được hưởng những dịch vụ cung cấp bởi IPTV không dây.

1.1.2 Nguyên tắc hoạt động

Trong các hệ thống quảng bá tiêu chuẩn, tất cả các kênh quảng bá thông thường (ví dụ, CNN, HBO,…) được phân phối đến STB tại nhà (qua cáp, vệ tinh hoặc không trung) Có thể có đến hàng trăm kênh, tất cả đều được phân phối đồng thời STB chỉnh đến kênh yêu cầu theo lệnh điều khiển từ xa của khách hàng Do

sự điều chỉnh cục bộ này, sự chuyển kênh diễn ra gần như ngay lập tức

Để giữ băng thông trên đường truyền cuối đến nhà, các hệ thống IPTV được thiết kế để phân phối chỉ một kênh được yêu cầu đến STB Có thể có một vài chương trình (kênh) được truyền đến các địa chỉ IP khác nhau trong cùng một nhà (có nghĩa là các STB khác nhau hoăc các bộ nhận IP khác nhau) Để chuyển kênh, các yêu cầu đặc biệt được gửi vào mạng truy nhập, yêu cầu chuyển kênh Về bản chất, trong các hệ thống IPTV, chuyểnkênh được tạo ra trong mạng chứ không phải trên STB cục bộ

TV quảng bá sử dụng IP Multicast và IGMP để phân phối chương trình một cách hiệu quả thông qua hệ thống Một Multicast được thiết kế để cho phép nhiều người sử dụng đồng thời truy cập phiên

VoD triển khai các dịch vụ IP unicast sử dụng cơ chế điều khiển RTSP Khi

có yêu cầu của người xem, chương trình được chọn sẽ được định vị từ trong mạng (từ một server) và phát duy nhất đến người sử dụng Điều này hiệu quả cho một mạng có tính riêng tư giữa server và STB của người sử dụng

để cung cấp các dữ liệu âm thanh, hình ảnh trong cùng một gói dịch vụ Với người dùng, không đòi hỏi phải có đầy đủ các thiết bị kết nối riêng lẻ mà chỉ cần một modem là có thể xem phim - nghe nhạc, xem lại các kênh truyền hình yêu thích, kết nối dịch vụ Internet, sử dụng điện thoại với tính tương tác trực tuyến, khả năng tùy chỉnh các phương thức, giao diện hay phương thức sử dụng phù hợp theo sở thích của từng người dùng Điểm mấu chốt trong Triple Play là 3 nhân tố thoại, video, dữ liệu được tích hợp chung trong một gói dịch vụ duy nhất, mang đến cho người sử dụng chất lượng và sự tiện lợi cao IPTV là một thành phần củaTriple Play IPTV được sử dụng để mô tả sự phân bố video qua mạng IP

1.1.4 Các đặc điểm cơ bản của IPTV

a Ưu điểm của IPTV

Tích hợp đa dịch vụ Trên một đường kết nối Internet người dùng IPTV có thể được sử dụng cùng một lúc rất nhiều dịch vụ khác nhau như truy cập Internet, truyền hình, điện thoại cố định và di động, VoIP (Voice over Internet Protocol) mang lại cho người dùng sự tiện lợi trong quá trình sử dụng

Tính tương tác cao IPTV sẽ mang lại cho người dùng trải nghiệm xem truyền hình có tính tương tác và cá nhân hóa rất cao Ví dụ, nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể tích hợp một chương trình hướng dẫn tương tác cho phép người xem

có thể tìm kiếm nội dung chương trình truyền hình theo tựa đề hoặc tên diễn viên Hoặc nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai chức năng “hình-trong-hình” (picture-in-picture) cho phép người dùng xem nhiều kênh cùng một lúc Người dùng cũng

có thể sử dụng TV để truy cập đến các nội dung đa phương tiện khác trên PC như hình ảnh hay video hoặc sử dụng điện thoại di động để điều khiển TV ở nhà ghi lại một chương trình ưa thích nào đó Một phương thức tương tác khác mà nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể triển khai là cung cấp các thông tin mà người xem yêu cầu trực tiếp trong quá trình xem chương trình Ví dụ, người dùng có thể nhận thông tin về đội bóng mà họ đang xem thi đấu trên màn hình Trên thực tế tính tương tác cao hoàn toàn có thể xuất hiện ở các loại hình truyền hình số khác như

truyền hình vệ tinh hay cáp Song để triển khai được thì cần phải có sự kết nối tương tác giữa đầu phát sóng và bộ thu sóng Đây là điều mà truyền hình vệ tinh và cáp không có được Muốn triển khai thì hai hình thức truyềnhình này buộc phải kết hợp với các hạ tầng mạng khác như Internet hoặc điện thoại di động.

Công nghệ chuyển mạch IP Hầu hết người dùng đều không biết rằng truyền hình cáp và vệ tinh thường gửi đi tất tả tín hiệu của mọi kênh cùng một lúc cùng một thời điểm nhằm cho phép người dùng chuyển đổi kênh tức thời như chúng ta vẫn thấy Điều này dẫn tới sự lãng phí băng thông cần thiết IPTV sử dụng công nghệ chuyển mạch IP để loại bỏ hạn chế này Mọi dữ liệu chương trình truyền hình được lưu trữ tại một vị trí trung tâm và chỉ có dữ liệu kênh mà người dùng yêu cầu xem là được truyền tải đi Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể bổ sung thêm được nhiều dịch vụ cho IPTV hơn vì băng thông không còn phải là vấn

đề quá khó

Mạng gia đình Kết nối vào mạng Internet trong gia đình không chỉ có TV

mà còn có các PC khác Điều này sẽ cho phép người dùng có thể sử dụng TV để truy cập đến những nội dung đa phương tiện trên PC như ảnh số, video, lướt web, nghe nhạc Không những thế một số màn hình TV giờ đây còn được tích hợp khả năng vận hành như một chiếc TV bình thường Tất cả liên kết sẽ trở thành một mạng giải trí gia đình hoàn hảo

Video theo yêu cầu - Video on Demand (VOD) VOD là tính năng tương tác có thể nói là được mong đợi nhất ở IPTV Tính năng này cho phép người xem

có thể yêu cầu xem bất kỳ một chương trình truyền hình nào đó mà họ ưa thích Ví

dụ, người xem muốn xem một bộ phim đã có cách đây vài năm thì chỉ cần thực hiện tìm kiếm và dành thời gian để xem hoặc ghi ra đĩa xem sau

Truyền hình chất lượng cao HD Xu hướng nội dung chất lượng cao hiện đã hiển hiện thực tế Nhờ kết nối băng thông rộng nên có thể nói chỉ trong tương lai không xa IPTV sẽ chỉ phát truyền hình chất lượng cao Điều này đồng nghĩa với việc người dùng sẽ thưởng thức các chương trình có chất lượng hình ảnh và âm

thanh cao.

b Thách thức cho dịch vụ IPTV

Gian lận truy cập Gian lận truy cập là dạng gian lận lâu đời nhất trong dịch

vụ truyền hình trả phí Tình huống này xảy ra khi một cá nhân sử dụng kĩ xảo để phá vỡ các cơ chế truy cập thông thường nhằm tăng lượng truy cập trái phép đến nội dung truyền hình mà không phải trả tiền hoặc gia tăng thêm sự cho phép truy cập Một ví dụ của loại thách thức này cho IPTV liên quan đến nhà vận hành và người sử dụng hệ thống cáp Các modem cáp bị chỉnh sửa để mở ra truy cập đến mạng Tình huống này xảy ra khi có ai đó truy cập chức năng cấu hình của modem cáp thông qua giao diện phần mềm hoặc, đôi khi truy cập vào cả thành phần phần cứng trong modem cáp, vì thế băng thông và các giới hạn khác bị huỷ bỏ IPTV được phát truyền không chỉ đến các set top box mà còn đến các máy tính và các thiết bị cầm tay Điều này tạo thuận lợi thêm cho quá trình phá vỡ an ninh về nội dung Những kẻ trộm nội dung có thể sử dụng các phần mềm để phá hệ thống mã hoá bảo mật, thậm chí bắt và phân phối lại nội dung, sử dụng các mạng P2P

Quảng bá trái phép Nội dung IPTV được phân phối theo định dạng số, làm đơn giản hoá công việc của một cá nhân nào đó muốn sao chép hoặc quảng bá nội dung Với các trạm quảng bá đặt tại từng PC, các hacker sẽ có thể phân phối lại nội dung đến các máy tính khác trên toàn thế giới; một số trường hợp phổ biến là các cá nhân phát lại một số sự kiện thể thao nhiều người ưa thích và thu tiền như một hình thức thương mại Các mạng P2P giúp cho việc quảng bá nội dung dễ dàng hơn, từ đó gây khó khăn cho mô hình kinh doanh IPTV

Lỗi hỏng truy cập Với truyền hình, người dân mong là chỉ cần bấm một cái nút là đã có được các nội dung trên màn hình Nếu một cá nhân phá hoại cơ sở hạ tầng hoặc một trong các thành phần dịch vụ, thì các khách hàng sẽ không truy cập được dịch vụ, làm cho uy tín dịch vụ sụt giảm Do đó, an ninh và độ tin cậy là hai yếu tố bắt buộc để đảm bảo dịch vụ luôn sẵn sàng hoạt động và mọi sự cố sẽ được nhanh chóng xử lý

Lỗi hỏng nội dung Trong IPTV, tín hiệu được gửi đi sử dụng các giao thức

IP bình thường và những kẻ phá hoại có thể kết nối thông qua web và xử lý bộ phận middleware hoặc các server Họ cũng có thể thay đổi dữ liệu trong kho nội dung trước khi nó được mã hoá bảo mật bởi phần mềm DRM Do đó, các bộ phim hoặc nội dung trái phép có thể được phát đi

Chất lượng của dịch vụ Cho dù không có các cá nhân phá hoại dịch vụ như các trường hợp nêu trên, chất lượng vẫn là một thách thức lớn của IPTV khi các dịch vụ truyền hình truyền thống đang thống trị thế giới IPTV phải đối mặt với khả năng mất dữ liệu cao và sự chậm trễ truyền tín hiệu Nếu như đường kết nối mạng của người dùng không thật sự tốt cũng như không đủ băng thông cần thiết thì khi xem chương trình sẽ rất dễ bị giật hay việc chuyển kênh có thể tốn khá nhiều thời gian để tải về Thêm vào nữa nếu máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ không đủ mạnh thì khi số lượng người xem truy cập vào đông thì chất lượng dịch

vụ có thể giảm sút

Tuy nhiên, hi vọng rằng công nghệ mạng Internet càng ngày càng phát triển mạnh mẽ đẩy băng thông kết nối lên cao hơn sẽ góp phần giúp IPTV khắc phục nhược điểm nói trên và biến nó trở thành công nghệ truyền hình của tương lai

1.2 Cấu trúc mạng IPTV

Hình 1.2 Mạng tổng thể

Mạng nội dung Mạng này cung cấp và giới thiệu nội dung gồm xử lý nội

dung truyền hình trực tiếp/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 VoD không qua hệ thống xử lý nội dung được mã hóa để phù hợp với luồng media theo yêu cầu qua mạng chuyển tải đưa các luồng này cung cấp tới các người dùng đầu cuối

Mạng Head End Khi triển khai cùng với hệ thống truyền hình vệ tinh số

hoặc cáp số, dịch vụ IPTV yêu cầu một Video Head end Đây là điểm trong mạng

mà tại đó các nội dung tuyến tính (ví dụ: truyền hình quảng bá) hoặc theo yêu cầu (ví dụ: phim truyện) được bắt và định dạng để phân phối qua mạng IP Thông thường, Head end sẽ nhận các chương trình quốc gia thông qua vệ tinh hoặc trực tiếp từ bộ quảng bá hoặc các bộ cài đặt chương trình, hoặc qua bộ tập hợp Một số chương trình có thể được lấy thông qua một mạng sợi trên mặt đất Một Head end

lấy các kênh riêng và mã hoá thành dạng số Sau khi mã hoá, mỗi kênh được đóng gói vào IP và gửi qua mạng Các kênh này thường là luồng Multicast IP Multicast

có ưu điểm là nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ truyền một luồng IP trên kênh quảng bá từ video Head end đến mạng truy nhập, điều này có lợi khi nhiều khách hàng muốn chỉnh cùng vào một kênh quảng bá tại cùng một thời điểm (ví dụ hàng ngàn người cùng xem một sự kiện thể thao, văn hoá.)

Mạng quản lý bao gồm quản lý nội dung, quản lý cáp truyền, tính cước phí, quản lý các thuê bao, quản lý các hộp ghép nối STB

Mạng truyền tải Đây là mạng cáp IP Đối với luồng media có thể dùng

phương thức chuyển đa hướng (multicast) cũng có thể chuyển theo phương thức đơn kênh Thông thường, truyền hình quảng bá BTV truyền đa hướng tới user đầu cuối, 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

Mạng truy nhập Mạng truy nhập là đường truyền từ nhà cung cấp dịch vụ

tới từng gia đình riêng lẻ Đôi khi mạng truy nhập còn được coi là “chặng cuối”, kết nối băng rộng giữa nhà cung cấp dịch vụ và gia đình có thể được hoàn thành,

sử dụng các công nghệ khác nhau Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang sử dụng công nghệ DSL (đường dây thuê bao số) để phục vụ các gia đình cá nhân Họ cũng bắt đầu sử dụng các công nghệsợi như PON (mạng quang thụ động) để đến các nhà Các mạng IPTV sẽ sử dụng các phiên bản ADSL và VDSL để cung cấp băng thông yêu cầu để chạy các dịch vụ IPTV tại nhà khách hàng Nhà cung cấp dịch vụ sẽ đặt một thiết bị (như là DSL modem) tại khu vực khách hàng để phân phối kết nối Ethernet đến mạng nhà

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 1.3 Kiến trúc mạng IPTV điển hình

Video server

Các video server là các thiết bị trên cơ sở máy tính, kết nối với các hệ thống lưu trữ lớn Nội dung video trước đó đã mã hoá, được lưu trữ trên đĩa hoặc trong các ngân hàng RAM lớn Các video server xếp luồng nội dung video và audio qua unicast hoặc multicast tới STB Video server chủ yếu được dùng cho VoD; tuy nhiên, chúng cũng được dùng cho NPVR, cho phép thuê bao ghi lại nội dung từ xa trên một thiết bị ở phía nhà vận hành Thuộc tính kĩ thuật chung của các video

server là tính mở rộng, dưới dạng độ lưu trữ, số lượng luồng, phần mềm quản lý và các loại giao diện.

Middleware

Middleware là một cơ sở hạ tầng phần mềm và phần cứng, kết nối các thành phần của một giải pháp IPTV Đó là một hệ thống vận hành phân phối hoạt động trên cả các server tại vị trí nhà cung cấp và tại các STB Middleware thực hiện cấu hình đầu cuối, cung cấp cho các video server, các đường truyền chỉ dẫn chương trình điện tử (EPG) cùng với nội dung, hoạt động như là một boot server cho STB

và đảm bảo rằng mọi STB đều chạy một phần mềm tương thích Các thuộc tính kĩ thuật của một middleware là tính tin cậy, tính mở rộng, khả năng giao diện với các

hệ thống khác

CAS/DRM

Hệ thống truy cập có điều kiện (CAS) cho phép thực hiện bảo vệ nội dung Trước đây, một mạng video số chuyển mạch không yêu cầu CAS vì mạng sẽ thực hiện các quyền về nội dung Về mặt lý thuyết, điều đó sẽ vẫn đúng nếu thiết bị thực hiện chức năng multicast cũng có thể xác định được người sử dụng có quyền xem nội dung hay không Trong một số thử nghiệm ban đầu của IPTV, nội dung không được bảo vệ; tuy nhiên, nội dung này cũng không được coi là “tươi mới” Khi IPTV trở thành một xu hướng, các nhà cung cấp nội dung bắt buộc phải có CAS và quản lý bản quyền số (DRM), DRM không những điều khiển việc xem chương trình thời gian thực, mà còn điều khiển những gì diễn ra đối với nội dung sau khi được xem một lần Nói chung, hầu hết CAS/DRM là sự kết hợp của việc xáo trộn và mã hoá bảo mật Nguồn video được xáo trộn sử dụng từ điều khiển Từ điều khiển được gửi qua một bản tin được mã hoá bảo mật tới thiết bị giải mã Mô đun CAS/DRM trên thiết bị giải mã sẽ giải mã bảo mật từ điều khiển Các thuộc tính kĩ thuật của CAS/DRM là: tính mở rộng, khả năng tích hợp với bộ mã hoá, video server và STB

Hộp phối ghép STB

STB là một bộ phận thiết bị phía khách hàng, có nhiệm vụ giao diện với người sử dụng, truyền hình và mạng của nó Đối với truyền hình và VoD, STB hỗ trợ một EPG cho phép người sử dụng đi lướt qua các chương trình STB biến đổi một tín hiệu nén số đã xáo trộn thành tín hiệu được gửi đến ti-vi STB làm chủ middleware và được chỉ định trở thành trung tâm của hạ tầng liên lạc trong nhà Thế hệ đầu tiên của STB cung cấp các tính năng tối thiểu (EPG, giải mã và có thể

là một số chức năng ghi hình cá nhân) để giữ cho giá cả không bị đắt Các thuộc tính kĩ thuật của một STB là độ tin cậy, hỗ trợ giải mã, kích cỡ ổ đĩa ngoài, các loại giao diện ngoài Giá cả của chiếc STB là một trong những yếu tố quan trọng nhất đối với bất kỳ nhà vận hành IPTV nào Hệ thống MPEG-4 trên chip, với mức tích hợp cao, có thể giúp hạ giá STB

1.3 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV

Một mạng IPTV có thể bao gồm nhiều thành phần cơ bản, nó cung cấp một cấu trúc chức năng cho phép phân biệt và chuyên môn hoá các nhiệm vụ Các thành phần chính của cấu trúc chức năng được tạo thành bởi các chức năng sau: cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điều khiển IPTV, truyền dẫn IPTV, thuê bao

và bảo an

Hình 1.4 Cấu trúc chức năng các thành phần cho dịch vụ IPTV

1.4 Một số dịch vụ cung cấp bởi IPTV

Hệ thống IPTV phát triển dựa trên hệ thống mạng băng thông rộng đang triển khai, có khả năng cung cấp được các dịch vụ như mô tả ở phần dưới đây

Hình 1.5 Các dịch vụ IPTV được cung cấp

1.4.1 Dịch vụ truyền hình quảng bá

Live TV

Đây được hiểu là dịch vụ truyền hình số trên nền mạng IP cung cấp dạng phát (Broadcast) những chương trình truyền hình được thu lại từ hệ thống truyền hình mặt đất, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh hoặc kênh truyền hình riêng tới khách hàng

Các kênh truyền hình được thu từ những nguồn thu khác nhau, bao gồm:

 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 TV

Với giải pháp IPTV, nhà cung cấp dịch vụ có thể đóng nhiều loại kênh truyền hình thành các gói nhằm cung cấp cho khách hàng với các gói cước linh hoạt khác nhau Các kênh truyền hình được hỗ trợ tính năng trả tiền theo từng kênh hoặc theo từng thời điểm người xem muốn xem (Pay-per-View – PPV) Set-top-box (STB) có giao diện hướng dẫn xem chương trình và kế hoạch phát sóng

chương trình TV cập nhật dễ dàng Người xem có thể chuyển kênh thuận tiện trên STB tại đầu cuối của khách hàng.

Mobile TV

Dịch vụ này là hướng phát triển tương lai đảm bảo cung cấp kênh truyền hình, VoD và các dịch vụ của hệ thống IPTV đến các khách hàng của mạng di động Giải pháp hoàn chỉnh hệ thống IPTV có thể kết nối, triển khai để cung cấp dịch vụ Mobile-TV Việc tính cước có thể tích hợp với hệ thống Billing độc lập để

có các phương thức tính cước linh động và hiệu quả

1.4.2 Dịch vụ theo nhu cầu

VoD (Video on Demand)

Đối với dịch vụ video theo yêu cầu (VoD), người xem lựa chọn các video (phim, video clip) trực tiếp từ thư viện của nhà cung cấp để xem qua trên TV của khách hàng Thư viện hỗ trợ tính năng tìm kiếm, hiển thị danh sách và miêu tả các video cùng với việc giới thiệu độ hấp dẫn của video Nhằm khuyến khích khán giả mua phim, người xem sẽ được xem qua các bản tóm tắt phim, xem trước các đoạn phim demo rồi mới quyết định có mua hay không

Dịch vụ VoD có những tính cơ bản của thiết bị ghi hình VCR như là tạm dừng, chạy tiếp, chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau Tính năng chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X

Hệ thống cho phép giới thiệu thông tin tóm tắt về các bộ phim và video trên giao diện của EPG Tùy vào mục đích kinh doanh của nhà cung cấp dịch vụ, người xem có thể xem nhiều lần bất cứ lúc nào như ở chế độ phát sóng Nhà cung cấp có thể gắn kèm trailer quảng cáo và nội dung demo, hỗ trợ lưu các thông tin VoD ưa thích vào Favourite, sau đó có thể chọn lại Chức năng khoá chương trình, phim hoặc nội dung không dành cho trẻ em

VoD có thể phân loại thành VoD miễn phí (Free on Demand - FoD) và VoD trả tiền

1.4.3 Dịch vụ tương tác

Personal Video Recorder (PVR), Client Personal Video Recording (cPVR)

Trong trường hợp này, thuê bao có thể thu lại các chương trình vào thư mục của mình, các thuê bao sẽ trả tiền thông qua tài khoản Đối với nội dung đã được

mã hoá, khoá giải mã sẽ được download từ trên hệ thống tại thời điểm xem nội dung Chức năng này để thuê bao có thể chia sẻ những hình ảnh của họ cho bạn bè

và những người thân của họ

TV –Education

Cung cấp tất cả các dịch vụ học tập, đào tạo theo các nội dung và theo từng lứa tuổi Hệ thống hỗ trợ khả năng quản lý nội dung các chương trình học tập, đào tạo Giao diện hệ thống đảm bảo thân thiện, EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện cho khách hàng

Hệ thống cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ learning mới vào

hệ thống IPTV hiện tại theo yêu cầu Có giải pháp hoàn chỉnh cho các nhà cung cấp third-party tích hợp vào hệ thống để cung cấp dịch vụ

TV –Commerce

Thương mại qua TV là các dịch vụ tương tác cho phép khách hàng trao đổi, mua bán và đấu giá những sản phẩm được giới thiệu trên TV hoặc những chương trình quảng cáo Để thuê bao có thể đăng kí, thực hiện các dịch vụ này hệ thống cần hỗ trợ các phương thức đặt hàng, thanh toán, giao hàng đến tận tay người dùng

Hệ thống có sự đồng bộ, nhất quán từ server, middleware, EPG đến STB để cung cấp dịch vụ đến khách hàng Hỗ trợ giới thiệu, quảng bá các thông tin sản phẩm trên các kênh Live TV, VoD một cách linh động và hiệu quả Có giải pháp tích hợp với hệ thống thanh toán qua ngân hàng, giải pháp đảm bảo an toàn cho Online-Payment

1.4.4 Dịch vụ thông tin và truyền thông

Internet on TV (Web Browser)

Dịch vụ này cho phép người dùng truy cập vào những trang web trên Internet Hệ chức năng sẽ có các tính năng cơ bản của trình duyệt web như Back, Refresh, Stop, History và Boookmark,

Các thành phần hệ thống middleware, EPG, STB có cơ chế để duyệt các trang web và hiển thị thông tin chính xác lên màn hình Nội dung hiển thị có thể thay đổi font chữ theo yêu cầu Hỗ trợ font chữ Unicode

1.4.5 Các dịch vụ gia tăng khác

Tin nhắn SMS/MMS

Chức năng này cho phép người dùng TV có thể gửi nhận tin nhắn SMS, MMS đến các mạng di động Cho phép gửi nhận tin nhắn trực tiếp giữa khách hàng của hệ thống IPTV và khách hàng của mạng mobile

Hệ thống có giao diện nhập tin nhắn dễ dàng, STB sẽ hỗ trợ bàn phím không dây trong tương lai Có chế độ cảnh báo người dùng khi có SMS mới đến

TV Mail

Chức năng này giống như một trình email-client Người dùng có thể gửi, nhận, đọc trực tiếp email thông qua màn hình giao diện trên màn hình TV Tuy nhiên hiện tại các STB cấu hình thấp có hạn chế là không thể gửi được file đính kèm, cần phát triển khả năng tích hợp thiết bị đầu vào (USB chẳng hạn ) để upload nội dung

Chức năng này hỗ trợ đầy đủ chuẩn SMTP, POP3 thông dụng Hỗ trợ các tính năng email-client cơ bản như: CC, BCC, HTML mail, chèn chữ ký (signature), sắp xếp message theo các tiêu chí khác nhau Cho phép cấu hình, tạo nhiều tài khoản email kết nối gửi nhận email đến các mail-server khác nhau Quản

lý thông tin Address Book

mô tả trong tài liệu của Deering Giao thức IGMP có ba phiên bản verion 1, verion 2,và verion 3 IGMP phát triển từ IGMPv1 (RFC1112) đến IGMPv2 (RFC2236)

và đến phiên bản cuối cùng IGMPv3 (RFC3376) Các thông điệp IGMP được gửi bên trong gói tin IP với trường protocol number bằng 2, trong đó trường TTL có giá trị bằng 1 Các gói IGMP chỉ được truyền trong LAN và không được tiếp tục chuyển sang LAN khác do giá trị TTL của nó

Hai mục đích quan trọng nhất của IGMP là:

- Thông báo cho router multicast rằng có một máy muốn nhận multicast traffic của một nhóm cụ thể

- Thông báo cho router rằng một có một máy muốn rời một nhóm multicast (nói cách khác, có một máy không còn quan tâm đến việc nhận multicast traffic nữa) Các router thường dùng IGMP để duy trì thông tin cho từng cổng của router

là những nhóm multicast nào router cần phải chuyển và những host nào muốn nhận

Trước khi một host có thể nhận bất kỳ một multicast traffic nào, một ứng dụng multicast phải được cài đặt và chạy trên host đó Sau khi một host tham gia vào một nhóm, phần mềm sẽ tính toán địa chỉ multicast và sau đó card mạng sẽ bắt đầu lắng nghe địa chỉ multicast MAC Trước khi một host hoặc một người dùng muốn tham gia vào một nhóm, người dùng cần phải biết nhóm nào đang tồn tại và làm thế nào để tham gia vào nhóm đó Đối với các ứng dụng mức doanh nghiệp, người dùng chỉ cần đơn giản nhấp vào một link trên một trang web hoặc địa chỉ multicast có thể cấu hình trước trên client Ví dụ, một người dùng có thể được yêu cầu để log vào một máy chủ và xác thực bằng tên và người dùng Nếu tên người dùng được xác thực, ứng dụng multicast sẽ tự động cài trên PC của người dùng, nghĩa là người dùng đã tham gia vào nhóm multicast Khi người dùng không còn muốn dùng ứng dụng multicast nữa, người dùng phải rời khỏi nhóm Ví dụ, người dùng đơn giản chỉ cần đóng ứng dụng multicast để rời khỏi nhóm Đối với cơ chế multicast, một người dùng cần phải tìm ra ứng dụng nào họ muốn chạy, địa chỉ

multicast được dùng bởi ứng dụng.

Làm thế nào một router biết được các máy cần nghe multicast traffic? Để nhận multicast traffic từ một nguồn, cả nguồn và các máy nhận đầu tiên phải gia nhập (join) vào một nhóm multicast Nhóm này được xác định thông qua địa chỉ multicast Một host có thể tham gia vào một nhóm multicast bằng cách gửi các yêu cầu đến router gần nhất Tác vụ này được thực hiện thông qua giao thức IGMP IGMPv1 được định nghĩa trong RFC1112 và bản cải tiến của nó, IGMPv2 được định nghĩa trong RFC2236 Khi có vài host muốn tham gia vào nhóm, giao thức PIM sẽ thông báo cho nhau giữa các router và hình thành nên cây multicast giữa các routers IGMP và ICMP có nhiều điểm tương đồng, cùng chia sẽ một vài chức năng tương tự IGMP cũng đóng gói trong gói tin IP (protocol number 2), nhưng IGMP giới hạn chỉ trong một kết nối lớp 2 Để đảm bảo router không bao giờ tiếp tục chuyển gói tin đi, trường TTL của IGMP luôn có giá trị bằng 1

b) Giao thức PIM

Giao thức PIM là giao thức sử lý gói tin multicast độc lập nhau Hiện nay

có ba loại PIM đang được sửdụng là : PIM-SM , PIM-DM , PIM-SSM

c) Giao thức PIM-SM( Protocol independent multicast – sparse mode)

Giao thức định tuyến chế độ sparse được sử dụng khi có ít số lượng các ứng dụng multicast Các giao thức PIM chế độ sparse không truyền lưu lượng của nhóm tới bất kỳ router nào trừ phi nó nhận được một thông điệp yêu cầu các bản sao của các gói tin được gửi tới một nhóm multicast đặc biệt Một router láng giềng yêu cầu các gói chỉ nhằm một trong hai mục đích :

 Router đã nhận được một yêu cầu nhận gói tin từ một vài router láng giềng

 Một host trên một phân đoạn mạng đã gửi thông điệp IGMP join cho nhóm đó

PIM-SM hoạt động với một chiến lược khác hẳn với PIM-DM mặc dù cơ chế của giao thức không hoàn toàn đối lập PIM-SM giả sử rằng không có máy nào

muốn nhận lưu lượng multicast cho đến khi nào các máy chủ động hỏi Kết quả là, cho đến khi nào trong một subnet có một máy yêu cầu nhận multicast thì multicast mới được phân phối vào subnet đó Với PIM-SM, các router downstream phải yêu cầu nhận multicast dùng thông điệp PIM Join Khi các router nhận được các thông điệp này, các router bên dưới phải định kỳ gửi thông điệp Join lên router upstream Nếu khác đi, router upstream sẽ không đưa lưu lượng xuống, đặt kết nối vào trong trạng thái prune Tiến trình này thì ngược lại với tiến trình được dùng trong PIM-

DM, trong đó mặc định là phát tán lưu lượng multicast với các router downstream cần phải liên tục gửi thông điệp Prune hay thông điệp làm mới trạng thái State refresh để giữ cho một kết nối là trong trạng thái prune PIM-SM phù hợp khi chỉ

có những tỉ lệ nhỏ các phân đoạn mạng nhận lưu lượng multicast

d) Giao thức PIM-DM ( dense mode)

Giao thức PIM-DM thường được sử dụng khi mà lưu lượng luồng multicast

là rất lớn PIM-DM luôn có một cổng trong trạng thái prune trong khoảng ba phút Các thông điệp prune liệt kê một nguồn và nhóm Đối với giao thức PIM-DM này thì bất cứ khi nào một router nhận được thông điệp prune nó sẽ tìm một hang (S, G) SPT trong bảng định tuyến multicast và đánh dấu các cổng trong đó thông điệp prune là nhận được Tuy nhiên , các router cũng thiết lập giá trị prune timer, và thường thì mặc định là khoảng 3 phút, để sao cho trong khoảng 3 phút cổng này được đặt trong trạng thái forwarding Để có thể khắc phục được những tình trạng như là các kết nối bị loại bỏ, liên kết bị loại bỏ và sau 3 phút thì các link tiếp tục hoạt động thì ở PIM-DM có cơ chế làm mới trạng thái stase refresh Các thông điệp làm mới trạng thái đã khắc phục được sự yếu kém của PIM-DM trong tiến trình pruning

Trong giao thức PIM-DM các router còn gửi thông điệp Graft để router nhận được đưa một cổng vào trạng thái forwarding cho một nhóm multicast nào

đó

Giao thức PIM-DM nhận biết các thiết bị láng giềng bằng cách trao đổi các

gói “hello” Thông tin láng giềng này được dùng trước để xây dựng cây đến tất cả các láng giềng Sau đó, các nhánh của cây sẽ lần lượt được loại bỏ Nếu một dòng multicast bắt đầu, cây sẽ được xây dựng, cây sẽ chỉ tồn tại khi các thành viên tích cực còn tồn tại Nếu một host mới đăng ký tham gia nhóm, nhánh của phân đoạn mạng đó sẽ được đính thêm vào cây.

e) Giao thức PIM-SSM

Giao thức PIM-SSM là giao thức mở rộng của PIM Khi sử dụng SSM thì một client có thể nhận luồng multicast trực tiếp từ địa chỉ nguồn PIM-SSM sử dụng chức năng của PIM-SM để tạo ra một cây SPT giữa nguồn và đích nhận, tuy nhiên nó xây dựng SPT mà không cần sự giúp đỡ của router RP

Mặc định là nhóm địa chỉ multicast được giới hạn trong dải địa chỉ 232.0.0.0 tới 232.255.255.255 Tuy nhiên, chúng ta có thể mở rộng tầm hoạt động của SSM sang lớp dải lớp D bao gồm địa chỉ ở mức cao

Việc cấu hình PIM-SSM có sự khác biệt so với cấu hình PIM-SM truyền thống Ở đây ta không cần phải chia sẻ tree hay là RP mapping, hoặc là RP –to –

RP nguồn lấy lại thông qua Multicast source discovery Protocol ( MSDP)

Triển khai SSM là rất dễ dàng Chúng ta chỉ cần cấu hình PIM-SM trên tất

cả interface của router và chỉ định cái nào cần SSM, bao gồm một cách rõ ràng IGMPv3 trên Lan Nếu PIM-SM không được cấu hình rõ ràng trên cả nguồn và nhóm thành viên interface thì gói tin multicast sẽ không được forwarded Trên danh sách hỗ trợ IGMPv3 có sử dụng PIM-SSM Như tại ở nguồn, trước khi active

và bắt đầu gửi gói tin multicast thì quan tâm đến nơi nhân gói tin multicast đó là SSM Trong việc cấu hình mạng theo PIM-SSM , một thuê bao tới một kênh SSM ( sử dụng IGMPv3) sẽ thông báo với các thuê bao để join vào nhóm G và nguồn S Kết nối trực tiếp với router PIM-SM , router được phân công nhận làm DR, nhận bản tin từ RPF láng giềng

Hình 1.6 Quá trình nhận và thông báo tới các thuê bao để join vào group G và

sourse S

Giao thức PIM là giải pháp hỗ trợ truyền tín hiệu multicast Khi mà số lượng các nhóm multicast cần phải truyền tăng lên thì PIM là một giải pháp quan trọng để quản lý và giám sát lưu lượng multicast

1.5.2 Giao thức cho dịch vụ unicast

Giao thức RTSP được phát triển bởi IETF và thành lập vào năm 1998 với chuẩn RFC 2326 Đây là giao thức được ứng dụng để điều khiển dữ liệu với thời gian thực RTSP cung cấp một khung làm việc cho phép điều khiển theo yêu cầu

về thời gian thực, giống như audio và video Nguồn dữ liệu có thể bao gồm cả dữ liệu sống và clip lưu trữ Đây là giao thức dành cho phát triển dữ liệu đa phương tiện, cung cấp cách phân phát các kênh như UDP, TCP và việc đó đảm bảo theo thời gian thực Điều khiển luồng bởi RTSP có thể sử dụng RTP, nhưng sự hoạt động của RTSP là không phụ thuộc vào kỹ thuật vận chuyển để truyền data Giao thức được cố tình giả lập trong cú pháp và hoạt động tới HTTP/1.1, vì mở rộng kỹ thuật tới HTTP có thể là hầu hết các trường hợp địa chỉ tới RTSP Tuy nhiên ở RTSP có sự khác biệt quan trọng về lý thuyết so với HTTP:

 RTSP giới thiệu một số phương pháp mới và có sự khác giao thức xác nhận

 Một RTSP server cần xác định trạng thái bằng cách mặc định hầu hết tất

cả các trường hợp, tương phản với trạng thái tự nhiên của HTTP

 Cả RSTP server và client có thể đưa ra yêu cầu.

 Dữ liệu mang đi out-of-band bằng giao thức khác

Giao thức RTSP có một số những đặc điểm sau đây:

 Khả năng mở rộng Phương pháp mới và các thông số có thể dễ dàng thêm vào RTSP

 Dễ dàng phân tích Giao thức RTSP có thể dễ dàng phần tích bằng tiêu chuẩn HTTP hoặc MIME

 Bảo mật RTSP sử dụng kỹ thuật bảo mật web Tất cả kỹ thuật nhận thực đều cơ bản và chứng thực đều trực tiếp được áp dụng Một số có thể dừng lại hoặc bảo mật ở lớp mạng

 Vận chuyển độc lập RTSP có thể sử dụng một trong hai phương pháp truyền gói tin không tin cậy UDP và đáng tin cậy RDP, hoặc là giao thức luồng tin cậy TCP được thực hiện ở lớp ứng dụng đáng tin cậy

 Khả năng chạy nhiều server Mỗi một luồng media giữa các phần trình diễn có thể đặt tại các server khác nhau Các client sẽ tự động thiết lập một vài phiên điều khiển hiện tại với các server media khác nhau Giữa chúng được đồng

bộ với nhau ở lớp giao vận

 Điều khiển thiết bị ghi Giao thức này có thể điều khiển cả 2 quá trình ghi và chạy lại thiết bị, hoặc cũng có thể nằm xen kẽ giữa hai mode

 Điều khiển luồng và hội nghị ban đầu Điều khiển luồng đã đưa ra từ lời mời của server tới hội nghị Chỉ có những yêu cầu hội nghị là một trong hai cung cấp hoặc là có thể sử dụng tạo ra hội nghị riêng Trong thực tế SIP và h323 có thể

sử dụng mời một server tới hội nghị

 Phù hợp với những ứng dụng cá nhân RTSP hỗ trợ frame level thông qua SMPTE cho phép chỉnh sửa từ xa

 Proxy và firewall tiện lợi Giao thức nên sẵn sàng sử lý bởi cả hai ứng dụng và lớp giao vận Một firewall có thể không hiểu cách setup và mở tiện ích

cho UDP media.

1.6 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 là truyền hình Internet Tuy nhiên, 2 dịch vụ này có nhiều điểm khác nhau:

Truyền hình Internet sử dụng mạng Internet công cộng để phân phát các nội dung video tới người sử dụng cuối IPTV sử dụng mạng riêng để truyền các nội dung video đến khách hàng Các mạng riêng này thường được tổ chức và vận hành bởi nhà cung cấp dịch vụ IPTV

Về mặt địa lý

Các mạng do nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sở hữu và điều khiển không cho phép người sử dụng Internet truy cập Các mạng này chỉ giới hạn trong các khu vực địa lí cố định.Trong khi mạng Internet không có giới hạn về mặt địa lí, người dùng Internet nào cũng có thể xem truyền hình Internet ở bất kì đâu trên thế giới

Về quyền sở hữu hạ tầng mạng

Khi nội dung video được gửi qua mạng Internet công cộng, các gói sử dụng giao thức Internet mạng nội dung video có thể bị trễ hoặc mất khi nó di chuyển trong các mạng khác nhau tạo nên mạng Internet công cộng Do đó, nhà cung cấp các dịch vụ truyền hình ảnh qua mạng Internet không đảm bảo chất lượng truyền hình như với truyền hình mặt đất, truyền hình cáp hay truyền hình vệ tinh Thực tế

là các nội dung video truyền qua mạng Internet khi hiển thị trên màn hình TV có thể bị giật và chất lượng hình ảnh thấp

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 cung cấp hình ảnh với chất lượng cao

Về cơ chế truy cập

Một set-top box số thường được sử dụng để truy cập và giải mã nội dung

video được phân phát qua hệ thống IPTV , trong khi PC thường được sử dụng để truy cập các dịch vụ Internet Các loại phần mềm được sử dụng trong PC thường phụ thuộc vào loại nội dung truyền hình Internet Ví dụ như, để download các chương trình truyền hình từ trên mạng Internet, đôi khi cần phải cài đặt các phần mềm media cần thiết để xem được nội dung đó Hay hệ thống quản lí bản quyền cũng cần để hỗ trợ cơ chế truy cập.

1.7 Kết luận chương

Chương I đã đưa ra khái niệm IPTV, nguyên tắc hoạt động, các đặc điểm, các dịch vụ của IPTV, có thể thấy IPTV là một loại công nghệ truyền hình mới, khác với truyền hình qua Internets, nó sử dụng mạng IP hiện thời để phân phối nội dung đến khách hàng với nhiều ưu điểm thể hiện ở sự tích hợp đa dịch vụ, tính tương tác cao Mạng tổng thể IPTV gồm có mạng nội dung, mạng Headend, mạng quản lý, mạng truyền tải, mạng truy nhập và mạng đầu cuối Các dịch vụ chính mà IPTV cung cấp là truyền hình theo yêu cầu, dịch vụ thông tin, ứng dụng tương tác… IPTV hứa hẹn mang đến cho khách hàng những dịch vụ mang tính giải trí cũng như một kho tài nguyên thông tin mà khách hàng dễ dàng tìm kiếm khi được triển khai trên nhiều mạng truy cập như PON, HFC, WiMAX, 3G

CHƯƠNG 2 TRIỂN KHAI IPTV TRÊN WiMAX 2.1 Tìm hiểu chung về công nghệ WiMAX

2.2.1 Giới thiệu

Các công nghệ truy nhập Intemet phổ biến hiện nay như ADSL, hay các đường thuê kênh riêng, 3G, hay mạng WiFi Đối với ADSL tốc độ có thể lên đến 8Mbit/s nhưng cần có đường dây kết nối, các đường thuê kênh riêng thì giá thànhđắt mà khó triển khai đối với các khu vực có địa hình phức tạp Hệ thống thông tin

di động hiện tại cung cấp tốc độ truyền 9,6kbit/s quá thấp so với nhu cầu người sử dụng, ngay cả các mạng thế hệ sau GSM như GPRS (2.5G) cho phép truy cập ở tốc

độ lên tới 171,2 kbit/s

Hay EDGE khoảng 300- 400kbit/s cũng chưa thể đủ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng khi sử dụng các dịch vụ mạng Intermet, ở hệ thống di động thế hệ tiếp theo 3G thì tốc độ truy cập Intermet cũng không vƣợt quá 2 Mb/s, với mạng WiFi (chính là mạng Lan không dây) chỉ có thể áp dụng cho các máy tính trao đổi thông tin với khoảng cách ngắn với thực tế như vậy ,WiMax (Worlwide InteroperabilityFor Microwave Access) ra đời nhằm cung cấp một phương tiện truy cập Intermet không dây tổng hợp có thể cho ADSLvà WIFI

Hình 2.1 Mô hình truyền thông của WiMax

Để có thể dùng dịch vụ Interner băng thông rộng của WiMAX (fixed WiMAX), nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần lắp đặt một anten BS ở giữa khu dân cư Mỗi người dùng sẽ được cung cấp một anten thu (CPE), lắp trên mái nhà/cửa sổ CPE có thể được nối trực tiếp với máy vi tính hoặc thông qua mộtAccess PointWiFi Việc triển khai khá đơn giản, mà giá thành lại thấp hơn nhiều so với công nghệ hiện hành

WiMAX là một thuật ngữ viết tắt của Worldwide Interoperility for Microwave Access Nó là một dấu hiệu chứng nhận cho các sản phẩm đã vượt qua các cuộc thử nghiệm về tính tương thích và khả năng giao tiếp dành cho chuẩn IEEE802.16 WiMAX là một chuẩn công nghệ không dây cung cấp các kết nối băng thông cao, dải băng thông rộng trên một khoảng cách lớn WiMAX là phiên bản phủ song diện rộng của wifi với thông lượng tối đa có thể lên đến 70 Mb/s và tầm xa lên đến 50km

Một hệ thống WiMax gồm 2 phần:



Trạm phát: giống như các trạm BTS trong mạng thông tin di động với

công suất lớn có thể phủ sóng một vùng rộng tới 8.000 km2 ,

 Trạm thu: có thể là anten nhỏ như Card mạng cắm vào hoặc được thiết lập sẵn trên Mainboard có thể phủ sóng đến những vùng rất xa

Các anten thu phát có thể trao đổi thông tin với nhau qua các tia sóng truyền thẳng hoặc các tia phản xạ Trong trường hợp truyền thẳng, các anten được đặt cố định trên các điểm cao, tín hiệu trong trường hợp này ổn định và tốc độ truyền có thể tối đa Băng tần sử dụng có thể dùng ở tần số cao đến 66GHz vì ở tần số này tín hiệu bít ít bị giao thoa với các kênh tín hiệu khác và băng thông sử dụng cũng lớn hơn Đối với trường hợp tia phản xạ, WiMax sử dụng băng tần thấp hơn, 2 -11 GHz, tương tự như ở WiFi, ở tần số thấp tín hiệu dễ dàng vượt qua các vật cản, có thể phản xạ, nhiễu xạ, uốn cong Vòng qua các vật thể để đến đích