Nghiên cứu công nghệ IPTV và phát triển truyền hình địa phương trên nền IPTV

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT A ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường thuê bao số không đối xứng AR Aggregation Router Router mạng gom ARP Address Resolution Protocol Giao thức chuy

bộ giáo dục và đào tạo trường đại học bách khoa hà nội

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn "NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ IPTV VÀ PHÁT

TRIỂN TRUYỀN HÌNH ĐỊA PHƯƠNG TRÊN NỀN IPTV " là do tôi tự nghiên

cứu và hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS NGUYỄN VĂN KHANG

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này

Hà Nội, Ngày 25 tháng 03 năm 2012

Học viên

Đậu Đình Hà

MỤC LỤC

Trang

Môc lôc .i

Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t iii

Danh môc c¸c h×nh vÏ viii

Mở đầu ……… ……… 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IPTV 1.1 Giới thiệu chung về IPTV 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.2 Cấu trúc Mạng IPTV 6

1.2.1 Cấu trúc tổng quát mạng IPTV 6

1.2.2 Cấu trúc chức năng cho các dịch vụ IPTV 8

1.3 Phân loại dịch vụ IPTV 11

1.3.1 Dịch vụ truyền hình quảng bá 11

1.3.2 Dịch vụ theo nhu cầu (On-Demand) 11

1.3.3 Dịch vụ tương tác (Interactive) 12

1.3.4 Dịch vụ thông tin và truyền thông 12

1.3.5 Các dịch vụ gia tăng khác 13

1.4 Phương thức và công nghệ dùng trong IPTV 14

1.4.1 Những yêu cầu đặt ra cho dịch vụ video 14

1.4.2 Vấn đề phân phối IPTV 15

1.4.3 Các kỹ thuật phân phối trên IPTV 16

Chương 2 NGHIÊN CỨU VỀ MẠNG CUNG CẤP DỊCH VỤ IPTV 2.1 Các công nghệ mạng lõi IPTV 28

2.1.1 ATM và SONET/SDH 28

2.1.2 IP và MPLS 28

2.1.3 Metro Ethernet 30

2.2 Kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ IPTV 31

2.2.1 Video site 31

2.2.2 Mạng truyền dẫn 32

2.3 Quản lý mạng IPTV 37

2.3.1 Hệ thống quản lý mạng IPTV 38

2.3.2 Quản lý chất lượng dịch vụ QoS 42

2.4 Tìm hiểu thiết bị phần cứng trong hệ thống IPTV 45

2.4.1 Thiết bị phần cứng trung tâm Headend 45

2.4.2 Thiết bị mạng gia đình 51

2.5 Các chương trình phần mềm trong IPTV 54

2.6 Phương thức phục vụ IPTV 55

Chương 3 PHÁT TRIỂN TRUYỀN HÌNH ĐỊA PHƯƠNG TRÊN NỀN IPTV 3.1 Điều kiện, năng lực, kinh tế xã hội của Tỉnh 59

3.2 Cơ sở hạ tầng mạng và khả năng đáp ứng nhu cầu dịch vụ IPTV 61

3.2.1 Hiện trạng cơ sở hạ tầng mạng viễn thông của VNPT 61

3.2.2 Triển khai dịch vụ IPTV trên mạng của VNPT 66

3.3 Cở sở tính toán, lên cấu hình và áp dụng vào thực tế cho mạng Viễn thông Nghệ An 68

3.3.1 Mô hình đấu nối 68

3.3.2 Mô hình hoạt động 69

3.3.3 Tính toán yêu cầu băng thông 72

3.4 Tối ưu hóa mạng cung cấp dịch vụ IPTV dựa trên các công nghệ và cơ sở hạ tầng mạng Viễn Thông Nghệ An 75

3.4.1 Đề xuất giải pháp triển khai IPTV trên mạng MAN-E 75

3.4.2 Tính toán băng thông cho Nghệ An 77

3.4.3 Mô phỏng đánh giá hiệu năng 82

KẾT LUẬN……… 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

A

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường thuê bao số không đối

xứng

AR Aggregation Router Router mạng gom

ARP Address Resolution Protocol Giao thức chuyển đổi địa chỉ AON Active Optical Network Mạng quang tích cực

APON ATM Passive Optical Network Mạng quang thụ động ATM ATM Asynchromous Transfer Mode Phương thức truyền tải không

đồng bộ

B

BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng biên

BRAS Broadband Remote Access Server Server truy nhập từ xa băng

CATV Cable Television Truyền hình cáp

CAS Conditional Access System Hệ thống truy cập có điều

CDN Content Distribution Network Mạng phân phát nội dung CR- LDP Constain- based routing using Định tuyến và sử dụng giao Lable Distribution Protocol thức phân phối nhãn

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị đầu khách hàng

D

DER Distribution Edge Router Bộ định tuyến phân phối biên DRM Digital Rights Management Quản lý quyền nội dung số DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol Giao thức cấu hình host động DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

DSLAM Digital Subscriber Line Access Bộ ghép kênh truy cập đường

Multiplexer dây thuê bao số

DSN Domain Name System Hệ thống tên miền

DWDM Dense Wavelength Division Ghép kênh bước sóng mật độ

Protocol

IGP Internal Gateway Protocol Giao thức trong cổng

IRD Integrated Receiver Decoder Bộ giải mã đầu thu tích hợp

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình dùng giao thức

IPTVCD IPTV Customer Device Thiết bị khách hàng IPTV ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ

ITU International Telecommunication

Union Liên hiệp viễn thông quốc tế

L

LAN Local Area Network Mạng cục bộ

LCP Link Control Protocol Giao thức điều khiển liên kết LMP Link Management Protocol Giao thức quản lý liên kết LIB Lable Information Bases Cơ sở thông tin nhãn

LSP Lable Switch Path Tuyến chuyển mạch nhãn LSR Lable Switched Router Bộ định tuyến chuyển mạch

MIB Management Information Base Cơ sở thông tin quản lý NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng NNI Network- Network Interface Giao diện mạng- mạng NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau

O

OAM&P Operation, Administation, Các chức năng vận hành,bảo Maintaince and Provisioning dưỡng, quản lý và giám sát

OC Optical Carrier Sóng mang quang

OLT Optical Line Termination Kết cuối đường quang

ONT Optical Network Termination Kết cuối mạng quang

OSS Operations Support System Hệ thống hỗ trợ vận hành OTN Optical Transport Network Mạng truyền tải quang

P

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

PPV Pay-per-view Xem phải trả tiền

PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm nối điểm

PKI Public Key Infrastructure Cơ sở hạ tầng khoá công

cộng PSTN Public Switching Telephone Mạng chuyển mạch điện

Network thoại công cộng

PVC Permanent Virtual Channel Kênh ảo cố định

QoS Quality of Service Chất lượng của dịch vụ

RF Radio Frequency Tần số vô tuyến

RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức chiếm tài nguyên RTCP RTP Control Protocol Giao thức điều khiển RTP RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

H

HFC Hybrid Fiber/Coax Mạng lai ghép giữa cáp

quang và cáp đồng trục

S

SDH Synchronous Digital Hierarche Phân cấp số đồng bộ

SDV Switched Digital Video Mạng chuyển mạch video số SLA Service-Level Agreement Cam kết cấp độ dịch vụ SONET Synchronuos Optical Network Mạng quang đồng bộ SNMP Simple Network Management Giao thức quản lý mạng đơn

VC Virtual Channel Kênh ảo

VCI VC Identification Nhận dạng kênh ảo

VDSL Very high speed Digital Subscriber Đường dây thuê bao số tốc

VoD Video on demand Video theo yêu cầu

VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo

VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo

W

WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

WDM Wavelength Division Multiplex Ghép kênh theo bước sóng

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1 Hoạt động của hệ thống IPTV phục vụ quảng bá……… ……4

Hình 1.2 Hoạt động của hệ thống IPTV phục vụ theo yêu cầu………5

Hình 1.3 Cấu trúc tổng quát của mạng IPTV……… 7

Hình 1.4 Các thành phần cấu trúc chức năng trong mạng IPTV 9

Hinh 1.5 IPTV trên cấu trúc mạng ADSL 21

Hình 1.6 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP và RF 25

Hình 1.7 Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet 26

Hình 2.1 Topology mạng lõi MPLS 29

Hình 2.2 Kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ IPTV 31

Hình 2.3 Kiến trúc truy nhập đa kênh ảo 33

Hình 2.4 Kiến trúc truy nhập EtherType 34

Hình 2.5 Kiến trúc truy nhập đa VLAN 35

Hình 2.6 Hệ thống SNMP đơn giản 40

Hình 2.7 Ví dụ sử dụng ba hàng đợi có quyền ưu tiên 44

Hình 2.8 Cấu trúc trung tâm Headend IPTV 46

Hình 2.9 Cấu trúc IP-STB 52

Hình 3.1 Mạng đường trục của VNPT 61

Hình 3.2 Mô hình kết nối từ mạng lõi đến mạng gom/mạng truy nhập tại các tỉnh thành 63

Hình 3.3 Mạng truy nhập và mạng gom các tỉnh thành chưa triển khai MEN………64

Hình 3.4 Mô hình mạng gom và mạng truy nhập tại các tỉnh thành đã tiến hành triển khai MEN 65

Hình 3.5 Cấu hình mạng MAN-E của VNPT Nghệ An 68

Hình 3.6 Mô hình đấu nối phục vụ cho dịch vụ IPTV 69

Hình 3.7 Truy nhập đầu cuối và địa chỉ IP 71

Hình 3.8 Định tuyến lưu lượng multicast 72

Hình 3.9 Giải pháp truyền tải dịch vụ IPTV cho VNPT Nghệ An 76

Hình3.10 Sơ đồ đấu nối giữa VTC Headend và MANE NAN 82

Hình 3.11 Kết nối giữa VTC Headend và PE-AGG 82

Hình 1.12 Kết nối Layer 3 cung cấp dịch vụ LiveTV 83

Hình 3.13 Các kết nối Layer 2 cung cấp dịch vụ VoD 84

là rất lớn Do vậy, từ năm 2007 đến nay Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam VNPT đơn vị đứng đầu cả nước về khai thác các dịch vụ viễn thông với hệ thống cơ

sở hạ tầng mạng tốt nhất trong cả nước đã có nhiều đề tài nghiên cứu về IPTV và tới đây sẽ triển khai đến các tỉnh thành trong cả nước Bản thân tôi hiện đang công tác tại Đài PT-TH Nghi Xuân - Hà Tĩnh nên cũng rất quan tâm đến IPTV Chính vì vậy sau khi hoàn thành khóa cao học tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội thì đề

tài tốt nghiệp cao học của bản thân chọn là: Nghiên cứu công nghệ IPTV và phát

triển truyền hình địa phương trên nền IPTV dưới sự hướng dẫn của Phó Giáo

sư , Tiến sĩ Nguyễn Văn Khang Mục đích của đề tài được thể hiện rõ qua tên của

đề tài Trong đó chú trọng đến quá trình triển khai , tính toán băng thông , lên cấu

hình và áp dụng vào thực tế cho mạng Viễn thông Nghệ An để phát triển truyền hình địa phương trên đó Cấu trúc của luận văn gồm: phần mở đầu; chương 1,2 và 3; phần kết luận; tài liệu tham khảo

Nội dung chính của luận văn:

Chương 1 “Tổng quan về công nghệ IPTV” tìm hiểu về công nghệ IPTV và các

dịch vụ, ứng dụng có thể được cung cấp bởi nhà khai thác viễn thông khi sử dụng công nghệ IPTV

Chương 2 “Nghiên cứu về mạng cung cấp dịch vụ IPTV” tìm hiểu một số công

nghệ mạng lõi và kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ của IPTV Ngoài ra chương này tìm hiểu về hệ thống quản lý mạng IPTV

Chương 3 “ Phát triển truyền hình địa phương trên nền IPTV” đề xuất

phương án triển khai IPTV trên mạng của VNPT Nghệ An sau khi đã nghiên cứu tìm hiểu quá trình triển khai dịch vụ IPTV của VNPT và dựa trên mạng lưới, cơ sở

hạ tầng hiện có của VNPT Nghệ An

Do IPTV là công nghệ mới, các dịch vụ, ứng dụng một số được hoàn thiện và một số đang trong quá trình triển khai hoàn thiện nên các đánh giá, lập luận còn mang tính chủ quan nên qua đó cũng mong nhận được sự đóng góp ý kiến của mọi người quan tâm để luận văn được hoàn thiện hơn Tuy vậy, nội dung luận văn tốt nghiệp có thể làm tài liệu tham khảo cho những ai muốn tìm hiểu và nắm rõ một số vấn đề cơ bản của công nghệ IPTV

Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo Tiến sĩ Nguyễn Văn Khang

và các thầy trong Viện Điện tử - Viễn thông , gia đình cùng bạn bè đồng nghiệp đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành bản luận văn này

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IPTV 1.1 Giới thiệu chung về IPTV

1.1.1 Khái niệm

IPTV (Internet Protocol Television - IPTV) là mạng truyền hình kết hợp với mạng viễn thông Nói rộng hơn IPTV là dịch vụ giá trị gia tăng sử dụng mạng băng rộng IP phục vụ cho nhiều người dùng (user) Các user có thể thông qua máy vi tính

PC hoặc máy thu hình phổ thông cộng với hộp phối ghép (set top box - STB) để sử dụng dịch vụ IPTV IPTV có 2 đặc điểm cơ bản là: dựa trên nền công nghệ IP và phục vụ theo nhu cầu Tính tương tác là ưu điểm của IPTV so với hệ thống truyền hình cáp CATV hiện nay, vì truyền hình CATV tương tự cũng như CATV số đều theo phương thức phân chia tần số, định trước thời gian và quảng bá đơn hướng (truyền từ một trung tâm đến các máy tivi thuê bao) Mạng CATV hiện nay chủ yếu dùng cáp đồng trục hoặc lai ghép cáp đồng trục với cáp quang (Hybrid Fiber/Coax - HFC) đều phải chiếm dụng tài nguyên băng tần rất rộng Hơn nữa kỹ thuật ghép nối modem cáp hiện nay đều sản sinh ra tạp âm So với mạng truyền hình số DTV thì IPTV có nhiều thay đổi về dạng tín hiệu cũng như phương thức truyền bá nội dung Trong khi truyền hình số thông qua các menu đã định trước (thậm chí đã định trước hàng tuần, hoặc hàng tháng) để các user lựa chọn, thì IPTV có thể đề cao chất lượng phục vụ có tính tương tác và tính tức thời Người sử dụng (user hoặc viewer) có thể

tự do lựa chọn chương trình TV của mạng IP băng rộng Với ý nghĩa đúng của phương tiện truyền thông (media) giữa server và user So với video theo yêu cầu (VoD) IPTV có ưu thế là:

- Sử dụng dễ dàng, hiển thị trên tivi hiệu quả cao hơn màn máy vi tính, thao tác trên hộp ghép nối + bàn phím đơn giản, thực hiện chuyển đổi nhanh luồng tốc độ cao/chương trình

- Dễ quản lý, dễ khống chế, sử dụng hộp kết nối làm đầu cuối nhà cung cấp dịch

vụ để tiến hành định chế đối với hộp kết nối không cần đến nghiệp vụ an toàn và kiểm tra chất lượng Đây cũng là cơ sở kỹ thuật để dễ thu phí

IPTV có thể thực hiện các dịch vụ multimedia IPTV cung cấp rất nhiều loại hình dịch vụ dựa vào sự lựa chọn của người dùng Sử dụng hộp kết nối với tivi, chủ nhân ngồi trước máy ấn phím điều khiển có thể xem các tiết mục video đang hoạt động, thực hiện đàm thoại IP có hình, nghe âm nhạc, tra tìm tin tức du lịch trên mạng, gửi và nhận e-mail, thực hiện mua sắm gia đình, giao dịch trái phiếu Nhờ IPTV chất lượng sinh hoạt gia đình được cải thiện rất nhiều

1.1.2 Phương thức phát truyền tín hiệu của IPTV

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

Nguyên lý hoạt động của hệ thống quảng bá, các chương trình được vẽ ở hình 1.1 Trong đó MBone (mạng xương sống của hệ thống đa điểm) chính là đường trục Internet Tuy nhiên người sử dụng chỉ theo lệnh của bộ quản 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 của mạng MBone cung cấp

Hình 1.1 Hoạt động của hệ thống IPTV phục vụ quảng bá

Hình 1.2 [9] minh họa sự hoạt động của hệ thống IPTV phục vụ theo yêu cầu (VOD) được gọi là IPTV đơn điểm Trong đó các server của bộ quản lý nội dung được tổ chức thành cụm server (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 trong IPTV như sau:

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

2 Thuê bao muốn yêu cầu một nội dung nào đó, thuê bao gửi yêu cầu đến EGP

3 EGP cho biết địa chỉ của server cần tìm

4 Thuê bao gửi yêu cầu tới server đó

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

Trên đây chỉ là một thí dụ đơn giản nhất Hiện nay các nhu cầu nghiệp vụ của IPTV rất đa dạng nên cấu trúc mạng phức tạp hơn nhiều Tiếp theo chúng ta phân tích sự hoạt động tổng thể của mạng IPTV

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

Hình 1.2 Hoạt động của hệ thống IPTV phục vụ theo yêu cầu

chủ của IPTV theo 2, 4, H.264/AVC Trong đó, 2 và

MPEG-4 được phát triển mạnh H.26MPEG-4 là luật mã hóa thị tần của ITU-T đề xuất thích hợp cho các hệ thống công cộng Do đó H.264 có khả năng thành cách mã hóa chính của IPTV

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:

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

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

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

Tóm lại ta thấy IPTV ứng dụng kỹ thuật streaming media, thông qua mạng băng rộng truyền dẫn tín hiệu truyền hình digital đến các thuê bao Các thuê bao chỉ cần

có thiết bị đầu cuối là máy tính PC hoặc TV+STB là có thể thưởng thức được các chương trình truyền hình phong phú Hoạt động của IPTV là hoạt động tương tác trên mạng không chỉ có các chương trình truyền hình quảng bá mà còn thực hiện truyền hình đến địa điểm theo yêu cầu (VoD) IPTV cùng các hoạt động thông tin trên băng tần rộng đã kết hợp được 3 mạng (máy tính + viễn thông + truyền hình) biểu thị xu thế phát triển của mạng truyền thông tương lai

1.2 Cấu trúc Mạng IPTV

1.2.1 Cấu trúc tổng quát mạng IPTV

Sơ đồ khối các chức năng mạng IPTV biểu diễn trên hình 1.3 [9] Từ sơ đồ cho thấy nguồn nội dung tới đầu cuối người dùng có thể chia làm: mạng cung cấp và giới thiệu các nội dung, mạng chuyển tải, mạng tiếp nối đầu cuối và mạng quản trị

- 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 thông 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 Trung tâm dữ liệu IPTV (IPTV Data Center) hay Headend là nơi nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm video nội bộ, các bộ tập trung nội dung, các nhà sản xuất nội dung và các kênh truyền hình vệ tinh, mặt đất, truyền hình cáp Mỗi lần nhận như vậy, một số thành phần phần cứng khác nhau như bộ giải mã, các server video, các router IP và các phần cứng bảo an chuyên dụng đều được sử dụng để chuẩn bị nội dung sẽ được phân phối trên mạng IP Cộng với một hệ thống quản lý thuê bao IPTV về thuộc tính (profile) và hóa đơn thanh toán Chú ý rằng, vị trí vật lý của trung tâm dữ liệu IPTV sẽ được xác định bởi nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hạ tầng mạng

- 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 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

Hình 1.3 Cấu trúc tổng quát của mạng IPTV

Việc phân phối các dịch vụ IPTV theo yêu cầu kết nối one-to-one, nếu trong

trường hợp việc triển khai IPTV trên diện rộng thì số kết nối one-to-one sẽ tăng lên

Do đó, yêu cầu về băng thông trên mạng là khá lớn Những tiến bộ về công nghệ mạng cho phép các nhà cung cấp có được một số lượng lớn các mạng băng rộng Riêng mạng truyền hình cáp thì sử dụng hỗn hợp cả cáp đồng trục và cáp quang để đáp ứng cho việc phân phối nội dung IPTV

- Mạng đầu cuối (còn gọi là mạng cáp gia đình): Mạng gia đình liên kết các

thiết bị kỹ thuật số bên trong một khu vực có diện tích nhỏ Nó cải thiện thông tin

và cho phép chia sẻ tài nguyên giữa các thành viên trong gia đình

Mục đích của mạng gia đình là cung cấp quyền truy cập thông tin giữa các thiết

bị kỹ thuật số xung quanh nhà thuê bao Với mạng gia đình, khách hàng có thể tiết kiệm tiền và thời gian do việc chia sẻ các thiết bị phần cứng rất tốt và dễ dàng, thông qua các kết nối Internet băng rộng Theo các nhà khai thác viễn thông, thì mạng này là mạng tiếp nối băng rộng xDSL, FTTx+LAN hoặc LAN Thiết bị khách hàng IPTVCD (IPTV Customer Device) là các thành phần cho phép user truy cập dịch vụ IPTV IPTVCD kết nối tới mạng băng rộng, chúng đảm nhiệm chức năng giải mã, xử lý các luồng tín hiệu tới từ mạng IP IPTVCD được hỗ trợ các kỹ thuật tiên tiến để tối thiểu hóa hoặc loại trừ hoàn toàn ảnh hưởng của các vấn đề về mạng khi xử lý nội dung IPTV Có rất nhiều dạng IPTVCD như gatewaycho khu dân cư,

bộ giải mã set-top boxes, bảng điều khiển trò chơi…

- Mạng quản trị: 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

1.2.2 Cấu trúc chức năng cho các dịch vụ IPTV

Hình 1.4 Các thành phần cấu trúc chức năng trong mạng 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 Hình 1.4 trình bày sáu 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

1.2.2.1 Cung cấp nội dung

Tất cả nội dung được sử dụng bởi dịch vụ IPTV, bao gồm VoD và truyền hình quảng bá sẽ phải thông qua chức năng cung cấp nội dung, ở đó các chức năng tiếp nhận, chuyển mã và mã hóa sẽ tạo nên các luồng video số có khả năng được phân phối qua mạng IP

1.2.2.2 Phân phối nội dung

Khối phân phối nội dung bao gồm các chức năng chịu trách nhiệm về việc phân phối nội dung đã được mã hoá tới thuê bao Thông tin nhận từ các chức năng vận truyển và điều khiển IPTV sẽ giúp phân phối nội dung tới thuê bao một cách chính xác Chức năng phân phối nội dung bao gồm cả việc lưu trữ các bản copy của nội dung để tiến hành nhanh việc phân phối, các lưu trữ tạm thời (cache) cho VoD

và các bản ghi video cá nhân Khi chức năng thuê bao liên lạc với chức năng điều khiển IPTV để yêu cầu nội dung đặc biệt, thì nó sẽ gửi tới chức năng phân phối nội

dung để có được quyền truy cập nội dung

1.2.2.3 Chức năng điều khiển IPTV

Các chức năng điều khiển IPTV là trái tim của dịch vụ Chúng chịu trách nhiệm về việc liên kết tất cả các chức năng khác và đảm bảo dịch vụ hoạt động ở cấp độ thích hợp để thoả mãn nhu cầu của khách hàng Chức năng điều khiển IPTV nhận yêu cầu từ thuê bao, liên lạc với chức năng phân phối và vận chuyển nội dung

để đảm bảo nội dung được phân phối tới thuê bao Một chức năng khác của điều khiển IPTV là cung cấp hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide), EPG được thuê bao sử dụng để chọn nội dung theo nhu cầu Chức năng điều khiển IPTV cũng sẽ chịu trách nhiệm về quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Rights Management) được yêu cầu bởi thuê bao để có thể truy cập nội dung

1.2.2.4 Chức năng vận chuyển IPTV

Sau khi nội dung yêu cầu từ thuê bao được chấp nhận, chức năng vận chuyển IPTV sẽ truyền tải nội dung đó tới thuê bao, và cũng thực hiện truyền ngược lại các tương tác từ thuê bao tới chức năng điều khiển IPTV

1.2.2.5 Chức năng thuê bao

Chức năng thuê bao bao gồm nhiều thành phần và nhiều hoạt động khác nhau, tất cả đều được sử dụng bởi thuê bao để truy cập nội dung IPTV Một số thành phần chịu trách nhiệm liên lạc thông tin với chức năng truyền dẫn, ví dụ như truy cập gateway kết nối với DSLAM, hay trình STB sử dụng trình duyệt web để kết nối với Middleware server Trong chức năng này, STB lưu trữ một số các thành phần quan trọng như các key DRM và thông tin xác thực user Khối chức năng thuê bao sẽ sử dụng EPG cho phép khách hàng lựa chọn hợp đồng để truy cập và yêu cầu

nó từ các chức năng điều khiển IPTV Nó cũng nhận các giấy phép số và các key DRM để truy cập nội dung

1.2.2.6 Chức năng bảo an

Tất cả các chức năng trong mô hình IPTV đều được hỗ trợ các cơ chế bảo an tại các cấp độ khác nhau Chức năng cung cấp nội dung sẽ có bộ phận mật mã được

cung cấp bởi nhà cung cấp nội dung Chức năng phân phối nội dung sẽ được đảm bảo thông qua việc sử dụng DRM Các chức năng điều khiển và vận chuyển sẽ dựa vào các chuẩn bảo an để tránh các thuê bao không được xác thực có quyền sửa đổi

và truy cập nội dung Chức năng thuê bao sẽ bị giới hạn sử dụng các cơ chế bảo an được triển khai tại STB và Middleware server Tóm lại, tất cả các ứng dụng và các

hệ thống hoạt động trong môi trường IPTV sẽ có các cơ chế bảo an luôn sẵn sàng được sử dụng để tránh các hoạt động trái phép

1.3 Phân loại dịch vụ IPTV

1.3.1 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 quảng bá 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

- Time-shifted TV: Tính năng tạm dừng TV là tính năng giúp người xem có thể

tạm dừng kênh truyền hình đang phát và có thể xem tiếp sau đó

- Virtual Channel from VoDs: Chức năng này cho phép hệ thống ghép một số

nội dung VoD cùng thể loại tùy chọn thành một kênh riêng và phát trên mạng thành một kênh chuyên đề theo thị hiếu của khách hàng Người quản trị có khả năng quản

lý các kênh ảo tạo ra

- NVoD (Near Video on Demand): Chức năng này cho phép hệ thống phát một

chương trình truyền hình hoặc VoD tùy chọn lặp lại nhiều lần trên các kênh multicast khác nhau Với cùng một nội dung phát cách nhau theo chu kì, do vậy khách hàng có thể trả tiền PPV (Pay-per-view) và xem tại các thời điểm tùy ý Hỗ trợ khả năng tính cước theo PPV hoặc theo gói dịch vụ

- 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 [10]

1.3.2 Dịch vụ theo nhu cầu (On-Demand)

- VoD (Video on Demand): Đối với dịch vụ video theo yêu cầu, 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 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 Chức năng khoá chương trình, phim hoặc nội dung không dành cho trẻ

em

- TVoD (TV on Demand): Tính năng này cho phép các chương trình LiveTV

được lưu lại trên server trong một khoảng thời gian nào đó Khách hàng sau đó có thể lựa chọn để xem lại các chương trình mà mình bỏ lỡ

- Games on Demand (Chơi game theo yêu cầu): Dịch vụ này cung cấp những

trò chơi giải trí đơn giản cho khách hàng Các trò chơi này có thể chơi trực tuyến bằng cách truyền từ hệ thống IPTV server đến STB Hệ thống có chế độ tính điểm

và ghi thông tin người chơi

- Music on Demand: Các thuê bao có thể xem những clip ca nhạc theo yêu cầu

giống như dịch vụ VoD

- Karaoke on Demand: Các thuê bao có thể chọn và xem các bài karaoke qua

STB trên TV Bằng cách ghép nối thêm hệ thống âm thanh chuyên dụng, khách hàng có thể thoải mái hát karaoke theo yêu cầu với đầy đủ tính năng của một dàn karaoke

1.3.3 Dịch vụ tương tác (Interactive)

- Guess và Voting: Cung cấp tính năng bình chọn trực tiếp và dịch vụ trò chơi

dự đoán cho người xem qua TV Thao tác bình chọn, dự đoán được hỗ trợ thuận tiện thông qua Remote Control

- TV–Education: Cung cấp tất cả các dịch vụ học tập, đào tạo theo các nội dung

và theo từng lứa tuổi

- 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

1.3.4 Dịch vụ thông tin và truyền thông

- Internet on TV (Web Browser), TV Messaging : Dịch vụ này cho phép người

dùng truy cập vào những trang web trên Internet, có thể chat trực với nhau thông

qua hệ thống IPTV TV – Information: Dịch vụ này cung cấp các thông tin đến

khách hàng thông qua hệ thống IPTV Các thông tin có thể cung cấp rất đa dạng và phong phú, bao gồm tin tức, thông tin thị trường, mua sắm, thông tin chứng khoán, đấu giá, dự báo thời tiết, thông tin giao thông v v

- Video Conference : Hội thảo truyền hình cho phép nhiều thuê bao tham gia đối

thoại trực tuyến thông qua truyền hình Giải pháp này cho phép tổ chức các cuộc họp, các buổi hội thảo, người dùng có thể tham gia từ bất cứ vị trí địa lý nào miễn là

có kết nối hệ thống IPTV

- Video Phone (SIP Phone): Điện thoại truyền hình thông qua giao thức VoIP

thông dụng như SIP, H323 Dịch vụ cho phép 2 thuê bao có thể liên lạc bằng hình ảnh và âm thanh với nhau dựa trên chuẩn SIP/IP

1.3.5 Các dịch vụ gia tăng khác

Trong tương lai các dịch vụ sau là sẽ là nguồn thu chủ yếu, đó là:

- Tin nhắn SMS/MMS, TV Mail : Chức năng này cho phép người dùng TV có thể

gửi nhận tin nhắn SMS, MMS đến các mạng di động, có thể gửi, nhận, đọc trực tiếp email thông qua màn hình giao diện trên màn hình TV

- Media Sharing (Photo Album), Video Blog : Chức năng này cho phép khách

hàng qua hệ thống IPTV có thể tạo, lưu trữ và quản lý các album ảnh của mình, có thể tạo riêng cho mình một blog để lưu trữ các clip video

- Global Monitoring: Dịch vụ này ứng dụng cho theo dõi giao thông, giám sát an

ninh và giám sát hộ gia đình từ xa Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (camera, remote, ) phía khách hàng hỗ trợ cho việc monitoring

- Game Online: Dịch vụ này cung cấp những trò chơi quy mô lớn, chơi trực

tuyến và có nhiều người chơi tham gia đồng thời

1.4 Phương thức và công nghệ dùng trong IPTV

1.4.1 Những yêu cầu đặt ra cho dịch vụ video

- Băng thông rộng: So với các dịch vụ thoại, Internet thì băng thông dành cho

các dịch vụ video cao hơn nhiều Một luồng video với độ phân giải chuẩn definition) với chuẩn nén MPGE-4/H.264 yêu cầu băng thông 2Mbps Đối với hạ tầng mạng truy nhập DSL thì có thể thấy rằng đường truyền DSL thường chỉ có khả năng truyền đồng thời từ 1 đến 2 luồng video cùng một lúc Bên cạnh đó, bởi vì các dịch vụ theo yêu cầu hoạt động theo phương thức unicast, trong khi dịch vụ broadcast video hoạt động theo phương thức multicast nên có thể nói băng thông dành cho các dịch vụ theo yêu cầu trong mạng phân phối cũng như mạng gom lớn hơn rất nhiều so với dịch vụ Broadcast video

(standard Băng thông không đối xứng: Lưu lượng video (bao gồm cả theo yêu cầu lẫn

broadcast) đều được truyền đi trong mạng theo một hướng (hướng xuống) Chỉ có các thông tin điều khiển là được truyền đi theo hướng ngược lại (hướng lên) Do đó, chi phí về hạ tầng có thể giảm bớt khi xây dựng các liên kết đơn hướng

- Chất lượng dịch vụ: Chất lượng video khi truyền trên mạng IP phải đảm bảo

không bị giảm sút so với các loại hình truyền hình thông thường (truyền hình cáp,

số, vệ tinh) Để đảm bảo sự suy giảm chất lượng video khi truyền qua mạng IP, cần

cố gắng hạn chế sự xuất hiện của các lỗi suy giảm chất lượng mà khách hàng có thể nhận biết dễ dàng Đối với các dịch vụ video thì việc mất gói ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hình ảnh Do đó, yêu cầu đặt ra cho các dịch vụ video ngặt nghèo hơn so với các dịch vụ khác Tỉ lệ mất gói phải đảm bảo ở mức nhỏ nhất có thể

- Sự sẵn sàng của dịch vụ: Mỗi loại dịch vụ có một mức độ sẵn sàng khác nhau

Các dịch vụ broadcast có tính chất quan trọng là tính thời gian thực, thuê bao không thể quay trở lại để xem đoạn chương trình đã phát Do đó sự sẵn sàng đặt ra đối với dịch vụ broadcast là rất cao.Trong khi đó, đối với các dịch vụ video theo yêu cầu thì thuê bao hoàn toàn có thể xem lại cũng như bỏ qua một đoạn nội dung nào đó Hơn

nữa tỉ lệ thuê bao sử dụng dịch vụ này tối đa cũng chỉ nằm trong khoảng từ 10% đến 20% Do đó, yêu cầu về tính sẵn sàng đối với dịch vụ này thấp hơn đáng kể so với dịch vụ broadcast

- Thời gian chuyển kênh đối với dịch vụ Broadcast: Một chỉ tiêu quan trọng đối

với các dịch vụ broadcast video là thời gian mà thuê bao phải chờ đợi khi chuyển từ một kênh này sang một kênh khác Đối với các dịch vụ truyền hình tương tự, khoảng thời gian này gần như là tức thời Đối với các dịch truyền hình số, khoảng thời gian này nằm trong khoảng từ 1 đến 1.5 giây Lý do của hiện tượng này là do trong truyền hình số, tín hiệu video được mã hóa theo các chuẩn nén nên cần một khoảng thời gian nhất định để giải nén tín hiệu Đặc điểm của các chuẩn nén là chia tín hiệu hình tương tự thành một chuỗi các khung ảnh tĩnh và thực hiện các giải thuật đánh giá để loại bỏ sự dư thừa thông tin cũng như xác định chuyển động Các loại khung hình được sử dụng gồm có: khung I, khung B, và khung P Trong số này khung I là khung mang đầy đủ thông tin, có tính chất quyết định đến sự hiển thị chính xác của hình ảnh Trên thực tế, các khung I không được gửi đi liên tục mà được gửi đi xen kẽ cùng các khung B và khung P Khoảng thời gian giữa 2 khung I liên tiếp sẽ quyết định thời gian chuyển kênh Trong mạng IP, bên cạnh giải thuật nén, các yếu tố sau cũng ảnh hưởng đến khoảng thời gian giữa các khung I (đối với thiết bị đẩu cuối – STB) là: Đặc điểm của STB; Trễ do giao thức multicast; Các yêu cầu về bảo mật, bản quyền

1.4.2 Vấn đề phân phối IPTV

Hiện nay có ba phương thức dùng để phân phối nội dung IPTV qua mạng IP là unicast, broadcast và multicast

- Unicast: Trong truyền unicast, mọi luồng video IPTV đều được gửi tới một

IPTVCD Vì thế, nếu có nhiều hơn một user IPTV muốn nhận kênh video tương tự thì IPTVCD sẽ cần tới một luồng unicast riêng rẽ Một trong các luồng đó sẽ truyền tới các điểm đích qua mạng IP tốc độ cao Nguyên tắc thực thi của unicast trên mạng IP là dựa trên việc phân phối một luồng nội dung được định hướng tới mỗi user đầu cuối Từ góc độ của kỹ thuật này, thì việc cấu hình thực thi khá dễ dàng;

tuy nhiên nó không có hiệu quả về băng thông mạng Đây là phương thức truyền dẫn IP video tốt cho các ứng dụng theo yêu cầu như VoD, ở đó mỗi thuê bao nhận một luồng duy nhất

- Broadcast: Các mạng IP cũng hỗ trợ chức năng truyền broadcast, về mặt nào

đó giống như kênh IPTV được đưa tới mọi thiết bị truy cập được kết nối vào mạng băng rộng Khi một server được cấu hình truyền broadcast, một kênh IPTV gửi tới tất cả các thiết bị IPTVCD được kết nối vào mạng bất chấp thuê bao có yêu cầu kênh đó hay không Đây sẽ là vấn đề chính do các tài nguyên IPTVCD bắt buộc phải hoạt động để xử lý các gói tin không mong muốn Một vấn đề khác mà broadcast không phù hợp cho các ứng dụng IPTV là trong thực tế kỹ thuật truyền thông tin này không hỗ trợ việc định tuyến Từ lâu, hầu hết các mạng đã mở rộng việc sử dụng các router, nhưng nếu truyền broadcast thì không sử dụng định tuyến Đây là lý do làm mạng và các thiết bị IPTVCD khác bị tràn ngập khi tất cả các kênh được gửi tới tất cả mọi người

- Multicast: Trong phạm vi triển khai IPTV, mỗi nhóm multicast được truyền

broadcast các kênh truyền hình và các thành viên của nhóm tương đương với các thiết bị IPTVCD Vì thế, mỗi kênh IPTV chỉ được đưa tới IP-STB muốn xem kênh

đó Đây là cách hạn chế được lượng tiêu thụ băng thông tương đối thấp và giảm gánh nặng xử lý trên server Đây là phương thức thường được các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để phát quảng bá các chương trình trực tiếp và là một kỹ thuật có hiệu suất cao cho hạ tầng mạng IP đang tồn tại Phương thức này không có lợi trong tuyến hướng lên (upstream) luồng thông tin giữa các thiết bị IPTVCD và broadcast server Cần chú ý rằng, việc phát multicast nội dung IPTV thường phức tạp hơn nhiều nếu so sánh với mô hình thông tin unicast và broadcast

1.4.3 Các kỹ thuật phân phối trên IPTV

Hiện nay IPTV được nhìn nhận như là con đường tốt nhất để phân phối các dịch

vụ truyền hình kỹ thuật số cho khách hàng Bản chất của IPTV là một mạng phân phối tốc độ cao được làm nền móng để phân phối nội dung Mục đích của mạng này

là truyền tải dữ liệu giữa thiết bị khách hàng IPTVCD và trung tâm dữ liệu của các

nhà cung cấp dịch vụ Nó cần làm việc này mà không ảnh hưởng tới chất lượng của luồng video được phân phối tới thuê bao IPTV, nó cũng quyết định cấu trúc mạng

và độ phức tạp được yêu cầu để hỗ trợ các dịch vụ IPTV Cấu trúc một mạng IPTV gồm có hai phần là: mạng truy cập băng rộng và mạng tập trung (backbone) Các loại mạng mở rộng khác bao gồm các hệ thống cáp, điện thoại cáp đồng, mạng không dây và vệ tinh có thể được sử dụng để phân phối các dịch vụ mạng IPTV tiên tiến Phần chính của mục này tập trung vào các công nghệ mạng phân phối IPTV

- Các loại mạng truy cập băng rộng: Một thách thức cơ bản đặt ra đối với các

nhà cung cấp dịch vụ là việc cung cấp đủ dung lượng băng thông trong mạng

“sống” giữa mạng lõi backbone và thiết bị đầu cuối tại nhà thuê bao Có bốn loại mạng truy cập có dây dẫn băng rộng khác nhau có khả năng cung cấp đủ các yêu cầu về băng thông của dịch vụ IPTV là: Mạng truy cập cáp quang, mạng DSL, mạng cáp truyền hình và mạng Internet

1.4.3.1 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang

Đối với IPTV thì yêu cầu về băng thông lớn nhưng chi phí hoạt động phải thấp và tránh được các can nhiễu Do đó, người ta quan tâm tới việc sử dụng mạng cáp quang đang có sẵn để triển khai các dịch vụ IPTV Các liên kết cáp quang cung cấp cho khách hàng đầu cuối một kết nối chuyên dụng tốt nhất để thuận tiện cho việc tiếp nhận nội dung IPTV và có thể thực thi một trong các cấu trúc mạng sau:

- Cáp quang tới khu vực văn phòng (FTTRO – Fiber to the regional office): Sợi

quang từ trung tâm dữ liệu IPTV tới khu vực văn phòng một cách gần nhất và qua

bộ chuyển quang /điện sau đó sợi cáp đồng sẽ được sử dụng để truyền tín hiệu tới người dùng đầu cuối IPTV trong khu vực văn phòng đó

- Cáp quang tới vùng lân cận (FTTN – Fiber to the neighborhood): FTTN đòi

hỏi thiết lập sợi quang từ trung tâm dữ liệu IPTV tới bộ chia “vùng lân cận” Đây là

vị trí node có khoảng cách nhỏ hơn 1,5 Km tính từ nhà thuê bao

- Cáp quang tới lề đường (FTTC – Fiber to the curd ): Sợi quang được lắp đặt

từ trung tâm dữ liệu IPTV tới các tủ cáp được đặt tại lề đường Từ đó một sợi dây cáp đồng hoặc cáp đồng trục được sử dụng để nối từ đầu cuối cáp quang trong tủ

cáp tới vị trí thiết bị IPTV của nhà thuê bao

- Cáp quang tới nhà khách hàng (FTTH – Fiber to the home): Với sợi quang tới

nhà khách hàng, toàn bộ các định tuyến từ trung tâm dữ liệu IPTV tới nhà khách hàng đều được kết nối bởi sợi quang này FTTH là hệ thống thông tin song kênh và

hỗ trợ tính năng tương tác của các dịch vụ IPTV

Việc phân phối những cấu trúc mạng này thường được triển khai bằng hai loại mạng khác nhau một chút đó là mạng quang thụ động và mạng quang tích cực a) Mạng quang thụ động

Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là công nghệ mạng kết nối điểm – đa điểm Mạng sử dụng các bước sóng khác nhau để truyền dữ liệu từ trung tâm dữ liệu IPTV tới các điểm đích mà không có các thiết bị sử dụng nguồn điện Mạng quang thụ động được xây dựng dựa trên các mạng FTTx theo các tiêu chuẩn quốc tế Mạng PON theo tiêu chuẩn G.983 của ITU bao gồm một kết cuối đường quang OLT (Optical Line Termination) được đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV

và một số các kết cuối mạng quang ONT (Optical Network Termination) được lắp đặt tại thiết bị đầu cuối người dùng Trong trường hợp này, các kỹ thuật truyền tải

dữ liệu tốc độ cao trên cáp đồng được sử dụng để truyền các tín hiệu IPTV vào thiết

bị đầu cuối của mỗi hộ gia đình Kết cuối đường quang OLT bao gồm cáp quang và các bộ chia quang để định tuyến lưu lượng mạng tới kết cuối mạng quang ONT [1]

- Cáp quang: kết cuối OLT và các ONT khác nhau được kết nối với nhau bằng

cáp quang Với truyền dẫn bằng cáp quang thì can nhiễu thấp và băng thông cao Theo tiêu chuẩn G.983 cho phép mạng PON truyền các tín hiệu ánh sáng được số hóa với khoảng cách tối đa là 20 Km mà không sử dụng bộ khuếch đại

- Bộ chia quang: Bộ chia quang được sử dụng để chia tín hiệu tới thành những

tín hiệu đơn lẻ mà không thay đổi trạng thái của tín hiệu Bộ chia quang cũng được

sử dụng để kết hợp nhiều tín hiệu quang thành một tín hiệu quang đơn

Cáp quang và bộ chia quang là các thiết bị thụ động, việc sử dụng các thiết bị thụ động để truyền dẫn các bước sóng qua mạng mà không cần cung cấp nguồn từ

xa để giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng Mục đích chính của ONT là cung cấp

cho các thuê bao IPTV một giao diện với mạng PON Nó nhận luồng tín hiệu dạng ánh sáng, giám sát địa chỉ được gán trong các gói tin và chuyển đổi thành tín các tín hiệu điện Kết cuối ONT có thế định vị ở bên trong hoặc bên ngoài nhà thuê bao, được cung cấp nguồn từ trong nhà và bao gồm các mạch vòng (bypass) cho phép điện thoại vẫn hoạt động bình thường khi nguồn bị hỏng Phần lớn các kết cuối ONT gồm có một giao diện Ethernet cho đường dữ liệu, một cổng RJ-11 cho kết nối vào hệ thống điện thoại gia đình và một giao diện cáp đồng trục để cung cấp các kết nối tới tivi Kết cuối ONT cũng làm nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu quang để truyền trên mạng PON Công nghệ mạng PON bao gồm các loại APON, BPON, EPON, GPON và GEPON hỗ trợ cho IPTV

b) Mạng quang tích cực

Mạng quang tích cực AON (Active optical network) sử dụng các thiết bị chuyển mạch có sử dụng nguồn điện giữa trung tâm dữ liệu IPTV và đầu cuối người dùng Trong thực tế, cấu trúc mạng AON sử dụng các chuyển mạch Ethernet đặt tại vị trí giữa trung tâm dữ liệu IPTV và điểm kết cuối của mạng cáp quang và tín hiệu được chuyển mạch point to point [1]

1.4.3.2 IPTV phân phối trên mạng ADSL

Trong một vài năm gần đây có một số lớn các công ty viễn thông trên khắp thế giới tuyên bố tham gia vào thị trường IPTV Sự tham gia của các công ty viễn thông vào thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đến kết quả là các nhà cung cấp truyền hình cáp và mạng băng rộng không dây đưa ra các dịch vụ thoại và truy cập Internet

để cạnh tranh Đáp lại, các công ty viễn thông đang nắm giữ thuận lợi là hạ tầng mạng DSL bắt đầu đưa ra các dịch vụ truyền hình thế hệ tiếp theo cho thuê bao của

họ Chú ý rằng DSL là công nghệ cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ băng thông lớn trên sợi dây cáp đồng đang dùng chỉ để truyền thoại Một số mạng băng rộng dựa trên DSL hiện có được kế thừa từ các chuẩn DSL có khả năng hỗ trợ các dịch vụ video tốc độ cao Tuy nhiên các mạng đó bị hạn chế trong việc phân phối luồng dữ liệu IP tới mỗi hộ gia đình Trong một số trường hợp

nó không thể gửi tín hiểu truyền hình chất lượng chuẩn trên mạng truy cập DSL

Việc tăng quá trình thực thi được yêu cầu cho IPTV có thể đạt được bằng cách triển khai các công nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL

a) ADSL

Đường dây thuê bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL là công nghệ kết nối điểm – điểm, nó cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ băng thông rộng trên đường dây cáp đồng điện thoại đang tồn tại Nó được gọi là “bất đối xứng” vì thông tin được truyền từ trung tâm dữ liệu tới thiết bị IPTVCD nhanh hơn thông tin được truyền từ IPTVCD tới trung tâm dữ liệu ADSL cho phép tốc độ downstream là 8 Mbps và tốc độ upstream là 1,5 Mbps Điểm trở ngại chính của ADSL là phụ thuộc vào khoảng cách tính từ trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp tới nhà khách hàng Nếu nhà khách hàng ở gần trung tâm dữ liệu thì chất lượng dịch vụ tốt hơn những nhà ở xa Dịch vụ ADSL giới hạn khoảng cách trên là 5,5 Km Các thiết bị ADSL cung cấp một kết nối kỹ thuật số trên mạng PSTN, tuy nhiên tín hiệu truyền là tín hiệu tương tự Các mạch ADSL phải sử dụng tín hiệu tương tự vì mạng mạch vòng nội hạt (local loop) không có khả năng truyền các tín hiệu mã hóa dạng

số Vì thế, một modem tại trung tâm dữ liệu IPTV chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu số thành các tín hiệu tương tự để có thể truyền được Tương tự, tại nhà khách hàng cũng có một modem chịu trách nhiệm chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ban đầu trước khi đi vào thiết bị IPTVCD Các thiết bị được sử dụng để triển khai dịch vụ IPTV trên mạng ADSL như trên hình 1.5 bao gồm:

- Modem ADSL: Modem thường kết nối bằng cổng USB hoặc giao tiếp Ethernet

từ mạng gia đình hoặc PC tới đường line DSL Đa số modem hiện này đều được tích hợp chức năng định tuyến để hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu và truy cập Internet tốc

độ cao

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

rộng ADSL sẽ sử dụng một thiết bị gọi là bộ lọc POTS để lọc tín hiệu dữ liệu từ các tín hiệu thoại Bộ lọc sẽ lọc tín hiệu tới thành tín hiệu tần số thấp đưa tới điện thoại

và tần số cao đưa tới mạng gia đình

- DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer): Bộ ghép kênh truy cập

đường dây thuê bao số Tại mỗi tổng đài khu vực (Regional Office) của nhà cung cấp dịch vụ IPTV, DSLAM nhận các kết nối của thuê bao trên đường dây cáp đồng, tập hợp chúng lại và kết nối trở lại trung tâm dữ liệu IPTV bằng cáp quang tốc độ cao dựa trên mạng đường trục Để triển khai IPTV, DSLAM thường hỗ trợ truyền dẫn đa điểm (multicast) và chịu trách nhiệm trong việc phân phối nội dung IPTV từ tổng đài khu vực tới các thuê bao IPTV DSLAM có hai loại là DSLAM lớp 2 và DSLAM nhận biết IP.

Hinh 1.5 IPTV trên cấu trúc mạng ADSL

- DSLAM lớp 2 hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI và thực hiện các chức năng như chuyển mạch lưu lượng giữa Ethernet và ATM, chuyển tiếp các lưu lượng mạng ngược dòng (up-stream) và ngăn ngừa can nhiễu giữa các thuê bao IPTV

- DSLAM nhận biết IP hỗ trợ các giao thức IP hoạt động tại lớp 3 trong mô hình OSI Các chức năng tiên tiến được tích hợp trong các DSLAM nhận biết IP là tái tạo các kênh truyền hình quảng bá và kênh thực hiện theo lệnh

Công nghệ ADSL là một ý tưởng cho các dịch vụ tương tác khác nhau, tuy nhiên, đó không phải là giải pháp tốt nhất để phân phối nội dung IPTV do các nguyên nhân sau:

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

hai kênh truyền hình chất lượng cao và một số lưu lượng Internet nên sẽ không thể đáp ứng được cho các nhà cung cấp IPTV khi phân phối các chương trình lớn tới

thuê bao của họ

- Tính tương tác: vì công nghệ ADSL tốc độ download thấp hơn tốc độ upload,

do vậy nó sẽ hạn chế trong việc cung cấp các dịch vụ ngang hàng (peer-to-peer) yêu cầu băng thông download và upload bằng nhau Do đó, các nhà cung cấp dịch vụ mạng bắt đầu triển khai các công nghệ ADSL tiên tiến để khắc phục các hạn chế, và ADSL2 là một trong các công nghệ đó

b) ADSL2

Có 3 loại khác nhau của họ ADSL2:

- ADSL2: ADSL2 là phiên bản đầu tiên của ADSL2 được phê chuẩn bởi ITU

vào năm 2003 ADSL2 bao gồm một số cải tiến so với chuẩn ADSL gốc có các tốc

độ download cao hơn và khoảng cách từ tổng đài trung tâm tới modem của thuê bao

xa hơn [3]

- ADSL2+: Có tốc độ lên tới 20 Mbps và hoạt động tốt trong khoảng 1,5 Km

tính từ tổng đài trung tâm tới modem nhà thuê bao [3]

- ADSL(Reach): Khoảng cách lên tới 6 Km tính từ tổng đài trung tâm gần nhất

tới nhà thuê bao [3]

c) VDSL

Đường dây thuê bao số tốc độ cao VDSL (Very high speed Digital Subscriber Line) dựa trên những nguyên lý cơ bản như công nghệ ADSL2+ Nó loại trừ được hiện tượng “thắt cổ chai” và hỗ trợ khả năng tốc độ rất lớn cho phép các nhà cung cấp dịch vụ đủ điều kiện để đưa ra cho các thuê bao IPTV rất nhiều dịch

vụ để lựa chọn bao gồm cả VoD và truyền hình quảng bá định dạng HD VDSL cũng được thiết kế để hỗ trợ các truyền dẫn của chuyển mạch ATM và lưu lượng IP trên cáp đồng, điều đó rất có lợi cho các nhà cung cấp khi họ muốn kế thừa các mạng ATM trên hạ tầng mạng IP Một số thành viên trong họ gia đình VDSL như sau:

- VDSL1: Đây là công nghệ được thông qua năm 2004 Nó hoạt động tại tốc độ

giới hạn cao hơn 55 Mbps cho kênh hướng xuống và 15 Mbps cho hướng lên Tuy nhiên nó chỉ hoạt động được trong khoảng cách ngắn.[3]

VDSL2: Là một cải tiến từ VDSL1 và được định nghĩa trong kiến nghị G.993.2

của ITU-T Nó có thể được chia nhỏ thành VDSL2 (Long Reach) có thể cung cấp cho các thuê bao IPTV tốc độ truy cập băng rộng là 30 Mbps cách tổng đài trung tâm từ 1,2 – 1,5 km và VDSL2 (Short Reach) có tốc độ 100 Mbps cho kênh hướng xuống trong khoảng cách 350 m, tốc độ kênh hướng lên không đạt được 100 Mbps [3]

Các đặc tính mới của VDSL2 như cải thiện chất lượng dịch vụ QoS và cải tiến

kỹ thuật mã hóa tất cả đều thích hợp để phân phối các ứng dụng triple-play Điểm tích cực chính của DSL cho các hệ thống IPTV trong thực tế là nó lợi dụng mạng dây dẫn đang tồn tại trên thế giới hiện nay Điểm tiêu cực là tất cả các mạng DSL đều phải cân bằng giữa khoảng cách và dung lượng băng thông, tức là tốc độ của DSL sẽ giảm nếu khoảng cách từ thuê bao tới tổng đài trung tâm tăng lên

1.4.3.3 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp

Các mạng truyền hình cáp truyền thống CATV (Cable Television) đã có được sự vượt trội trong việc phân phối hàng trăm kênh truyền hình đồng thời tới hàng ngàn user Các hệ thống này dễ dàng thêm các thuê bao mới bằng cách tách và khuếch đại tín hiệu Trong quá khứ, tính tương tác đã bị giới hạn hoặc không được

sử dụng tại tất cả các hệ thống, tất cả nội dung chỉ gửi trực tiếp tới người xem Ngày nay các nhà khai thác CATV đã bắt đầu tìm kiếm các hệ thống phân phối video với nhiều cải tiến, điều đó cho phép họ đưa ra dịch vụ triple-play video, voice và dịch

vụ dữ liệu Công nghệ IP là công nghệ nền tảng cho việc hội tụ các dịch vụ khác

Để hiểu việc phân phối nội dung IPTV trên mạng truyền hình cáp về mặt công nghệ

trong vấn đề này, trước tiên ta cần có các khái niệm cơ bản về mạng hỗn hợp HFC

- Tổng quan về kỹ thuật HFC: Nếu mạng truyền hình cáp có thể sử dụng trên

các vùng đặc thù thì khách hàng có thể truy cập IPTV từ mạng dựa trên kỹ thuật cáp quang, cáp đồng trục hỗn hợp HFC (hybrid fiber/coax - HFC) Mạng HFC có khả năng truyền dẫn đồng thời cả tín hiệu số và tín hiệu tương tự Đây là đặc tính rất quan trọng cho các nhà khai thác mạng Mạng HFC có thể chung hòa giữa việc tăng dung lượng và các yêu cầu tin cậy của một hệ thống IPTV Đặc điểm tăng được

dung lượng của hệ thống HFC cho phép các nhà khai thác mạng triển khai thêm các dịch vụ mà không cần phải thay đổi toàn bộ cấu trúc mạng Đặc tính vật lý của cáp đồng trục và cáp quang hỗ trợ mạng hoạt động ở tốc độ vài Gbps

IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp: Do sự cạnh tranh về thị trường kinh

doanh truyền hình thu phí từ các nhà cung cấp viễn thông và những hiệu quả lớn về băng thông khi sử dụng kỹ thuật phân phối IP, dẫn tới các nhà khai thác mạng truyền hình cáp phải hướng tới sử dụng mô hình mạng IP để phân phối nội dung tới người dùng Việc chuyển một mạng dựa trên tần số vô tuyến RF (Radio Frequency) sang mạng chuyển mạch video số SDV (Switched Digital Video) trên nền IP, dù bằng cách nào thì vẫn cần phải lắp đặt một số thiết bị mới từ các router tới bộ giải

mã IP STB (Set-top-box) và các switch tốc độ cao

Hình 1.6 mô tả một cấu trúc mạng IPTV cáp được tạo thành từ sự kết hợp các thiết bị của công nghệ RF và công nghệ IP Một số thiết bị phần cứng được mô tả trên hình 1.6 bao gồm:

Switch hay Router GigE: GiE (Gigabit Ethernet) nổi lên như là một giao thức

vận chuyển được lựa chọn để kết nối các thành phần mạng IP GigE thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi dung lượng cao, ví dụ như VoD Router GigE tập hợp lưu lượng IPTV và cung cấp các kết nối tới mạng truy cập lõi

Mạng truyền dẫn quang: mạng lõi cung cấp con đường mạng giữa video server

trong trung tâm nội dung và các bộ điều chế tại các biên của mạng Mạng lõi có thể

là mạng quang đồng bộ SONET, mạng ATM và mạng ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng DWDM

Bộ điều chế biên: các bộ điều chế được đặt tại các tổng đài khu vực nhận nội

dung IPTV từ mạng lõi, chuyển đổi nội dung từ các gói IP sang RF và phân phối trên mạng HFC tới bộ giải mã STB

Hình 1.6 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP và RF

Trên đây chỉ là một ví dụ về triển khai IPTV cáp quy mô lớn và sử dụng cấu trúc theo bậc thông qua việc thiết lập các trung tâm dữ liệu phân phối theo vùng Trong mô hình trên tất cả nội dung đều được điều chế thành các sóng mang RF và được biên dịch thành RF băng rộng ngõ ra, thường nằm trong dải từ 50 cho tới 860 MHz Một số hệ thống hoạt động với tần số lên tới 1GHz, với các tần số cao thường được dành riêng cho các dịch vụ thoại và dữ liệu Từ trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp, một đường trung kế lớn được sử dụng để phân phối tín hiệu băng rộng tới các Hub phân phối Từ Hub phân phối, tín hiệu băng thông rộng được gửi tới mạng truyền dẫn quang, thông qua mạng HFC, các tín hiệu băng rộng được gửi tới các bộ STB trong nhà khách hàng

1.4.3.4 IPTV phân phối trên mạng Internet

IPTV triển khai trên mạng Internet có thể là một trong các dạng ứng dụng sau:

a) Các kênh truyền hình Internet streaming

Việc phân phối các kênh truyền hình trên Internet là một ứng dụng rộng rãi của IPTV, bao gồm nội dung video được streaming từ một server tới các thiết bị client

có khả năng xử lý và hiện thị nội dung video Các loại thiết bị được sử dụng để xem các kênh truyền hình Internet thường là PC hoặc PC trung tâm đa phương tiện Các kênh truyền hình Internet được streaming cũng có thể đưa vào điện thoại di động hoặc bộ giải mã STB Nội dung các kênh truyền hình Internet được streaming cũng

có thể được phân phối theo thời gian thực và người xem có thể xem lại theo cách xem truyền thống Quá trình kỹ thuật streaming kênh truyền hình Internet thường bắt đầu tại serverstreaming, tại đó nội dung video được đóng vào trong các gói IP, nén lại và phát qua mạng Internet tới PC client PC có các phần mềm, thường là một chương trình tìm duyệt (browser), giải nén nội dung video và phát ra video còn

“sống” Khoảng thời gian từ lúc chọn kênh truyền hình tới lúc xem được phụ thuộc tốc độ kết nối giữa server và client Mô hình cấu trúc mạng được sử dụng để phân phối kênh truyền hình trên Internet như trên hình 1.7

Hình 1.7 Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet

Việc triển khai tất cả các kênh truyền hình Internet sẽ yêu cầu một serverstreaming, server này sẽ hỗ trợ các chức năng sau:

- Lưu trữ và khôi phục nội dung video nguồn

- Điều khiển tốc độ các gói video IP được phân phối tới thiết bị của người xem Thực hiện chuyển tiếp và chuyển ngược các lệnh yêu cầu từ người xem truyền hình Internet

b) Download Internet

Như tên gọi, IPTV cho phép khách hàng download và xem nội dung theo yêu cầu Hầu hết các dịch vụ download Internet đều phải trả tiền hoặc trả theo dung lượng download, các dịch vụ bao gồm tin tức nội bộ và bản tin thời tiết, phim điện ảnh, phim nội bộ và âm nhạc, chỉ dẫn giải trí và các quảng cáo được phân loại Một

số vị trí cổng Internet trực tuyến gần đây bắt đầu tiến hành đưa ra các thư viện nội dung chương trình IPTV có thể download cho người sử dụng Internet Trong hầu hết các trường hợp, mọi người đều sử dụng PC để xem các chương trình download, tuy nhiên, một số công ty bắt đầu cung cấp thiết bị giải mã STB cho khách hàng không muốn xem trên PC

c) Chia sẻ video ngang hàng

Ứng dụng chia sẻ video ngang hàng peer-to-peer cho phép nhiều user xem, chia

sẻ và tạo nội dung video trực truyến

Kết luận chương 1:

Trong chương 1 luận văn đã trình bày một cách tổng quan về công nghệ IPTV Giới thiệu chi tiết về cấu trúc cơ sở hạ tầng mạng và cấu trúc chức năng IPTV cũng như khả năng cung cấp dịch vụ của hệ thống IPTV

Ngoài ra chương này nghiên cứu các phương pháp triển khai phân phối dịch vụ IPTV trên các loại mạng khác nhau Đó là IPTV được phân phối trên mạng truy nhập cáp quang, ADSL, truyền hình cáp và trên mạng Internet Điều này cho phép khi vào chương 3 có sự so sánh về đặc điểm kỹ thuật, điểm mạnh và sự hạn chế để lựa chọn khi quyết định áp dụng vào thực tế

Chương 2 NGHIÊN CỨU VỀ MẠNG CUNG CẤP DỊCH VỤ IPTV 2.1 Các công nghệ mạng lõi IPTV

Hạ tầng mạng IPTV đòi hỏi phải truyền tải được một số lượng lớn nội dung video tốc độ cao giữa trung tâm dữ liệu IPTV và mạng phân phối băng thông rộng Một số chuẩn truyền dẫn mạng lõi có các khả năng bảo vệ cần thiết để đảm bảo độ tin cậy cao Mỗi chuẩn có một số đặc tính riêng biệt về tốc độ truyền dẫn tín hiệu và khả năng mở rộng Có ba loại công nghệ truyền dẫn mạng lõi chính được sử dụng làm hạ tầng mạng IPTV là ATM trên nền SONET/SDH, IP trên MPLS và Metro Ethernet

2.1.1 ATM và SONET/SDH

Như đã biết, ATM có thể hỗ trợ các ứng dụng như IPTV đòi hỏi băng thông cao

và các truyền dẫn có độ trễ thấp ATM hoạt động trên các mạng khác nhau bao gồm

cả cáp đồng trục và cáp xoắn đôi, tuy nhiên nó chạy tốc độ tốt nhất là trên cáp quang Lớp vật lý gọi là mạng quang đồng bộ SONET (Synchronuos Optical Network - SONET) thường được sử dụng để truyền tải các cell ATM trên mạng lõi SONET là giao thức cung cấp truyền dẫn tốc độ cao sử dụng cáp quang Thuật ngữ SDH (Synchronous Digital Hierarchy - SDH) được đưa ra cho công nghệ truyền dẫn quang theo tiêu chuẩn Châu Âu Tốc độ tín hiệu SONET được đo bằng các chuẩn sóng mang quang OC (Optical Carrier) SONET sử dụng ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing) để truyền nhiều luồng dữ liệu cùng một lúc Với TDM, mạng SONET định rõ băng thông cho vị trí khe thời gian cụ thể trên dải tần số Việc gán trước các khe thời gian như vậy sẽ hoạt động bất chấp có dữ liệu được truyền hay không Trong môi trường IPTV, thiết bị SONET nhận một số luồng bit và kết hợp thành một luồng đơn, các tốc độ được kết hợp thành một tốc độ chung

2.1.2 IP và MPLS

Một số lớn các công ty viễn thông đã bắt đầu triển khai giao thức Internet IP trên mạng lõi của họ Mặc dù IP nguyên bản không bao giờ được thiết kế với các

đặc tính như QoS hoặc khả năng phân biệt lưu lượng, giao thức làm việc tốt nhất khi nó kết hợp với một công nghệ gọi là chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching - MPSL) MPLS cho phép mạng hỗ trợ việc phân phối có hiệu quả các dạng lưu lượng video khác nhau trên một nền mạng chung MPLS được thiết kế và xây dựng bằng việc sử dụng các router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router - LSR) tiên tiến Các router này chịu trách nhiệm thiết lập các tuyến kết nối có định hướng tới các đích riêng biệt trên mạng IPTV Các tuyến ảo này được gọi là các tuyến chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path - LSP) và được cấu hình với đầy đủ tài nguyên để chắc chắn truyền dẫn trôi chảy lưu lượng IPTV thông qua mạng MPLS

Hình 2.1 Topology mạng lõi MPLS

Việc sử dụng LSP làm đơn giản hóa và tăng tốc độ định tuyến các gói thông qua mạng vì việc giữ gói để kiểm tra chỉ xuất hiện tại các lối vào của mạng và không yêu cầu tại mỗi router hop Chức năng chính khác của LSR là xác định các kiểu lưu lượng mạng Đây là điều đạt được bằng việc thêm MPLS header vào phần đầu của mỗi gói tin IPTV Trong khi lưu lượng IPTV đi ngang qua mạng, MPLS thiết lập cho các router một số bảng định tuyến nội bộ gọi là cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Bases - LIB) được tham khảo để xác định chi tiết cụ thể hop kế tiếp theo suốt tuyến Ngoài việc tham khảo bảng, một nhãn mới được được ứng dụng để đóng gói và được chuyển tiếp tới cổng ra router thích hợp Lợi ích khác của mạng