Tìm hiểu công nghệ IPTV

LỜI NÓI ĐẦUNgày nay, truyền hình dựa trên giao thức Internet IPTV đang phát triển mạnh mẽ và tiến tới vị trí chủ chốt trong công nghiệp truyền hình thu phí, và đó cũng là dịch vụ thu

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, truyền hình dựa trên giao thức Internet IPTV đang phát triển mạnh mẽ và tiến tới vị trí chủ chốt trong công nghiệp truyền hình thu phí, và đó cũng là dịch vụ thu hút được sự chú ý của rất nhiều các công ty viễn thông trên thế giới IPTV là một hệ thống nhiều tiện ích, bạn có thể cảm nhận cả tín hiệu truyền hình và video song song với các dịch vụ đa phương tiện khác trên cùng một kết nối Internet Cụ thể, IPTV sử dụng một kết nối băng rộng và một hệ thống mạng phân phối các chương trình truyền hình sử dụng giao thức IP.

Trên thế giới IPTV đã được triển khai mạnh mẽ và thu được lợi nhuận rất lớn Tại Việt Nam, IPTV được công ty FPT cung cấp đầu tiên vào tháng 3 năm 2006, và đầu tháng 5 năm 2009, VNPT bắt đầu cung cấp IPTV tại Hải Phòng Như vậy, có thể thấy thị trường IPTV tại Việt Nam mới chỉ ở giai đoạn bắt đầu vì thế tiềm năng phát triển là rất lớn.

Với sự hướng dẫn của Tiến Sĩ Trần Thiện Chính và mong muốn hiểu được công nghệ mới, sau một thời gian tìm hiểu em đã hoàn thành được

quyển báo cáo thực tập tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu công nghệ IPTV”.

Do IPTV là công nghệ mới và khả năng kiến thứ còn hạn chế nên các lập luận đánh giá, trình bày trong báo cáo còn nhiều hạn chế, qua đó mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các bạn đọc để báo cáo được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Lê Anh Chiến

GIỚI THIỆU

Tên báo cáo: “Tìm hiểu công nghệ MYTV”

Sinh viên thực hiện: Lê Anh Chiến

Lớp: L11CQVT06

Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Thiện Chính

Thời gian thực hiện: 03/06/2013 – 28/07/2013

Nội dung báo cáo gồm 4 chương:

Chương 1: Nắm bắt được tổng thể về IPTV, cấu trúc mạng, vấn đề phân phối IPTV

Chương 2:Nắm bắt được các giải phải triển khai mạng phân phối nội dung IPTV

Chương 3: Nắm bắt được các vấn đề quản lý cài đặt, các sự cố, quản lý dự phòng, quản lý QoS

Chương 4: Nắm bắt được tình hình phát triền IPTV tại Hà Nội

Em xin cảm ơn sự trao đổi tận tình của Tiến Sĩ Trần Thiện Chính từ việc hướng dẫn viết một bản báo cáo tới việc giải đáp những thắc mắc của chúng tôi gặp phải khi làm báo cáo.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

GIỚI THIỆU 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 6

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN IPTV 7

1.1 Tổng thể IPTV 7

1.2 Cấu trúc mạng IPTV 7

1.2.3 Mạng phân phối băng rộng 8

1.2.4 Thiết bị khách hàng IPTVCD 8

1.2.5 Mạng gia đình 9

CHƯƠNG II: GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG PHÂN PHỐI NỘI DUNG IPTV 10

2.1 Vấn đề phân phối 10

2.2 Các loại mạng truy cập băng rộng 13

2.3 IPTV phân phối trên mạng truy nhập quang 13

2.4 IPTV phân phối trên mạng ADSL 14

2.5 IPTV phân phối trên mạng Internet 16

CHƯƠNG 3: QUẢN LÝ MẠNG IPTV 18

3.1 Hệ thống quản lý IPTV 18

3.2 Quản lý cài đặt 18

3.3 Giám sát thực thi và kiểm tra mạng 19

3.4 Quản lý dự phòng 21

3.5 Quản lý quyền nội dung số 22

CHƯƠNG 4 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN IPTV TRÊN MẠNG MAN-E CỦA VNPT HÀ NỘI 24

4.1 Mô hình dịch vụ theo thiết kế của CTIN 24

4.2 Một số công cụ giám sát giúp chủ động được chất lượng dịch vụ MyTV 26

KẾT LUẬN CHUNG 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ADSL Asymmetric Digital Subscriber

Line

Đường dây thuê bao số bất đối

xứng

CMTS Cable Modem Termination System Hệ thống kết cuối modem cápDHCP Dynamic Host Configuration

Protocol Giao thức cấu hình host độngDSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao sốDSLAM Digital Subscriber Line Access

Multiplexer

Bộ ghép kênh truy cập đường

dây thuê bao sốDVB Digital Video Broadcasting Quảng bá video số

HDTV High Definition Television Truyền hình chất lượng cao

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức internetIPTVCD IPTV Cunsumer Device Thiết bị khách hàng IPTVITU-T International Telecommunications

Union- Telecommunication

Tổ chức viễn thông quốc tế vềcác tiêu chuẩn viễn thôngMPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia về ảnh động

SD Standard Definition Định dạng chất lượng chuẩn

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN IPTV 1.1 Tổng thể IPTV

Công nghệ IPTV đang giữ phần quan trọng và có hiệu quả cao trong các mô hình kinh doanh truyền hình thu phí IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television: truyền hình qua giao thức Internet

IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa phương tiện như truyền hình ảnh, tiếng nói, văn bản, dữ liệu được phân phối qua các mạng dựa trên IP mà được quan lý để cung cấp các mức chất lượng dịch vụ, bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu (Theo ITU - TFG IPTV)

Có thể thấy, IPTV là một dịch vụ số có khả năng cung cấp những tính năng vượt trội hơn khả năng của bất kì cơ chế phân phối truyền hình nào khác Ví dụ, set - top box IPTV có thể thông qua phần mềm để cho phép xem đồng thời 4 chương trình truyền hình ở 4 cửa sổ khác nhau trên màn hiển thị, hay có thể nhận tin nhắn sms, e - mail… trong khi đang xem TV

Một số đặc tính của IPTV

Hỗ trợ truyền hình tương tác: Khả năng hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ phân phối toàn bộ các ứng dụng truyền hình tương tác Các loại dịch vụ được truyền tải thông qua một dịch vụ IPTV có thể bao gồm truyền hình trực tiếp chuẩn (SDTV), truyền hình chất lượng cao (HDTV), trò chơi tương tác, và khả năng truy nhập Internet tốc độ cao

Hỗ trợ nhiều loại thiết bị đầu cuối: Việc xem nội dung IPTV bây giờ không chỉ giới hạn thiết bị đầu cuối là TV Người dùng có thể sử dụng máy tính cá nhân hay thiết

bị di động để truy xuất vào các dịch vụ IPTV

1.2 Cấu trúc mạng IPTV

1.2.1 Cơ sở hạ tầng của mạng IPTV

Hình 1 1 Mô hình hệ thông IPTV end-to-end

1.2.2 Trung tâm dữ liệu IPTV

Trung tâm dữ liệu IPTV (IPTV Data Center) hay Headend là nơi nhận nội dung từnhiều 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

1.2.3 Mạng phân phối băng rộng

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

trongtrường 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 viễn thông có được một số lượng lớn các mạng băngrộng 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

1.2.4 Thiết bị khách hàng IPTVCD

Thiết bị khách hàng IPTVCD (IPTV Consumer Device) là các thành phần chophép user truy cập dịch vụ IPTV IPTVCD kết nối tới mạng băng rộng, chúng đảmnhiệm 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 củacácvấn 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…

1.2.5 Mạng gia đình

Mạng gia đình liên kết các thiết bị kỹ thuật số bên trong một khu vực có diện tíchnhỏ Nó cải thiện thông tin và cho phép chia sẻ tài nguyên giữa các thành viên tronggia đình Mục đích của mạng gia đình là cung cấp quyền truy cập thông tin giữa cácthiết bị kỹ thuật số xung quanh nhà thuê bao Với mạng gia đình, khách hàng có thểtiết kiệm tiền và thời gian do việc chia sẻ các thiết bị phần cứng rất tốt và dễdàng,thông qua các kết nối Internet băng rộng

CHƯƠNG II: GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG PHÂN PHỐI

NỘI DUNG IPTV 2.1 Vấn đề phân phối

Các kiểu lưu lượng mạng IP thời gian thực khác nhau được tạo ra bởi các loạidịch vụ trên nền IP khác nhau như VoIP và truy cập Internet tốc độ cao Với mỗi loạidịch vụ có những đặc điểm riêng về nội dung, vì thế cần phải có những phương thứcphân phối thích hợp Hiện nay có ba phương thức dùng để phân phối nội dung IPTVqua mạng IP là unicast, broadcast và multicast

2.1.1 Unicast

Trong truyền unicast, mọi luồng video IPTV đều được gửi tới một IPTVCD Vìthế, nếu có nhiều hơn một user IPTV muốn nhận kênh video tương tự thì IPTVCD sẽcần tới một luồng unicast riêng rẽ Một trong các luồng đó sẽ truyền tới các điểm đíchqua mạng IP tốc độ cao Nguyên tắc thực thi của unicast trên mạng IP là dựa trên việcphân 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 nókhông có hiệu quả về băng thông mạng Hình 2.1 trình bày việc thiết lập các kết nốikhi có 5 thuê bao IPTV truy cập một kênh broadcast trên mạng tốc độ cao hai chiều(two-way)

Hình 2 1 Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV

Như trên hình, khi nhiều user IPTV truy cập cùng một kênh IPTV tại cùng mộtthời điểm, thì một số các kết nối định hướng được thiết lập qua mạng Trong ví dụnày, server cần cung cấp kết nối tới mọi thuê bao có yêu cầu truy cập Kênh 10, vớitổng số là năm luồng riêng rẽ bắt đầu từ server nội dung và kết thúc tại router đích.Năm kết nối này sau đó được định tuyến tới các điểm đích của nó Các kết nối đượckéo dài tới hai tổng đài khu vực (Regional Office), với ba kết nối tới tổng đài khu vực

1 và hai kết nối tới tổng đài khu vực 2 Sau đó các kết nối được thiết lập giữa cácrouter tại tổng đài khu vực với các getway đặt trong năm hộ gia đình Đây là phươngthức truyền dẫn IP video tốt cho các ứng dụng theo yêu cầu như VoD, ở đó mỗi thuêbao nhận một luồng duy nhất

2.1.2 Broadcast

Các mạng IP cũng hỗ trợ chức năng truyền broadcast, về mặt nào đó giống nhưkênh IPTV được đưa tới mọi thiết bị truy cập được kết nối vào mạng băng rộng Khimột server được cấu hình truyền broadcast, một kênh IPTV gửi tới tất cả các thiết bịIPTVCD 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 lýcác gói tin không mong muốn Một vấn đề khác mà broadcast không phù hợp cho cácứng dụng IPTV là trong thực tế kỹ thuật truyền thông tin này không hỗ trợ việc địnhtuyến Từ lâu, hầu hết các mạng đã mở rộng việc sử dụng các router, nhưng nếutruyền broadcast thì không sử dụng định tuyến Đây là lý do làm mạng và các thiết bịIPTVCD khác bị tràn ngập khi tất cả các kênh được gửi tới tất cả mọi người.

Như hình 2.2, chỉ bản copy đơn (single) được gửi từ server nội dung tới routerphân phối Router này sẽ tạo ra hai bản copy của luồng thông tin tới và gửi chúng tớicác router đặt tại các tổng đài khu vực theo các kết nối IP định hướng Sau đó, mỗirouter sẽ tạo ra các bản copy khác để cung cấp cho các thuê bao muốn xem Vai tròquan trọng của phương thức này là làm giảm số kết nối IP và dung lượng dữ liệu đingang qua mạng 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 hạtầng 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 ýrằng, việc phát multicast nội dung IPTV thường phức tạp hơn nhiều nếu so sánh với

mô hình thông tin unicast và broadcast

Hình 2 2 Các kết nối được sử dụng trong kỹ thuật multicast

2.2 Các loại mạng truy cập băng rộng

Thử thách đặt ra là việc cung cấp đủ băng thông giữa mạng lõi backbone và thiết

bị đầu cuối tại nhà cung cấp Có 4 loại mạng truy cập băng rộng có khả năng đáp ứng

đủ các yêu cầu về băng thông IPTV là:

- Mạng truy nhập cáp quang

- Mạng DSL

- Mạng Internet

- Mạng cáp truyền hình

2.3 IPTV phân phối trên mạng truy nhập quang

IPTV yêu cầu băng thông rộng nhưng chi phí hoạt động phải thấp và tránhnhiễu Cáp quang cung cấp cho khách hàng đầu cuối một kết nối chuyên dụng tốt nhất

để thuận tiện cho việc nhận nội dung IPTV Hiện nay ta có các loại cấu trúc mạng sau:

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

• Cáp quang tới vùng lân cận (FTTN – Fiber to the neighborhood).

• Cáp quang tới lề đường (FTTC – Fiber to the curd )

• Cáp quang tới nhà khách hàng (FTTH – Fiber to the home)

Những cấu trúc mạng bên trên thường được triển khai bằng 2 loại mạng sau :

• Mạng quang thụ động (Passive Optical Network): là công nghệ kết nốiđiểm – đa điểm, sử dụng các bước sóng khác nhau để truyền dữ liệu từtrung tâm dữ liệu IPTV tới đích mà không có các thành phần điện

• Mạng quang tích cực (Active optical network): Sử dụng các thành phầnđiện giữa trung tâm dữ liệu IPTV và đầu cuối người dùng Trong thực tế sửdụng các chuyển mạch Ethernet đặt giữa trung tâm dữ liệu IPTV và điểmkết cuối của mạng

2.4 IPTV phân phối trên mạng ADSL

ADSL là công nghệ cho phép nhà cung cấp phân phối các dịch vụ băng thôngrộng trên sợi cáp đồng chỉ để truyền thoại, làm biến đổi hạ tầng mạng cáp điện thoạithànhđường dây số tốc độ cao Việc tăng quá trình thực thi được yêu cầu cho IPTV cóthể đạt được bằng cách triển khai các công nghệ DSL như ADLS, ADSL2+ và VDSL

• ADLS: Là công nghệ kết nối điểm – điểm, được gọi là bất đối xứng vì thôngtin được truyền từ trung tâm dữ liệu tới thiết bị IPTVCD nhanh hơn truyềnngược lại, vì vậy đặc tính kết nối điểm – điểm của ADSL loại trừ được các biếnđổi về băng thông của môi trường chia sẻ

• ADSL2: Được đưa ra để đáp ứng nhu cầu về băng thông, hỗ trợ các ứng dụngyêu cầu băng thông rộng của IPTV ADSL2 có 3 loại là ADSL2, ADSL2+ vàADSL(Reach)

• VDSL: Là công nghệ DSL mới nhất và phức tạp nhất hiện nay, được phát triển

để khắc phục các nhược điểm của của các phiên bản công nghệ ADSL trướcđây Loại trừ hiện tượng “thắt cổ chai” và hổ trợ khả năng tốc độ cao VDSL

có các loại sau: VDSL1, VDSL2, VDSL2(Long Reach), VDSL2(Short Reach)

Hình 2 3 IPTV trên cấu trúc mạng ADSL

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 ngànuser Các hệ thống này dễ dàng thêm các thuê bao mới bằng cách tách và khuếch đạitín 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

Kỹ thuật HFC: Là cấu hình mạng hỗn hợp của cáp quang, cáp đồng trục được sử dụng để phân phối các dịch vụ truyền hình kỹ thuật số Kỹ thuật HFC có những thuận lợi sau:

• Truyền dẫn đồng thời tín hiệu số và tín hiệu tương tự

• Chung hòa giữa việc tăng dung lượng và yêu cầu tin cậy của hệ thống IPTV

• Tốc độ cao

Việc phân phối IPTV trên truyền hình cáp sử dụng mạng chuyển mạch video sốSDV trên nền IP nên cần phải lắp đặt thêm một số thiết bị mới như router, bộ giải mã

• Một số lượng lớn băng thông mạng sẽ được lưu trử bởi vì nhà khai thác chỉ được yêu cầu một kênh truyền hình đơn lẻ tới bộ giải mã STB.

• Dư thừa băng thông cho phép nhà khai thác có thể phân phối các dịch vụ và nộidung IPTV tới thuê bao của họ

• Nhà khai thác có thể giám sát một cách chính xác nội dung đã xem của mỗi thuê bao

2.5 IPTV phân phối trên mạng Internet

Hình 2 4 Cấu trúc mạng các kênh truyền hình internet

Mạng Internet có tốc độ băng thông rộng kết hợp với các tiến bộ trong kỹ thuật nén dữ liệu và có nhiều chương trình để lựa chọn IPTV triển khai trên Internet có các kiểu ứng dụng sau:

• Các kênh truyền hình Internet streaming: Công nghệ streaming cho phép các multimedia server truyền đi qua mạng Internet (IP) các dòng

dữ liệu liên tiếp có thể giải nén và hiển thị ngay lập tức khi tới phía người dùng Để download về một đoạn phim ngắn cũng có thể mất tới