Tìm hiểu công nghệ IPTV

IPTV Internet Protocol Television là một hệ thống dịch vụ truyền hình số theo yêu cầu được cung cấp qua hạ tầng mạng băng rộng ADSL, AON,… thông qua bộ giải mã Set-Top-Box truyền tín hi

Mục lục

MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì vấn đề về nhu cầu thông tin và giải trí ngày càng phát triển Trong đó để thỏa mãn nhu cầu về truyền hình và các dịch vụ quảng bá khác như Live TV, VoD (Voice on Demand), MoD (Music on Demand) IPTV được sử dụng

IPTV (Internet Protocol Television) là một hệ thống dịch vụ truyền hình số theo yêu

cầu được cung cấp qua hạ tầng mạng băng rộng (ADSL, AON,…) thông qua bộ giải mã Set-Top-Box truyền tín hiệu lên tivi

IPTV Cung cấp các dịch vụ quảng bá: Quảng bá ti vi (Broadcast TV); Kênh âm thanh

(Audio Channel); Truyền hình trực tuyến (Live TV); VOD băng hẹp

- Cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu: Video theo yêu cầu (Video on Demand - VoD); âmnhạc theo yêu cầu (Music on Demand - MoD); TV theo yêu cầu (TV on Demand - TVoD)

- Cung cấp các dịch vụ tương tác: thông tin tương tác (Interactive Information); truyềnhình tương tác (Interactive TV); công ích, từ thiện, trực tuyến (Online Subscription);phỏng vấn trực tuyến (Online Bill Enquiry); trò chơi (Game); Web; Email; TV thương mại(TV-Commerce)

Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ về kiến trúc, giao thức và các công nghệ IPTV chi tiết hơn ở phầncác phần sau

I Tổng quan về công nghệ IPTV

1.1.1.Định nghĩa

IPTV là tên viết tắt tiếng anh của cụm từ Internet Protocol Television, biểu diễn

“nội dung video số, bao gồm vô tuyến truyền hình, được phân phối qua việc sử dụng giaothức Internet (IP)” Định nghĩa IPTV này không chỉ rất đơn giản mà còn nhấn mạnh rằngInternet không chỉ cần thiết cho việc thực hiện vai trò trong truyền phát tín hiệu truyềnhình hoặc là bất cứ loại nội dung video khác Vì vậy, IPTV đề cập tới cách dùng IP là cơchế có thể sử dụng Internet, trình bày mạng công cộng trên cơ sở IP, hoặc IPTV sử dụng đểtruyền phát nội dung video qua một mạng riêng trên cơ sở IP Vì IPTV yêu cầu dùng IPkhông chỉ là một cơ chế truyền phát,IP có thể được sử dụng để truyền phát các loại nộidung khác nhau qua cả mạng Internet và mạng riêng trên cơ sở IP Ví dụ nội dung IPTV cóthể giới hạn từ nhạc hình tới các cuộc biểu diễn trên truyền hình, phim, và nhiều sự kiệnđặc biệt khác, như là bóng đá Điều này có nghĩa là định nghĩa ngắn gọn của IPTV baogồm một dải rộng cả các chương trình đang có và chương trình có khả năng phát triển.Ngoài các dịch vụ truyền hình quảng bá thông thường, Video theo yêu cầu (Video onDemand – VoD), IPTV còn hỗ trợ sự tương tác giữa người xem với chương trình và đâycũng chính điểm đặc biệt và hấp dẫn nhất của IPTV Không như truyền hình cáp truyềnthống, IPTV là một tổng thể chuỗi các dịch vụtruyền hình có tính tương tác Ngoài việc tự

do lựa chọn chương trình truyền hình hay phim muốn xem, NSD có thể tham gia các cuộchội thảo từ xa, chơi game, mua hàngqua TV hoặc viết blog video (vlog), nhắn tin quaTV… thông qua máy vi tính PC hoặcmáy thu hình cộng với hộp phối ghép set topbox

1.1.2 Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV

IPTV là công nghệ truyền dẫn hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng (NSD) qua Internetbăng rộng Ngoài các dịch vụ truyền hình quảng bá thông thường, Video theo yêu cầu(Video on Demand – VoD), IPTV còn hỗ trợ sự tương tác giữa người xem với chươngtrình và đây cũng chính điểm đặc biệt và hấp dẫn nhất của IPTV Không đơn thuần làtruyền hình như truyền hình cáp truyền thống, IPTV là một tổng thể chuỗi các dịch vụtruyền hình có tính tương tác Ngoài việc tự do lựa chọn chương trình truyền hình hayphim muốn xem, NSD có thể tham gia các cuộc hội thảo từ xa, chơi game, mua hàng qua

TV hoặc viết blog video (vlog), nhắn tin qua TV…Ta có thể chia hệ thống IPTV từ nguồnnội dung tới đầu cuối người dùng làm các khối chức năng cơ bản như sau: hệ thống cungcấp nội dung, hệ thống Head-end, hệthống Middleware, hệ thống phân phối nội dung, hệthống quản lý bản quyền số (DRM), mạng truyền tải, hệ thống quản lý mạng và tính cước,Set-top Box (STB) Sơ đồ khối biểu thị thành phần đó như hình 1.1 sau đây

Hình 1.1 Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV

Hệ thống gồm các khối chức năng chính như sau:

- Hệ thống cung cấp nội dung: cung cấp nguồn dữ liệu thu, nhận và xử lý các dữ liệuchương trình từ các nguồn khác nhau như vệ tinh, truyền hình mặt đất và các nguồn khác

để chuyển sang hệ thống Head-end

- Hệ thống Head-end: Thu, điều chế và giải mã nội dung hình ảnh và âm thanh từ cácnguồn khác nhau và sử dụng các thiết bị mã hóa (encoder) để chuyển đổi nội dung nàythành các luồng dữ liệu IP ở khuôn dạng mã hóa mong muốn Hiện nay tín hiệu video chủyếu được mã hóa MPEG-4/H.264 đảm bảo tốc độ khá thấp, cho phép triển khai tốt trênmạng truy nhập xDSL Các chương trình sau khi được mã hóa sẽ được phân phối tới kháchhàng trên các luồng IP Multicast qua mạng truy nhập và mạng lõi IP Các chương trình này

có thể được mật mã bởi các hệ thống bảo vệ nội dung Tùy vào chương trình được chọn,STB của khách hàng sẽ chuyển tới luồng multicast tương ứng sử dụng giao thức InternetGroup Management Protocol (IGMP) Đầu vào của hệ thống Video Headend là các chươngtrình truyền hình quảng bá, các kênh truyền hìnhmua bản quyền thu từ vệ tinh, các kênh

truyền hình cáp, các phim từ các nguồn khác như tự sản xuất, từ các thiết bị VCD/DVDplayer, v.v

- Hệ thống Middleware: Cung cấp khả năng quản lý thuê bao, nội dung và báo cáo hoànchỉnh cùng với các chức năng quản lý EPG và STB, đồng thời vẫn duy trì tính mở cho việctích hợp các dịch vụ trong tương lai Middleware là một giao diện của hệ thống cung cấpdịch vụ IPTV với người sử dụng, nó xác định danh tính cho người dùng Hiển thị một danhsách các dịch vụ mà thuê bao đó có thể sử dụng và trợ giúp lựa chọn dịch vụ này sau khi đãxác thực danh tính của người dùng Middleware lưu lại một profile cho tất cả các dịch vụ.Middleware đảm bảo các hoạt động bên trong của dịch vụ truyền hình một cách hoàn hảo.Middleware sẽ không giới hạn bất kỳ hoạt động riêng rẽ nào trong hệ thống, nhưng sẽ giaotiếp trực tiếp với mỗi thành phần được hệ thống hỗ trợ Middleware hỗ trợ API cho phép

mở rộng các chức năng mới và truyền dữ liệu giữa các hệ thống

- Hệ thống phân phối nội dung: Bao gồm các cụm máy chủ VoD và các hệ thống quản lýVoD tương ứng, cho phép lưu trữ các nội dung đã được mã hóa và thiết lập các chính sáchphân phối nội dung một cách mềm dẻo Hệ thống này thường được thiết lập phân tán, chophép nhà khai thác mở rộng một cách kinh tế, phù hợp với tải và yêu cầu dịch vụ của cácthuê bao Máy chủ VoD sẽ lưu nội dung thực và cung cấp cho thuê bao khi nó nhận được

sự xác thực danh tính từ Middleware Nó cho phép các thuê bao đặt và xem những bộ phimchất lượng cao và chương trình theo yêu cầu (chương trình này được lưu trên máy dịch vụ

và truyền tải theo yêu cầu) Hệ thống này cũng cung cấp những chức năng điều khiển VCRnhư fast-forward, pause, và rewind tương tự như xemqua đầu DVD

- Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM): DRM giúp nhà khai thác bảo vệ nội dung củamình, như trộn các tín hiệu truyền hình hay mã hóa nội dung VoD, khi truyền đi trên mạngInternet và tích hợp với tính năng an ninh tại STB ở phía thuê bao DRM dùng để bảo mậtnội dung các khóa giải mã của các thuê bao Những nội dung được tải trên những máy chủnội dung sẽ được mã hóa trước bằng hệ thống DRM và nó cũng chỉ mã hóa nội dungbroadcast để bảo mật sự phân bố đến Set-top Box (STB) Hệ thống có khả năng hỗ trợchức năng mã hoá trong các Headend tương ứng và cung cấp khoá mật mã cho cácHeadend này Hệ thống DRM chứa khoá cho phần nội dung của một cơ sở dữ liệu khoáđồng thời bí mật phân phối cơ sở dữ liệu này tới STB Hệ thống DRM cũng sẽ hỗ trợ thêmvào phần nội dung các chức năng thủ thuật trong khi xem (tuanhanh, tua lại, v.v ) Hệthống DRM sẽ dựa trên các khái niệm của hệ thống cơ sở hạ tầng khoá công cộng (PublicKey Infrastructure, PKI) PKI dùng các thẻ kỹ thuật sốX.509 để xác nhận mỗi thành tốtrong hệ thống DRM đồng thời để mã hoá an toàn dữ liệu có dùng các khoá chung/riêng

- Mạng truyền tải: Mạng truyền dẫn đống vai trò quan trọng nhất trong toàn bộ hệ thốngcung cấp dịch vụ IPTV Khả năng đáp ứng về băng thông của mạng truyền tải sẽ quyếtđịnh đến sự thành công cho dịch vụ IPTV cung cấp Hạ tầng mạng IP băng rộng đểtruyền dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ IPTV đến khách hàng Mạng truy nhập sẽ tận dụngphần hạ tầng mạng xDSL có sẵn Để cung cấp dịch vụ với chất lượng tốt và tiêu thụ ít băngthông khi có đồng thời nhiều truy nhập đến hệ thống, mạng truy nhập băng rộng (B-RAS/MSS và DSLAM) cần phải được hỗ trợ multicast Đối với DSLAM, ngoài hỗ trợmulticast, DSLAM còn cần hỗ trợ IGMP version 2 Ngoài ra, B-RAS/MSS và DSLAMcũng cần hỗ trợ các giao tiếp Ethernet chuẩn (FE, GE) Mạng cũng phải có khả năng hỗ trợQoS từ đầu cuối đến đầu cuối, đảm bảo được băng thông cần thiết và độ ưu tiên cho cáckênh truyền hình quảng bá cũng như các phiên Video theo yêu cầu đang sử dụng (phải đạtđược độ mất gói và jitter tối thiểu) Băng thông xDSL do các DSLAM cung cấp đến kháchhàng phải có khả năng lên đến 4-5 Mbps.

- Hệ thống quản lý mạng và tính cước: Hỗ trợ quản lí mạng và tính cước cho dịch vụ IPTVcủa khách hàng

- Set-top Box (STB): Thiết bị đầu cuối phía khách hàng, cho phép thu, giải mã và hiển thịnội dung trên màn hình TV STB cần hỗ trợ các chuẩn MPEG-4/H.264 Ngoài ra, STBcũng có thể hỗ trợ HDTV, có khả năng kết nối với các thiết bị lưu trữ bên ngoài, videophone, truy nhập web (Walled garden), v.v STB cung cấp các ứng dụng truyền thông vàgiải trí STB sẽ hỗ trợ kết nối giữa thiết bị tivi và mạng điện thoại, cũng như Internet vàthư viện ảnh ảo của nhà cung cấp dịch vụ Nó có thể giải mã những chuỗi dữ liệu và hìnhảnh đến dựa vào địa chỉ IP, đồng thời thể hiện các hình ảnh này trên TV STB sẽ hỗ trợchuẩn H.264/MPEG-4 Part 10 và phần mềm client Middlewarecủa nó sẽ được dựa trên mộtcấu trúc thick client, điều đó có nghĩa là ứng dụng và dữ liệu thể hiện sẽ lưu trên STB Đikèm theo Bộ giải mã là một thiết bị cầm tay remotecontrol Remote không chỉ thực hiệncác chức năng điều khiển từ xa như thông thường mà còn tích hợp các tính năng tương tácchuyên biệt như: Xem lịch chương trình truyền hình, đặt lịch xem theo sở thích, tạo albumriêng, gửi tin nhắn (trò chuyện), voting (bình bầu), … Với thiết bị này chắc chắn kháchhàng sẽ không còn cảm giác “thụ động” mỗi khi ngồi trước màn hình TV

IPTV có hai phương thức truyền phát tín hiệu chính Tiêu chuẩn MPEG-2 là phương phápphổ biến nhất được dùng để truyền phát tín hiệu video qua một mạng IP,và RTP cũng làphương pháp cần thiết cho việc truyền phát video.Có ba phương pháp truyền phát tín hiệuqua một mạng IP Những phương pháp này bao gồm truyền một file - không xét thời gianthực, quảng bá và video theo yêu cầu(VoD), để ý tới tính thời gian thực Ở phần này ta sẽ

tập trung vào việc sử dụng kỹthuật phát quảng bá và video theo yêu cầu.Các phương thứctruyền phát IPTV được mô tả như trong hình vẽ dưới đây:

Hình 1.2 Các phương thức truyền phát IPTV

Phát quảng bá: Khi video được phát quảng bá, mỗi đường dẫn được cung cấp một kênh

duy nhất cho phép một set-top box nhận đường dẫn thiết bị điều khiển cá nhân để xem.Nguồn phát quảng bá có thể là các bộ phim trước đó được lưu trong server cũng như mộtđường dẫn trực tiếp từ một trạm truyền hình vô tuyến truyền hình trận chung kết giải bóngchuyền Olympic mùa hè, một chương trình nhiều tập trên truyền hình, hoặc là các chươngtrình khác Mỗi nguồn đầu vào bộ giải mã quảng bá được đóng gói luồng video, gồm việcthiết lập một kênh và nhóm địa chỉ multicast tới thiết bị set-top box sẽ tham gia bất cứ khinào người xem chọn kênh sử dụng thiết bị Hệ thống phát quảng bá được coi là một chuỗicác server phương tiện dẫn một số luồng quảng bá Các server phương tiện hỗ trợ việctruyền phát cả multicast và unicast, sau đó sử dụng cho vận hành VoD Hệ thống quản lýthuê bao được dùng để thực hiệntính cước thuê bao, hệ thống quản lý thuê bao sẽ cung cấpthêm các chức năng: hỗ trợ các đặc điểm tương tác set-top box, cung cấp các nội dungđược lựa chọn tới các thuê bao như là một sản phẩm VoD

Video theo yêu cầu:VoD hồi đáp thắc mắc được phát ra bởi một thuê bao qua thiết bị

set-top box hoặc PC, các luồng hồi đáp là mỗi chuỗi các gói unicast tới địa chỉ IP của thiết bịset-top box hoặc máy tính cá nhân Điển hình, trạm quản lý thuê bao sẽ hiển thị một danhsách các sự kiện VoD từ một thuê bao có thể lựa chọn chương trình.Tuy nhiên, cũng có thểcho nhà vận hành IPTV chèn thêm một thẻ với hóa đơn hàng tháng của thuê bao, hóa đơn

có thể liệt kê hàng trăm sự kiện, giá cước và mã truy nhập để lấy lại các sự kiện đã được

lựa chọn Cũng phương pháp như vậy, luồng gói dữ liệu IP sẽ biểu diễn một truyền dẫnunicast tới thiết bị set-top box hoặc máy tính cá nhân của thuê bao.

1.2.1. Sử dụng MPEG-2

Một trong các phương pháp được sử dụng để truyền phát IPTV qua đóng gói MPEG-2 sửdụng UDP tại lớp truyền tải Khi việc đóng gói xảy ra, UDP có thể lựa chọn sử dụng RTP

để cung cấp khung lớp ứng dụng xác định tải được truyền và cung cấp chuỗi cho mỗi gói

dữ liệu RTP, cho phép các gói bị mất được phát hiện

• UDP/RAW và UDP/RTP: video cũng có thể được truyền trực tiếp trong các gói UDP màkhông phải sử dụng RTP Lúc đó, luồng truyền được gọi là UDP/RAW Khi UDP/RAWđược dùng, vài lỗi và điều kiện thông tin có thể được phát hiện, bao gồm: bộ gửi thay đổi,bytes đồng bộ lỗi, kích thước gói sai, quá thời gian, jitter quá mức, tốc độ UDP không phùhợp

Hình 1.3 Truyền phát MPEG-2 qua IPKhi RTP được sử dụng với UDP, như hình 1.4, các gói có thể đóng gói thời gian và xácđịnh qua việc sử dụng một chuỗi số Điều này cho phép phát hiện một vài kết nối lỗi nằmngoài khả năng phát hiện khi mà UDP/RAW được sử dụng Các điều kiện lỗi phát hiệnmới này sử dụng gồm cả UDP/RTP:

- Xác định các gói nhận được sai;

- Phát hiện các gói bị nhân đôi;

- Xác định nếu một gói bị mất;

- Xác định các gói có một kích thước không đúng

Cả UDP/RAW và UDP/RTP có thể được dùng để truyền hình ảnh, sau đó cung cấp khảnăng đền bù cho những điều kiện lỗi như các gói được nhận hỏng, các gói sai kắch cỡ, hoặccác gói bị nhân đôi Thêm nữa, vì UDP/RTP cho phép bộ thu xác định nếu bị mất gói, vàcũng cho phép bộ đền bù khi thấy sự mất gói Phụ thuộc vào phần mềm được sử dụng bởimột bộ thu, nó có thể không làm gì trong suốt thời gian màn hình xuất hiện trống khônghoặc lặp các khung đã nhận trước đó Tiếp theo, vì các khung được nhận tiếp theo có thểhoặc không thể xem xét khác từ các khung được lặp lại, kết quả có thể là sự chuyển tiếptrơn chu hoặc bị ngắt quãng Một nhãn thời gian cho phép bộ thu thực hiện đồng bộ cũngnhư để phân giải jitter vì trễ một gói qua một mạng

1.2.2 Giao thức truyền tải thời gian thực Ờ RTP

RTP được xác định trong mào đầu UDP với giá trị 5004 trong trường cổng RTP cung cấpchức năng truyền tải mạng đầu cuối dễ dàng cho truyền tải dữ liệu thời gian thực nhưaudio, video, và dữ liệu mô phỏng qua dịch vụ mạng unicast hoặc multicast RTP cung cấpchuỗi và nhãn thời gian dữ liệu, nhưng không được đánh địa chỉ dự trữ nguồn cũng nhưđảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho dữ liệu thời gian thực Vì vậy,các nhà vận hànhmạng phải cấu hình xếp hàng định tuyến ưu tiên xác định trước lưu lượng cho phép videothời gian thực để nắm bắt được đắch của nó với độ trễ tối thiểu

1.2.3 Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực Ờ RTCP

Giao thức điều khiển truyền tải thời gian thực cung cấp thông tin về người tham gia vàophiên đang phát triển cũng như một cơ chế để điều khiển chất lượng dịch vụ.Thông tin vềcác thành phần tham gia vào phiên có thể thay đổi từ các trường hợp không có thành phầnhiện điều khiển phiên yêu cầu điều khiển mối quan hệ thành phần chi tiết RTCP thực hiệnqua đoạn truyền dẫn của các gói điều khiển tới tất cả các thành phần của phiên theo cùngphương pháp phân phối là sử dụng cho các gói dữ liệu Vì chức năng gốc của RTCP đểcung cấp hồi đáp chất lượng của sự phân bố dữ liệu, nó thực hiện chức năng như là phầnvai trò RTP như là giao thức truyền tải Thực tế, thông tin được cung cấp bởi RTCP có thểđược dùng để xác định nơi nghẽn cổ chai khi phương thức multicast xuất hiện, làm cho dễdàng quá trình giải quyết vấn đề

1.2.4 Giao thức luồng thời gian thực - RTSP

RTSP (Real Time Streaming Protocol) được định nghĩa bởi IETF RFC 2326 mô tả tậpđiều khiển VCR cho streaming media Thường các bản tin RTSP được gửi từ khách hàngđến server, đôi khi cũng có ngoại lệ, gửi từ server đến khách hàng Trong các hệ thốngIPTV, RTSP được sử dụng trong các ứng dụng VoD để khách hàng truy cập, điều khiểnnội dung lưu trữ tại VoD server VoD thực chất là liên lạc một-một được tạo ra sử dụngunicast Unicast cho phép thực hiện dịch vụ VoD và gửi đến khách hàng đõn lẻ

Hình 1.4 Giao thức RTSP

1.2.5 Giao thức quản lý nhóm Internet – IGMP

IGMP (Internet Group Management Protocol) được định nghĩa bởi một số IETFRFC,phiên bản mới nhất là RFC 3376 IP Multicasting được định nghĩa là sự truyền phát gói tin

IP tới một “nhóm chủ” (host group) Nhóm chủ này là một tập các host được nhận dạngbởi một địa chỉ IP Trong hệ thống IPTV, nhóm chủ sẽ là một tập các thuê bao muốn nhậnchương trình cụ thể nào đó.Trong thực tế, các hệ thống truyền dẫn sử dụng IGMP khônggửi toàn bộ nội dung đến toàn bộ người sử dụng Hoạt động Multicast, sử dụng IGMP, chophép điều khiển những nội dung nào đến người dùng nào và do đó điều khiển lượng dữliệu được gửi thông qua mạng tại một thời điểm bất kỳ IGMP là giao thức được sử dụng

để xử lý chuyển kênh trong hệ thống IPTV Ðể đáp lại lệnh điều khiển từ xa, chuỗi các yêucầu IGMP được đưa ra để rời multicast hiện thời và tham gia vào dịch vụ khác Thời giancần để thực hiện các yêu cầu này sẽ ảnh hưởng trực tiếp lên thời gian chuyển kênh Cácnhà cung cấp Middeware đang làm việc trên nhiều mô hình khác nhau để cải thiện thờigian hồi đáp chuyển kênh

1.3 Ưu – Nhược điểm của IPTV

1.3.1 Ưu điểm

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

- Tính tương tác cao: IPTV sẽ mang lại cho người dùng trải nghiệm xem truyền hình cótính tương tác và cá nhân hóa rất cao Ví dụ, nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể tích hợpmột chương trình hướng dẫn tương tác cho phép người xem có thể tìm kiếm nội dungchương trình truyền hình theo tựa đề hoặc tên diễn viên Hoặc nhà cung cấp dịch vụ có thểtriển khai chức năng “hình-trong-hình” (picture-in-picture) cho phép người dùng xem

nhiều kênh cùng một lúc Người dùng cũng có thể sử dụng TV để truy cập đến các nộidung đa phương tiện khác trên PC như hình ảnh hay video hoặc sử dụng.

- Công nghệ chuyển mạch IP: Hầu hết người dùng đều không biết rằng truyền hình cáp và

vệ tinh thường gửi đi tất cả tín hiệu của mọi kênh cùng một lúc cùng một thời điểm nhằmcho phép người dùng chuyển đổi kênh tức thời như chúng ta vẫn thấy Điều này dẫn tới sựlãng phí băng thông cần thiết IPTV sử dụng công nghệ chuyển mạch IP để loại bỏ hạn chếnày Mọi dữ liệuchương trình truyền hình được lưu trữ tại một vị trí trung tâm và chỉ có dữliệu kênh mà người dùng yêu cầu xem là được truyền tải đi Điều này sẽ cho phép nhàcung cấp dịchvụ có thể bổ sung thêm được nhiều dịch vụ cho IPTV hơn vì băng thôngkhông còn phảilà vấn đề quá khó giải quyết nữa

1.4.2 Nhược điểm

- Chất lượng dịch vụ: Đặc trưng để phân biệt dịch vụ IPTV với truyền hình Internet chính

là khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ của IPTV Tuy nhiên với hạ tầng mạng khôngđồng nhất, chất lượng mạng truy nhập không tốt, khả năng xử lí khi số thuê bao tăng vọtchưa đáp ứng được là các yếu tố dẫn đến hiện nay chất lượng của dịch vụ IPTV chưa thoảmãn được yêu cầu của khách hàng Khi chất lượng của IPTV chưa tương đương được vớidịch vụ của truyền hình cáp thì IPTV vẫn chưa thể chiếm ưu thế được

- Vấn đề an ninh: Việc kết nối với Internet cũng như khả năng kết nối với khách hàng kháctrong mạng đem lại tính hấp đẫn đặc biệt của dịch vụ IPTV Tuy nhiên nó cũng chứa nguy

cơ tiềm tàng cho sự an toàn của người sử dụng, vì các giao dịch của khách hàng rất dễ bịlợi dụng, đánh cắp tài khoản…Ngoài ra các vấn đề xảy ra với mạng Internet như khả nănglây nhiễm virut, tấn công từ chối dịch vụ…cũng là các yếu tố gây nghi ngại cho người sửdụng

- Vấn đề bản quyền nội dung: Vì việc đảm bảo bản quyền của các chương trình mà nhàcung cấp nội dung cho phép sử dụng không bị sử dụng bất hợp pháp chưa hoàn toàn tạođược độ tin cậy, các nhà cung cấp nội dung chưa sẵn lòng cung cấp nội dung cho dịch vụnày

- Vấn đề chuẩn hoá: Hiện nay hầu hết các giải pháp của các hãng vẫn đang dưới dạngđóng, có tương đối ít khả năng làm việc với các nhà cung cấp thiết bị, nội dung khác nhau.Đây là một yếu tố hạn chế khả năng phát triển rộng rãi của dịch vụ IPTV

- Chi phí triển khai dịch vụ: Để triển khai dịch vụ IPTV end to end cần phải có một chi phíkhá lớn ban đầu Nếu không phải là nhà khai thác viễn thông đã có sẵn hạ tầng băng rộngthì chi phí này có thể là một trở ngại rất lớn Kể cả đối với những nhà khai thác viễn thông

đã có sẵn lợi thế ban đầu thì vẫn phải nâng cấp mạng băng rộng vì IPTV là một dịch vụ

yêu cầu băng thông khá lớn Ngoài ra chi phí của khách hàng cần bỏ ra để mua STB cũng

là một rào cản để triển khai dịch vụ này

II Kiến trúc phân hệ đa phương tiện IMS

2.1 Yêu cầu kiến trúc

- Các phiên đa phương tiện IP

Các mạng liên lạc đang tồn tại có thể yêu cầu các loại dịch vụ thoại, video và tin nhắn sửdụng chuyển mạch kênh biên Dịch vụ khách hàng cuối không bị từ chối khi khách hàngchuyển từ miền chuyển mạch gói sang bắt đầu sử dụng IMS IMS sẽ liên lạcvới mức trênbằng cách yêu cầu các điều kiện liên lạc được nâng cao chất lượng Người dùng có thể tíchhợp thoại, video, văn bản, chia sẻ nội dung và hiện diện là một phần trong phiên liên lạc và

có thể thêm vào hoặc loại đi dịch vụ cũng như vậy khi mà họ chọn

- Kết nối IP

Yêu cầu nền tảng là thiết bị phải có kết nối IP để có thể truy nhập Các ứng dụng nganghàng yêu cầu sự nắm bắt đầu cuối tới đầu cuối và kết nối này có thể đạt được dễ dàng nhấtvới phiên bản IPv6, vì IPv6 không thiếu địa chỉ Do vậy, 3GPP đã sắp xếp các vấn đề vìIMS hỗ trợ riêng cho IPv6 Việc bổ sung và thực hiện IMS ban đầu có thể sử dụng IPv4.3GPP đưa ra các lưu ý về việc các phiên bản IP kết nối công việc với nhau được xử lý nhưthế nào trong IMS Kết nối IP có thể đạt được từ mạng nhà lẫn mạng khách Hình dưới chỉ

ra lựa chọn kết nối IMS khi NSD chuyển vùng Các lựa chọn kết nối IMS khi một ngườidùng đang chuyển vùng được mô tả như hìnhvẽ sau:

Hình 2.1 Các lựa chọn kết nối IMS khi một người dùng đang chuyển vùng

- Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP

Trong mạng Internet công cộng, trễ có xu hướng cao và đa dạng, các gói tới bịhỏng và mộtvài gói bị mất hoặc bị loại Với IMS thì trường hợp này sẽ không còn tồntại lâu nữa Cácmạng truy nhập và tuyền tải cơ bản cùng với IMS cung cấp chất lượngdịch vụ đầu cuối tớiđầu cuối (QoS) Theo IMS, UE sắp xếp các khả năng và nhấn mạnhcác yêu cầu về QoStrong suốt phiên giao thức khởi tạo phiên (SIP) hoặc quá trình thayđổi phiên UE có thể sắpxếp các tham số như sau:

• Loại phương tiện, hướng lưu lượng

• Tốc độ bit loại phương tiện, kích cỡ gói, tần xuất truyền tải gói

• Sử dụng tải RTP cho các loại phương tiện

• Tương thích băng thông

Bảo mật là yêu cầu cơ bản trong mọi hệ thống viễn thông và IMS không phải ngoại lệ.IMS có các cơ chế cho phép và nhận thực giữa UE và mạng IMS thêm vào thủ tục mạngtruy nhập (mạng GPRS) Hơn nữa, tính tin cậy của bản tin SIP hoặc lựa chọn được cungcấp giữa UE, mạng IMS ảo và giữa các thực thể mạng IMS mà không quan tâm tới mạnglõi cơ sở (đó là RAN và GPRS) Vì vậy, IMS cung cấp ít nhất mức bảo mật là GPRS tươngứng và các mạng chuyển mạch kênh

- Điều chỉnh tính cước

Tổng quan về tính cước trong IMS được mô tả như hình vẽ dưới đây:

Hình 2.2: Tổng quan về tính cước trong IMSKiến trúc IMS cho phép sử dụng các mô hình tính cước khác nhau Gồm, khả năng tínhcước bên tham gia gọi đi hoặc để tính cước của cả phía gọi đến và gọi đi trên cơ sở nguồnđược dùng ở mức truyền tải Sau đó người gọi có thể bị tính cước trong toàn bộ phiên mứcIMS: có thể sử dụng các sơ đồ tính cước khác nhau tại mức IMS và mức truyền tải Trongphiên IMS có thể gồm thành phần đa phương tiện (thoại và video), yêu cầuIMS cung cấpđiều kiện tính cước mỗi thành phần phương tiện Điều này cho phép khả năng tính cướcphía bị gọi nếu họ thêm vào thành phần phương tiện mới trong phiên, và cũng yêu cầu cácmạng IMS khác nhau có thể thay đổi thông tin trong tính cước được áp dụng vào phiênhiện tại Kiến trúc IMS hỗ trợ cả khả năng tính cước online và offline Tính cước onlinelàtiến trình tính cước mà ở đó thông tin tính cước có thể ảnh hưởng trong thời gian thực màdịch vụ đưa ra, vì vậy, tương tác trực tiếp điều khiển phiên/dịch vụ Hình 2.2 chỉ ra cáinhìn đơn giản về việc tính cước thông thường trong môi trường IMS Rõ ràng chìa khóa ởđây là: IMS thêm khả năng tính cước cho lưu lượng IP người dùng hơn là cách trước đây

Người dùng có thể truy cập vào dịch vụ của mình mà không xét đến vị trí địa lý.Đặc điểmchuyển vùng làm cho người dùng có thể sử dụng dịch vụ thậm chí khi không ở những vùngtrong vùng dịch vụ của mạng nhà

Hình 2.3 Các thay đổi chuyển vùng IMS/CS

• Làm việc tương tác với các mạng khác

IMS hỗ trợ liên lạc với PSTN, ISDN, khách hàng Internet và di động Thêm vào đó, có thể

hỗ trợ các phiên với các ứng dụng Internet thực hiện không thuộc về tổ chức 3GPP

• Sự phát triển dịch vụ

Quan trọng là có nền dịch vụ mở rộng và đưa ra dịch vụ mới nhanh chóng, nghĩa là cáchtiêu chuẩn hóa bộ dịch vụ từ xa, ứng dụng và dịch vụ bổ sung Vì vậy 3GPP đang tiêuchuẩn hóa các dịch vụ tiềm năng Kiến trúc IMS gồm khung làm việc dịch vụ cung cấp khảnăng hỗ trợ thoại, video, đa phương tiện, tin nhắn, chia sẻ, truyền dữ liệu, và các dịch vụ

bổ sung cơ bản trong IMS

• Thiết kế phân lớp

3GPP quyết định tiếp cận các lớp để thiết kế kiến trúc, có nghĩa là các dịch vụ biên vàtruyền tải là riêng biệt với mạng báo hiệu IMS và các dịch vụ quản lý phiên Kiến trúc cáclớp và IMS được mô tả như trong hình vẽ dưới đây:

Hình 2.4 Kiến trúc các lớp và IMSCác lớp có sự độc lập tối thiểu cho phép các mạng truy nhập mới vào hệ thống dễ Mạngvùng nội hạt không dây (WLAN) truy nhập vào IMS được thêm vào 3GPP phiên bản 6 vàtruy nhập băng rộng cố định tới IMS là tiêu chuẩn trong phiên bản 7 Khi thuê bao đang sửdụng điện thoại di động hoặc khách hàng sử dụng PC để liên lạc, cùng nhóm và hiện diệnliệt kê các chức năng trong IMS sẽ được dùng Các dịch vụ khác nhau có những yêu cầukhác nhau Bao gồm: băng thông, độ hội tụ, xử lý công suất trong thiết bị Chức năng đatruy nhập được xây dựng trong kiến trúc IMS, giải pháp hội tụ di động và cố định của cácnhà vận hành mạng di động và cố định Điều này sẽ cho phép các nhà cung cấp dịch vụ sửdụng các khả năng và đặc điểm của các thiết bị được lựa chọn hiện tại và phương pháptruy nhập mạng

IMS được thiết kế để truy nhập độc lập vì vậy các dịch vụ IMS được cung cấp qua cácmạng kết nối IP (GPRS, WLAN) Tuy nhiên, các tiêu chuẩn IMS phiên bản 5 có vài đặcđiểm riêng của GPRS Trong phiên bản 6 (GPRS) vấn đề truy nhập riêng được chia từ các

mô tả IMS và kiến trúc IMS trở lại trạng thái gốc (truy nhập độc lập)

2.2 Mô tả các chức năng và các thực thể trong IMS

Những thực thể trong IMS có thể được phân thành sáu loại: Quản lý phiên và định tuyến(CSCFs), cơ sở dữ liệu (HSS, SLF), các dịch vụ (server ứng dụng, MRFC,MRFP), các hàm

làm việc tương tác (BGCF, MGCF, IMS – MGW, SGW), các chức năng hỗ trợ (PDF,SEG, THIG), tính cước.

• Các chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF)

Có ba loại chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF): đại diện–CSCF (P-CSCF), dịchvụ-CSCF (S-CSCF) và truy vấn–CSCF (I-CSCF) Mỗi CSCF có các nhiệm vụ riêng.Thông thường tất cả CSCF thực hiện một vai trò trong suốt tiến trình thiết lập phiên vàđăng ký và tạo bộ máy định tuyến SIP Hơn nữa, tất cả các khối chức năng có thể gửi dữliệu tính cước tới một khối chức năng tính cước offline P–CSCF và S–CSCF đều có thểgiải phóng phiên trên danh nghĩa người dùng (vídụ, khi S-CSCF phát hiện ra một phiênđang bị treo hoặc P-CSCF nhận lưu ý rằng một phương tiện biên bị mất) và có thể kiểm tranội dung của tải giao thức mô tả phiên(SDP) và kiểm tra khi nào nó chứa loại phương tiệnhoặc giải mã, mà không được cho phép khách hàng Khi đề xuất của SDP không phù hợpvới chính sách của nhà vận hành, CSCF từ chối yêu cầu và gửi một bản tin lỗi SIP tới UE

• Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi ủy quyền (P-CSCF)

Khối chức năng điều khiển phiên cuộc gọi ủy quyền (P-CSCF) là điểm liên lạc đầu tiêncủa người dùng trong IMS, có nghĩa là tất cả lưu lượng báo hiệu SIP từ UE sẽ được gửi tớiP-CSCF Tương tự, tất cả các đầu cuối báo hiệu SIP từ mạng được gửi từ P-CSCF tới UE

Có bốn nhiệm vụ riêng được đăng ký cho P-CSCF: nén SIP, kết hợp bảo mật IPSec, tươngtác với chức năng quyết định chính sách (PDF) và phát hiện phiên khẩn cấp.P-CSCF chịutrách nhiệm duy trì kết hợp bảo mật (SAs) và áp dụng bảo vệ toàn bộvà tin cậy cho báohiệu SIP Điều này được thực hiện trong suốt phiên đăng ký SIP vì UE và P-CSCF điềuchỉnh IPSec SAs Sau khi bắt đầu đăng ký P-CSCF có thể áp dụng bảo vệ toàn bộ và tincậy báo hiệu SIP

• Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi truy vấn (I-CSCF)

Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi truy vấn (I-CSCF) là điểm liên lạc trong mạng nhàvận hành cho tất cả các kết nối xác định đích tới thuê bao của nhà vận hành mạng đó I-CSCF có bốn nhiệm vụ:

- Đạt được tên của next hop (hoặc là S-CSCF hoặc là server ứng dụng) từ server thuê baonhà (HSS)

- Phân công cho S-CSCF dựa trên các khả năng nhận được từ HSS

- Định tuyến các yêu cầu đến tới S-CSCF được phân công hoặc tới server ứng dụng

- Cung cấp chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình (THIG)