Mô hình triển khai IPTV của VNPT tại Hà Nội và giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng dịch vụ VNPT’s IPTV Implementation in Hanoi and Solutions to Improve Service Quality

Mô hình triển khai IPTV của VNPT tại Hà Nội và giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng dịch vụ VNPT’s IPTV Implementation in Hanoi and Solutions to Improve Service Quality NXB H. : ĐHCN, 2012 Số trang 110 tr. + Lại Long Hải Trƣờng Đại học Công nghệ Luận văn ThS ngành: Kỹ thuật điện tử; Mã số: 60 52 70 Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS. Ngô Thái Trị

Mô hình triển khai IPTV của VNPT tại Hà Nội và giải pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ

VNPT’s IPTV Implementation in Hanoi and Solutions to Improve Service Quality

NXB H : ĐHCN, 2012 Số trang 110 tr +

Lại Long Hải

Trường Đại học Công nghệ Luận văn ThS ngành: Kỹ thuật điện tử; Mã số: 60 52 70 Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Ngô Thái Trị

Năm bảo vệ: 2012

Abstract Luận văn giới thiệu tổng quan về Internet Protocol Television (IPTV) như các khái

niệm liên quan, truyền tải nội dung IPTV và các mô hình triển khai IPTV Nghiên cứu hiện trạng

cơ sở hạ tầng của VNPT và triển khai dịch vụ IPTV của VNPT tại Hà Nội Đưa ra giải pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV tại Hà Nội

Keywords: Kỹ thuật điện tử; Truyền hình băng rộng; Truyền hình giao thức; Viễn thông; Mạng

truyền thông

Content

Để đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội, ngoài truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp số thì truyền hình theo phương thức IP (IPTV) ngày càng được phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới Với

sự hậu thuẫn của viễn thông, IPTV dễ dàng cung cấp nhiều hoạt động tương tác hơn, cung cấp sự cạnh tranh mạnh mẽ hơn cho các doanh nghiệp kinh doanhdịch vụ truyền hình IPTV có cơ hội lớn để phát triển nhanh chóng khi mà mạng băng rộng đã có mặt ở khắp mọi nơi Dựa trên nền tảng cơ sở hạ tầng mạnh mẽ, VNPT Hà Nội không chỉ triển khai IPTV trên mạng băng rộng xDSL mà còn triển khai IPTV trên nền FTTx để mạng đến cho khách hàng những trải nghiệm thực sự thú vị khi xem truyền hình Nhằm mục đích tìm hiểu về thực trạng triển khai IPTV tại VNPT – Hà Nội và từ đó đưa ra phương án

để nâng cao chất lượng, đồ án được xây dựng với bố cục như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về IPTV

Chương 2: Triển khai dịch vụ IPTV của VNPT tại Hà Nội

Chương 3: Giải pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV

Kết Luận

Do nội dung kiến thức của đề tài còn mới, khả năng còn hạn chế nên quyển đồ án này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo góp ý của các thầy cô giáo và đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện và được áp dụng vào thực tế mang lại hiệu quả cao

GIỚI THIỆU VỀ IPTV

Khái niệm IPTV

ITPV được định nghĩa chính thức như sau: IPTV 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 quản lý để cung cấp

các cấp chất lượng dịch vụ, bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu (theo ITU – TFG IPTV)

Cấu trúc mạng IPTV

Hình 1.1: Cấu trúc mạng IPTV Các dịch vụ và ứng dụng của IPTV

Các dịch vụ của IPTV

Các ứng dụng của IPTV

Truyền tải nội dung IPTV

Tổng quan về mô hình IPTV (IPTVCD)

Mô hình truyền thông trong IPTV có 7 lớp và một lớp tùy chọn được xếp chồng lên nhau Các dữ liệu video ở phía thiết bị gửi được truyền từ lớp cao xuống lớp thấp trong mô hình IPTV, và được truyền

đi trong mạng băng rộng bằng các giao thức của lớp vật lý Ở thiết bị nhận, dữ liệu nhận được chuyển từ lớp thấp nhất đến lớp trên cùng trong mô hình IPTV

Mô hình IPTV và truyền tải các nội dung MPEG

Lớp mã hóa video

Lớp đóng gói video

Lớp cấu trúc dòng truyền tải

Lớp truyền tải thời gian thực

Lớp truyền tải

Lớp IP

Lớp liên kết dữ liệu

Lớp vật lý

MỘT SỐ MÔ HÌNH TRIỂN KHAI IPTV

Mô hình triển khai IPTV trên mạng xDSL

Mô hình triển khai IPTV trên mạng băng rộng:

Mô hình triển khai trên mạng FTTx:

Khả năng của PON

Mô hình triển khai IPTV trên mạng truyền hình cáp

Mô hình triển khai trên mạng HFC

Mô hình triển khai IPTV cáp dựa trên hệ thống quảng bá DVB-C:

Mô hình triển khai IPTV trên mạng Wimax

Hiện trạng cơ sở hạ tầng của VNPT

Mạng đường trục

PE/

BRASs

Core router M160

Core router M160

Core router M160

PE/

BRASs

PE/

BRASs

Hình 2.1: Mạng đường trục của VNPT Mạng đường trục của VNPT có nhiệm vụ truyền dẫn các lưu lượng thông tin liên tỉnh cũng như thông tin đi quốc tế Hệ thống mạng đường trục gồm các core router, các PE và BRAS

Mạng gom và mạng truy nhập

Mô hình đấu nối IPTV tại VNPT

Mạng MAN-E tại VNPT Hà nội

Triển khai IPTV trên mạng cáp đồng tại VNPT Hà Nội:

Mô hình triển khai:

MAN E VNPT N i

10 G e

PE VTN

Switch Agg

Switch Core

BRAS VNPT N i

PW

PW

Modem ADSL 4port-multi PVC

P W

Switch Core

IP DSLAM

PVC0 (0/35): PPPoE PVC1 (2/35): Bridge1483

PC Access Internet

STB (Set Top Box) IPTV

Port0: PVC0: VPI/VCI:0/35 PPPoE- S-VLAN Internet Port0: PVC1: VPI/VCI:2/35 Bridge- S-VLAN 8 map nh

VASC IPTV Head Center

S-VLAN, IPTV VLAN 8,9 VFI8

Internet

Cap AV/ HDMI

Lưu ý chỉ dùng cáp DMI khi ivi hỗ rợ D v khách h ng lắp STB loại D)

Ghi ch : chỉ tri n khai trên

IP DSLAM Huawei MA5600 v

IP DSLAM Alcatel ISAM7302

Hình 2.6: Dịch vụ MyTV cung cấp đồng thời với dịch vụ truy nhập Internet MegaVNN trên cáp

đồng

Đo đạc thực tế:

Bảng 2.3: Kết quả đo kiểm IPTV trên đường cáp đồng

Kênh

Broadcast

thái

thái

Kênh VOD SD Trạng

thái

thái

Jitter current 1 ms Pass 0 ms Pass

Đánh giá hoạt động của mô hình:

Đối với kênh HD sử dụng trên đường ADSL cáp đồng: thì chất lượng không được đảm bảo Hạn chế lớn nhất của việc triển khai IPTV trên mạng cáp đồng là : do suy hao trên đường truyền lớn nên khoảng cách tối đa từ Tổng Đài đến nhà khách hàng phải nhỏ hơn 2 km vì vậy hạn chế rất nhiều khách hàng muốn đăng ký dịch vụ IPTV của VNPT Hà Nội

Triển khai IPTV trên mạng FTTx:

Mô hình triển khai:

Hình 2.8: Dịch vụ MyTV HD cung cấp đồng thời với dịch vụ truy nhập Internet FiberVNN trên cáp

quang

Đo đạc thực tế:

Bảng 2.5: Kết quả đo kiểm IPTV trên mạng FTTx

Kênh

Trạng thái HD

Trạng thái

current

Video Rate

3.702

8.463

Kênh

Broadcast SD

Trạng thái HD

Trạng thái

Jitter

Video Rate

3.291

8.877

Đánh giá hoạt động của mô hình:

Là giải pháp kết nối hoàn toàn bằng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến tận nhà khách hàng

Ưu điểm lớn nhất của mô hình triển khai trên mạng FTTx so với internet ADSL FTTH có tốc độ nhanh hơn nhiều lần (khoảng 200 lần), và có tốc độ tải lên và tải xuống như nhau

Ngoài ra, FTTx còn có tốc độ truy nhập, độ bảo mật cao, chất lượng tín hiệu ổn định, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường Chiều dài cáp cũng cho phép nâng cấp băng thông dễ dàng khi

có nhu cầu

Triển khai IPTV trên nền GPON:

2.4.1 Kiến trúc GPON

2.4.2 Mô hình triển khai IPTV trên mạng GPON

Hình 2.11: Mô hình triển khai IPTV trên mạng GPON

2.4.3 Đánh giá hoạt động của mô hình:

Mỗi khách hàng được kết nối tới mạng quang thông qua một bộ chia quang thụ động Tín hiệu download truyền tới các hộ gia đình được mã hóa để tránh việc xem trộm Tín hiệu upload được kết hợp bằng việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian sẽ điều khiển việc sử dụng các khe thời gian cho việc truyền dữ liệu đường uplink một cách tối ưu nhất

Ưu điểm của GPON là sử dụng các thiết bị chia quang Splitter không cần cấp nguồn điện, nên

có giá thành rẻ và có thể đặt ở bất kỳ đâu, không phụ thuộc vào các điều kiện môi trường, không cần phải cung cấp năng lượng cho các thiết bị giữa phòng máy trung tâm và phía người dùng Ưu điểm này cũng giúp giảm được chi phí bảo dưỡng, vận hành Đây hiện là công nghệ sử dụng băng thông download và upload tốc độ cao nhất được khai thác

Giải pháp hạn chế tắc nghẽn trên mạng truyền tải IPTV

Đánh giá hoạt động của các mô hình hiện tại:

Tại mỗi phân vùng Sw 7609 Agg, dịch vụ VOD sử dụng VLAN 8 chung cho khách hàng MyTV trên IP DSLAM và L2 Switch, chạy theo mô hình Layer 2 thuộc cùng một miền Broadcast nên khi xảy

ra lỗi mức độ nhiều thuê bao ảnh hưởng như:

 Lỗi do Broadcast storm gây nghẽn VLAN 8

Do vậy chia nhỏ miền Broadcast sẽ có ưu điểm sau :

IP-DSLAM, G-PON, L2Switch

Phương án thực hiện tách VLAN VOD

Tại mỗi Agg cấu hình các VLAN, Subnet theo quy hoạch tại phụ lục dưới:

TT Các Vlan cũ Vai trò

Các Vlan mới

Vai trò

VoD cho IP DSLAM đấu vào Acc 7606

3

10

Test

Sử dụng cho dịch

vụ trên GPON

4

VoD cho MyTV cáp quang đấu vào 6424; 3400

5

VoD cho IP DSLAM đấu vào

7609

Bảng 3.1: Quy hoạch VLAN mới cho dịch vụ MyTV

Hình 3.2: Mô hình sau khi chia tách VLAN-VOD

 Loại thiết bị IP DSLAM:

 Loại thiết bị layer2 Switch (6424 ALU, ME 3400 cisco):

biên dịch trên cổng Switch (translate) từ VLAN 11 sang VLAN 8 (Không phải thay đổi tại đầu cuối CPE thuê bao)

Quản lý QoS và QoE trong IPTV để nâng cao chất lượng dịch vụ

Các khái niệm đánh giá chất lượng IPTV

Yêu cầu chất lượng trải nghiệm QoE cho IPTV

Hình 3.4: QoS và QoE của dịch vụ IPTV Theo khuyến nghị ITU-T G.1080, QoE gồm các yêu cầu chủ yếu ở lớp ứng dụng và dịch vụ:

a QoE cho video và audio:

b QoE cho ký tự và hình vẽ:

c Yêu cầu về chức năng điều khiển:

d Yêu cầu về các dịch vụ cộng thêm và hỗ trợ:

Phương pháp đánh giá QoE:

Phương pháp đánh giá QoE chủ quan:

Phương pháp đánh giá chủ quan sử dụng một nhóm người để phân loại và đánh giá chất lượng hình ảnh Môi trường và con người dùng để kiểm tra chủ quan khác nhau đối với các nhà cung cấp dịch

vụ khác nhau Các bước để thực hiện kiểm tra chủ quan như sau:

Các môi trường kiểm tra thường tuân theo hệ thống định nghĩa bởi ITU-R BT 500 là MOS (Mean Opinion Score) với thang điểm:

MOS

hiện đánh giá

quan:

hình để đánh giá QoE của dịch vụ IPTV MPQM không cần đến sự so sánh giữa hình ảnh gốc và hình ảnh nhận được Điểm cơ bản này mang lại tính khả thi và độ mở rộng cao cho MPQM trong thực tế

Từ đầu vào là xác suất mất gói (Packet Loss Probability), phân tích lượng thông tin được hình ảnh truyền tải (entropy analysis), độ biến thiên trễ (jitter), độ xung gốc (Program Clock Reference), loại mã hóa (MPEG2, H264), MPQM đưa ra thang điểm 5 cho chất lượng IPTV, “Excellent” tương

Mức độ cảm nhận đối với kênh IPTV Điểm MOS

Tạm chấp nhận

Mức độ cảm nhận đối với

kênh IPTV

Thang điểm MOS

ứng thang điểm 5, “Good” tương ứng thang điểm 4, “Fair” tương ứng thang điểm 3, “Poor” tương ứng thang điểm 2, “Bad” tương ứng thang điểm 1

V-factor cũng là một sự triển khai dựa trên mô hình gốc MPQM Tuy nhiên, ngoài việc “cho điểm” đánh giá chất lượng của hình ảnh, V-factor còn cung cấp thêm những thông tin cần thiết cho việc theo dõi và phân tích các nguyên nhân gây ra vấn đề chất lượng

Tiêu chuẩn dịch vụ IPTV

Tiêu chuẩn này bao gồm các chỉ tiêu chất lượng đánh giá chủ yếu cho các dịch vụ sau:

Đối với chỉ tiêu chất lượng hình ảnh, âm thanh nói chung sẽ bao gồm các yêu cầu sau:

Khi hình ảnh âm thanh được truyền qua mạng IP – NGN chúng ta quan tâm tới các yếu tố ảnh hưởng do mạng IP tạo ra

Hình 3.8 mô tả quá trình xử lý của mạng theo cơ chế từ trên xuống Cơ chế này liên quan chặt chẽ tới QoE và QoS QoE và QoS phải đảm bảo các tiêu chí mà DLS forum đưa ra cho các dịch vụ multiplay

Hình 3.8: Quá trình xử lí QoE/QoS

Hình 3.10: Tỉ lệ mất gói liên quan tới chất lượng QoE của hình ảnh

Chỉ tiêu chung:

- Jitter <50 ms

- Delay <200 ms

- Zapping times <2 seconds

Đề xuất mô hình quản lý QoE và QoS trong IPTV tại VNPT Hà Nội

Hình 3.11: Sơ đồ hệ thống quản lý chất lượng IPTV

Hệ thống quản lý chất lượng dịch vụ IPTV thường được thiết kế nằm giữa cấu trúc mạng của nhà cung cấp dịch vụ và cấu trúc mạng của người sử dụng Sơ đồ bố trí hệ thống quản lý được mô tả như hình trên

Thuật toán của tiến trình QoE có thể biểu diễn ở hình dưới:

Hình 3.12: Thuật toán tiến trình QoE

Đầu tiên, hệ thống đo các tham số QoS từ các phần tử trên cấu trúc mạng ứng với mỗi kênh IPTV Các tham số QoS này được đưa vào để tính toán QoE tương ứng Việc tính toán được thực hiện qua việc so sánh các tham số QoS này với các tham số QoS và QoE chuẩn (có được từ các tính toán như trong phần phương pháp đánh giá QoE) Nếu các tham số đo được nằm trong phạm vi cho phép, hệ thống không tác động gì Nếu các giá trị đo được vượt quá các giá trị quy định, hệ thống thực hiện các thay đổi trên mạng để cải thiện các tham số QoS đến giá trị cho phép hoặc đưa ra các thông báo để người quản trị có các biện pháp khắc phục các sự cố làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ

Hình 3.13: Mô hình triển khai Quản lý QoE và QoS trong thực tế Đánh giá hoạt động của mô hình:

và việc quản lý QoS tại tất cả các vị trí trên toàn mạng giúp nhà quản lý dễ dàng xác định vị trí cần tác động để nâng cao chất lượng dịch vụ, rút ngắn thời gian sửa chữa

suy giảm chất lượng dịch vụ phía khách hàng để có biện pháp khắc phục kịp thời nhằm mang lại sự hài lòng về chất lượng dịch vụ từ khách hàng

Các biện pháp đảm bảo QoS cho IPTV

Để đảm bảo QoS cho IPTV cần phải dựa vào các yêu cầu chất lượng của dịch vụ này Như đã nói ở trên, đối với IPTV trong thời điểm hiện tại, chất lượng IPTV chủ yếu là chất lượng các dịch vụ liên quan đến video

Hình 3.14: Các thành phần của IPTV

Các biện pháp đảm bảo QoS IPTV ở mạng nôi dung (Head-end)

Việc đảm bảo chất lượng ở video head-end phải xuất phát từ chất lượng video và audio nguồn

Sử dụng các kỹ thuật nén là phương pháp quan trọng được sử dụng ở head-end, vừa đảm bảo chất lượng video, vừa đảm bảo lưu lượng luồng video/audio không quá lớn

Các biện pháp đảm bảo QoS ở mạng quản lý

Middle ware phải cung cấp các tính năng bảo mật, xác nhận, tính cước, giám sát hệ thống, đồng thời phải cung cấp một EPG đầy đủ tiện ích và thân thiện với người dùng

Các biện pháp đảm bảo QoS ở mạng gia đình (Home netwok)

Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng IPTV trong mạng gia đình là STB Chất lượng STB

sẽ quyết định cái mà khách hàng được xem

Các biện pháp đảm bảo QoS ở mạng truyền dẫn

 Cải thiện hiệu năng mạng NP (Network Performance)

Các tham số NP được quan tâm bao gồm: băng thông, trễ, biến động trễ (jitter) và mất gói

a Băng thông: IPTV được xem là một ứng dụng “ngốn băng thông”

Các biện pháp nhằm tăng băng thông:

Nâng cấp đường truyền: đây được xem là phương pháp hiệu quả nhất nhưng cũng là phương pháp tốn kém nhất

Sử dụng các QoS class để phân luồng ưu tiên lưu lượng

Nén frame dữ liệu ở layer 2: biện pháp này có hiệu quả tuy nhiên làm tăng thời gian trễ do tính phức tạp của các giải thuật nén

Nén Header, đây cũng là một phương pháp rất hiệu quả nhất là trong trường hợp các gói tin có tỉ

số dữ liệu/header nhỏ (RTP)

b Trễ đầu cuối đến đầu cuối (end-to-end delay):

c Mất gói (Packet Loss)

d Biến động trễ (Jitter)

Các biện pháp đảm bảo QoS liên quan đến xử lý lưu lượng

Các biện pháp đảm bảo QoS liên quan đến xử lý lưu lượng là các biện pháp được xem là hiệu

quả nhất và được sử dụng rộng rãi nhất Đôi khi, khái niệm QoS còn được định nghĩa là: “Khả năng phân biệt đối xử với các lưu lượng khách nhau” (theo Cisco) Các biện pháp này được gọi là các cơ chế

QoS

IPTV được các chuyên gia nhìn nhận là một công nghệ có khả năng mang tới lợi nhuận rất lớn cho các nhà cung cấp viễn thông trong một tương lai gần IPTV có thể thay đổi phương thức xem các chương trình truyền hình và là một cuộc cách mạng trong việc tạo ra nội dung Với sự phát triển của công nghệ truy cập băng rộng và các thiết bị sản xuất chương trình truyền hình, các chuyên gia tin tưởng rằng IPTV thực sự có khả năng cạnh tranh với các chương trình truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp hay các loại truyền hình thông thường

Mặc dù IPTV vẫn trong giai đoạn bắt đầu, nhưng đã có sự phát triển của một số nhà cung cấp cũng như số lượng thuê bao Hiện tại IPTV là một nhân tố quan trọng trong thị trường truyền hình thu phí, và trong tương lai các nhà cung cấp IPTV sẽ cho ra các dịch vụ mới và sẽ thu hút được rất nhiều khách hàng

Với nội dung đã được trình bày ở trên, luận văn đã đưa ra được cái nhìn tổng quát về công nghệ IPTV, phương pháp đóng gói dữ liệu video qua từng lớp, một số mô hình triển khai IPTV hiện nay Luận văn

đã đưa ra và đánh giá mô hình triển khai IPTV của VNPT tại Hà Nội và giải pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ