Ứng dụng của chuẩn nén trong công nghệ IPTV luận văn tốt nghiệp đại học

HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức vận chuyển văn bảnHTTPS Hyper Text Transfer Protocol Secure Giao thức HTTP bảo đảm IP Internet Protocol Giao thức Internet IPTV Internet Proto

Trờng Đại học vinh Khoa ĐIệN Tử VIễN THÔNG

=====  =====

Đồ áN tốt nghiệp ĐạI HọC

Đề tài:

ứng dụng của chuẩn nén trong CÔNG NGHệ iptv

Giảng viên hớng dẫn : ThS Lê đình công Sinh viên thực hiện : nguyễn bùi thành Lớp : 47k - đtvt

Vinh, 5/2011

LỜI NÓI ĐẦU

Lời đầu tiên em chân thành cảm ơn Thầy giáo Thạc sĩ Lê Đình Công

đã nhiệt huyết hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học này Emxin gửi lời cảm ơn tới quý thầy cô trong khoa Điện tử Viễn thông Đại họcVinh Những người đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ em về mặt kiến thức

để em có thể thực hiện tốt đồ án Đồng gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thểcác bạn trong lớp 47K ĐTVT đã giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian qua

Đồ án hoàn thành đúng tiến độ là do sự cố gắng không biết mệt mỏicủa em trong suốt thời gian qua Tuy nhiên do công nghệ IPTV là công nghệđang mới, khả năng kiến thức còn hạn chế nên trong cách trình bày cũng nhưlập luận đang còn nhiều sai sót không thể tránh khỏi Mong thầy cô và cácbạn thông cảm và cùng nhau đóng góp ý kiến sửa chữa để đồ án của em thànhmột tài liệu tham khảo cho mọi người muốn tìm hiểu về công nghệ truyềnhình IPTV

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Bùi Thành

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ IPTV 1

1.1 Khái niệm IPTV 2

1.2 Dịch vụ và ứng dụng IPTV 3

1.2.1 Dịch vụ truyền hình quảng bá 3

1.2.2 On Demand - Dịch vụ theo nhu cầu 5

1.2.3 Interactive - Dịch vụ tương tác 7

1.2.4 Dịch vụ thông tin và truyền thông 9

1.2.5 Các dịch vụ gia tăng khác 11

1.3 Cấu trúc mạng IPTV 12

1.3.1 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV 12

1.3.2 Cấu trúc chức năng IPTV 14

1.4 Phân phối IPTV 16

1.5 Công nghệ cho IPTV 17

1.5.1 Vấn đề xử lý nội dung 17

1.5.2 VoD và Video server 18

1.5.3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động 21

TÓM TẮT 22

CHƯƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV 24

2.1 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang 24

2.1.1 Mạng quang thụ động 25

2.1.2 Mạng quang tích cực 30

2.2 IPTV phân phối trên mạng ADSL 30

2.2.1 ADSL 31

2.2.2 ADSL2 33

2.2.3 VDSL 34

2.3 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp 37

2.3.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC 37

2.3.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp 38

2.4 IPTV phân phối trên mạng Internet 41

2.4.1 Các kênh truyền hình Internet Streaming 41

2.4.2 Download Internet 43

2.4.3 Chia sẻ video ngang hàng 44

2.5 Các công nghệ mạng lõi 44

2.5.1 ATM và SONET/SDH 45

2.5.2 IP và MPLS 46

2.5.3 Metro Ethernet 48

TÓM TẮT 49

CHƯƠNG 3 CHUẨN NÉN SỬ DỤNG TRONG IPTV 50

3.1 Nén MPEG 50

3.1.1 Quá trình nén MPEG 50

3.1.2 Các ảnh trong chuẩn nén MPEG 53

3.2 Chuẩn nén MPEG 2 55

3.3 Chuẩn nén MPEG 4 56

3.4 Chuẩn nén MPEG 4 Part 10 60

3.4.1 Cấu trúc phân lớp của H.264/AVC 60

3.4.2 H.264 CODEC 62

3.4.3 Các đặc điểm chính của MPEG-4 Part 10 65

3.4.4 Ưu điểm của H.264/AVC 72

3.4.5 Các ứng dụng của H.264/AVC 73

TÓM TẮT 74

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 IPTV Công nghệ của tương lai 1

Hình 1.2 Các dịch vụ IPTV được cung cấp 4

Hình 1.3 Mô hình mạng IPTV end to end 13

Hình 1.4 Cấu trúc chức năng mạng IPTV 14

Hình 1.5 Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV 16

Hình 1.6 Các kết nối được sử dụng trong kỹ thuật multicast 17

Hình 1.7 Cấu hình hệ thống VoD 19

Hình 1.8 Mô hình triển khai Server 20

Hình 2.1 Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON 27

Hình 2.2 IPTV trên cấu trúc mạng ADSL 32

Hình 2.3 Mạng HFC end-to-end 38

Hình 2.4 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV 40

Hình 2.5 Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet 42

Hình 2.6 Hạ tầng mạng lõi IPTV 44

Hình 2.7 Topology mạng lõi MPLS 47

Hình 3.1 Nguyên lý nén MPEG 52

Hình 3.2 Giải nén MPEG 53

Hình 3.3 Cấu trúc ảnh MPEG 54

Hình 3.4 Chuẩn nén MPEG 2 55

Hình 3.5 Tổ hợp khung hình trong MPEG 4 58

Hình 3.6 Cấu trúc mã hóa và giải mã video MPEG 4 59

Hình 3.7 Cấu trúc phân lớp của H.264 60

Hình 3.8 Sơ đồ bộ mã hóa video H.264/MPEG 4 part 10 63

Hình 3.9 Sơ đồ giải mã video H.264/MPEG 4 part 10 65

Hình 3.10 Bù chuyển động 66

Hình 3.11 Tham chiếu đa ảnh 66

Hình 3.12 Mode dự đoán thành phần chói 68

Hình 3.13 Mode dự đoán 16x16 liên ảnh 68

Hình 3.14 Dự đoán ảnh I 69

Hình 3.15 Loại bỏ dư thừa không gian 70

Hình 3.16 Thứ tự truyền các block trong 71

Hình 3.17 Mã hóa Entropy 71

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 So sánh các công nghệ mạng PON: BPON,EPON và GPON 29Bảng 2.2 So sánh các công nghệ DSL 36Bảng 2.3 Các chuẩn OC SONET 45

Bảng 2.4 Định dạng MPLS header 46

AON Active Optical Network Mạng quang tích cực

BPON Broadband Passive Optical

CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm

DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol

Giao thức cấu hình host động

DRM Digital Rights Management Quản lý quyền nội dung số

DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

DSLAM Digital Subscriber Line

Access Multiplexer

Bộ ghép kênh truy cập dây thuê bao số

DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá video số

DVD Digital Video Disc Đĩa video kỹ thuật số

DWDM Dense Wavelength Division

Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo mật độbước sóng

EPG Electronic Program Guide Chỉ dẫn chương trình điện

EPON Ethernet PON Mạng quang thụ động

EVC Ethernet Virtual Connection Kết nối ảo Ethernet

FTP File Transfer Protocol Giao thức vận chuyển file

FTTC Fiber To The Curd Cáp quang tới lề đường

FTTH Fiber To The Home Cáp quang tới hộ gia đình

FTTN Fiber To The Neighbourhood Cáp quang tới vùng lân cận

FTTRO Fiber To The Regional Office Cáp quang tới tổng đài khu vựcGiE Gigabit Ethernet Giao thức Gigabit Ethernet

GPON Gigabit PON Mạng quang thụ động Gigabit

HD High Definition Định dạng chất lượng

HDTV High Definition Television Truyền hình chất lượng

HFC Hybrid Fiber Coaxial Hỗn hợp cáp quang/đồng

HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức vận chuyển văn bảnHTTPS Hyper Text Transfer Protocol

Secure

Giao thức HTTP bảo đảm

IP Internet Protocol Giao thức Internet

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức

IPTVC

D

IPTV Cunsumer Device Thiết bị khách hàng IPTV

IRD Integrated Receiver Decoder Bộ giải mã đầu thu tích hợp

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ InternetITU-T International

Telecommunications

Union – Telecommunication

Tổ chức viễn thông quốc tế về các tiêu chuẩn viễn thông

LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn

LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

MEF Metre Ethernet Forum Diễn đàn Metro Ethernet

MIB Base Information

Management

Cơ sở thông tin quản lý

MPEG Moving Picture Experts

NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng

NTSC National Television System

Committee

Ủy ban hệ thống truyền hình quốcgia (Mỹ)

OC Optical Carrier Sóng mang quang

OSS Operational Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động

OLT Optical Line Termination Kết cuối đường quang

ONT Optical Network Termination Kết cuối mạng quang

OSI Open Systems

Interconnection

Liên kết hệ thống mở

PC Personal Computer Máy tính cá nhân

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

PSTN Public Switched Telephone

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

RF Radio Frequency Tần số vô tuyến

RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức streaming thời gian

SLA Service Level Agreement Cam kết cấp độ dịch vụ

SMIL Synchronized Multimedia Ngôn ngữ tích hợp đa tiện đồng

bộ hóaSNMP Simple Network Management

Protocol

Giao thức quản lý mạng đơn giản

SONET Synchronous Optical

Network

Mạng quang đồng bộ

TCP/IP Transmission Control

Protocol Internet Protocol

Giao thức điều khiển vận chuyển trên nền IP

URL Universal Resource Locator Bộ xác định địa chỉ tài nguyênVoD Video on Demand Video theo yêu cầu

VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Với những sự quan tâm giúp của thầy cô và mọi người,em đã hoàn

thành đồ án tốt nghiệp có tên là “ Công nghệ IPTV và ứng dụng của chuẩn

nén trong IPTV” Đồ án này được em thực hiện trong 3 chương như sau:

- Chương 1: Tổng quan về dịch vụ IPTV bao gồm các ý chính như kháiniệm IPTV, cấu trúc và chức năng của IPTV, phân phối, công nghệ và dịch

vụ ứng dụng IPTV…

- Chương 2: Các kỹ thuật phân phối mạng IPTV bao gồm IPTV phânphối trên cáp quang, phân phối trên mạng ADSL, phân phối trên mạng truyềnhình cáp, phân phối trên mạng Internet và các kỹ thuật mạng lõi dùng trongIPTV

- Chương 3: Chuẩn nén sử dụng trong IPTV bao gồm các chuẩn nénMPEG, MPEG 2, MPEG 4, MPEG 4 part 10…

Trên thế giới IPTV được triển khai mạnh mẽ và thu được lợi nhuận rấtlớn.Tại Việt Nam, IPTV được công ty FPT cung cấp đầu tiên vào tháng 3năm 2006, và đầu tháng 5 năm 2009 tại Hải Phòng Truyền hình dựa trêngiao thức Internet IPTV đang phát triển mạnh mẽ và tiến tới vị trí chủ chốttrong 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 hệthống nhiều tiện ích, bạn có thể nhận cả tín hiệu truyền hình và video songsong với các dịch vụ đa phương tiện khác trên cùng một kết nối Internet.Thực sự IPTV đang tiến đến một nấc thang mới của công nghệ và dịch vụphục vụ cho đời sống con người IPTV sử dụng một kết nối băng rộng vàmột hệ thống mạng phân phối các chương trình truyền hình sử dụng giaothức IP 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

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ IPTV

Như chúng ta đã biết sự ra đời của truyền hình trong thế kỷ trước làmột bước đột phá của nhân loại về nghiên cứu khoa học công nghệ Trải quahơn 60 năm phồn thịnh của truyền hình tương tự với sự chuyển đổi linh hoạt

từ truyền hình đen trắng sang truyền hình màu Tiếp đến là sự ra đời củatruyền hình kỹ thuật số với các hoạt động được nâng cấp tới một mức độ tinh

vi hơn Đặc biệt khi có sự kết hợp cùng của mạng Internet ra đời và hội nhậpvới tốc độ chóng mặt Một kỹ thuật mới gọi là truyền hình trên giao thứcInternet gọi là IPTV (viết tắt của: Internet Protocol Television) Công nghệnày mang lại cho chúng ta nhiều lựa chọn chất lượng hơn,mang tính đột pháhơn từ trước tới nay

Hình 1.1 IPTV Công nghệ của tương lai

1.1 Khái niệm IPTV

IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television - truyềnhình qua giao thức Internet

ITPV theo định nghĩa chính thức như sau: IPTV được định nghĩa là cácdịch vụ đa phương tiện như truyền hình ảnh, tiến nói, văn bản, dữ liệu đượcphân phối qua các mạng dựa trên IP mà được quan lý để cung cấp các cấp

chất lượng dịch vụ, bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu (theo

ITU - T FG IPTV)

Trước đây, công nghệ này gần như không thể hoạt động được do tốc độkết nối quay số quá chậm., nhưng trong vài năm tới, IPTV sẽ trở nên thịnhhành bởi hơn 100 triệu hộ gia đình trên toàn thế giới đã đăng ký thuê baobăng thông rộng Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông coi IPTV như một cơhội để tăng doanh thu trên thị trường và là vũ khí lợi hại chống lại sự bànhtrướng của truyền hình cáp

Khi mới bắt đầu IPTV được gọi là truyền hình giao thức Internet hay làTelco TV hoặc truyền hình băng rộng (Broadband Television) Thực chất tất

cả các tên trên đều sử dụng để nói đến việc phân phối truyền hình băng rộngchất lượng cao hoặc nội dung âm thanh hình ảnh theo yêu cầu trên một mạngbăng rộng IPTV là một định nghĩa chung cho việc áp dụng để phân phối cáckênh truyền hình truyền thống phim truyện và nội dung video theo yêu cấutrên mạng riêng Từ góc nhìn của người sử dụng thì IPTV chỉ hoạt động nhưmột dịch vụ truyền hình trả tiền Góc nhìn của nhà cung cấp thì IPTV baogồm việc thu nhận, xử lý và phân phối chính xác nội dung truyền hình tớithuê bao thông qua hạ tầng mạng sử dụng IP Theo định nghĩa được đưa rabởi hiệp hội viễn thông quốc tế tập trung vào nhóm IPTV thì IPTV là cácdịch vụ đa phương tiện (dữ liệu truyền hình, video, âm thanh, văn bản, đồhọa) được phân phối trên một mạng IP có sự quản lý để cung cấp các mứcyêu cầu về chất lượng dịch vụ, an toàn, có tính tương tác cao cà tin cậy, IPTV

có một số đặc điểm sau:

Hỗ trợ truyền hình tương tác: IPTV cho phép tất cả các nhà cung cấp

dịch vụ phân phối đầy đủ các ứng dụng của truyền hình tương tác Các dạngdịch vụ IPTV có thế phân phối bao gồm chuẩn truyền hình trực tiếp, truyềnhình hình ảnh chất lượng cao HDTV (High Definition Television), các tròchơi tương tác và truy cập Internet tốc độ cao

Dịch thời gian: IPTV kết hợp với một bộ ghi hình video số cho phép

dịch chuyển thời gian để xem chương trình (ghi hình và lưu trữ để có thể xemlại sau)

Tính cá nhân: Một hệ thống IPTV end to end hỗ trợ thông tin có tính

hai chiều và cho phép người sử dụng xem các chương trình theo sở thích,thói quen

Yêu cầu băng thông thấp: IPTV không phân phối mọi kênh cho người

sử dụng mà cho phép phân phối các kênh mà khách hàng yêu cầu Điều nàyrất có lợi cho việc bảo quản băng thông của nhà khai thác mạng

Không giới hạn thiết bị sử dụng: IPTV cho phép người dùng xem

không chỉ trên TV mà còn xem được trên PC hay Mobile…

1.2 Dịch vụ và ứng dụng IPTV

1.2.1 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 hoặckênh 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 kênhtruyền 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 theotừng 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 kếhoạch phát sóng chương trình TV cập nhật dễ dàng Người xem có thểchuyển kênh thuận tiện trên STB tại đầu cuối của khách hàng.

Hình 1.2 Các dịch vụ IPTV được cung cấp

Time-shifted

Tính năng tạm dừng TV là tính năng giúp người xem có thể tạm dừngkênh truyền hình đang phát và có thể xem tiếp sau đó Ví dụ người xem tạmdừng khi cần nghe điện thoại, sau khi cuộc gọi kết thúc người xem có thểxem chương trình TV tiếp tục từ thời điểm trước đó hoặc xem tiếp như bìnhthường

Giao diện và chức năng của dịch vụ được thể hiện rõ ràng, trực quanthông qua EPG và STB, thuận tiện cho người sử dụng Người dùng có thểxem tiếp từ thời điểm tạm dừng và hệ thống đáp ứng kênh LiveTV như bìnhthường

Hình thức này có thể tính phí linh hoạt, thu cước theo gói dịch vụ hoặctheo PPV

Virtual Channel from VoDs

Chức năng này cho phép hệ thống ghép một số nội dung VoD tùy chọnthành một kênh riêng và phát trên mạng Sau khi đã kích hoạt, kênh ảo nàyhoạt động và có đầy đủ các tính năng như một kênh TV bình thường

Dịch vụ này cho phép biên tập các nội dung VoD cùng thể loại (âmnhạc, thời trang, thể thao, ) thành một kênh chuyên đề theo thị hiếu củakhách hàng Người quản trị có khả năng quản lý và theo dõi các kênh ảo tạora

NVoD (Near Video on Demand)

Chức năng này cho phép hệ thống phát một chương trình truyền hìnhhoặc VoD tùy chọn lặp lại nhiều lần trên các kênh multicast khác nhau Vớicùng một nội dung phát cách nhau một khoảng thời gian (Interval), do vậykhách hàng có thể trả tiền PPV (Pay-per-view) và xem tại các thời điểm tùyý

Hệ thống có khả khả năng thiết lập dịch vụ NVoD với các chương trìnhtruyền hình hoặc VoD Hỗ trợ khả năng tính cước theo PPV hoặc theo góidịch vụ

Mobile TV

Dịch vụ này là hướng phát triển tương lai đảm bảo cung cấp kênhtruyền hình, VoD và các dịch vụ của hệ thống IPTV đến các khách hàng củamạng di động

Giải pháp hoàn chỉnh hệ thống IPTV có thể kết nối, triển khai để cungcấp dịch vụ Mobile-TV Việc tính cước có thể tích hợp với hệ thống Billingđộc lập để có các phương thức tính cước linh động và hiệu quả

1.2.2 On-Demand- Dịch vụ theo yêu cầu

VoD (Video on Demand)

Đối với dịch vụ video theo yêu cầu (VoD), người xem lựa chọn cácvideo (phim, video clip) trực tiếp từ thư viện của nhà cung cấp để xem quatrên 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 bảntóm tắt phim, xem trước các đoạn phim demo rồi mới quyết định có mua haykhông.

Dịch vụ VoD có những tính cơ bản của thiết bị ghi hình VCR như làtạm 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 đạtđược tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X

Hệ thống cho phép giới thiệu thông tin tóm tắt về các bộ phim và videotrên 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 lưucác thông tin VoD ưa thích vào Favourite, sau đó có thể chọn lại Chức năngkhoá chương trình, phim hoặc nội dung không dành cho trẻ em

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

TVoD (TV on Demand)

Tính năng này cho phép các chương trình LiveTV được lưu lại trênserver trong một khoảng thời gian nào đó Khách hàng sau đó có thể lựa chọn

để xem lại (như đối với VoD) các chương trình mà mình bỏ lỡ

Thời gian lưu trữ các chương trình có thể đặt thay đổi linh động theonhu cầu thực tế Hệ thống sẽ hỗ trợ cả 2 cách thức là lưu trữ theo thời gian vàlưu trữ theo chương trình được chọn nào đó

Thông tin về cước (nếu có) đối với dịch vụ được hiển thị đúng đắn đểkhách hàng đưa ra quyết định lựa chọn

Hỗ trợ các tính năng cơ bản của thiết bị ghi hình VCR, đó là tạm dừng,chạy tiếp, chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau Tính năngchuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X

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 (streaming) từ hệthống IPTV server đến STB STB thường phải hỗ trợ Java (JVM) để chơiđược các game Hệ thống có chế độ tính điểm và ghi thông tin người chơi

Hệ thống có khả năng quản lý, tìm kiếm nội dung karaoke theo yêu cầu.Tìm kiếm theo tên bài hát hoặc tên ca sỹ, cho phép cập nhật và bổ sung cácnội dung karaoke dễ dàng Hỗ trợ playlist lưu danh sách các bài hát đượcchọn Hệ thống có chế độ tính điểm và ghi thông tin người hát Hỗ trợ ghithông tin bài hát vào thư mục Favorite

Networked Personal Video Recorder (nPVR)

nPVR là một thành phần mạng để ghi và phát lại nội dung của các kênhtruyền hình Có thể không nhất thiết ghi lại tất cả các kênh truyền hình, nPVR

sẽ giới hạn trước chỉ những chương trình được chọn, những chương trình này

có thể được ghi lại với mục đích điều khiển lưu trữ dữ liệu

EPG sẽ có nhiệm vụ xác định xem kênh nào mà nPVR có thể cung cấp.Dựa trên “list” này, các thuê bao có thể lưu lại các chương trình mà họ chọntrong thư viện nPVR hoặc thông qua EPG chẳng hạn như một biểu tượng haymột icon Trong lúc xem những chương trình do nPVR cung cấp, thuê bao cóthể tuỳ thích sử dụng những các chức năng điều khiển như Play, Pause, FF,

RW Nhà cung cấp dịch vụ sẽ thiết lập các quy tắc ghi cho mỗi kênh TVriêng, chẳng hạn thời gian lưu trữ cho kênh được ghi

Guess và Voting

Cung cấp tính năng bình chọn trực tiếp và dịch vụ trò chơi dự đoán chongười xem qua TV Việc dự đoán, bình chọn được kết hợp thể hiện trực tiếptrên các chương trình truyền hình

Cho phép tạo các kịch bản bình chọn hoặc dự đoán dễ dàng và linhđộng theo nhiều tiêu chí khác nhau Chức năng bình chọn có thể thực hiệnđồng thời trong khi vẫn đang xem chương trình TV

Hỗ trợ âm thanh, hình ảnh minh họa cho các đề mục đưa ra Thao tácbình chọn, dự đoán cần 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 theotừng lứa tuổi Hệ thống hỗ trợ khả năng quản lý nội dung các chương trìnhhọc tập, đào tạo Giao diện hệ thống đảm bảo thân thiện, EPG hiển thị dễdàng thuận tiện cho khách hàng

Hệ thống cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ learning mớivào hệ thống IPTV hiện tại theo yêu cầu Có giải pháp hoàn chỉnh cho cácnhà 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 traođổi, 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 vụnày hệ thống cần hỗ trợ các phương thức đặt hàng, thanh toán, giao hàng đếntận tay người dùng.

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

Chức năng tương tác qua mobile

Dịch vụ này cho phép thuê bao có thể xem và tương tác hình ảnh thôngqua các thiết bị cầm tay như trên màn hình TV Ngoài ra còn có thể cho phépthuê bao từ thiết bị cầm tay của mình điều khiển mọi quá trình tương tác củaSTB đối với hệ thống qua thiết bị cầm tay của mình

Ví dụ, khi thuê bao đang bận đi công tác nhưng muốn thu một chươngtrình mà họ thích xem tại một thời điểm nào đó vào bộ nhớ trên STB củamình tại nhà Họ có thể điều khiển từ thiết bị cầm tay của họ trên thiết bị cầmtay

1.2.4 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 trênInternet Hệ chức năng sẽ có các tính năng cơ bản của trình duyệt web nhưBack, Refresh, Stop, History và Boookmark,…

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

TV - Information

Dịch vụ này cung cấp các thông tin đến khách hàng thông qua hệ thốngIPTV Các thông tin có thể cung cấp rất đa dạng và phong phú, bao gồm tintức, thông tin thị trường, mua sắm, thông tin chứng khoán, đấu giá, dự báo

thời tiết, thông tin giao thông,… Cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch

vụ thông tin mới vào Hệ thống IPTV hiện tại Các nhà cung cấp nội dungthông tin third-party có thể tích hợp vào hệ thống để cung cấp dịch vụ

TV Messaging

Chức năng này cho phép người xem TV có thể chat trực với nhau thôngqua hệ thống IPTV Ngoài chat trực tiếp với nhau, khách hàng có thể chat vớicác người dùng của hệ thống khác như Yahoo, MSN, các tin nhắn SMS…

Hệ thống có thể quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile).Quản lý danh sách bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin, có chế độ thông báotới người dùng khi có message mới đến Quản lý thông tin Offline Message.Ngoài ra các tính năng khác sẽ phát triển như hỗ trợ voice chat và video(webcam), STB hỗ trợ bàn phím không dây, font chữ Unicode và tích hợp bộ

gõ tiếng Việt

Video Conference

Hội thảo truyền hình cho phép nhiều thuê bao tham gia đối thoại trựctuyến thông qua truyền hình Giải pháp này cho phép tổ chức các cuộc họp,các buổi hội thảo, đào tạo trực tuyến từ xa, người dùng có thể tham gia từ bất

cứ vị trí địa lý nào miễn là có kết nối hệ thống IPTV

Hệ thống hỗ trợ việc thay đổi các thông số về chất lượng hình ảnh,chuẩn nén, … cho phù hợp với băng thông của mạng lưới

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 thanhvới nhau dựa trên chuẩn SIP/IP Các dữ liệu âm thanh và hình ảnh sẽ đượcSTB mã hoá và được gửi thông qua IP tới từng thuê bao riêng biệt

Hệ thống cung cấp dịch vụ VoIP-Phone cho phép thuê bao IPTV có thểgọi điện cho nhau hoặc gọi ra các mạng điện thoại khác

Hệ thống cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho việc tích hợp hệ thốngVoIP-Phone Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (handset) hỗ trợ cho việc

gọi điện thoại Hỗ trợ khả năng mở rộng, tích hợp đến các mạng điện thoạikhác như fixed-phone, mobile phone,…

1.2.5 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 kháchhàng 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 phímkhông dây trong tương lai Có chế độ cảnh báo người dùng khi có SMS mớiđến

Chức năng này hỗ trợ đầy đủ chuẩn SMTP, POP3 thông dụng Hỗ trợcác 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 cấuhình, tạo nhiều tài khoản email kết nối gửi nhận email đến các mail-serverkhác nhau Quản lý thông tin Address Book

Media Sharing (Photo Album)

Chức năng này cho phép khách hàng thông qua hệ thống IPTV có thểtạo, lưu trữ và quản lý các album ảnh của mình Hệ thống album cho phépquản lý theo các category khác nhau Hỗ trợ giao diện thân thiện, EPG hiểnthị dễ dàng thuận tiện Chức năng tìm kiếm thông tin ảnh, tạo các thư mục cánhân (Private)

Video Blog

Dịch vụ này cho phép khách hàng IPTV có thể tạo riêng cho mình mộtblog có khả năng lưu trữ các clip video Người dùng có thể soạn thảo, thêmmới các đề mục, bài viết dễ dàng

Hệ thống hỗ trợ quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile),

cho phép phân quyền các thành viên khác nhau Khách hàng có thể quản lý

danh sách bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin

Global Monitoring

Dịch vụ này ứng dụng cho theo dõi giao thông, giám sát an ninh vàgiám sát hộ gia đình từ xa Với loại hình dịch vụ này, hệ thống IPTV có thểứng dụng cho tập khách hàng nhóm lớn như các công ty, doanh nghiệp

Hệ thống hỗ trợ giải pháp hoàn chỉnh cho phép tích hợp cung cấp dịch

vụ trên hệ thống IPTV đã triển khai Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm(camera, remote, ) phía khách hàng hỗ trợ cho việc monitoring

Game Online (Multiplayer game)

Dịch vụ này cung cấp những trò chơi quy mô lớn, chơi trực tuyến và cónhiều người chơi tham gia đồng thời

Hệ thống có giải pháp hoàn chỉnh cho các nhà cung cấp game party tích hợp vào hệ thống IPTV đã triển khai để cung cấp dịch vụ Hỗ trợtính tiền một cách linh động và hiệu quả (tính tiền theo thời gian chơi game,các chế độ khuyến mại theo yêu cầu

third-1.3 Cấu trúc mạng IPTV

1.3.1 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV

Trung tâm dữ liệu IPTV: Trung tâm dữ liệu IPTV (IPTV Data

Center) hay Headend là nơi nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau baogồm video nội bộ, các bộ tập trung nội dung, các nhà sản xuất nội dung, cáckênh truyền vệ tinh mặt đất, truyền hình cáp Mỗi lần như vậy, các thànhphần cứng khác nhau như bộ giải mã, các sever video, các Router IP và cácphần cứng bảo an chuyên dụng sẽ được sử dụng chuận bị phân phối trên

mạng IP Cùng với hệ thống quản lý thuê bao IPTV và thanh toán hóa đơn Vịtrí trung tâm này được đặt tuy thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ.

Mạng phân phối băng rộng: Việc phân phối dịch vụ IPTV theo yêu

cầu kết nối One to one, trong trường hợp triển khai trên diện rộng thì sẽ tăngkết nối One to one Do đó yêu cầu về băng thông là khá lớn Hiện nay sự pháttriển của công nghệ cho phép các nhà cung cấp có số lượng lớn mạng băngthông.Truyền hình cáp thì vẫn sử dụng cáp đồng trục và cáp quang song song

để đáp ứng cho việc phân phối nội dung IPTV

Hình 1.3 Mô hình mạng IPTV end to end

Thiết bị khách hàng IPTVCD: Thiết bị khách hàng IPTVCD là các

thành phần cho phép khách hàng truy cập dịch vụ IPTV Nó kết nối tới mạngbăng thông rộng đảm bảo nhiệm vụ giải mã, xử lý các luồng tín hiệu từ mạng

IP Nó được hỗ trợ kỹ thuật tiên tiến để loại bỏ tất cả các vấn đề về mạng để

xử lý nội dung IPTV Có rất nhiều loại IPTVCD như gateway cho khu dân

cư, Set Top Box,…

Mạng gia đình: Mạng gia đình là sự kết hợp của tất cả các thiết bị kỹ

thuật số xung quanh nhà thuê bao.Việc chia sẻ các thiết bị phần cứng dễ dàngtạo ra sự tiết kiệm tiền bạc và thời gian cũng như hiệu quả khi kết nối Internetbăng thông rộng

Thiết bị khách hàng

Mạng Gia đình

1.3.2 Cấu trúc chức năng IPTV

Mạng IPTV bao gồm nhiều thành phần cơ bản, cung cấp cấu trúc chứcnăng cho phép phân biệt và chuyên môn hóa các nhiệm vụ Hình dưới là sáuthành phần chính của cấu trúc chức năng được tạo thành các chức năng sau:cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điều khiển IPTV, truyền dẫn IPTV,thuê bao và bảo an

- Cung cấp nội dung: Tất cả các nội dung sử dụng bởi dịch vụ IPTV

bao gồm VoD và truyền hình quảng bá sẽ phải qua chức năng cung cấp nộidung Ở đây chức năng tiếp nhân, chuyển mã, mã hóa sẽ tạo ra các luồngvideo số có thể phân phối qua mạng IP

Hình 1.4 Cấu trúc chức năng mạng IPTV

-Phân phối nội dung: Khối phân phối nội dung chịu trách nhiệm phân

phối các nội dung đã mã hóa tới thuê bao Thông tin nhận từ các chức năngvận chuyển và điều khiển IPTV sẽ giúp phân phối nội dung tới khách hàngmột cách chính xác Nó bao gồm cả việc lưu trữ các bản copy nội dung để tiếnhành nhanh việc phân phối, lưu trữ tạm thời cho VoD và các bản ghi video cánhân.Khi chức năng thuê bao liên lạc với chức năng điều khiển IPTV yêu cầu

Chức năng bảo an

Chức năng điều khiển IPTV

Chức năng phân phối nội dung

Chức năng chuyển Thuê bao

Chức năng vận chuyển IPTV

Chức năng cung cấp nội dung

nội dung thì nó sẽ gửi tới chức năng phân phối nội dung để có quyền truy cậpnội dung.

- Điều khiển IPTV: Điều khiển IPTV là chức năng chính của dịch vụ,

nó đóng vai trò đầu não Chúng chịu trách nhiệm về việc liên kết tất cả cácchức năng khác và đảm bảo dịch vụ hoạt động ở cấp độ thích hợp để thỏa mãnnhu cầu của khách hàng.Chức năng điều khiển IPTV nhận yêu cầu từ thuêbao, liên lạc với chức năng phân phối và vận chuyển nội dung đảm bảo nộidung được phân phối tới thuê bao Một chức năng khác của điều khiển IPTV

là cung cấp chương trình hướng dẫn điện tử EPG (Electronic Program Guide),EPG được thuê bao dùng để nội dung theo yêu cầu Chức năng điều khiểnIPTV chịu trách nhiệm quyền nội dung số DRM (Digital Rights Management)được yêu cầu bởi thuê bao để có thể truy cập nội dung

- Chức năng vận chuyển IPTV: Sau khi yêu cầu từ thuê bao được chấp

nhận,chức năng vận chuyển IPTV sẽ chuyển tải nội dung tới thuê bao và cũngthực hiện ngược lại các yêu cầu từ thuê bao tới chức năng điều khiển IPTV

- Chức năng thuê bao: Chức năng thuê bao bao gồm nhiều chức năng

và nhiều hoạt động khác nhau, tất cả đều để thuê bao truy cập nội dung IPTV.Một số thành phần chịu trách nhiệm liên lạc thông tin với chức năng truyềndẫn, ví dụ truy cập gateway nối với DSLAM Trong chức năng này, STB lưutrữ một số thành phần quan trọng như key DRM và thông tin xác thực kháchhàng Khối chức năng thuê bao sẽ sử dụng EPG cho phép khách hàng lựachọn khi truy cập và yêu cầu nó từ chức năng điều khiển IPTV Nó cũng cấpgiấy phép số và các key DRM để truy cập nội dung

- Bảo an: Tất cả các chức năng trong mô hình IPTV đều hỗ trợ chức

năng bảo an tại các cấp độ khác nhau Chức năng phân phối nội dung sẽ đượcđảm bảo thông qua việc sử dung DRM Các chức năng điều khiển và vậnchuyển dựa vào chuẩn bảo an để tránh các thuê bao không được xác thực cóquyền truy cập và sửa đổi nội dung Chức năng thuê bao sẽ bị giới hạn sửdụng bảo an để được triển khai tại STB và Middlewaysever Tóm lại tất cả

các ứng dụng và hệ thống hoạt động trong môi trường IPTV luôn có các cơchế bảo an sẵn sàng được sử dụng để tránh các hoạt động trái phép.

1.4 Phân phối IPTV

Các kiểu lưu lượng trong mạng IP thời gian thực khác nhau được tạo racác loại dịch vụ trên nên IP khác nhau như VoIP và truy cập Internet tốc độcao Với những loại dịch vụ có những đặc điểm riêng về nội dung vì thề cần

có những phương pháp phân phối nội dung thích hợp Hiện nay có 3 cáchphân 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 vậy nếu có nhiều khách hàng IPTV muốn nhận kênh videotương tự thì IPTVCD sẽ cần tới một unicast riêng lẻ Một trong những nguồn

đó sẽ truyền tới các điểm đích qua mạng IP tốc độ cao Nguyên tắc thực thicủa unicast trên mạng IP là dựa trên phân phối một luồng nội dung được địnhhướng tới mỗi user đầu cuối

Hình 1.5 Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV

Broadcast: Các mạng IP cũng hỗ trợ chức năng truyền Broadcast, kênh

IP được đưa mọi thiết bị truy cập được kết nối vào mạng băng thông rộng.Khi một server được cấu hình truyền broadcast, một kênh IPTV gửi tới tất cảcác thiết bị IPTVCD được kết nối vào mạng bất chấp thuê bao đó có yêu cầuvào mạng hay không (để xử lý các yêu cầu không mong muốn) Thực tế thì

broadcast không hỗ trợ định tuyến nên không phù hợp với các ứng dụngIPTV.

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

truyền broadcast các kênh truyền hình và các thành viên của nhóm tươngđương với thiết bị IPTVCD Vì vậy mỗi kênh IPTV chỉ được đưa tới IP STBmuốn xem kênh đó.Đây là cách hạn chế lượng tiêu thụ băng thông tương đốithấp và giảm gánh nặng xử lý trên server

Hình 1.6 Các kết nối được sử dụng trong kỹ thuật multicast

1.5 Công nghệ cho IPTV

1.5.1 Xử lý nội dung

Các hệ thống xử lý nội dung tiếp nhận các tín hiệu video thời gian thực

từ rất nhiều nguồn khác nhau, hình thức của chúng là một định dạng thích hợp

để STB có thể giải mã và hiển thị trên màn hình Tiến trình này bao gồm cácchức năng sau:

- Nén: Các nguồn video tương tự, quá trình nén số được thực thi trên

mỗi tín hiệu video trước khi nó được phát lên hệ thống IPTV Tốc độ cao nhấtcủa dữ liệu video và độ dài của gói tin được thực hiện sao cho phù hợp với tất

cả các nguồn video đầu vào, và để đơn giản hóa công việc truyền dẫn và cácchức năng ghép kênh

- Chuyển mã: Các luồng video tương tự đã được định dạng số, đôi khi

nó cần được chuyển đổi sang thuộc tính MPEG hoặc cấp độ luồng thích hợpvới bộ STB Chuyển mã nội dung định dạng HD cung cấp chuẩn để chuyển

mã gốc là MPEG 2 để có được băng thông thấp hơn cho mạng DSL

- Chuyển đổi tốc độ: Bản chất của việc chuyển đổi tốc độ là tiến trình

chuyển đổi tốc độ bit của luồng video số tới Ví dụ như luồng chuẩn SD là 4,5Mbps có thể cần phải giảm xuống 2,5 Mbps để sử dụng trong hệ thống IPTV

- Nhận dạng chương trình: Mỗi luồng video cần được ghi một nhãn

duy nhất trong hệ thống IPTV, do đó các thiết bị ghép kênh và các bộ STB cóthể xác định chính xác các luồng video Mỗi chương trình audio hay videobên trong mỗi luồng truyền dẫn MPEG phải được xử lý để đảm bảo không có

sự trùng lẫn chương trình Việc xử lý nội dung có thể được thực thi trên mộtluồng video trực tiếp hoặc đã được lưu trữ bên trong video server

1.5.2 VoD và Video server

Cấu trúc của hệ thống VoD sử dụng công nghệ video-over-IP bao gồm

4 thành phần chính Đầu tiên, nội dung phải được xử lý cho việc lưu trữ vàphân phối bằng quá trình nén và mật mã tại trạm tiền xử lý nội dung MộtVoD server lưu trữ nội dung và tạo luồng gửi tới thuê bao Mỗi thuê bao sẽ cómột bộ STB để nhận và giải mã nội dung, sau đó đưa lên màn hình hiển thị

Bộ STB cũng cung cấp cho thuê bao một danh sách các dịch vụ từ thành phầnquản lý thuê bao và hệ thống truy cập có điều kiện Đây là một hệ thống connhận các lệnh từ thuê bao, gửi những lệnh thích hợp tới VoD server và phânphối các key giải mã cho các bộ STB

Các video server là yếu tố cần thiết cho mọi hệ thống VoD, do chúng tạo

ra các luồng video trong thực tế và gửi chúng tới mỗi thuê bao Các server códung lượng bộ nhớ lớn nhỏ khác nhau tùy thuộc vào các ứng dụng khác nhau.Trong phần này chỉ để cập đến một số khía cạnh của các server và cách thứcchúng được sử dụng cho việc phân phối nội dung Dung lượng lưu trữ nộidung được hỗ trợ trên một server có thể lớn hoặc nhỏ Sẽ không phù hợp nếuserver lưu trữ nhiều nhưng chỉ phục vụ một số ít thuê bao

Hình 1.7 Cấu hình hệ thống VoD

Khi đầu tư xây dựng một server, cần phải chú ý tới dung lượng củaserver để có thể đáp ứng các yêu cầu đặt ra Video server có thể là một trongcác loại sau:

- Các server sản xuất được sử dụng trong công việc sản xuất các video,

ví dụ như trong các mạng truyền hình Để cho các đối tượng này, một servercần phải có được nội dung lý tưởng nhất trong các định dạng khác nhau vànhanh chóng phân phối các file chứa nội dung tới thuê bao khi họ cần, cácserver này dung lượng thường rất nhỏ Thay vào đó, là các thiết bị có dunglượng lớn và hỗ trợ tốt việc tìm nội dung, bao gồm các công cụ hỗ trợ dữ liệulớn và dữ liệu đó là các file gồm nhiều phiên bản

- Các server cá nhân và công ty được sử dụng trong trườnghợp cósốluồng video để phân phối đồng thời thấp, ví dụ như một gian hàng trưngbày của công ty có từ 5 đến 10 người xem cùng một lúc Đây là loại serverthường được xây dựng trên PC với các phần mềm được chuyên dụng hóa

- Các nhà cung cấp server cần các server được thiết kế đặc biệt có khảnăng lưu trữ h àng nghìn giờ nội dung chương trình và khả năng phân phốitới hàng trăm hoặc hàng nghìn người xem cùng một lúc Dung lượng của các

hệ thống này thật sự rất lớn; ví dụ để cung cấp cho 1000 user cùng một lúc,với mỗi user là một luồng 2,5 Mbps Như vậy server cần có tốc độ dữ liệuxuất ra là 2,5 Gbps

Hình 1.8 Mô hình triển khai Server

Các nhà cung cấp sử dụng hai phương thức để phân phối server trongmạng của họ Đầu tiên là phương thức tập trung hóa, các server lớn, dunglượng cao được xây dựng tại những vị trí trung tâm, chúng phân phối nộidung cho thuê bao thông qua các liên kết tốc độ cao kết nối tới mỗi nhà cungcấp dịch vụ nội hạt Phương thức thứ hai là phân phối hóa server, ở đó cácserver nhỏ hơn được đặt tại các vị trí gần thuê bao và server chỉ cung cấp chocác thuê bao trong vùng đó Trung tâm Library server sẽ download các bản

copy nội dung cung cấp cho các Hub server phân phối có yêu cầu Trongphương thức tập trung hóa thì giảm được số lượng server cần phải xây dựng,giảm giá thành trong việc truyền dẫn và lưu trữ nội dung tại các vị trí khácnhau Còn trong phương thức phân phối hóa thì giảm được số lượng băngthông cần thiết giữa các vị trí Cả hai phương thức đều được sử dụng trongthực tế, dung lượng của VoD server phụ thuộc vào cấu trúc hệ thống và sởthích của người xem.

- Hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide)cung cấp cho người xem lịch phát kênh broadcast và tên các chương trìnhVoD sẵn có Hướng dẫn này có thể bao gồm cả các kênh broadcast thông quaviệc lựa chọn chương trình hoặc hướng dẫn chương trình tương tác cho phépuser lên lịch các kênh được phát trong tương lai Một số các nhà khai thácdịch vụ IPTV sử dụng các công ty bên ngoài để cung cấp dữ liệu hướng dẫnchương trình

- Hệ thống phân quyền được yêu cầu khi các thuê bao đăng ký xem nộidung thông qua hệ thống IPTV Hệ thống này cần có khả năng kiểm tra thôngtin tài khoản của khách hàng, đó là căn cứ để hệ thống phân quyền có thể đápứng các yêu cầu của thuê bao hay không Hệ thống này cần kết nối với hệthống lập hóa đơn thuê bao Truy cập nội dung trực tuyến (e-mail, web) được

cung cấp bởi một số hệ thống IPTV, cho phép user có thể xem nội dung trên

PC tương tự như xem trên Tivi nhưng không cần bộ giải mã IP STB

- Hệ thống lập hoá đơn và quản lý thuê bao sẽ bảo quản dữ liệu chính

về mỗi thuê bao, bao gồm hợp đồng, các chi tiết hoá đơn, các trạng thái tàikhoản, và các thông số nhận dạng thiết bị

- Các hệ thống OSS có thể là thành phần đầu tư chính của các nhà cungcấp dịch vụ IPTV về cả thời gian lẫn tiền bạc Bởi vì nó đảm bảo các phầnmềm cần thiết được mua từ nhiều nhà cung cấp khác nhau sẽ thực thi đầy đủcác chức năng đã được lựa chọn bởi nhà cung cấp Việc tích hợp các hệ thốngnày có thể mất nhiều tháng, và nhiều công việc cần được hoàn thành trước khicung cấp dịch vụ cho số lượng lớn thuê bao Hơn nữa, các chi phí trên là yếu

tố để cố định giá dù dịch vụ thu hút được 1000 hay 100000 thuê bao Cũngnhư vậy, chi phí lắp đặt các hệ thống OSS cần được xem xét cẩn thận trong kếhoạch kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ, việc tính toán chi phí lắp đặtOSS nằm trong giai đoạn đầu tiên của kế hoạch triển khai, các chi phí này cóthể vượt trội giá thành của phần cứng hệ thống cho số lượng thuê bao thấphơn

Hơn nữa, giá thành để bảo dưỡng cơ sở dữ liệu sẽ không được xem xétkhi triển khai mô hình kinh doanh cho một hệ thống IPTV

TÓM TẮT

Chương này chúng ta đi tìm hiểu tổng quan về dịch vụ IPTV, chủ yếu

là khái niệm và các chức năng của nó IPTV là một hệ thống cho phép phânphối các chương trình thực, phim truyện và các nội dung video khác trêncùng một mạng nền IP Hạ tầng cơ sở IPTV end to end bao gồm các thànhphần như mạng phân phối IPTV, trung tâm dữ liệu IPTV, bộ giải mã STBhoặc các gateway và mạng gia đình

Ngoài cấu trúc cơ sở hạ tầng, cấu trúc mạng IPTV còn được cụ thểbằng các cấu trúc chức năng Cấu trúc chức năng sẽ cụ thể hóa nhiệm vụ

của từng thành phần tham giao vào mạng phân phối IPTV Cấu trúc chứcnăng bao gồm 6 chức năng cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điềukhiển, vận chuyển, thuê bao và bảo an.

Khi triển khai mạng IPTV để phân phối nội dung cho thuê baothì vấn đề cần quan tâm là các cơ chế được sử dụng Có ba cơ chế phânphối là unicast, broadcast, và multicast Tùy vào dịch vụ phân phối mà cócác cơ chế phân phối thích hợp, ví dụ như để phân phối dịch vụ VoD thìcần cơ chế multicast, nội dung chỉ được phân phối cho những thuê bao cóyêu cầu

CHƯƠNG 2 CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV

Các nhà khai thác mạng IPTV khi đưa vào sử dụng luôn hi vọng nó pháttriển trên phạm vi rộng với số lượng lớn người sử dụng.Một thách thức cơbản đặt ra đối với các nhà cung cấp dịch vụ là việc cung cấp đủ dung lượngbăng thông trong mạng “sống” giữa mạng lõi backbone và thiết bị đầu cuốitại nhà thuê bao Có một số định nghĩa được sử dụng để diễn giải về loạimạng này như mạng mạch vòng (local loop), mạng “last mile”, mạng biên(edge) Nhưng trong tài liệu này xin sử dụng định nghĩa là mạng truy cậpbăng rộng Có bốn loại mạng truy cập (có dây dẫn) băng rộng khác nhau cókhả năng cung cấp đủ các yêu cầu về băng thông của dịch vụ IPTV là:

2.1 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang

Đối với IPTV thì yêu cầu về băng thông lớn nhưng chi phí hoạt độngphải thấp và tránh được các can nhiễu Do đó, người ta quan tâm tới việc sửdụng mạng cáp quang đang có sẵn để triển khai các dịch vụ IPTV Các liênkết cáp quang cung cấp cho khách hàng đầu cuối một kết nối chuyên dụng tốtnhất để thuận tiện cho việc tiếp nhận nội dung IPTV Các công nghệ về sảnxuất sợi quang gần đây cho khả năng băng thông lớn hơn, từ đó có thể thựcthi 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 được lắp đặt bởi các công ty viễn thông hoặc công ty cáp Sau đó sợicáp đồng sẽ được sử dụng để truyền tín hiệu tới người dùng đầu cuối IPTVtrong khu vực văn phòng đó

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

Như ta đã biết sợi quang được tập trung tại các node, FTTN đòi hỏi thiết lậpsợi quang từ trung tâm dữ liệu IPTV tới bộ chia “vùng lân cận” Đây là vị trínode có khoảng cách nhỏ hơn 1,5 Km tính từ nhà thuê bao Việc triển khaiFTTN cho phép người dùng nhận một gói các dịch vụ trả tiền bao gồm truyềnhình IPTV, truyền hình chất lượng cao và video theo yêu cầu

- 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 đómột sợi dây cáp đồng hoặc cáp đồng trục được sử dụng để nối từ đầu cuối cápquang 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 IPTVtới nhà khách hàng đều được kết nối bởi sợi quang này FTTH dựa trên mạngquang có khả năng phân phối dung lượng dữ liệu cao tới người sử dụng trong

hệ thống FTTH là hệ thống thông tin song kênh và hỗ trợ tính năng tương táccủa các dịch vụ IPTV Việc phân phối những cấu trúc mạng này thường đượctriển khai bằng hai loại mạng khác nhau một chút đó là mạng quang thụ động

và mạng quang tích cực

2.1.1 Mạng quang thụ động

Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là công nghệmạng kết nối điểm - đa điểm Mạng sử dụng các bước sóng khác nhau đểtruyền dữ liệu từ trung tâm dữ liệu IPTV tới các điểm đích mà không có cácthành phần điện Mạng quang thụ động được xây dựng dựa trên các mạngFTTx theo các tiêu chuẩn quốc tế Tiêu chuẩn G.983 của ITU là tiêu chuẩnđang được sử dụng hiện nay

Mạng PON theo tiêu chuẩn G.983 bao gồm một kết cuối đường quangOLT (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 đặttại 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 (ví dụ như DSL) để truyền cáctín 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 các kết cuối mạng quang ONT

- 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 vàbăng thông cao Theo tiêu chuẩn G.983 cho phép mạng PON truyền các tínhiệu ánh sáng được số hóa với khoảng cách tối đa là 20 Km mà không sửdụng 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, không biếnđổi quang - điện hoặc điện - quang Bộ chia quang cũng được sử dụng để kếthợp nhiều tín hiệu quang thành một tín hiệu quang đơn Bộ chia quang chophép 32 hộ gia đình chia sẻ băng thông của mạng FFTx

Cáp quang và bộ chia quang là các thiết bị thụ động, việc sử dụng cácthiết bị thụ động để truyền dẫn các bước sóng qua mạng mà không cần cungcấp 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 giaodiện với mạng PON Nó nhận luồng tín hiệu dạng ánh sáng, giám sát địa chỉđược gán trong các gói tin và chuyển đổi thành tín hiệu điện Kết cuối ONT

có thể 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 vẫnhoạt động bình thường khi nguồn bị hỏng Phần lớn các kết cuối ONT gồm cómột giao diện Ethernet cho đường dữ liệu, một cổng RJ-11 cho kết nối vào hệthống 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 tínhiệu quang để truyền trên mạng PON

Hình 2.1 miêu tả cấu trúc mạng PON cơ bản được xây dựng để hỗ trợphân phối các dịch vụ IPTV và Internet tốc độ cao cho sáu hộ gia đình khácnhau Như trên hình 2.1, một sợi quang đơn được kéo từ trung tâm dữ liệuIPTV tới một bộ chia quang, vị trí của bộ chia quang được đặt rất gần nhàthuê bao Băng thông trên sợi quang được chia sẻ và có khả năng hỗ trợ dunglượng cao từ 622 Mbps tới vài Gbps

Hình 2.1 Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON

Mạng PON trên hình 2.1 cũng mô tả 3 loại bước sóng truyền dẫn khácnhau Bước sóng đầu tiên được sử dụng để mang lưu lượng Internet tốc độcao Bước sóng thứ hai được chỉ định mang các dịch vụ IPTV và bước sóngthứ ba có thể được sử dụng để mang lưu lượng tương tác từ nhà thuê bao trởlại nhà cung cấp dịch vụ Trên hình 2.1 cũng mô tả thiết bị ghép kênh theobước sóng WDM, WDM được lắp đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và bên trongkết cuối OLT cho phép mạng PON hỗ trợ truyền dẫn nhiều kênh song song

hoặc nhiều bước sóng trên một sợi quang Như vậy, sẽ tạo một số kênh quang

ảo trên một sợi quang đơn Trong WDM, dung lượng của mạng được tăng lênbằng việc gán bước sóng bắt đầu từ nguồn quang đến các bước sóng riêng biệttrên phổ tần truyền dẫn quang

Có 3 công nghệ mạng PON là BPON, EPON và GPON hỗ trợ cả truyềnhình vô tuyến truyền thống và IPTV Chi tiết cụ thể của mỗi công nghệ đượctìm hiểu trong các phần sau

2.1.1.1 BPON (Broadband PON)

Mạng quang thụ động băng rộng BPON dựa trên tiêu chuẩn G.983 củaITU-T Đây là topology mạng FTTx hỗ trợ các tốc độ dữ liệu lên đến 622Mbps cho hướng xuống và 155 Mbps cho hướng lên Như vậy, đây là phươngthức truyền bất đối xứng, do luồng dữ liệu xuống trong truyền dẫn point-to-point là giữa OLT và ONT, ngược lại đường lên là từ ONT được sinh ra tạicác khe thời gian để truyền dẫn dữ liệu.Việc gán các khe thời gian làm giảmbớt sự xung đột lưu lượng giữu các ONT trên mạng; tuy nhiên nó làm giảmtoàn bộ tốc độ dữ liệu của kênh thông tin hướng lên Lưu ý rằng BPON cũng

có thể được cấu hình để hỗ trợ lưu lượng dữ liệu đối xứng

BPON sử dụng chuyển mạch ATM như là giao thức vận chuyển Cácmạng dựa trên nền ATM hầu hết đều phân phối các ứng dụng dữ liệu, thoại vàvideo ở tốc độ cao Chuyển mạch ATM chia tất cả thông tin truyền đi thànhcác block nhỏ gọi là các cell, vì thế nó là công nghệ có tốc độ rất cao Các cellđược cố định kích thước, mỗi cell có 5 byte header và trường thông tin chứa

48 byte dữ liệu Trường thông tin của cell ATM mang nội dung IPTV, ngượclại header chứa thông tin thích hợp để thực hiện chức năng là giao thức ATM

ATM đã được phân loại như là giao thức định hướng kết nối, các kếtnối giữa đầu thu và đầu phát đã được thiết lập trước để truyền dữ liệu video IPtrên mạng Khả năng giữ trước băng thông để cho các ứng dụng nhạy với độtrễ là một đặc tính khác của mạng ATM Đây là đặc tính thường được sử dụng

để phân phối các dịch vụ IPTV Việc phân phối các kênh riêng biệt cho cácdịch vụ khác nhau giúp loại bỏ được can nhiễu

2.1.1.2 EPON (Ethernet Based PON)

Mạng quang thụ động EPON là mạng truy cập được phát triển bởi mộtnhóm gọi là EFM (Ethernet in the First Mile) của IEEE và được chấp nhậnnhư là một chuẩn vào năm 2004 Như tên của nó, EPON là mạng PON sửdụng Ethernet làm cơ chế truyền dẫn Các tốc độ hỗ trợ phụ thuộc vào khoảngcách giữa OLT và ONT Lưu ý rằng các mạng EPON chỉ hỗ trợ lưu lượngmạng Ethernet

Bảng 2.1 So sánh các công nghệ mạng PON: BPON, EPON và GPON

Tiêu chuẩn ITU-T Tốc độ dữ liệu Giao thức truyền dẫn

2.1.1.3 GPON (Gigabits PON)

Mạng quang thụ động GPON là hệ thống truy cập dựa trên tiêu chuẩnG.984 của ITU-T GPON về cơ bản là nâng cấp cho BPON, GPON hỗ trợ chocác tốc độ truyền dẫn hướng xuống cao hơn, cụ thể là 2,5 Gbits hướng xuống

và 1,5 Gbits hướng lên, đây là các tốc độ đạt được cho khoảng cách lên tới 20

km Ngoài ra GPON còn hỗ trợ các giao thức như Ethernet, ATM và SONET,

và các đặc tính bảo an được cải tiến

GPON cung cấp các hỗ trợ đa giao thức cho phép các nhà khai thácmạng tiếp tục cung cấp cho khách hàng các dịch vụ viễn thông truyền thống,trong khi cũng dễ dàng giới thiệu các dịch vụ mới như IPTV vào hạ tầngmạng của họ Bảng 2.1 tóm tắt đặc tính của các công nghệ mạng PON được

sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV