Cong Nghe Truyen Hinh IPTV

Công nghệ truyền hình IPTV

GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Công nghệ truyền hình IPTV

Truyền hình sử dụng giao thức IP (IPTV) là một hệ thống ở đó các dịch vụ truyền hình số cung cấp tới người tiêu dùng đăng ký thuê bao sử dụng giao thức IP trên kết nối băng rộng. IPTV được cung cấp trên Internet nên đôi khi dịch vụ này còn gọi là Internet TV hay Web TV. IPTV mang lại cho khách hàng sự trải nghiệm hoàn toàn khác khi sử dụng so với các công nghệ truyền hình khác như: truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh … và khả năng chiếm lĩnh thị trường truyền hình rất cao, tuy nhiên ở Việt Nam chỉ mới có công ty FPT, VTC triển khai dịch vụ IPTV trên hệ thống băng thông rộng ADSL/ADSL2+. Nội dung chính của đề tài bao gồm: tìm hiểu về truyền hình cáp và truyền hình IPTV, các giải pháp sử dụng trong hệ thống IPTV, tìm hiểu các dịch vụ kem theo, áp dụng triển khai dịch vụ IPTV trên mạng truyền hình cáp.


Trang 2

MỤC LỤC

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ IPTV ......................................................................... 10

1.1 Giới thiệu:................................................................................................................. 10

1.2 Tình hình phát triển IPTV: ................................................................................... 11

1.3 Một số đặc tính của IPTV ........................................................................................ 14

1.4 Cơ sở hạ tầng một mạng IPTV:................................................................................ 17

CHƯƠNG II – HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH QUẢNG BÁ ....................................... 19

2.1 Các thành phần trong hệ thống IPTV:...................................................................... 19

2.2 Phương pháp truyền nội dung IPTV: ....................................................................... 25

2.3 Truyền multicast qua một mạng IPTV:.................................................................... 27

2.4 Kiến trúc mạng IPTV multicast: .............................................................................. 28

2.5 Chuyển kênh trong IPTV multicast: ........................................................................ 46

2.6 Dịch chuyển thời gian IPTV multicast:.................................................................... 50

CHƯƠNG III – HỆ THỐNG IP-VoD ........................................................................... 52

3.1 Tổng quan về IP-VoD: ............................................................................................. 52

3.2 Kiến trúc mạng IP-VoD: .......................................................................................... 53

3.3 Các dịch vụ kèm theo IPTV: .................................................................................... 70

3.4 Tính toán băng thông mạng:..................................................................................... 72

CHƯƠNG IV – CÁC CHUẨN NÉN SỬ DỤNG TRONG IPTV ................................ 74

4.1 Chuẩn MPEG-2: ....................................................................................................... 74

4.2 Chuẩn MPEG-4: ........................................................................................................ 79

4.3 MPEG-4 Part10: ....................................................................................................... 82

CHƯƠNG V - IPTV QUA MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP.......................................... 93

5.1 Truyền hình cáp:....................................................................................................... 93


Trang 3

5.2 Mạng HFC:............................................................................................................... 95

5.3 Triển khai IPTV qua một mạng cáp truyền hình: .................................................... 97

5.4 IPTV qua hệ thống EuroDOCSIS: ........................................................................... 98

CHƯƠNG VI - HỆ THỐNG CA VÀ CRM ................................................................ 104

6.1 Hệ thống truy cập có điều kiện CA: ....................................................................... 104

6.2 Hệ thống DRM: ...................................................................................................... 108

CHƯƠNG VII – THỬ NGHIỆM IPTV TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP ........... 117

7.1 Giới thiệu về phần mềm VLC media player: ......................................................... 117

7.2 Hệ thống IPTV qua mạng truyền hình cáp hữu tuyến CATV: .............................. 119

7.3 Mô hình mô phỏng trong mạng LAN: ................................................................... 121

7.4 Sử dụng VLC để truyền video: .............................................................................. 122

7.5 Đánh giá chất lượng dịch vụ và kết luận:............................................................... 125

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................... 126

1. KẾT LUẬN: ............................................................................................................. 126

2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI: .................................................... 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 127


Trang 4

NỘI DUNG ĐỒ ÁN

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ IPTV

Giới thiệu tổng quan về IPTV, tình hình phát triển IPTV trong khu vực và ở Việt

Nam, ưu và nhược điểm của dịch vụ IPTV, cơ sở hạ tầng của hệ thống IPTV.

CHƯƠNG 2 - HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH QUẢNG BÁ IPTV

Trình bày về các thành phần trong hệ thống IPTV, các phương pháp truyền nội dung

IPTV, truyền multicast qua mạng IPTV, kiến trúc mạng, chuyển kênh, dịch chuyển thời

gian trong IPTV multicast.

CHƯƠNG 3 - HỆ THỐNG IP-VoD

Trình bày về tổng quan về IP-VoD, kiến trúc mạng, các giao thức truyền tải nội

dung VoD.

CHƯƠNG 4 – CÁC CHUẨN NÉN SỬ DỤNG TRONG IPTV

Trình bày kỹ thuật nén mpeg-2 và mpeg-4 part10 là hai chuẩn nén được sử dụng

trong truyền hình IPTV.

CHƯƠNG 5 - IPTV QUA MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP CATV

Trình bày tổng quan về mạng truyền hình cáp, dịch vụ IPTV qua mạng truyền hình

cáp và dịch vụ IPTV qua hệ thống DOCSIS.

CHƯƠNG 6 – CÁC HỆ THỐNG BẢO MẬT TRONG IPTV

DRM

Trình bày về hệ thống truy nhập có điều kiện CA và hệ thống quản lý bản quyền số

CHƯƠNG 7 – THỬ NGHIỆM IPTV TRÊN MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP

Trình bày thử nghiệm IPTV qua mạng truyền hình cáp với 2 dịch vụ Live TV và

dịch vụ VoD.

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Từ tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

ACK Acknowledgment Cờ công nhận

ASI Asynchronus Interface Giao diện bất đồng bộ

ASM Any Source Multicast Multicast theo nguồn bất kì

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền bất đồng bộ

CA Conditionnal Access Hệ thống truy cập có điều kiện

CAs Certification Authorities Cơ quan xác nhận

CAS Customer AuthorizationSystem

Hệ thống chứng thực khách hàng

CATV Cable Television Truyền hình cáp

CCI Copy Control Information Thông tin điều khiển sao chép

CGMS-A Content GenerationManagement System forAnalog

Hệ thống quản lý sao chép nộidung đối với tín hiệu tương tự

CM Cable Modem Modem cáp

CMTS Cable Modem TerminalSystem

Hệ thống đầu cuối modem cáp

CPRM Content Protection forRecordable Media

Bảo vệ nội dung đối với media cóthể ghi lại

CRLF Carriage Return Line Feed Trở về đầu dòng tiếp theo

CRM Customer RelationshipManagement

Hệ thống quản lý quan hệ kháchhàng

DOCSIS Data over Cable ServiceInterface Specification

Đặc tả dữ liệu truyền qua dịch vụcáp

DSLAM Digital Subscriber Line AccessMultiplexer

Bộ ghép kênh truy cập đường dâythuê bao số

DTLA Digital Tranmission LicensingAdministrator

Quản trị cấp giấy phép truyền tínhiệu số

DVB Digital Video Broadcasting Hệ thống quảng bá video số

DWDM Dense Wave-length DivisionMultiplexing

Ghép kênh phân chia theo bướcsóng dày đặc

EMM Entitlement ManagementMessage

Bản tin quản lý cấp quyền

ECM Entitlement Control Message Bản tin kiểm soát cấp quyền

EPG Electronic Program Guide Hướng dẫn chương trình điện tử

G Group Nhóm

HD High Definition Độ phân giải cao

HDCP High-bandwidth DigitalContent Protection

Bảo vệ nội dung số băng thôngcao

HFC Hybrid Fiber-Coax Hệ thống lai cáp quang cáp đồngtrục

IGMP Internet Group ManagementProtocol

Giao thức quản lý nhóm Internet

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet

IRD Intergrated Receiver Device Thiết bị nhận tích hợp

IPTVCD Internet Protocol TelevisionConsumer Device

Thiết bị người dùng IPTV

KMAS Key Management andAuthorization Server

Máy chủ chứng thực và quản lýkhóa

KVS Key Selection Vector Vector lựa chọn khóa

MPEG Moving Picture Experts Group Hiệp hội chuyên gia các chuẩn nénvideo

NTP Network Time Protocol Giao thức thời gian mạng

OBSS Operational and BusinessSupport System

Hệ thống hỗ trợ kinh doanh và vậnhành

PIM Protocol Independent Multicast Multicast có giao thức độc lập

PKI Public Key Infrastructure Hạ tầng khóa công khai

PMP Portable Media Player Trình chơi media di động

RP Rendezvouz Point Điểm tụ họp ( hẹn )

RAID Redundant Array ofIndependent Disk

Mảng dư thừa đĩa độc lập

RF Radio Frequency Tần số radio

RG Residential Gateway Cổng nhà

RTCP Real-time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gianthực

RTP Real-time Transport Protocol Giao thức vận chuyển thời gianthực

RTSP Real-time Streaming Protocol Giao thức luồng thời gian thực

S Source Nguồn

SD Standard Chuẩn

SDP Session Description Protocol Giao thức miêu tả phiên

SMS Subsciber Management System Hệ thống quản lý thuê bao

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

SPT Shortest Path Tree Cây đường dẫn ngắn nhất

SRMs System Renewability Messages Các bản tin về khả năng khôi phụchệ thống

SSM Source Specific Multicast Multicast theo từng nguồn

SSMD Solid-State Memory Disk Đĩa bộ nhớ bán dẫn

TV Television Tivi

VoD Video on Demand Video theo yêu cầu

VBI Vertical Blanking Interval Khoảng thời gian trống giữa haiframe

WHMN Whole Home Media Network Mạng media trong nhà

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ IPTV

1.1 Giới thiệu:

Mặc dù ra đời từ cách đây hơn một thập kỷ nhưng có thể thấy IPTV hầu như không

thể phát triển mạnh mẽ như mong đợi bởi trong quá khứ điều kiện hạ tầng và băng thông

mạng chưa cho phép loại hình truyền hình mới này phát huy hết lợi thế. Chính vì thế mà

IPTV vẫn phải chiệu lép vế so với truyền hình truyền thống.

Song trong những năm gần đây mạng Internet đã có những bước phát triển vượt bậc.

Trong đó đáng chú ý nhất là sự phổ biến của mạng băng rộng với tốc độ kết nối ngày

càng nhanh hơn. Ở một số quốc gia như Hàn Quốc cáp quang đã được kéo đến tận từng

nhà. Đây là nền tảng giúp IPTV bắt đầu có bước phát triển mạnh mẽ.

IPTV là gì?

Hình 1.1: Giới thiệu IPTV

IPTV viết tắt của cụm từ “Internet Protocol TV” và được dịch ra là “Truyền hình

Internet”. Đây là công nghệ cho phép truyền tải các chương trình truyền hình thông qua

mạng Internet băng thông rộng.

Thay vì nhận tín hiệu truyền hình theo kiểu truyền thống hoặc tín hiệu vệ tinh hoặc qua

cáp, IPTV cho phép TV được kết nối trực tiếp vào đường mạng Internet của gia đình thu

tín hiệu. Có thể thấy dịch vụ truyền hình đã được tích hợp trực tiếp với dịch vụ kết nối

mạng Internet.

Hiện có hai phương pháp chính thu tín hiệu truyền hình Internet. Thứ nhất, sử dụng

máy tính kết nối với dịch vụ truyền hình IPTV để nhận tín hiệu sau đó chuyển đổi thành

tín hiệu truyền hình truyền thống trên những chiếc TV chuẩn. Thứ hai, sử dụng một bộ

chuyển đổi tín hiệu (set top box). Thực chất bộ chuyển đổi tín hiệu này cũng chỉ đóng vai

trò như một chiếc PC như ở phương pháp thứ nhất. Tất nhiên cùng với sự phát triển của

công nghệ chắc chắn sẽ có những sản phẩm TV có thể kết nối và thu nhận tín hiệu truyền

hình trực tiếp từ đường truyền Internet.

Bên cạnh đó người dùng còn có thể còn được chứng kiến sự phát triển của truyền hình

IPTV không dây. Đây không còn là chuyện dự báo tương lai mà đã trở thành hiện thực

đơn giản kết nối Internet không dây được thì IPTV cũng không dây được.

1.2 Tình hình phát triển IPTV:

1.2.1 Lịch sử phát triển:

Năm 1994, World News Now của ABC đã có buổi trình chiếu truyền hình quảng bá

qua mạng Internet đầu tiên, sử dụng phần mềm CU-SeeMe videoconferencing.

Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện là vào năm 1995, với sự thành lập

Precept Software bởi Judith Estrin và Bill Carrico. Họ đã thiết kế và xây dựng một sản

phầm internet video gọi là "IP/TV". IP/TV là một MBONE tương thích với các ứng dụng

trên Windows và Unix, thực hiện truyền âm thanh, hình ảnh thông qua cả giao thức

unicast và IP multicast RTP/RTCP. Phần mềm này được viết bởi Steve Casner, Karl

Auerbach, và Cha Chee Kuan. Hệ thống này đã được Cisco Systems mua vào năm 1998

và Cisco đã giữ lại tên "IP/TV".

AudioNet bắt đầu tiến hành nghiên cứu live webcasts với WFAA-TV trong tháng năm

1998, và KCTU-LP vào mùng 10 tháng 1 năm 1998.

Kingston Communications, một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ở UK, triển khai KIT

(Kingston Interactive Television), và IPTV qua mạng băng rộng DSL vào tháng 9 năm

1999 sau khi thử nghiệm dịch vụ TV và VoD. Nhà cung cấp này đã thêm dịch vụ VoD

vào hệ thống trong tháng 10 năm 2001 với hệ thống Yes TV. Kingston là một trong

những công ty đầu tiên trên thế giới triển khai IPTV và IP VoD qua mạng ADSL.

1.2.2 Tình hình phát triển IPTV trong khu vực:

Cuối thập kỷ trước, cùng sự phát triển của các dịch vụ truyền hình vệ tinh, sự tăng

trưởng của dịch vụ truyền hình cáp số, và đặc biệt là sự ra đời của HDTV đã để lại dấu ấn

đối với lĩnh vực truyền hình. Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới đã xuất hiện một phương

thức cung cấp dịch vụ mới còn mạnh hơn với đe dọa sẽ làm lung lay mọi thứ đã có.

Internet Protocol Television (IPTV) đã ra đời, dựa trên sự hậu thuẫn của ngành viễn

thông, đặc biệt là mạng băng rộng, IPTV dễ dàng cung cấp nhiều hoạt động tương tác

hơn, tạo nên sự cạnh tranh mạnh mẽ hơn cho các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ truyền

hình. Hãng In-Stat, một hãng nghiên cứu thị trường công nghệ cao có uy tín, gần đây đã

dự báo rằng thị trường các dịch vụ IP video tại khu vực châu Á – Thái Bình Dương sẽ

tăng trưởng tới gần 80% mỗi năm đến năm 2010 và sẽ tạo ra một thị trường 4,2 tỷ USD.

Hãng này cũng dự đoán châu Á sẽ chiếm tới một nửa trong tổng số thuê bao TV của các

công ty điện thoại trên toàn thế giới vào năm 2009 với tổng số thuê bao tối thiểu 32 triệu.

Các số liệu này cho thấy trong những năm còn lại của thập kỷ này, IPTV sẽ trở thành một

dịch vụ có thị trường rộng lớn trên toàn cầu với châu Á tiếp tục dẫn đầu trong việc thu

hút khách hàng. Các con số này cũng cho thấy đây là một thị trường năng động với rất

nhiều cơ hội cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình có mô hình kinh doanh, hình thức

cung cấp dịch vụ và công nghệ hợp lý.

Informa Telecoms & Media dự báo IPTV sẽ được sử dụng bởi trên 35% các hộ gia

đình sử dụng dịch vụ truyền hình số ở Hồng Kông vào năm 2010, con số này sẽ gần

tương đương với số hộ gia đình dùng dịch vụ truyền hình cáp (khoảng 37%). Công ty này

cũng dự báo sẽ có đến 13% các hộ sử dụng dịch vụ truyền hình số ở Singapore sẽ nhận

tín hiệu truyền hình số thông qua đường dây DSL của họ, điều này làm cho IPTV trở

thành một nền tảng truy nhập số phổ biến hơn rất nhiều so với truyền hình số mặt đất

(DDT). Informa cũng dự báo rằng DSL sẽ chiếm tới 9,2% các hộ gia đình sử dụng truyền

hình số ở Úc, 6,2% ở New Zealand, 5,8% ở Đài Loan, 5,7% ở Nhật Bản và 4,2% ở Hàn

Quốc. Truyền hình cáp vẫn sẽ thống trị đến năm 2010, nhưng sau đó IPTV sẽ thực sự là

đối thủ cạnh tranh với truyền hình số mặt đất và vệ tinh đối với người xem truyền hình

châu Á.

Sự phát triển của IPTV chắc chắn sẽ nhanh hơn, nhưng với sự số hóa của truyền hình

cáp và vệ tinh, các nhà cung cấp sẽ phải cạnh tranh để giành được khách hàng mới. Tùy

thuộc vào thị trường cụ thể, các nhà khai thác dịch vụ IPTV sẽ phải bổ sung vào dịch vụ

truyền hình quảng bá nhiều kênh với việc mở rộng cung cấp các dịch vụ như VoD,

Replay-TV (network DVR), In-home DVR, Multi-room Service, v.v... PCCW ở Hồng

Kông, nhà cung cấp dịch vụ IPTV lớn nhất thế giới với trên 500.000 thuê bao, đã đưa

HDTV và VoD vào cung cấp trên mạng DSL của mình. SOFTBANK của Nhật Bản cũng

đã nhắm đến xây dựng nội dung lên đến 5.000 giờ cho các phim truyện Nhật Bản và

Holywood trên dịch vụ DSL/FTTH Video-On-Demand.

1.2.3 Tình hình phát triển tại Việt Nam:

Tại Việt Nam, hiện có nhiều nhà khai thác dịch vụ viễn thông lớn đang cạnh tranh

nhau nhằm cung cấp cho khách hàng các dịch vụ băng rộng với chất lượng cao và giá rẻ.

Họ cũng đã nhận ra xu hướng phát triển của truyền hình trực tuyến và video theo yêu cầu,

và đang có những bước đi mạnh mẽ. Một số Website cung cấp thử nghiệm các chuơng

trình truyền hình trực tuyến của VietNamNet, Công ty VTC, Đài truyền hình thành phố

Hồ Chí Minh đã ghi nhận số lượng truy cập rất lớn, cho thấy sức hấp dẫn của dịch vụ này

đối với công chúng.

FPT Telecom là doanh nghiệp viễn thông đầu tiên chính thức khai thác và cung cấp

dịch vụ IPTV trên hệ thống mạng băng rộng ADSL/ADSL2+ từ ngày 03/03/2006 sau một

năm thử nghiệm và hiện tại đã có 500 khách hàng thử nghiệm đầu tiên. FPT Telecom đã

mua các thiết bị nhận sóng từ vệ tinh để truyền trên mạng và cũng đã ký kết bản quyền từ

VTV và HTV để phát sóng kênh truyền hình trên Internet để phục vụ cho các khách hàng

của FPT. Với một thuê bao ADSL 2+ của FPT, khách hàng có thể xem một lúc 3 kênh

truyền hình đồng thời.

Mới đây 12/5/2009 Viễn thông Hải Phòng và Công ty Viễn thông số VTC Digicom

(VTC) vừa chính thức khai trương dịch vụ truyền hình qua giao thức Internet (IPTV) tại

thành phố cảng, đánh dấu sự mở rộng của truyền hình IPTV tại Việt Nam.

Ngoài FPT, các doanh nghiệp khác như VNPT, SCTV, Viettel cũng đang chuẩn bị

cho quá trình triển khai dịch vụ IPTV trên mạng băng rộng.

1.3 Một số đặc tính của IPTV

1.3.1 Tích hợp đa dịch vụ:

Trên một đường kết nối Internet người dùng IPTV có thể được sử dụng cùng một lúc

rất nhiều dịch vụ khác nhau như truy cập Internet, truyền hình, điện thoại cố định và di

động, VoIP (Voice over Internet Protocol)...mang lại cho người dùng sự tiện lợi trong

quá trình sử dụng.

1.3.2 Tính tương tác cao:

IPTV sẽ mang lại cho người dùng trải nghiệm xem truyền hình có tính tương tác và cá

nhân hóa rất cao. Ví dụ, nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể tích hợp một chương trình

hướng dẫn tương tác cho phép người xem có thể tìm kiếm nội dung chương trình truyền

hình theo tựa đề hoặc tên diễn viên. Hoặc nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai chứng

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 nội dung đa phương

tiện khác trên PC như hình ảnh hay video hoặc sử dụng điện thoại di động để điều khiển

TV ở nhà ghi lại một chương trình ưa thích nào đó ...

Một phương thức tương tác khác mà nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể triển khai là

cung cấp các thông tin mà người xem yêu cầu trực tiếp trong quá trình xem chương trình.

Ví dụ người dùng có thể nhận thông tin về đội bóng mà họ đang xem thi đấu trên màn

hình chẳng hạn.

Trên thực tế tính tương tác cao hoàn toàn có thể xuất hiện ở các loại hình truyền hình

số khác như truyền hình vệ tinh hay cáp. Song để triển khai được thì cần phải có sự kết

nối tương tác giữa đầu phát sóng và bộ thu sóng. Đây là điều mà truyền hình vệ tinh và

cáp không có được. Muốn triển khai thì hai hình thức truyền hình này buộc phải kết hợp

với các hạ tầng mạng khác như Internet hoặc điện thoại di động.

1.3.3 Công nghệ chuyển mạch IP:

Hầu hết người dùng đều không biết rằng truyền hình cáp và vệ tinh thường gửi đi tất

tả tín hiệu của mọi kênh cùng một lúc cùng một thời điểm nhằm cho phép người dùng

chuyển đổi kênh tức thời như chúng ta vẫn thấy. Điều này dẫn tới sự lãng phí băng thông

cần thiết.

IPTV sử dụng công nghệ chuyển mạch IP để loại bỏ hạn chế này. Mọi dữ liệu chương

trình truyền hình được lưu trữ tại một vị trí trung tâm và chỉ có dữ liệu kênh mà người

dùng yêu cầu xem là được truyền tải đi. Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ có

thể bổ sung thêm được nhiều dịch vụ cho IPTV hơn vì băng thông không còn phải là vấn

đề quá khó giải quyết nữa.

1.3.4 Mạng gia đình:

Kết nối vào mạng Internet trong gia đình không chỉ có TV mà còn có các PC khác.

Điều này sẽ cho phép người dùng có thể sử dụng TV để truy cập đến những nội dung đa

phương tiện trên PC như ảnh số, video, lướt web, nghe nhạc... Không những thế một số

màn hình TV giờ đây còn được tích hợp khả năng vận hành như một chiếc TV bình

thường. Tất cả liên kết sẽ trở thành một mạng giải trí gia đình hoàn hảo.

1.3.5 Video theo yêu cầu - Video on Demand (VOD):

VOD là tính năng tương tác có thể nói là được mong đợi nhất ở IPTV. Tính năng này

cho phép người xem có thể yêu cầu xem bất kỳ một chương trình truyền hình nào đó mà

họ ưa thích. Ví dụ, người xem muốn xem một bộ phim đã có cách đây vài năm thì chỉ cần

thực hiện tìm kiếm và dành thời gian để xem.

1.3.6 Kiểm soát tối đa chương trình TV:

VOD nói chính xác cũng là một phần lợi thế này. Đây là tính năng mà người dùng sẽ

cảm thấy thích thú nhất ở IPTV bởi nó cho phép họ có thể kiểm soát tối đa chương trình

truyền hình.

Không còn thụ động phải xem những gì mà nhà cung cấp dịch vụ phát đi như ở truyền

hình truyền thống hay vệ tinh mà giờ đây người dùng sẽ được trải nghiệm khả năng kiểm

soát tối đa những nội dung mà họ muốn xem. Với VOD người dùng có thể chọn lựa

những chương trình yêu thích.

Nhờ đó mà thiết bị điều khiển từ xa của IPTV sẽ có đầy đủ tính năng như điều khiển

một chiếc đầu đĩa. Khi đang xem chương trình nếu gặp phải một đoạn nào hay người

dùng có thể tua để xem lại, dừng phát chương trình hoặc tua nhanh về phía trước ... Điều

này cũng đơn giản bởi nội dung được cung cấp duy nhất theo yêu cầu của người xem chứ

không cung cấp rộng cho tất cả mọi người dùng như truyền hình truyền thống.

1.3.7 Truyền hình chất lượng cao HD:

Xu hướng nội dung chất lượng cao hiện đã hiển hiện thực tế. Nhờ kết nối băng thông

rộng nên có thể nói chỉ trong tương lai không xa IPTV sẽ chỉ phát truyền hình chất lượng

cao. Điều này đồng nghĩa với việc người dùng sẽ thưởng thức các chương trình có chất

lượng hình ảnh và âm thanh cao.

1.4 Cơ sở hạ tầng một mạng IPTV:

Hình 1.2: Sơ đồ khối đơn giản của một hệ thống IPTV

1.4.1 Trung tâm dữ liệu IPTV:

Cũng được biết đến là “đầu cuối_headend”. Trung tâm dữ liệu IPTV nhân nội dung từ

nhiều nguồn khác nhau, bao gồm truyền hình địa phương, các nhà tập hợp nội dung, nhà

sàn xuất, qua đường cáp, trạm số mặt đất hay vệ tinh. Ngay khi nhận được nội dung, một

số các thành phần phần cứng khác nhau từ thiết bị mã hóa và các máy chủ video tới bộ

định tuyến IP và thiết bị bảo mật giành riêng được sử dụng để chuẩn bị nội dung video

cho việc phân phối qua mạng dựa trên IP. Thêm vào đó, hệ thống quản lý thuê bao được

yêu cầu để quản lý và hồ sơ và phí thuê bao của những người sử dụng. Chú ý rằng, địa

điểm thực của trung tâm dữ liệu IPTV được yêu cầu bởi hạ tầng cơ sở mạng được sử

dụng bởi nhà cung cấp dịch vụ.

1.4.2 Mạng truyền dẫn băng thông rộng:

Việc truyền dẫn dịch vụ IPTV yêu cầu kết nối điểm – điểm. Trong trường hợp triển

khai IPTV trên diện rộng, số lượng các kết nối điểm – điểm tăng đáng kể và yêu cầu độ

rộng băng thông của cơ sở hạ tầng khá rộng. Sự tiến bộ trong công nghệ mạng trong

những năm qua cho phép những nhà cung cấp viễn thông thỏa mãn một lượng lớn yêu

cầu độ rộng băng thông mạng. Hạ tầng truyền hình cáp dựa trên cáp đồng trục lai cáp

quang và các mạng viễn thông dựa trên cáp quang rất phù hợp để truyền tải nội dung

IPTV.

1.4.3 Thiết bị người dùng IPTV:

Thiết bị người dùng IPTV (IPTVCD) là thành phần quan trọng trong việc cho phép

mọi người có thể truy xuất vào các dịch vụ IPTV. Thiết bị này kết nối vào mạng băng

rộng và có nhiệm vụ giải mã và xử lý dữ liệu video dựa trên IP gửi đến. Thiết bị người

dùng hỗ trợ công nghệ tiên tiến để có thể tối thiểu hóa hay loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng

của lỗi, sự cố mạng khi đang xử lý nội dung IPTV.

1.4.4 Mạng gia đình:

Mạng gia đình kết nối với một số thiết bị kĩ thuật số bên trong một diện tích nhỏ. Nó

cải tiến việc truyền thông và cho phép chia sẻ tài nguyên (các thiết bị) kĩ thuật giữa các

thành viên trong gia đình. Mục đích của mạng gia đình là để cung cấp việc truy cập thông

tin, như là tiếng nói, âm thanh, dữ liệu, giải trí, giữa những thiết bị khác nhau trong nhà.

Với mạng gia đình, người dùng có thể tiết kiệm tiền và thời gian bởi vì các thiết bị ngoại

vi như là máy in và máy scan, cũng như kết nối Internet băng rộng, có thể được chia sẻ

một cách dễ dàng.

CHƯƠNG II – HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH QUẢNG BÁ

Các nhà cung cấp dịch vụ IPTV thường cung cấp dịch vụ truyền hình quảng bá đến các

thuê bao của họ và kỹ thuật IP multicast được sử dụng để truyền một kênh truyền hình

quảng bá đến nhiều thuê bao một cách đồng thời. Chương này trình bày về các thành

phần được sử dụng trong các hệ thống IP multicast, kiến trúc hệ thống IPTV multicast,

chuyển kênh và dịch thời gian trong IPTV multicast. Mục đích chính của công nghệ

multicast là để bảo đảm rằng các người dùng có thể chuyển kênh một cách đảm bảo và

ngay lập tức trong suốt phiên xem đó. Sau đây em sẽ đi chi tiết về các phần này.

2.1 Các thành phần trong hệ thống IPTV:

Có hai kỹ thuật chính trong việc truyền tải nội dung IPTV đó là: multicast nội dung

trực tuyến và VoD.

Hình 2.1: Kiến trúc nền tảng cơ bản cho dịch vụ IPTV multicast và VoD.

2.1.1 Các thiết bị nhận tích hợp IRD:

Những thiết bị này được sử dụng để nhận các tài sản video từ một số mạng khác nhau

như: các vệ tinh đến các đường video riêng và các ănten viba.

2.1.2 Các bộ mã hoá thời gian thực:

Đây là một hệ thống nén nằm tại trung tâm dữ liệu IPTV, được dùng để tối thiểu hoá

khả năng lưu trữ thông tin mà vẫn duy trì chất lượng của các luồng video và audio để

truyền tải đến các người dùng, do đó băng thông mạng yêu cầu để truyền các luồng video

này được giảm bớt. Hệ thống nén này được tạo ra từ một số bộ mã hoá thời gian thực

được dùng để số hoá và nén các kênh video, audio và data. Nội dung video số hoặc tương

tự chưa được nén được đưa vào thiết bị mã hoá để nén và sau đó được đóng gói vào trong

các gói video được đưa ra ngoài đến các bộ định tuyến IPTV, hầu hết các bộ mã hóa hiện

đại đều có cổng ngõ ra là cổng Ethernet.

2.1.3 Các máy chủ truyền TV quảng bá:

Những máy chủ này được cấu hình vào trong các cụm máy chủ cho mục đích làm việc

liên tục và chiệu trách nhiệm truyền nội dung IPTV sử dụng các giao thức đã được chọn

tới các người dùng đầu cuối.

Hình 2.2: Kiến trúc hệ thống truyền hình quảng bá.

2.1.4 Một hệ thống chuyển mã IPTV:

Hệ thống chuyển mã tại trung tâm dữ liệu IPTV phụ thuộc vào hai nhân tố sau:

(1) Định dạng của nội dung video nguồn

(2) Chuẩn nén được sử dụng để triển khai trên mạng phân phối IP

Hệ thống chuyển mã bao gồm các thiết bị phần cứng đặc biệt được sử dụng để chuyển

đổi luồng video MPEG-2, thậm chí là những nguyên liệu tương tự thành định dạng nén

khác như: H.264/AVC hay VC-1.

2.1.5 Một hệ thống hỗ trợ quản lý và vận hành OBSS:

Hệ thống OBSS còn được biết như hệ thống quản lý thuê bao SMS, được sử dụng để

kết nối với các thành phần trong mạng IPTV khác để kích hoạt, thực thi và cung cấp các

dịch vụ IPTV trong thời gian thực để phù hợp với các yêu cầu của khách hàng. Các thông

tin được xử lý bởi OBSS suốt quá trình cung cấp một dịch vụ mới bao gồm:

+ Địa chỉ và tên các thuê bao.

+ Chi tiết về tính cước phí.

+ Các chương trình IPTV multicast được yêu cầu.

+ Các tài sản VoD-IP được yêu cầu.

+ Băng thông mạng sử dụng được yêu cầu để cung cấp dịch vụ mới.

+ Cấp địa chỉ IP cho một dịch vụ mới.

Để kích hoạt các dịch vụ mới và hỗ trợ quản lý vận hành hệ thống IPTV, OBSS có thể

bao gồm một số hoặc là tất cả các chức năng sau:

+ Thu thập các thông tin sử dụng liên quan đến các loại dịch vụ IPTV.

+ Theo dõi việc yêu cầu nội dung và cập nhật nội dung phù hợp.

+ Theo dõi và quản lý các kết nối RG qua mạng băng thông rộng đến các trung tâm dữ

liệu IPTV.

+ Quản lý và hổ trợ cung cấp nội dung.

+ Quản lý các tài khoản, hoá đơn, thông tin về khách hàng.

+ Cung cấp một Web site, cho phép các thuê bao yêu cầu nội dung video.

+ Cung cấp một Web portal, cho phép các người sử dụng IPTV truy cập thông tin để

giúp họ giải quyết các lỗi kỹ thuật thông thường.

OBSS giao tiếp với các hệ thống con bên ngoài tại trung tâm dữ liệu, bao gồm hệ

thống quản lý quan hệ khách hàng CRM.

2.1.6 Hệ thống quản lý quan hệ khách hàng CRM IPTV:

Sử dụng một hệ thống CRM cung cấp cho các nhà điều hành viễn thông tính rõ ràng

trong kinh doanh các gói dịch vụ đặc biệt. Một CRM có thể bao gồm một số đặc trưng và

có thể sắp xếp thành 3 module khác nhau:

CRM module Mô tả chức năng

Giao diện với các

thuê bao.

Module này bảo đảm rằng các thông tin chi tiết của cả

hiện tại và quá khứ đều sẵn sàng để giúp cãi thiện hiệu

quả tương tác với các thuê bao. Quản lý liên lạc và chăm

sóc khách hàng là hai đặc trưng chính trong module này.

Tiếp thị các sản

phẩm IPTV và các

dịch vụ.

Module này quản lý các chiến dịch quảng cáo và tiếp

thị. Các chức năng điển hình trong module này là tổ chức

việc phân phối tiếp thị kèm theo.

Bán các sản phẩm

IPTV và các dịch vụ.

Dùng để trợ giúp các nhà cung cấp dịch vụ IPTV bán

sản phẩm, kết hợp với module tiếp thị để xác định các

kênh bán hàng thích hợp và theo dõi kết quả từ các chiến

dịch tiếp thị. Phần up-selling cho phép các nhà cung cấp

dịch vụ bán các dịch vụ IP kèm theo đến các thuê bao.

Bảng 2.1: Các chức năng được sử dụng trong hệ thống CRM IPTV

2.1.7 Một hệ thống bảo mật IPTV:

Đầu ra từ hệ thống mã hoá được dẫn đến một hệ thống bảo mật để bảo vệ nội dung.

Mục đích của hệ thống bảo mật IPTV là để giới hạn truy cập của các thuê bao và bảo vệ

chống lại việc ăn cắp nội dung IPTV. Hệ thống bảo mật bao gồm hai phần là: CA và

DRM.

2.1.8 Các máy chủ IP-VoD:

Các máy chủ video lưu trữ và đệm các file video. Các máy chủ video thông thường

được kết nối vào một cụm máy chủ, cung cấp các kết nối dư thừa trong trường hợp một

máy chủ bị lỗi. Các máy chủ VoD chạy một phần mềm ứng dụng để yêu cầu hỗ trợ việc

quản lý dữ liệu VoD và các loại đa phương tiện khác.

2.1.9 Các máy chủ ứng dụng và Middleware Headend IPTV:

Middleware IPTV có hai loại là: phần mềm máy chủ và máy khách. Phần mềm máy

chủ middleware được thực thi trên các máy chủ tại trung tâm dữ liệu IPTV.

Middleware Headend và các máy chủ ứng dụng thể hiện các chức năng sau:

+ Tương tác với hệ thống OBSS và CA

+ Hỗ trợ quản lý cung cấp thông tin tính cước, các thuê bao mới và quản lý tổng quan

các tài sản video.

+ Tổ chức các ứng dụng phần mềm để giao tiếp với các middleware máy khách được

nhúng vào trong các thiết bị truy cập IP.

+ Hỗ trợ người dùng tương tác với các dịch vụ VoD và IPTV multicast.

Middleaware máy khách nằm tại IPTVCD và được sử dụng để giữ các chương trình

ứng dụng IPTV cách biệt khỏi mạng băng thông rộng.

2.1.10 Một máy chủ thời gian mạng:

Các trung tâm dữ liệu IPTV thông thường sử dụng máy chủ thời gian mạng để cho

phép đồng bộ hoá thời gian giữa các thành phần trong mạng. Việc kết nối với máy chủ

này được dễ dàng thông qua giao thức thời gian mạng NTP.

2.1.11 Hệ thống chuyển mạch IP:

Trung tâm dữ liệu IPTV sử dụng các thiết bị chuyển mạch băng thông rộng để định

tuyến các tín hiệu video giữa các thiết bị nguồn nội dung khác nhau. Các nhà cung cấp

dịch vụ thường sử dụng các thiết bị mạng IP chuẩn như: các router, các switch để thực

hiện việc định tuyến các tín hiệu. Sử dụng các thiết bị mạng chuẩn cho phép các nhà cung

cấp dịch vụ IPTV hợp nhất các tín hiệu data, video, audio trên một mạng. Điều này cho

phép giảm chi phí bảo dưỡng, quản lý mạng đơn giản và tăng tính linh hoạt của hệ thống

chuyển mạch.

2.1.12 Một Router phân phối:

Kiến trúc hệ thống IPTV còn bao gồm bộ định tuyến phân phối tốc độ cao, thiết bị này

nằm tại các headend của các nhà cung cấp dịch vụ và chiệu trách nhiệm truyền tải nội

dung IPTV tương tác đến mạng phân phối. Bộ định tuyến này kết nối trực tiếp tới mạng

trục IPTV.

2.1.13 Mạng phân phối IP:

Mạng phân phối IP bao gồm hai phần như: mạng trục và mạng truy cập

(1) Mạng trục IP chiệu trách nhiệm cho việc tập hợp tất cả nội dung video IP để thêm

các loại lưu lượng khác trong một môi trường triple-play.

(2) Mạng truy cập sử dụng một kỹ thuật ghép kênh như DSL... để truyền các dịch vụ

được yêu cầu đến người sử dụng IPTV.

2.1.14 Các thiết bị người sử dụng IPTV (IPTVCD):

IPTVCD là một thiết bị phần cứng mà để giới hạn một kết nối IPTV. Trong hệ thống

IPTV thì các IPTVCD chính là các RG và các IP set-top-box.

Trong một mạng IPTV tất cả những thành phần này được kết hợp chặt chẽ để truyền

các tài sản VoD và một số lượng lớn các kênh SD và HD.

2.2 Phương pháp truyền nội dung IPTV:

Có ba phương pháp truyền nội dung IPTV đó là: truyền broadcast, truyền unicast và

truyền multicast.

2.2.1 Truyền Broadcast:

Truyền broadcast sẽ truyền đến tất cả các thiết bị trong mạng kể cả những thiết bị

không có yêu cầu, do đó làm tăng khả năng xử lý của các thiết bị và lãng phí băng thông

mà không cần thiết, ngoài ra phương pháp này không được hỗ trợ định tuyến.

2.2.2 Truyền Unicast:

Đối với truyền unicast mỗi thuê bao được thiết lập một luồng riêng tới máy chủ video,

do đó nếu có nhiều thuê bao cùng muốn xem một kênh truyền hình thì các kết nối unicast

được thiết lập do đó làm tốn băng thông mạng rất nhiều, phương pháp này chỉ được sử

dụng khi thuê bao có nhu cầu riêng như trong dịch vụ video theo yêu cầu VoD.

Hình 2.3: Kết nối sử dụng Unicast

2.2.3 Truyền Multicast:

Để tiết kiệm băng thông trong quá trình truyền một luồng video đến đồng thời một

nhóm các thuê bao, các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng phương pháp truyền multicast.

Hình 2.4: Kết nối IP sử dụng kỹ thuật truyền multicast

Chú thí c h : Trong đó đối với mạng băng thông rộng ADSL thì các thiết bị “Last mile

access equipment” và thiết bị “RG” chính là các DSLAM và modem ADSL. Còn đối với

mạng truyền hình cáp hai chiều HFC thì đó chính là hệ thống CMTS và modem cáp.

Các nhóm và thành viên hình thành hoạt động cơ bản của kỹ thuật multicast, khi triển

khai IPTV mỗi nhóm multicast là một kênh TV quảng bá và các thành viên trong một

nhóm thì có quyền ngang bằng nhau khi xem kênh đó. Với kỹ thuật truyền này thì mỗi

kênh IPTV chỉ được truyền đến các IP set-top-box mà có yêu cầu xem kênh đó. Điều này

giữ cho việc tiêu thụ băng thông tương đối thấp và giảm gánh nặng xử lý trên các máy

chủ. Hình 2.3 miêu tả tác động của việc sử dụng công nghệ multicast trên ví dụ của năm

thuê bao IPTV truy cập đồng thời kênh 10.

Chỉ một bản sao được gửi từ máy chủ nội dung đến bộ định tuyến phân phối. Những

bộ định tuyến này tạo ra hai bản sao và gửi chúng đến các bộ định tuyến tại các tổng đài

khu vực qua kết nối IP riêng lẽ. Mỗi bộ định tuyến sẽ tạo thành các bản sao để truyền tới

cho các ngôi nhà số được kết nối tới các cổng giao tiếp của nó mà có yêu cầu xem kênh

đó. Do đó phương pháp này sẽ cắt giảm số lượng kết nối IP và các dòng video đi ngang

qua mạng và được các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để quảng bả chương trình IPTV trực

tuyến và là một kỹ thuật hiệu quả cho việc tận dụng hoá một hạ tầng IP hiện tại. Việc

truyền multicast nội dung IPTV thì phức tạp hơn so với việc sử dụng mô hình truyền

thông unicast và broadcast.

2.3 Truyền multicast qua một mạng IPTV:

Truyền multicast là kỹ thuật truyền một tín hiệu video đồng thời tới nhiều người sử

dụng, tất cả người xem đều nhận cùng một tín hiệu tại cùng một thời điểm nhưng không

có phân các luồng cho mỗi người nhận. Nó cung cấp một cách hiệu quả để hỗ trợ băng

thông cao, một đến nhiều ứng dụng trên một mạng.

IP multicast còn được sử dụng rộng rãi trong các dịch vụ truyền hình quảng bá qua

mạng IP bởi vì nó giảm đáng kể lượng băng thông yêu cầu để truyền nội dung IPTV chất

lượng cao qua một mạng. Multicast không chỉ giảm băng thông yêu cầu của mạng mà

còn giữ cho việc xử lý của các máy chủ nội dung ở mức tương đối thấp bởi vì nó chỉ

truyền một bản sao của một luồng IPTV tại cùng thời điểm.

Tuy nhiên truyền multicast có vài bất lợi sau:

+ Các loại điều khiển VCR không được hổ trợ: multicast không cho phép các thuê bao

tua lại, dừng, tua nhanh nội dung video theo mong muốn của họ.

+ Tính linh hoạt bị giới hạn: khi các thuê bao IPTV mở các TV của họ, họ chỉ có thể

xem khi mà kênh đặc biệt đó đã được tiếp diễn.

+ Tăng yêu các yêu cầu xử lý và làm việc của các bộ định tuyến: để chuyển đến đúng

các cổng đầu ra, các bộ định tuyến cần giải quyết thêm các việc như sao chép các luồng

video và theo dõi các bản sao của các gói video do đó làm tăng thêm gánh nặng đáng kể

lên khả năng làm việc của các bộ định tuyến.

+ Hỗ trợ từ nguồn đến đích: tất cả các thành phần giữa nguồn nội dung IPTV và

IPTVCD phải được yêu cầu hỗ trợ công nghệ multicast.

+ Ngăn chặn lưu thông của IP multicast: các thiết bị bảo mật như tường lửa thường

được cấu hình bởi các nhà quản trị mạng để ngăn chặn các ứng dụng IP multicast. Điều

này cần được quan tâm khi triển khai các dịch vụ IPTV qua mạng Internet công cộng.

Ứng dụng multicast Loại

Hội nghị truyền hình Thời gian thực

Học trực tuyến Thời gian thực và không thời gian

thực

Cập nhật chứng khoán Thời gian thực

Bản tin thời tiết trực tuyến Thời gian thực

Sao chép cơ sở dữ liệu Không thời gian thực

Cập nhật giao thông Thời gian thực

Bảng 2.2: Các ứng dụng của IP multicast

2.4 Kiến trúc mạng IPTV multicast:

Triển khai một hệ thống multicast để truyền các dịch vụ IP multicast được dựa trên

kiến trúc mạng phân phối, bao gồm thành phần vật lý và logic sau:

+ Các thiết bị IGMP

+ Các nhóm multicast và cách đánh địa chỉ

+ Giao thức truyền tải IPTV multicast

+ Kiến trúc truyền tải multicast

2.4.1 Các thiết bị IGMP:

Một host được kích hoạt multicast được cấu hình để gửi và nhận dữ liệu multicast. Có

hai loại thiết bị được sử dụng trong một giao phiên truyền thông IGMP:

- Một IGMP host là bất kì máy chủ hay máy khách được kết nối tới một mạng IPTV.

Ví dụ như: một set-top-box, một điện thoại di động, hoặc một PC…

- Các bộ định tuyến multicast còn được gọi là các bộ định tuyến IGMP là thành phần

quan trọng trong một hạ tầng mạng IPTV. Trên một mạng IPTV có hai loại bộ định

tuyến: tập hợp và phân phối. Các bộ định tuyến phân phối thông thường nằm tại trung

tâm dữ liệu IPTV hoặc các headend và kết nối trực tiếp với các máy chủ nội dung. Tất cả

các kênh IPTV đều được sẵn sàng tại bộ định tuyến phân phối. Bộ định tuyến tập hợp thì

được đặt tại luồng xuống trong mạng và gần với các người dùng. Chỉ các kênh mà được

xem bởi các IPTVCD được kết nối tới các bộ định tuyến tập hợp là sẵn sàng tại điểm này

trên mạng. Chúng được kết nối đến mạng truyền tải IPTV và hỗ trợ các chức năng sau:

+ Nhận nội dung IPTV được multicast: trên một mạng IPTV nhiều cổng giao tiếp

của bộ định tuyến hoạt động ở chế độ multicast để các bộ định tuyến phân tích các gói đi

vào để thấy chúng có yêu cầu xử lý thêm hay không. Khi một bộ định tuyến multicast

nhận các gói, các gói này có một bit đặc biệt trong phần header được thiết lập là 1, nó gửi

các gói này qua một giao thức truyền thông IP để xử lý thêm. Các bộ định tuyến multicast

còn sử dụng các thuật toán phức tạp để giải quyết việc chuyển tiếp lưu lượng IPTV

multicast.

+ Giữ các bảng định tuyến hiện hành: các bộ định tuyến multicast sử dụng các bảng

giống nhau mà được sử dụng bằng bất kì các giao thức unicast cơ bản mà được cấu hình

trên bộ định tuyến. Những bảng này được giữ hiện hành bởi hệ thống hoạt động của bộ

định tuyến.

+ Sao chép các luồng IPTV: là khả năng của bộ định tuyến để lấy một luồng video

IPTV vào và sao chép luồng này qua một hay nhiều cổng tới nhiều thuê bao IPTV cá

nhân.

Do đó, việc triển khai công nghệ multicast có một ảnh hưởng quan trọng trên hiệu suất

của các bộ định tuyến và thường yêu cầu nâng cấp để hỗ trợ truyền nội dung IPTV hiệu

quả.

2.4.2 Các nhóm multicast và cách đánh địa chỉ:

Truyền multicast qua một mạng IPTV thực hiện bằng việc gửi các gói video đến một

nhóm các IPTVCD cùng quan tâm đến nhận một kênh IPTV. Một nhóm thì được xác

định bằng một địa chỉ IP lớp D duy nhất.

Một địa chỉ IP multicast lớp D bắt đầu với 1110 như là bốn bit đầu tiên của dải địa chỉ

từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255. Tương đương với tổng cộng 268.435.456 nhóm

multicast.

Hình 2.5: Cấu trúc của một địa chỉ multicast lớp D

Tất cả các địa chỉ IP cần được chuyển sang địa chỉ MAC khi sử dụng để triển khai các

dịch vụ IPTV multicast.

Dải địa chỉ Loại địa

chỉ

Miêu tả

224.0.0.0 đến

224.0.0.255

Cố định Được sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt

multicast.

224.0.1.0 đến

238.255.255.255

phạm vi

toàn cầu (

internet )

Những địa chỉ này được sử dụng để truyền IP

multicast nội dung video qua mạng Internet công

cộng.

239.0.0.0 đến

239.255.255.255

phạm vi

hành chính

Được sử dụng cho các IP multicast mà được

giới hạn trong một tổ chức hoặc một nhóm cục

bộ.

Bảng 2.3: Các dải địa chỉ IP multicast và các ứng dụng liên quan.

Địa chỉ Miêu tả

224.0.0.1 Tất cả hệ thống trên đường mạng đó

224.0.0.2 Tất cả các router IGMPv2 trên đường mạng đó

224.0.0.13 Tất cả các router PIM

Bảng 2.4: Một số các địa chỉ multicast thông dụng

2.4.3 Giao thức IPTV multicast:

IPTV multicast sử dụng các giao thức đặc biệt để phân phối và sao chép nội dung

IPTV, đó là giao thức quản lý nhóm Internet IGMP, được các IPTVCD sử dụng để “join”

hoặc “leave” một địa chỉ nhóm multicast. IGMP gồm 3 phiên bản: IGMPv1, IGMPv2,

IGMPv3.

- IGMPv1: vì không có khả năng “leave group” nên không được triển khai trong IPTV.

- IGMPv2: hỗ trợ ASM, khi một IPTVCD gửi ra một bản tin muốn tham gia vào một

nhóm để bắt đầu xem một kênh quảng bá TV, bản tin này chứa địa chỉ IP đích của nhóm

đó hoặc kênh quảng bá được yêu cầu và kênh quảng bá đã được truyền đến người yêu

cầu. Các địa chỉ nhóm multicast được lấy từ EPG. Khi nhận kênh quảng bá IPTVCD

được cấu hình để lắng nghe tất cả các lưu trong nhóm multicast đó. Hiện nay ASM được

ứng dụng trong hội nghị truyền hình và thương mại tài chính.

- IGMPv3: hỗ trợ SSM, bản tin IGMPv3 chứa địa chỉ IP nhóm multicast và địa chỉ IP

multicast của nguồn nội dung được biểu diễn qua hai kí tự là (S,G) trong đó S là địa chỉ

IP unicast của máy chủ nội dung video và G là địa chỉ IP nhóm multicast của kênh TV

quảng bá. Dãi địa chỉ 232.0.0.0 đến 232.255.255.255 được dùng cho triển khai các ứng

dụng SSM và các giao thức. Các thiết bị hỗ trợ IGMPv3 phải có thể kiểm tra các ghi

nhận nhóm trong các bản tin membership report, đây là kỹ thuật kiểm tra các gói tin kỹ

lưỡng điều này có nghĩa là các thiết bị phần cứng hỗ trợ IGMPv3 cần yêu cầu thêm tài

nguyên phần cứng để thực hiện kỹ thuật này. Việc yêu cầu thêm tài nguyên phần cứng

hay bộ nhớ thì chi phí rất tốn kém. Đây cũng là lý do không thể sử dụng IGMPv3 để triển

khai các dịch vụ IPTV.

Vì vậy khi triển khai IPTV thì các nhà cung cấp dịch sử dụng IGMPv2. IGMPv2 là

phiên bản IGMP được sử dụng để lựa chọn nhận một kênh IPTV broadcast. Các đặc

trưng của IGMPv2 bao gồm:

+ Cải thiện thời gian “leave”:IGMPv2 giảm thời gian cho một router multicast biết

rằng không còn thuê bao IPTV nào đang truy cập vào một kênh broadcast, đặc trưng này

lược bỏ bất kỳ các luồng không mong muốn làm giảm tắt nghẽn trên mạng.

+ Được hỗ trợ rộng rải: được hỗ trợ cho tất cả các phiên bản hệ điều hành Microsoft.

Ngoài ra các phiên bản của Linux và Unix còn cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho IGMPv2.

+ Hỗ trợ cho IPTV: IGMPv2 hỗ trợ cho multicast lưu lượng IPTV. IGMPv2 có thể tạo

ra một lệnh để rời khỏi một kênh IPTV.

+ Xử lý bầu chọn người truy vấn: theo giao thức của IGMP chỉ có một router có thể

gửi các bản tin truy vấn trên một phân đoạn mạng. IGMPv2 hỗ trợ bầu chọn để xác định

router chiệu trách nhiệm gửi ra các bản tin truy vấn. Điều này dựa trên nguyên lý mà các

router với địa chỉ IP thấp hơn được bầu chọn để làm người truy vấn.

Loại bản tin Miêu tả

Membership

query

Các bản tin này được gửi định kỳ trên mạng bởi các router

multicast. Chỉ một router được cho phép gửi một các bản tin query

trên một phân đoạn mạng. Có hai loại bản tin query: toàn bộ và nhóm

riêng biệt. Các bản tin query toàn bộ được sử dụng để xác định các

IPTVCD nào đang xem các luồng multicast nào. Các bản tin query

theo từng nhóm được sử dụng để tìm ra bất kỳ thuê bao nào đang xem

một luồng IPTV multicast

Version 2

membership

report

Được sử dụng bởi các client IGMPv2 để tham gia hay kết nối vào

một kênh IPTV. Ngoài ra bản tin này còn được sử dụng để hồi đáp

các truy vấn và thường được gửi khi yêu cầu chuyển kênh IPTV.

Leave group Loại bản tin này không có trên IGMPv1. Mục đích của bản tin này

là ngưng truyền các luồng IPTV từ các router multicast khi mà không

còn thành viên nào trong nhóm đó nữa hay tất cả các thuê bao trên

một phân đoạn mạng không xem kênh đó nữa. Khi bản tin này được

nhận router sẽ tự động ngưng truyền các bản sao chép của một luồng

broadcast.

Bảng 2.5: Các loại bản tin IGMPv2

+ Định dạng bản tin: tất cả các bản tin IGMPv2 được đóng gói vào các IP datagram.

Trong phần IP header có chứa số xác nhận của IGMPv2 đó là số 2.

Hình 2.6: Cấu trúc một bản tin IGMPv2

Tên trường Miêu tả

Type Xác định loại bản tin sử dụng như: membership query,

v2 membership query, leave group và v1 membership

report.

Thời gian hồi đáp

tối đa

Trường này chỉ liên quan đến các bản tin membership

query. Nó xác định chu kỳ thời gian tối đa cho việc truyền

một bản tin hồi đáp.

Checksum Được sử dụng để bảo vệ toàn vẹn dữ liệu và kiểm tra lỗi.

Group address Giá trị trong trường này sẽ biến thiên giữa các loại tin

nhắn khác nhau.

Bảng 2.6: Cấu trúc một bản tin IGMPv2

Khi một thuê bao chuyển kênh, IPTVCD sẽ gửi hai lệnh đến các thiết bị trung tâm:

(1) Rời khỏi video multicast hiện thời.

(2) Tham gia vào một video multicast mới.

+Quá trình IGMPv2 leave: các IPTVCD chỉ có thể nhận một kênh tại điểm một thời

gian. Đây là kỹ thật cho phép các client IPTV rời khỏi một nhóm IP multicast (chuyển

kênh).

Hình 2.7: Quá trình IGMPv2 leave

(1) Chấm dứt truy cập vào luồng IPTV hiện thời: IP set-top-box gửi một lệnh từ người

xem muốn chuyển từ kênh 10 sang kênh khác.

(2) Gửi ra một bản tin rời khỏi nhóm: bản tin “leave group” chứa địa chỉ IP của kênh

TV muốn rời khỏi, bản tin này được gửi đến tất cả các router multicacst bằng địa chỉ

multicast 224.0.0.2. Trong trường hợp này bản tin này được nhận bởi router biên tại một

tổng đài khu vực.

(3) Gửi ra bản tin truy vấn theo từng nhóm: router biên gửi ra hai bản tin truy vấn theo

từng nhóm để xác định có thêm IPTVCD nào muốn nhận kênh TV broadcast này nữa

không.

(4) Xử lý thêm của router: nếu không có hồi đáp đến bản tin truy vấn theo từng nhóm,

router tiến đến ngưng hoạt động nhóm multicast này, loại bỏ toàn bộ bảng nhóm giao

diện IGMP và chấm dứt gửi lưu lượng IPTV đến các giao diện đó.

+Quá trình IGMPv2 join: Khi một IP set-top-box bắt đầu nhận các gói multicast từ

một máy chủ nội dung IPTV nó phải thông qua quá trình tham gia IGMPv2. Quá trình

được thực hiện khi một yêu cầu được phát ra bởi một ứng dụng hướng dẫn chương trình

điện tử EPG chạy trên IP set-top-box để chuyển đến một kênh TV broadcast. Quá trình

thực hiện gồm các bước sau đây:

Hình 2.8: Quá trình IGMPv2 join.

(1) Nhận địa chỉ nhóm: Hệ điều hành hay phần mềm middleware chạy trên IP set-top-

box nhận địa chỉ nhóm của một kênh broadcast được yêu cầu từ một địa chỉ multicast cố

định hoặc một địa chỉ được nhận từ một chuổi URL.

(2) Cho biết giao thức IP để bắt đầu nhận một luồng lưu lượng multicast: khi địa chỉ

nhóm đã được xác định, giao thức truyền thông IP được cho biết để bắt đầu nhận lưu

lượng IPTV multicast theo địa chỉ Ipv4 hoặc Ipv6.

(3) Chuyển yêu cầu multicast đến lớp phần cứng: bộ adaptor mạng đa phần là Ethernet

được hướng dẫn để lắng nghe và hồi đáp đến địa chỉ MAC multicast tương ứng với địa

chỉ multicast của kênh broadcast được yêu cầu.

(4) Cho biết router cục bộ: IP set-top-box gửi một bản tin IGMP Host Membership

Report hoặc bản tin “Join” đến router cục bộ. Bản tin này cho biết router cục bộ tại tổng

đài khu vực mà nó lắng nghe lưu lượng multicast trên một địa chỉ IP tương ứng với kênh

TV broadcast đó. IP set-top-box có thể truy cập đến một kênh IPTV bằng cách hồi đáp

bản tin truy vấn được phát ra từ router multicast.

(5) Kiểm tra luồng multicast đã sẵn sàng hay chưa: router cục bộ cần xác định nếu

luồng IPTV đó đã được nhận thì nó sẽ sao chép luồng IPTV đó và gửi luồng này đến IP

set-top-box qua đúng giao diện, còn nếu chưa thì router gửi ra một yêu cầu qua mạng đến

máy chủ chứa luồng IPTV đó và một bản sao chép của luồng IPTV này được gửi lại

router cục bộ đó và gửi tiếp đến IP set-top-box

+Quá trình IGMPv2 query: router multicast chiệu trách nhiệm gửi broadcast định kỳ

các bản tin truy vấn IGMP trên một phân đoạn mạng IPTV. Mục đích của các bản tin này

là xác định những IPTVCD nào trong những nhóm multicast nào. IGMPv2 chỉ cho phép

một router multicast gửi ra các bản tin truy vấn, IGMPv2 sử dụng kỹ thuật bầu chọn để

chọn ra router multicast thích hợp để gửi ra các bản tin truy vấn. Quá trình này được thực

hiện qua các bước sau đây:

(1) Khi một router IP multicast được kết nối đến một mạng băng thông rộng, mặc định

nó chiệu trách nhiệm quản lý và gửi broadcast các bản tin truy vấn IGMP.

(2) Nó bắt đầu gửi ra các bản tin truy vấn IGMP, các bản tin này được gửi ra với

khoảng cách là 125 s trên hầu hết các router và các bản tin này được gửi đến địa chỉ

224.0.0.1

(3) Khi được kết nối tới mạng, router này có thể nhận các bản tin IGMP từ các router

khác.

(4) Nó kiểm tra bản tin này và nếu địa chỉ IP chứa trong bản tin này có giá trị nhỏ hơn

khi so sánh với địa chỉ IP của chính nó, nó sẽ ngưng gửi ra các bản tin truy vấn. Nếu

không có bản tin truy vấn nào được nhận trong thời gian định kỳ (255s), sau đó router trở

thành người truy vấn và tiếp tục quản lý và xử lý các bản tin truy vấn IGMP.

Giảm số lượng các router multicast truy vấn trên một mạng IPTV giúp giảm số lượng

các bản tin truy vấn và hồi đáp đi qua mạng góp phần giảm băng thông tiêu thụ.

2.4.4 Kiến trúc truyền tải multicast:

Truyền tải video qua hạ tầng mạng IP một cách tổng quan sử dụng một số công nghệ

và các giao thức định tuyến tiên tiến. Phần này trình bày chi tiết một số kỹ thuật định

tuyến mà được sử dụng trong các mạng IPTV:

+ Các cây phân phối multicast

+ Các giao thức phân phối multicast

+ Kỹ thuật chuyển tiếp multicast

2.4.4.1 Các cây phân phối multicast:

Một cây phân phối multicast được sử dụng để truyền hiệu quả các dịch vụ TV trực

tuyến từ các máy chủ tại các trung tâm dữ liệu IPTV hoặc các tổng đài khu vực tới các

IPTVCD tại khu vực này.

Một bộ định tuyến IP multicast sử dụng thông tin từ giao thức IGMP và từ các nguồn

khác để tạo thành danh sách các node mà vạch ra đường dẫn hoặc đường đi mà các gói

nội dung IPTV cần đi tới để đi đến các đích của chúng điển hình là các IPTVCD. Các

danh sách các node này hoặc bản đồ đường đi được gọi là các cây phân phối multicast.

Có hai loại cây phân phối multicast cơ bản là cây nguồn và cây chia sẽ.

- Các cây nguồn: dựa trên nguyên tắc xác định các đường dẫn ngắn nhất qua mạng từ

nguồn tới các IPTVCD đích và đường dẫn ngắn nhất này được gọi là cây đường dẫn

ngắn nhất SPT. Một cây nguồn mới thì được cấu hình khi các máy chủ nguồn được thêm

vào mạng IPTV.

Một cây nguồn thì được tạo bởi một máy chủ IPTV, R1 là root và các bộ định tuyến

2,3,4,5. Bất cứ bộ định tuyến nào được sử dụng để chuyển các luồng video tới một IP set-

top-box là một phần của cây và các bộ định tuyến mà không truyền tải các luồng video

thì không thuộc cây này. Để xác định các đường định tuyến, các cây này còn sử dụng các

bộ định tuyến multicast để quản lý hiệu quả việc sao chép các luồng IPTV tại các vị trí

khác trong mạng.

Hình 2.9: Một cây phân phối IP multicast dạng nguồn

Trong ví dụ R2 sao chép luồng IPTV đi vào bởi vì có hai cổng giao tiếp của nó

có các người xem hoạt động, các đường dẫn hoặc các nhánh mà kết nối tới R3

và R5. Nhánh kết nối tới R4 không có người xem IPTV kênh 10, do đó nó không

phải là một phần của cây phân phối multicast. Khi một thuê bao kết nối tới R4 và

yêu cầu xem kênh 10 thì sau đó nhánh này sẽ hoạt động, cây này được chỉnh sửa

động và mở rộng bằng bộ định tuyến, và lưu lượng được yêu cầu được chuyển

xuống cây tới IP set-top-box. Vì thế cấu trúc của cây liên tục thay đỗi khi các

IPTVCD tham gia và rời khỏi mạng tại các suốt khoảng thời gian trong một ngày.

Khi tất cả các IPTVCD rời khỏi một nhóm multicast thì nhánh định tuyến này

hướng xuống tới các đường mạng của các IPTVCD bị lược bỏ đi. Trong trường hợp

khác, các bộ định tuyến multicast cục bộ dừng chuyển tiếp các lưu lượng multicast

liên quan đến một nhóm đặc biệt xuống các nhánh hoặc đường mạng đó, các bộ

định tuyến trong mạng IPTV chiệu trách nhiệm giữ các cây này được cập nhật liên

tục. Chú ý

rằng việc mở rộng hay lược bỏ của các cây multicast còn xuất hiện khi các mạng truy cập

mới gia nhập hay rời khỏi hạ tầng mạng trục.

- Các cây chia sẽ: việc cấu hình các cây chia sẽ thì khác với các cây nguồn vì cây

phân phối multicast chia sẽ đặt root tại một vị trí đã chọn trên mạng được gọi là một điểm

tụ họp RP. Các RP hoạt động như là thiết bị trung gian giữa các nguồn IPTV và các

IPTVCD. Điều này trái ngược với các cây nguồn đặt root tại nguồn nội dung IPTV.

Nhiều RP có thể được yêu cầu để hỗ trợ thực hiện hàng trăm hoặc thậm chí là hàng ngàn

kênh qua một mạng. Ví dụ dưới đây cho ta thấy cây multicast chia sẽ cho kênh 10 (địa

chỉ nhóm là 224.5.5.5)

Hình 2.10: Một cây phân phối IPTV multicast dạng chia sẽ.

RP được đặt tại R5 và bộ định tuyến này chứa chi tiết cả hai nguồn. Các luồng video từ

các máy chủ nguồn trong các headend địa phương và trung tâm dữ liệu IPTV đến root

của cây là R5. Từ R5 nội dung tiếp tục đi xuống cây chia sẽ và kết thúc cuộc hành trình

tại hai IPTVCD( IP set-top-box 1và 2).

Cả hai loại multicast đều có những thuận lợi và bất lợi của chúng khi sử dụng để hỗ

trợ các dịch vụ IPTV. Các cây nguồn tạo các đường dẫn qua mạng mà giữ các tiềm tàng

tối thiểu tuyệt đối, nó thì lý tưởng cho việc truyền các dịch vụ IPTV. Tuy nhiên, yêu cầu

tài nguyên bộ nhớ và khả năng xử lý cao để phù hợp với nhu cầu tạo và hoạt động của

cấu trúc cây multicast nguồn. Các cây chia sẽ thì trái ngược, tiêu thụ ít tài nguyên phần

cứng hơn, tuy nhiên chúng có thể là dịp xuất hiện tiềm tàng trên các đường định tuyến

bởi vì tất cả các lưu lượng được chuyển đến RP. Tiềm tàng thời gian trễ biến đỗi từ mạng

này qua mạng khác là có thể chấp nhận được.

2.4.4.2 Các giao thức phân phối multicast:

Trong việc triển khai một mạng IPTV lớn, nhiều router multicast được yêu cầu để

truyền nhiều kênh TV quảng bá đến nhiều vị trí và nhiều các IPTVCD. Giao thức

Multicast độc lập PIM được sử dụng để xây dựng các cây phân phối multicast để định

tuyến nội dung video IPTV qua một mạng băng thông rộng tốc độ cao. PIM bao gồm các

giao thức định tuyến multicast khác nhau. Đó là :

+ PIM dense mode ( PIM - DM): hoạt động theo nguyên lý quảng bá tất cả các gói

multicast tới tất cả các router trên mạng. Các router mà không có thành viên nhóm IP

multicast kết nối tới các giao diện của chúng, chúng gửi một tin nhắn rời hay lược bỏ đến

các gói nguồn. Khi nguồn nhận được tin nhắn rời khởi hay lược bỏ đó, thì nó vẫn tiếp tục

truyền các gói multicast tới phần mạng ngưng làm việc đó, việc quảng bá các lưu lượng

multicast không mong muốn làm tiêu thụ băng thông. Do đó, PIM-DM thì hiếm khi đươc

triển khai qua một mạng IPTV và chỉ được sử dụng để hỗ trợ các ứng dụng IP mà hoạt

động qua mạng LAN và mạng kinh doanh.

+ PIM sparse mode ( PIM-SM ): được thiết kế để định tuyến lưu lượng IP multicast

qua các đường định tuyến hoạt động trên mạng WAN. Đặc biệt nó định nghĩa các router

tương tác với nhau như thế nào để xây dựng và bảo dưỡng các loại cây phân phối

multicast khác nhau. PIM–SM được dựa trên sự giả định rằng các người xem của một

kênh đặc biệt được phân phối rải rác qua một mạng IPTV. Truyền tải các kênh TV sử

dụng giao thức PIM-SM sử dụng kỹ thuật truyền tải nội dung chế độ hướng về và chỉ các

IPTVCD có yêu cầu để xem một kênh mới được chuyển tiếp liên kết với lưu lượng video

IP. Đây là một kỹ thuật duy trì băng thông, tuy nhiên thời gian tham gia một luồng quảng

bá có thể gây ra thời gian trễ không đáng kể vì các lệnh IGMP cần được đưa ra tới

router multicast luồng lên gần nhất để xử lý kênh được yêu cầu. Khả năng mở rộng của

PIM-SM là khá tốt cho hạ tầng mạng IPTV lớn. Khi được thực hiện qua mạng IPTV trực

tiếp , PIM-SM được kích hoạt trên một số cổng giao tiếp của router.

+ PIM-SSM: PIM theo từng nguồn chỉ được sử dụng trong hệ thống sử dụng IGMPv3.

Hình 2.11: Sử dụng PIM-SM để hỗ trợ kết nối mạng dư thừa.

Hình 2.11 minh hoạ PIM-SM cung cấp hỗ trợ khi gặp sự cố như thế nào, trong ví dụ cả

hai máy chủ đều gửi đến một địa chỉ multicast giống nhau với hai cây multicast riêng lẽ,

do đó khi máy chủ nội dung 1 bị sự cố, PIM-SM phát hiện lỗi và tính toán lại các đường

định tuyến, kết quả là PIM-SM gửi một yêu cầu tham gia đến máy chủ nội dung 2, và

luồng đó được định tuyến lại tới IP set-top-box.

Hiện nay PIM-SM là giao thức phân phối multicast phổ biến nhất được sử dụng để hỗ

trợ triển khai IPTV.

2.4.4.3 Các kỹ thuật chuyển tiếp multicast:

Trong mạng multicast, các router IP được sử dụng để chuyển tiếp các gói video giữa

các mạng. Có hai kỹ thuật được các router sử dụng để chuyển tiếp các gói IP:

+ Unicast: trong định tuyến unicast, các router kiểm tra địa chỉ IP đích của các gói

video và tra cứu bảng định tuyến của nó. Bản định tuyến cung cấp thông tin của một số

các thiết bị kết nối tới các cổng của nó để thêm thông tin về các mạng ở xa. Trong một

môi trường IPTV những bảng này được cập nhật bằng cách sử dụng các giao thức định

tuyến. Khi một bảng định tuyến được tra hỏi, các gói video được chuyển tiếp tới các

router kế tiếp trong đường dẫn tới điểm đích. Quá trình này tiếp tục cho đến khi các gói

đến điểm đích của nó. Vì thế phương pháp sử dụng unicast được căn cứ vào địa chỉ đích

của gói video.

+ Multicast: trái ngược với unicast, quá trình xử lý multicast thì quan tâm đến địa chỉ

nguồn của các gói IPTV hơn là địa chỉ đích cuối cùng. Khi sử dụng multicast để gửi nội

dung video từ máy chủ trung tâm dữ liệu IPTV đến các IPTV ở xa, các gói video đầu tiên

được chuyển tới router phân phối cục bộ, đó là điểm giống với unicast tuy nhiên sự giống

nhau thì chỉ dừng ở điểm đó, bởi vì các gói multicast chứa một địa chỉ nhóm, được dùng

trong các trường hợp truyền tải qua nhiều cổng giao diện. Kết quả là các router multicast

dùng các giao thức phân phối đặc biệt như Reverse Path Forwarding ( RPF ). RPF là một

phần khộng thể thiếu của giao thức định tuyến PIM-SSM chỉ được sử dụng khi hệ thống

sử dụng IGMPv3.

Vì vậy, với việt sử dụng PIM-SM thì hệ thống sẽ sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp unicast

để truyền các luồng multicast.

2.4.5 Chức năng IGMP snooping:

Trong suốt một phiên truyền thông IGMP, bản tin IGMP report thường đi qua các thiết

bị trung gian như: RG, các switch mạng, các CMTS hoặc các DSLAM. Những bản tin

này được theo dõi và phân tích bởi các thiết bị trung gian được gọi là quá trình IGMP

snooping. Thông tin được tập hợp từ các bản tin IGMP đem lại cho các thiết bị trung gian

một sự hiểu biết về lưu lượng mạng multicast IPTV. Việc thu thập thông tin này diễn ra

khi một giao diện được cấu hình IGMP snooping. Khi đã kích hoạt chức năng, IGMP

snooping kiểm tra theo dõi các gói giữa các thiết bị truy cập IPTV và các router

multicast. Khi đã được kiểm tra, đại lý IGMP snooping ghi vào các bản multicast của nó

các thiết bị truy cập IPTV mà đã tham gia và rơì khỏi các nhóm multicast.

Hình 2.12: Dò hỏi một bản tin tham gia IGMPv2

Khi IP set-top-box đã gửi một yêu cầu thay đổi kênh, yêu cầu này ở dạng bản tin

IGMP membership report. Đầu tiên nó đi qua RG và xuyên qua mạng đến DSLAM hoặc

CMTS tại tổng đài khu vực và bị chặn lại và kiểm tra bản tin này và cập nhật vào các

bảng giao diện của nó với thông tin được chứa trong gói đó. Bản tin IGMP sau đó được

chuyển tiếp lên các router IPTV multicast.

Thuận lợi của IGMP snooping là DSLAM hoặc CMTS ngăn các gói video multicast

quảng bá tới các cổng nó và chỉ truyền các gói đến cổng mà có thuê bao IPTV yêu cầu

một kênh đặc biệt. Do đó làm tối ưu băng thông mạng truy cập.

2.4.6 Chức năng IGMP proxy:

Chức năng IGMP proxy cho phép các thiết bị như DSLAM hoặc CMTS phát ra bản tin

IGMP host đại diện cho các IPTVCD luồng xuống, các IPTVCD này được lấy từ các

giao diện IGMP đã được kích hoạt. Khi chức năng IGMP proxy được kích hoạt, chúng

chiệu các trách nhiệm sau:

- Khi được truy vấn bởi các router nó gửi ra các bản tin group membership report đến

một nhóm.

- Nó gửi ra một bản tin IGMP membership report đại diện cho các IPTVCD để tham

gia vào các nhóm multicast đặc biệt.

- Nó sao chép các luồng kênh đã được yêu cầu bởi các IPTVCD trước và truyền xuống

đến các IPTVCD đang yêu cầu.

- Khi IPTVCD cuối cùng trong nhóm rời khỏi nhóm nó gửi ra một bản tin “leave

group membership report” đến tất cả các router bằng địa chỉ 224.0.0.2.

Vì vậy, khi kích hoạt chức năng IGMP proxy trên một DSLAM hoặc trên một CMTS

trong mạng HFC, các thiết bị này hoạt động giống như một máy chủ IGMP đối với các

IPTVCD luồng xuống và giống như một máy khách đối với luồng lên và các rouuter

phân phối. Hoạt động của IGMP proxy kéo theo việc thiết lập hai đường dẫn tín hiệu

IGMP riêng lẽ: một đường dẫn giữa IPTVCD và thiết bị đầu cuối tại tổng đài khu vực

như: DSLAM hoặc CMTS và một đường khác giữa thiết bị địa phương và router luồng

lên.

Hình 2.13: Tạo ra hai tín hiệu IGMP riêng lẽ để hỗ trợ chức năng IGMP proxy

2.5 Chuyển kênh trong IPTV multicast:

2.5.1 Sự chuyển kênh:

Một điều quan trọng của việc phân phát nội dung trực tuyến quảng bá qua mạng IP là

tốc độ khi mà người dùng đầu cuối thay đổi kênh trong suốt quá trình xem TV. Yêu cầu

là cần phải rời khỏi một kênh và gia nhập vào một kênh khác ngay lập tức, trong mạng

IPTV thì việc sử lý thay đổi kênh diễn ra trên một máy chủ.

2.5.2 Cơ bản về chuyển kênh:

Có hai loại tương tác giữa các thuê bao với các luồng IPTV multicast:

(1) Sử dụng điều khiển từ xa để lựa chọn kênh quảng bá.

(2) Chuyển từ kênh quảng bá này sang kênh khác.

2.5.2.1 Chọn một kênh quảng bá:

Trên một mạng truyền hình cáp thì việc chọn một kênh tương đối dễ dàng bởi vì tất cả

các kênh đều sẵng sàng trên các tần số khác nhau và set-top-box chỉnh đến kênh được

chọn. Việc chọn một kênh IPTV thì khó khăn hơn vì tất cả các kênh không sẵn sàng một

cách đồng thời trên mạng. Thời gian để hoàn thành chức năng này thì phụ thuộc vào vị trí

của kênh video được yêu cầu. Ví dụ: nếu kênh đó sẵn sàng tại các router hoặc switch

mạng gần đó thì thời gian trễ sẽ nhỏ. Tuy nhiên nếu kênh đó nằm tại một máy chủ tại

trung tâm dữ liệu IPTV thì thời gian truyền đến IPTVCD sẽ lâu hơn.

Hình 2.14: Các bước để chọn một kênh IPTV quảng bá

(1) Khi một thuê bao muốn chọn kênh, họ nhấn mã số trên bộ điều khiển từ xa hoặc

chọn từ các ứng dụng EPG. Những lệnh này được nhận từ tia hồng ngoại.

(2) IP set-top-box chấp nhận lệnh chuyển kênh và gửi những lệnh này đến dưới dạng

một bản tin IGMP yêu cầu tham gia vào một RG. RG này chuyển yêu cầu này đến

DSLAM trong mạng DSL, CMTS trong mạng HFC hoặc kiểm tra yêu cầu này, nếu kênh

yêu cầu này đã tồn tại trên một cổng của nó sau đó RG sao chép luồng này và gửi đến

thiết bị đang yêu cầu. Chú ý rằng RG đó cần hỗ trợ IGMP snooping để thực hiện chức

năng này.

(3) Nếu kênh đó không sẵn sàng tại RG hoặc IGMP snooping không được hỗ trợ, yêu

cầu này sẽ chuyển tới một DSLAM trong mạng DSL hay một CMTS trong mạng cáp

băng thông rộng, nếu DSLAM hoặc CMTS được hỗ trợ chức năng IGMP proxy và IGMP

snooping thì sẽ cho phép thiết bị thấy nếu kênh đó tồn tại trong một cổng của nó, sau đó

luồng này được sao chép và gửi đến xuống IPTVCD. Nếu những chức năng này không

được hỗ trợ thì yêu cầu đó được gửi tới các router luồng lên.

(4) Khi một router nằm tại tổng đài khu vực nhận một yêu cầu, nó có hai lựa chọn là

sao chép luồng đó đến đúng giao diện hoặc chuyển yêu cầu này đến router phân phối nếu

kênh yêu cầu không sẵn sàng tại các giao diện luồng xuống của nó.

(5) Yêu cầu này cuối cùng đến trung tâm dữ liệu IPTV nơi tất cả các kênh đều sẵn

sàng, kênh yêu cầu được định nghĩa bằng một địa chỉ IP, kênh này tương ứng với một tần

số và một kênh trên mạng RF truyền thống. Hệ thống CA kiểm tra các người dùng được

chứng thực để xem kênh đặc biệt đó.

(6) Khi đã chứng thực xong, địa chỉ IP set-top-box của thuê bao được kết nối và thêm

vào danh sách multicast, sau đó kênh này được copy và gửi đến IP set-top-box.

(7) Set-top-box nhận luồng IP mới và các thông tin bảo mật kèm theo như bản CA và

khóa mã hóa, bắt đầu mã hóa và xử lý hiện thị kênh lên màng hình.

(8) Khung ảnh đầu tiên được hiển thị lên màn hình.

Theo chuẩn của ITU-T IPTV thì thời gian yêu cầu một kênh là không quá 2.5s.

2.5.1.2 Chuyển từ một kênh quảng bá này sang một kênh khác:

Quá trình chuyển một kênh quảng bá IPTV sang một kênh khác:

Hình 2.15: Chuyển kênh IPTV quảng bá

(1) Khi người xem muốn chuyển sang một kênh khác thì họ nhấn một kênh khác trên

bộ điều khiển từ xa và lệnh này được IP set-top-box chấp nhận.

(2) Set-top-box này sẽ phát ra bản tin IGMP leave đến đích của luồng tín hiệu cũ.

(3) Đích của luồng tín hiệu này có thể là một trong ba nơi sau: RG, DSLAM hoặc

CMTS được đặt tại headend khu vực hoặc các router vùng biên tại tổng đài khu vực.

Điều này phụ thuộc vào mức hỗ trợ IGMP trên các thiết bị này, ví dụ như: nếu RG có hỗ

trợ chức năng IGMP proxy nó có thể thực hiện như đích của luồng kênh đó. Còn nếu

chức năng IGMP không được hỗ trợ thì yêu cầu đó được gửi lên đến DSLAM hoặc router

biên để chấm dứt luồng multicast đó, trong trường hợp này DSLAM hoặc CMTS hỗ trợ

chức năng IGMP snooping và chấm dứt luồng kênh cũ.

(4) Một tin nhắn tham gia được gửi để bắt đầu kênh mới.Việc này giống như là quá

trình chọn một kênh quảng bá IPTV.

2.5.3 Kỹ thuật tăng tốc tốc độ chuyển kênh IPTV:

Để IPTV thành công thì thời gian chuyển kênh trên một IPTVCD ít nhất phải nhanh

bằng chuyển kênh trên mạng truyền hình cáp là 500 ms. Phương pháp được nhà cung

cấp dịch vụ sử dụng để cãi thiện thời gian chuyển kênh là thực thi chức năng IGMP

proxy trên DSLAM hoặc CMTS.

Để cãi thiện thời gian chuyển kênh các nhà cung cấp dịch vụ cấu hình DSLAM hoặc

CMTS tại các tổng đài khu vực để hoạt động như các thiết bị IGMP proxy. Một IGMP

proxy là một thiết bị mạng mà phát ra các bản tin IGMP host đại diện cho các IPTVCD

mà kết nối tới các giao diện của nó. Bất kỳ thiết bị nào mà hoạt động như một IGMP

proxy đều đóng vai trò của cả IGMP client và IGMP router.

Việc hỗ trợ chức năng IGMP proxy ở đây có hai điểm thuận lợi là:

(1) Nếu một nhóm các thuê bao IPTV đang xem một kênh IPTV và một thuê bao mới

muốn tham gia vào nhóm này để xem cùng kênh đó, thiết bị IGMP proxy có thể chuyển

luồng yêu cầu đó đến thuê bao mới ngay lập tức. Bởi vì IGMP proxy không cần truyền

thông báo tin nhắn IGMP lên đến máy chủ nguồn, kết quả là thuê bao IPTV mới chuyển

đến kênh mới với thời gian trễ nhỏ nhất.

(2) Các thiết bị proxy có thể còn được sử dụng để theo dõi các IPTVCD rời khỏi mạng.

Thậm chí khi tất cả các IPTVCD đều rời khỏi một kênh đặc biệt thì IGMP proxy sẽ đại

diện cho tất cả các thiết bị mạng đó gửi một tin nhắn rời khỏi kênh đó lên router multicast

để dừng việc gửi kênh đó.

Nếu việc hỗ trợ chức năng IGMP không thực tế hoặc quá tốn kém thì lựa chọn tiếp

theo là cấu hình cho các router vùng biên hỗ trợ chức năng IGMP proxy.

2.6 Dịch chuyển thời gian IPTV multicast:

Ngoài việc cung cấp dịch vụ multicast trực tiếp, kiến trúc mạng IPTV còn hỗ trợ

truyền tải các dịch vụ IPTV multicast dịch thời gian (TSMIPTV), để cung cấp dịch vụ

này thì tại trung tâm dữ liệu IPTV cần có thêm máy chủ TS.

Hình 2.16: Kiến trúc mạng TSMIPTV

Hình 2.16 cho ta thấy ngôi nhà kỹ thuật số 1 có thuê dịch vụ TSMIPTV, do đó có thể

nhận một luồng unicast của kênh 1 tại một điểm thời gian nào đó sau luồng kênh 1 gốc.

Việc truyền dịch vụ này kéo theo việc định tuyến lại luồng multicast từ máy chủ TS tới

IPTVCD. Khi luồng kênh này đi qua máy chủ TS thì nó được sao chép lại và được lưu

trữ tại đây. Bản sao chép này thì sẵn sàng cho các IPTVCD mà được cho phép để truy

cập vào phiên bản TS của kênh gốc, điều này cho phép các người dùng trong ngôi nhà kỹ

thuật số 1 sử dụng các chức năng như: dừng, phát lại, chuyển tới nhanh các kênh truyền

hình multicast. Chú ý rằng máy chủ TS có thể không phải là một phần cứng vật lý riêng

lẽ và các chức năng TS có thể được cấu hình nhúng trực tiếp vào máy chủ truyền tải

video tại trung tâm dữ liệu IPTV. Các người dùng trong ngôi nhà kỹ thuật số 2 chỉ được

xem các kênh thời gian thực và không có thể dùng dịch vụ TSMIPTV khi mà họ chưa

đăng ký thuê dịch vụ này.

CHƯƠNG III – HỆ THỐNG IP-VoD

3.1 Tổng quan về IP-VoD:

VoD là kỹ thuật mà làm thay đỗi cách xem và tương tác của con người với TV. VoD

cho phép người dùng duỵệt đến một thư viện số lưu trữ các bộ phim, các chương trình

truyền hình để lựa chọn và xem ngay các tựa đề. VoD cho phép người sử dụng xem TV

theo lịch trình của họ hơn là phụ thuộc vào lịch trình của các nhà cung cấp dịch vụ (Xem

bất cứ cái gì và bất cứ khi nào họ muốn). Ngoài ra, VoD cho phép người xem: dừng hình,

phát hình, tua tới, tua lui và xem lại nội dung video.

Trong hệ thống VoD, thư viện nội dung video được lưu trữ trên máy chủ VoD và được

truy cập từ IPTVCD có hỗ trợ VoD. Quá trình yêu cầu và xem một tài sản VoD được

thực hiện qua các bước sau đây:

(1) Một thuê bao chọn một tựa đề VoD từ ứng dụng truyền hình tương tác.

(2) IPTVCD nhận lệnh này và gửi những lệnh này đến trung tâm dữ liệu.

(3) Tại đây hệ thống truy cập có điều kiện CA kiểm tra chứng thực thuê bao.

(4) Khi chứng thực đã hoàn thành, một luồng video unicast được chuyển đến tổng

đài khu vực và chuyển tiếp đến IPTVCD có yêu cầu xem VoD.

(5) Sau đó, luồng IP này được điều khiển bởi thuê bao đó.

Với các đặc điểm của VoD thì chỉ có thể dùng phương pháp truyền unicast để truyền

nội dung VoD đến thuê bao. Trong truyền đơn điểm, mỗi luồng video IPTV unicast được

gửi đến một IPTVCD có yêu cầu, mỗi IPTVCD sẽ cần một luồng unicast riêng lẽ, mỗi

luồng này sẽ theo địa chỉ đích qua mạng IP đến đích.Việc cấu hình kỹ thuật này thì khá

dễ để thực hiện, tuy nhiên phương pháp này chiếm lượng băng thông mạng rất lớn.

3.2 Kiến trúc mạng IP-VoD:

Hình 3.1: Kiến trúc mạng VoD

Trong mạng băng thông rộng hai chiều công suất cao, việc triển khai dịch vụ IP-VoD

còn yêu cầu một số khối kỹ thuật:

+ Các máy chủ IP-VoD

+ Các giao thức truyền tải IP-VoD

+ Một ứng dụng tương tác IP-VoD client

3.2.1 Các máy chủ IP-VoD:

Một số quá trình được thực thi tại các trung tâm dữ liệu IPTV như: mã hoá, đa hợp và

điều chế, một số các máy chủ công suất cao được cài đặt cho phép truyền tải các dịch vụ

IP-VoD đến một số loại IPTVCD. Chức năng chính của những máy chủ VoD này là lấy

thông tin được lưu trữ và truyền tải nội dung video theo yêu cầu đến mạng phân phối.

Các máy chủ IP VoD sử dụng chuẩn máy tính đã được đóng gói sẵn. Các đặc tính phần

cứng chính của các máy chủ này bao gồm nhiều quá trình xử lý nguồn, các hệ thống

nhập/xuất nhanh và không gian lưu trữ lớn. Một máy chủ video thông thường thì gồm các

thành phần dư thừa như nguồn cung cấp, các đĩa cứng có khả năng trao đổi nhanh và

nhiều bộ CPU. Cung cấp một đầu ra chuẩn Ethenet Gigabit kết nối đến mạng.

Một cơ sở dữ liệu lớn tài sản các bộ phim và các chương trình được tập trung trên máy

chủ. Máy chủ này nhận yêu cầu cho một nội dung đặc biệt từ IPTVCD sau đó xác định

yêu cầu và phân phối yêu cầu tới IPTVCD đó.

Các máy chủ phổ biến trên thị trường hầu hết đều hỗ trợ các đặc tính sau:

+ Khả năng truyền tải tiên tiến: bao gồm việc lấy nội dung video được lưu trên máy

chủ, truyền qua các bus máy chủ nội và chuyển qua cổng giao tiếp đến mạng phân phối

IP.

Thể loại Miêu tả

Giải trí Phim, kịch, nhạc hình, các chương trình hài kịch…

Trẻ em Phim hoạt hình, các chương trình dành cho thiếu nhi

Tin tức Các kênh tin tức địa phương và quốc tế

Thời tiết Các kênh thời tiết địa phương và quốc tế

Quảng cáo Tổng quát và tương tác

Sự kiện Chính trị và các sự kiện trang trọng hàng năm

Thể thao Các sự kiện thể thao

Bảng 3.1: Danh sách các loại nội dung được lưu trữ trên máy chủ VoD

+ Độ bền vững: Nhà cung cấp dịch vụ phải có các chuẩn độ tin cậy rất cao bởi vì dịch

vụ VoD cần phải mạnh mẽ và sẵn sàng 7 ngày trên một tuần, 24 giờ trên ngày, do đó việc

gây ra lỗi có thể chấp nhận được trên các đĩa cứng. Kiến trúc bus nội dư thừa, các bộ điều

khiển kênh quang dư thừa và nhiều bộ vi xử lí riêng lẻ tất cả đều được sử dụng để cải

thiện độ bền vững cho các máy chủ VoD. Do đó, vài sự hỏng hóc trên một số thành phần

máy chủ có thể được giải quyết mà không tác động đến hiệu suất truyền tải dịch vụ VoD

đến các thuê bao.

+ Khả năng lưu trữ cao: một máy chủ tiên tiến có thể lưu trữ hàng trăm terabyte các

nội dung số và có thể mở rộng để hỗ trợ việc gia tăng nội dung video.

+ Kiểm tra định lượng: phần mềm máy chủ thì thông thường được bao gồm phần cấu

hình để đo hiệu suất của hệ thống VoD từ đầu đến cuối và cảnh báo các mức hiệu suất là

chưa đạt.

+ Khả năng hoạt động ở công suất cao: máy chủ VoD có thể cung cấp truy cập đồng

thời tới hàng trăm hoặc hàng nghìn các thuê bao, các thuê bao có thể tìm kiếm, xem, tua

lại, dừng, chuyển tới nhanh cho các nội dung video của họ. Giao diện mạng công suất cao

được nhất quán trong thiết kế phần cứng máy chủ VoD để giải quyết hàng ngàn hàng

triệu các luồng video nén.

+ Hỗ trợ nhiều định dạng: máy chủ VoD được tích hợp vào mạng IPTV có thể truyền

tải nhiều loại định dạng nội dung như: MPEG-2, H.264/AVC, VC1 qua một mạng phân

phối băng thông rộng.

+ Khả năng tương tác: máy chủ VoD thường tương tác với các thành phần quan trọng

khác trên mạng bao gồm:

- Hệ thống tính cước để cho phép thanh toán cho nội dung mà các thuê bao đã mua.

- Hệ thống CA và DRM để bảo vệ nội dung được lưu trữ.

- Bộ mã hoá để nén các tín hiệu TV số đi vào.

+ Nội dung thời gian thực: các máy chủ VoD cho phép thêm chương trình theo yêu

cầu đến các máy chủ này bằng cách cho tín hiệu đi vào và ghi lại các tài sản video trong

thời gian thực từ các nhà cung cấp nội dung và lưu trữ trên hệ thống con lưu trữ.

Kiến trúc mạng phần cứng của máy chủ VoD bao gồm bộ phận như: lưu trữ, sử lý và

bộ nhớ, mạng kết nối và phần mềm. Tương tác của các thành phần này như sau: nội dung

theo yêu cầu được lưu trữ bởi hệ thống con lưu trữ và được lấy ra bởi hệ thống con xử lý

và bộ nhớ, khi một yêu cầu cho một tài sản video được nhận, hệ thống mạng con sau đó

đóng gói dữ liệu video vào trong gói IP và truyền tải qua mạng, hệ thống con phần mềm

thì chịu trách nhiệm cho việc quản lý toàn bộ các quá trình này.

3.2.1.1 Khả năng lưu trữ tiên tiến:

Khi mà các dịch vụ theo yêu cầu tăng lên thì cần hệ thống lưu trữ cần được cải thiện để

giải quyết những nhu cầu này cho việc tăng số lượng các tập tin video và audio. Do đó hệ

thống lưu trữ cần có khả năng mở rộng để lưu trữ các thư viện video lớn. Hệ thống các ổ

đĩa cứng kỹ thuật được sử dụng trong các máy chủ VoD để tập hợp và stream nội dung

video theo yêu cầu.

Các ổ đĩa cứng kỹ thuật: các máy chủ thông thường hổ trợ một số lượng lớn các ổ đĩa

cứng nhiều gigabyte có khả năng lưu trữ hàng ngàn nội dung theo yêu cầu, hầu hết các

máy chủ VoD đều hổ trợ khả năng mở rộng để cho phép các nhà cung cấp dịch vụ có thể

thêm vào các đĩa để tăng khả năng lưu trữ. Những hệ thống lưu trữ lớn này được yêu cầu

để truyền tải hàng trăm hoặc hàng ngàn các luồng video đồng thời tới một nhóm các

IPTVCD.

+ Các đĩa này có thể bị hỏng hóc, có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng cho hệ thống. Vì

vậy, một kỹ thuật được gọi là mảng các đĩa độc lập dư thừa RAID được sử dụng để cải

thiện độ bền vững khi có lỗi về phần cứng. RAID là một loại của hệ thống quản lý tập tin

cho phép chia sẽ các tài sản số qua nhiều ổ đĩa cứng và thậm chí nhiều máy chủ trong

một cụm máy chủ. Có nhiều mức độ của RAID, nhưng chỉ có RAID mức 5 là được triển

khai trong các máy chủ VoD. Kỹ thuật RAID 5 được sử dụng rộng bởi nhiều máy chủ

VoD, nó tạo sự hiệu quả trong việc sử dụng không gian ổ đĩa, cung cấp hiệu quả cao khi

truy cập vào các tập tin video và truyền tãi chống lỗi tốt. Khả năng lưu trữ của các máy

chủ sử dụng ổ đĩa cứng tăng lên bằng việc thêm vào các đĩa mới vào máy chủ VoD.

3.2.1.2 Công nghệ xử lý và bộ nhớ:

Các bộ vi xử lý công suất cao được sử dụng trong các máy chủ video để giải quyết việc

truy cập đồng thời và truyền tải nhiều luồng video. Ngoài các số bộ vi sử lý hỗ trợ công

suất lớn, một máy chủ video còn bao gồm hệ thống bộ nhớ con, RAM đặc biệt, cung cấp

bộ nhớ đệm và không gian đệm cho nội dung VoD. Các thuật toán tiên tiến thường được

máy chủ VoD sử dụng để quyết định những tựa đề nào được lưu trong bộ nhớ.

3.2.1.3 Mạng kết nối:

Các máy chủ VoD sử dụng các cổng truyền thống và các cổng thừa kế như giao tiếp

nối tiếp bất đồng bộ ASI được kích hoạt DVB và các cổng ATM để truyền các luồng

video MPEG-2 đã được nén qua một mạng. Những cổng giao tiếp này làm việc tốt trong

việc triển khai các hệ thống VoD, tuy nhiên chúng có một số giới hạn như: khả năng mở

rộng và giới hạn khả năng giải quyết với một số lượng lớn các luồng video. Do đó, phần

cứng máy chủ VoD phải giảm việc sử dụng các cổng này và thay thế bằng các cổng giao

tiếp GigE và GigE 10. Một cổng GigE có thể hỗ trợ truyền tốc độ 1000 Mbps và có thể

mang theo tới 240 luồng video đồng thời với tốc độ trung bình là 4 Mbps. Đối với một

cổng ASI chỉ có thể mang đồng thời 40 luồng video MPEG-2. Các cổng GigE cho phép

các nhà điều hành cung cấp các thư viện nội dung theo yêu cầu lớn hơn đến các khách

hàng của họ. Ngõ ra cổng GigE này sau đó được đưa trực tiếp đến mạng phân phối.

Tuy việc tích hợp các cổng giao tiếp DVB-ASI trong các máy chủ IP-VoD đã giảm

trong vài năm gần đây nhưng các chức năng ASI cần được giữ lại khi triển khai để đảm

bảo tính tương tác với các thiết bị mạng DVB-ASI đang tồn tại.

Hình 3.2: Mạng VoD TV cáp hỗ trợ công nghệ GigE và ASI

3.2.1.4 Phần mềm máy chủ IP-VoD:

Một cụm các máy chủ IP-VoD kết hợp chặt chẽ các hệ thống đang hoạt động và các

phần mềm ứng dụng để tối ưu quá trình truyền các tài sản video và đơn giản các hoạt

động thông thường của hệ thống. Phần mềm ứng dụng để thực hiện một số chức năng

then chốt:

-Quản lý các luồng số: thiết lập, chấm dứt và điều khiển các phiên truyền tải VoD là

một chức năng chính của phần mềm máy chủ VoD.

Hình 3.3: Thiết lập một luồng VoD

Hình 3.3 miêu tả quá trình thiết lập một luồng VoD giữa một IP set-top-box và một

máy chủ VoD, được giải thích trong các phần dưới đây:

(1) Bắt đầu giao tiếp với hệ thống CA: khi nhận một yêu cầu từ IP set-top-box, phần

mềm máy chủ giao tiếp với hệ thống CA để quyết định nếu thuê bao IPTV được chứng

thực để xem xem tài sản IP VoD được yêu cầu.

(2) Xác định máy chủ VoD thích hợp: Khi quá trình chứng thực đã kiểm tra xong,

phần mềm xác định một cụm máy chủ VoD thích hợp để thực thi yêu cầu đó. Vị trí của

máy chủ hay cụm các máy chủ này sẽ phù thuộc vào địa chỉ đường mạng của set-top-

box đang yêu cầu.

(3) Gửi các key mã hoá qua mạng: khi cụm máy chủ đã được xác định , phần mềm

máy chủ hoặc hệ thống CA gửi một key giãi mã đến IP set-top-box để cho việc giãi mã

nội dung IP VoD được dễ dàng.

(4) Gửi các thông số IP: các thông số giao thức truyền tải IP và địa chỉ IP của máy

chủ VoD còn được gửi tới IP set-top-box.

(5) Bắt đầu truyền IP VoD: băng thông được xác định, việc truyền tài sản IP VoD bắt

đầu. IP set-top-box này sử dụng giao thức RSTP để quản lý luồng video.

Trong khi truyền trực tiếp trên mạng, các máy chủ phần mềm chiệu trách nhiệm để

đảm bảo rằng nếu có lỗi xuất hiện làm hỏng hệ thống thì luồng video vẫn tiếp tục mà

không bị ngắt.

- Cập nhật nội dung số: một hạ tầng phần mềm VoD phải co khả năng tự động quản

lý và cập nhật nội dung video. Việc tin tưởng một hệ thống điều khiển bằng tay để cập

nhật nội dung video là không chắc chắn. Phần mềm máy chủ đảm bảo rằng tất cả các tài

sản số đều được nằm trong thư viện VoD hiện hành. Điều này được thực hiện bằng

cách tự động tải các file từ hệ thống thu nhận nội dung vào các cụm máy chủ VoD.

- Quản lý bản sao: phần mềm máy chủ quản lý bản sao của các tài sản số qua một

hạ tầng mạng phân phối. Khi có nội dung mới đã sẵn sàng sử dụng thì nhiệm vụ của

phần mềm này là đảm bảo rằng những tài sản này được truyền đến các máy chủ lưu trữ

và vùng biên xung quanh mạng.

- Quản lý siêu dữ liệu: Một cơ sở dữ liệu tập trung được dùng để lưu trữ các thuộc

tính hoặc siêu dữ liệu mà liên quan đến mỗi tài sản số. Siêu dữ liệu được định dạng như

là một file XML và cung cấp các thông tin miêu tả dữ liệu về mỗi tài sản video. Siêu dữ

liệu thì thông thường được dùng để tìm kiếm và duyệt nội dung video. Các loại siêu dữ

liệu liên quan đến một bộ phim bao gồm: tên các nhà sản xuất phim, thời gian xuất bản,

tóm tắt bộ phim, thời gian của bộ phim, chi tiết về đạo diễn và diễn viên, thể loại.

Phần mềm máy chủ chiệu trách nhiệm đảm bảo tính toàn vẹn của siêu dữ liệu này.

- Khả năng tìm kiếm: khả năng liệt kê danh sách của phần mềm máy chủ video cho

phép các người dùng IPTV tìm kiếm các tài sản số trên các máy chủ IP VoD.

- Quản lý truy cập các tài sản số IP VoD: phần mềm máy chủ cung cấp một giao

tiếp bên ngoài đến các thành phần: hệ thống truy cập có điều kiện CA, quản lý bản

quyền số DRM, các hệ thống tính cước. Đầu vào từ giao tiếp này được sử dụng để điều

khiển và quản lý truy cập đến các tài sản VoD.

- Giao diện với các IPTVCD: phần mềm này còn chiệu trách nhiệm cho việc giao

tiếp và truyền thông tin về các tài sản VoD.

3.2.1.5 Kiến trúc máy chủ video:

Khi mà các yêu cầu nội dung VoD tăng lên thì một máy chủ có thể không có đủ năng

để xử lý và cung cấp nội dung VoD, do đó cần thêm các máy chủ khác vào để tăng khả

năng xử lý và truyền tải nội dung VoD. Dàn trãi việc xử lý các yêu cầu từ các IPTVCD

giữa các máy chủ để đảm bảo tất cả các yêu cầu từ người dùng sẽ được thực thi một cách

hiệu quả nhất. Vị trí của các máy chủ thêm vào có thể là ở trung tâm hoặc các vùng ở xa

mà gần với các IPTVCD.

- Kiến trúc tập trung: một giải pháp để phân phối nội dung video qua một mạng là

đặt tất cả các máy chủ tại trung tâm dữ liệu IPTV. Một kỹ thuật mà kết hợp kiến trúc máy

chủ trung tâm với một số các máy chủ riêng lẽ vào trong một cụm máy chủ. Các máy chủ

được kết nối và tương tác với nhau qua một công nghệ mạng hai chiều tốc độ cao như là

Gigabit Ethernet.

Hình 3.4 cho ta thấy các máy chủ được kết nối và tương tác với nhau qua chuyển mạch

mạng IP Gigabit nhiều cổng. Các máy chủ trong cụm hoạt động như một máy tính riêng

lẽ để truyền các luồng VOD. Vì vậy khi một yêu cầu để play một tựa đề đến cụm này thì

bất cứ một máy chủ trong cụm này sẽ kích hoạt để phục vụ yêu cầu đó và bắt đầu truyền

nội dung qua mạng.

Hình 3.4: Kiến trúc máy chủ VoD tập trung

Việc sử dụng công nghệ cụm trong một hạ tầng VoD cho phép thêm vào hoặc gở bỏ

các máy chủ khỏi mạng mà không ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống phân phát

VoD. Số lượng máy chủ được kết nối vào một cụm sẽ phụ thuộc vào các nhân tố sau:

(1) Kích thước của thư viện nội dung.

(2) Tốc độ gia tăng của thuê bao.

(3) Mức độ sử dụng trong các giờ cao điểm.

(4) Số lượng trung bình các người dùng đồng thời.

(5) Phương pháp phục vụ có thể.

(6) Cân bằng tải giữa các máy chủ.

Tập trung hóa các máy chủ có thể dễ dàng quản lý nội dung video, cải thiện độ bền

vững và khả năng sẵng sàng của hệ thống VoD. Hơn nữa có thể tiết kiệm tiền cho nhà

cung cấp dịch vụ vì giảm số lượng máy chủ được yêu cầu để phân phát dịch vụ. Tuy

nhiên kiến trúc này yêu cầu một mạng có băng thông cao để truyền tãi hiệu quả nội dung

video đến các IPTVCD của các thuê bao.

- Kiến trúc phân tán: khi mà độ phổ biến của dịch vụ cung cấp nội dung theo yêu cầu

chất lượng cao gia tăng và kích thước của các thư viện nội dung mở rộng thì một số nhà

cung cấp dịch vụ đang bắt đầu sử dụng kiến trúc video được phân tán mà vẫn bao gồm

một cụm các máy chủ VOD tại trung tâm dữ liệu IPTV và các máy chủ được cài đặt thêm

ở một số địa điểm ở xa. Những địa điểm này cung cấp một số các thiết bị như các

DSLAM, các router tập hợp, các CMTS.

Các máy chủ VOD phân tán được sử dụng để cung cấp các dịch vụ đệm cho nội dung

theo yêu cầu, các máy này chứa các đề mục VOD mới được thêm vào trung tâm dữ liệu

IPTV. Giá trị của việc các nội dung video được đệm nội bộ là một kỹ thuật có lợi trong

việc giảm băng thông yêu cầu của mạng phân phối IPTV.

Hoạt động của kiến trúc máy chủ phân tán qua mạng IP bao gồm các máy chủ backend

cung cấp nguồn dữ liệu cho các các máy chủ đệm nội bộ tại các vị trí vật lý khác nhau.

Các IPTVCD thiết lập các liên kết riêng tới các máy chủ này và truyền nội dung theo yêu

cầu trực tiếp đến các máy chủ này. Nếu nội dung được yêu cầu không có trên các máy

chủ VOD nội bộ thì sau đó IPTVCD yêu cầu kết nối lại tới các cụm máy chủ VOD ở

vùng khác hoặc gửi trở lại trung tâm dữ liệu IPTV.

Hình 3.5: Kiến trúc máy chủ VoD phân tán

Việc đặt các máy chủ gần với người dùng đầu cuối làm giảm số lượng giao thông mạng

qua mạng lõi xương sống IP, mục đích của các máy chủ này là để phục vụ cho việc yêu

cầu dịch vụ cho các đề mục VOD.

Loại kiến trúc máy chủ phân tán này yêu cầu tăng việc lưu trữ bởi vì nội dung video được

nhân bản và được đệm tại các máy chủ ở vùng xa. Việc nhân bản nội dung giữa các máy

chủ trung tâm dữ liệu IPTV và các cụm máy chủ VOD tạo các nhánh để truyền nội dung

đến các IPTVCD. Nó phụ thuộc vào mỗi nhà cung cấp IPTV để quyết định loại kiến trúc

nào là thích hợp nhất để cung cấp dịch vụ VOD tới các thuê bao của họ.

3.2.2 Giao thức truyền tải VoD:

Các máy chủ VoD sử dụng RTP và RTCP để truyền dữ liệu video đến một IPTVCD.

3.2.2.1 Tổng quan về RTP và RTCP:

RTP: được thiết kế để mang các tín hiệu cho các ứng dụng thời gian thực, được sử

dụng cho các ứng dụng như hội nghị truyền hình, VoIP…Các ứng dụng chạy RTP

thường làm việc rất tốt trên các lớp giao thức UDP và IP, bởi vì RTP cung cấp các kỹ

thuật QoS và có thể khôi phục các lỗi mà UDP không phát hiện được.

RTP có các đặc trưng và các chức năng sau:

+ Kiến trúc kỹ thuật: RTP bao gồm hai phần liên kết chặt chẽ với nhau là phần dữ liệu

và phần điều khiển. Phần dữ liệu là chứa các đặc tính thời gian thực như: tính thời gian,

nhãn thời gian, theo dõi truyền tải, bảo mật, số xác nhận nội dung, phát hiện mất gói tin.

+ Giao thức này làm việc rất tốt cho việc truyền đa phương tiện liên tục và hỗ trợ nhiều

định dạng video và audio. Khi video và audio được sử dụng trong luồng IPTV, RTP

chuyển những thông tin này thành 2 luồng riêng biệt. Lúc này xuất hiện một nhãn thời

gian được áp dụng cho mỗi luồng RTP để đảm bảo rằng IPTVCD có thể đồng bộ nhiều

luồng từ cùng một máy chủ IPTV. Các đồng hồ từ nhiều luồng được đồng bộ để đảm bảo

rằng thuê bao IPTV có thể nhận được một bức ảnh tốt và âm thanh thì đồng bộ với hình

ảnh.

+ RTCP hay phần điều khiển của RTP theo dõi chất lượng thời của các dịch vụ IPTV

thời gian thực, chức năng chính là làm việc cùng với UDP để cung cấp thông tin phản hồi

đến các hệ thống trung tâm dữ liệu IPTV về chất lượng truyền và nhận dữ liệu. Thông tin

phản hồi bao gồm các thông tin về các gói bị mất trong quá trình truyền qua mạng và thời

gian trễ trong quá trình truyền các gói IPTV. Nếu phản hồi từ giao thức RTCP chỉ thị

rằng việc có vấn đề trong quá trình xem thì phần mềm tương tác sẽ điều chỉnh thích hợp

để cãi thiện chất lượng tín hiệu. Không giống như TCP, RTP không tự động giảm tốc độ

truyền tãi qua mạng khi có một vấn đề đã được báo cáo, thay vào đó RTCP chuyển các

vấn đề này đến các lớp cao hơn trong chồng giao thức và cho phép chọn một ứng dụng

IPTV tương tác để quyết định phương pháp tốt nhất để giải quyết vấn đề đó. Giải pháp để

giải quyết vấn đề trong quá trình xem này là giảm tốc truyền các khung video từ máy chủ

IPTV cho đến khi bộ đệm của IPTVCD rãnh để có thể sử dụng tốc độ nén cao hơn khi

chuẩn bị truyền tải nội dung.

RTP và RTCP sử dụng kết hợp với giao thức UDP/IP để mang nội dung video qua

mạng.

Hình 3.6: Chồng giao thức RTP

RTP sử dụng cổng từ 16384- 32767. Mặc dù RTP có nhiều ưu thế khi được dùng để

triển khai IPTV, nhưng nó hai trở ngại, thứ nhất không có khả năng điều khiển tốc độ

luồng và tắc nghẽn để đảm bảo thời gian khi truyền tải, thứ hai không đảm bảo các dịch

vụ khác được duy trì. Những nhiệm vụ này được thực thi bởi các giao thức lớp dưới. RTP

còn không hỗ trợ đa hợp do đó sử dụng UDP và IP để hỗ trợ đa hợp.

Hình 3.7: Đóng gói RTP

3.2.2.2 RTSP:

Là giao thức lớp ứng dụng port 544, các IPTVCD sử dụng RTSP để thiết lập và điều

khiển các luồng IPTV. Nó cho phép các IPTVCD phát ra các lệnh VCR đến một máy chủ

IPTV. Ngoài ra RTSP còn cho phép một IPTVCD yêu cầu và gọi một nội dung trên máy

chủ VoD. Việc thực thi yêu cầu này bao gồm địa chỉ IP máy chủ VoD bên trong lệnh yêu

cầu được phát ra từ IPTVCD. Tuy nhiên nếu yêu cầu này là cho một kênh TV quảng bá

trực tuyến thì trong tin nhắn yêu cầu đó có chứa một địa chỉ IP của nhóm multicast.

Hình 3.8: Các lệnh sử dụng trong một phiên RTSP

Lệnh Chức năng

SETUP Lệnh này chứa một số thông tin quan trọng như URL của tài sản

IPTV và xác định cổng chỉ định để truyền tải nội dung. Máy chủ hồi

đáp lệnh này và xác định tài nguyên chính xác để truyền tài nguyên

này đến IPTVCD có yêu cầu.

PLAY Khi lệnh SETUP đã được thực hiện, lệnh PLAY được sử dụng để

bắt đầu việc truyền tải tài sản VOD.

PAUSE Lệnh PAUSE đề nghị máy chủ tạm thời dừng việc truyền nội

dung VoD và máy chủ sẽ gửi một ACK đến IPTVCD để xác nhận

lại trạng thái của lệnh PAUSE.

RECORD Lệnh này được sử dụng để thu lại nội dung IPTV dưới dạng một

media lưu trữ đặc biệt.

TEARDO

WN

Lệnh này dùng để chấm dứt phiên truyền VoD và một tin nhắn sẽ

được máy chủ gửi đến IPTVCD để xác nhận.

ANNOUN

CE

Lệnh này dùng để truyền đạt các thông tin về dịch vụ IP và kênh.

Dữ liệu trong tin nhắn ANNOUNCE được định nghĩa bởi DVB-IPI

được truyền đạt đến VOD client dưới dạng XML.

DESCRIB

E

Được định nghĩa bởi DVB-IPI và được sử dụng để mang kênh

được định dạng XML và thông tin miêu tả tài sản VoD.

Bảng 3.2: Các lệnh RTSP

RSTP bao gồm các đặc trưng sau:

+ Hoạt động theo mô hình Client –server: thiết lập ba kết nối riêng lẽ để cung cấp

quá trình truyền thông giữa RTSP client chạy trên một IPTVCD và một máy chủ VoD.

(1) Một kết nối được thiết lập để mang thông tin điều khiển của RTSP. Kết nối này sử

dụng giao thức UDP hoặc TCP. Trong mạng DVB thì sử dụng một kết nối TCP. Kết nối

này có thể còn được sử dụng để mang và chèn nội dung IPTV.

(2) Một kết nối RTP qua giao thức UDP được thiết lập để mang nội dung IPTV đã

được mã hóa.

(3) Kết nối RTCP qua giao thức UDP mang thông tin đồng bộ hóa. Luồng này cung

cấp phản hồi đến máy chủ về chất lượng của luồng video đã được truyền đến IPTVCD.

+ Định dạng địa chỉ “rtsp://” và RTSP hoạt động theo mô hình truyền thông yêu cầu và

đáp ứng giữa hai thiết bị. Vị trí đầu của một URL để xác định một kênh IPTV hoặc tài

sản VoD. RTSP là giao thức bất đối xứng, cho phép cả máy IPTV và IPTVCD đều có thể

phát ra các lệnh.

Hình 3.9: Mô hình truyền thông RTSP client-server.

+ Hỗ trợ cả lưu lượng unicast và multicast: RTSP có thể điều khiển cả các luồng video

TV multicast lẫn luồng video unicast theo yêu cầu. Mặc dù các chức năng như: tua lui và

tua tới không được ứng dụng cho các kênh multicast.

+ Phụ thuộc vào các giao thức vận chuyển cơ bản: RTSP tác động đến các giao thức vận

chuyển đang tồn tại và hoạt động dựa trên các hệ thống hướng kết nối và không kết nối

như : TCP và UDP.

+ Làm việc chung với RTP: RTSP và RTP làm việc chặt chẽ với nhau để truyền tải nội

dung IPTV qua mạng.

+ Định dạng tin nhắn RTSP: các tin nhắn sử dụng trong RTSP được chia làm hai loại là:

yêu cầu và hồi đáp

3.2.3 Ứng dụng tương tác IP-VoD client:

Triển khai một kiến trúc hệ thống VoD dựa trên mô hình truyền thông Client- Server

với một kết nối điểm - điểm riêng lẽ được thiết lập giữa IPTVCD và máy chủ tại trung

tâm dữ liệu IPTV. Để tương tác với máy chủ trung tâm dữ liệu qua kết nối này thì yêu

cầu IPTVCD phải có phần mềm ứng dụng VoD client để có thể nhận được các luồng

VoD. Phần mềm ứng dụng client được cung cấp cho người dùng với một danh sách của

các tài sản video và các thông tin miêu tả trên màng hình TV của họ. Ví dụ trên một

mạng DVB, hệ thống sử dụng một bản ghi nhận XML chuẩn để phát hiện thông tin về

các dịch vụ theo yêu cầu đã sẵn sàng.

Hơn nữa để cho các thuê bao lựa chọn và tải các bộ phim thì một ứng dụng VoD

client còn hỗ trợ chức năng tìm kiếm nội dung và điều khiển luồng video. Viêc thực thi

ứng dụng của VOD client được thực hiện thông qua một trình duyệt HTML được nhúng

vào IP set-top-box qua giao diện EPG client.

Sau khi đã tìm hiểu về hệ thống IPTV và VoD, bây giờ chúng ta tham khảo một

hệ thống IPTV sau đây:

Hình 3.10: Hệ thống IPTV

Đối với Live TV: các tín hiệu được thu nhận trực tiếp từ vệ tinh, ănten, máy quay

phim qua bộ mã hóa thời gian thực H.264 thành các luồng IP H.264 được đưa đến máy

chủ CAS để mật mã hóa luồng IP này sau đó được đưa đến máy chủ live stream và được

định tuyến multicast qua mạng IP tới khách hàng.

Đối với VoD: các tín lấy từ máy chủ nội dung video và đưa đến máy chủ CAS rồi

đến máy chủ VoD stream và được định tuyến unicast qua mạng IP đến khách hàng.

Trung tâm dữ liệu IPTV bao gồm các thành phần khác như:

- Máy chủ DHCP: có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ IP đến các thiết bị khách hàng.

-IMCS ( Intergrated Management Control System) Hệ thống điều khiển quản lý tích

hợp là hệ thống điều khiển chính của hệ thống IPTV: hệ thống quản lý quản hệ khách

hàng CRM, lập lịch cho các chương trình truyền hình, quản lý các sự kiện…

- Máy chủ DRM: dùng để quản lý bản quyền nội dung các tài sản video…

- Máy chủ SMS có nhiệm vụ quản lý các thuê bao trong hệ thống khi chứng thực

thuê bao sử dụng dịch vụ IPTV.

- Máy chủ tính cước thuê bao sử dụng dịch vụ IPTV.

3.3 Các dịch vụ kèm theo IPTV:

Triển khai một kiến trúc hệ thống VoD dựa trên mô hình truyền thông Client- Server

với một kết nối điểm - điểm riêng lẽ được thiết lập giữa IPTVCD và máy chủ tại trung

tâm dữ liệu IPTV. Để tương tác với máy chủ trung tâm dữ liệu qua kết nối này thì yêu

Dịch vụ truyền hình: các nội dung truyền hình được quảng bá theo lịch trình thời gian cố

định như truyền hình truyền thống. Sự lựa chọn các gói kênh theo yêu cầu của khách

hàng có thể bao gồm các kênh truyền hình công cộng (public), các kênh truyền hình trả

tiền (pay TV), các kênh truyền hình được ưa thích, các kênh về mua sắm, các kênh về

thời trang…

Dịch vụ truyền hình theo yêu cầu: việc phát các nội dung truyền hình được lựa chọn

bắt đầu khi người sử dụng lựa chọn nội dung đó. Thông thường, nội dung là các bộ phim

hay các phim đã được ghi lại từ một thư viện. Dịch vụ này có thể được sử dụng trong một

thời gian giới hạn. Các chức năng thường giống như chức năng của máy ghi hình (VCR)

hay đầu DVD (DVD player): phát hình (play), dừng hình (pause), tua hình (fast forward),

v.v...

Máy ghi hình cá nhân (Personal Video Recorder, PVR): PVR là một thiết bị điện tử

dân dụng cho phép ghi lại các nội dung quảng bá để xem lại ở một thời điểm sau đó.

Máy ghi hình cá nhân qua mạng (Network PVR, NPVR): đây là phiên bản sử dụng trên

mạng của PVR. Nó có thể được xem như là một VCR ảo với việc lưu trữ và các chức

năng khác cung cấp từ mạng. Nội dung truyền hình quảng bá có thể được ghi và xem lại

sau đó.

Hướng dẫn chương trình điện tử (Electronic Program Guide, EPG): một hướng dẫn để

cung cấp cho người sử dụng các thông tin về các chương trình IPTV đang và sắp phát. Có

thể nói một EPG là phương thức để người sử dụng tìm kiếm các nội dung của nhà cung

cấp.

Các dịch vụ thông tin: các dịch vụ thông tin có thể bao gồm tin tức thời sự, tin thể

thao, dự báo thời tiết, thông tin về các chuyến bay, các sự kiện trong khu vực/địa phương,

v.v...

Truyền hình tương tác: “kênh phụ” (back-channel) IP không chỉ cung cấp khả năng lấy

thông tin mà còn cho phép tương tác với các show truyền hình hoặc khởi tạo các ứng

dụng liên kết đến các chương trình đang chạy. Các ví dụ điển hình của truyền hình tương

tác là tham dự vào các trò chơi truyền hình, bình chọn qua truyền hình, phản hồi của

người xem truyền hình, các chương trình thương mại, v.v...

Các ứng dụng tương tác: sự tương tác không chỉ được liên kết đến một chương trình

truyền hình truyền thống. Đấu giá, mua sắm, dịch vụ ngân hàng là các ứng dụng truyền

hình được sử dụng rộng rãi, tạo ra sự hội tụ của thiết bị và sự phát triển các giao diện

người sử dụng mới. Truyền hình khiến cho việc sử dụng các ứng dụng tương tác (giống

như việc sử dụng Internet) trở thành một trong những thành phần chiếm ưu thế của

IPTV/VoD tương lai. Đây cũng là một yếu tố khác biệt chủ yểu nhất so với truyền hình

quảng bá truyền thống vốn không có một “kênh phụ” nào (có chăng là một đường điện

thoại).

Các ứng dụng băng rộng: các ứng dụng dùng cho người tiêu dùng và doanh nghiệp cũng

có thể được thực hiện thông qua hạ tầng IPTV/VoD như hội nghị truyền hình, đào tạo từ

xa, giám sát an ninh, v.v...

Pay-per-View (PPV): là hình thức trả tiền để xem một phần chương trình truyền hình,

ví dụ: trả tiền để xem một sự kiện thể thao hay trả tiền để nghe một bản nhạc. Hệ thống

cung cấp một kênh phim truyền hình theo hình thức PPV cho các thuê bao.

Trò chơi theo yêu cầu (Games on Demand): dịch vụ này sẽ cung cấp nhiều loại game tùy

chọn đến thuê bao từ một danh sách có sẵn. IPTV yêu cầu game đơn giản dựa trên

HTML.

Âm nhạc theo yêu cầu (Music on Demand): các thuê bao có thể xem những clip ca nhạc

theo yêu cầu, giống như dịch vụ VoD.

Truyền hình của hôm trước (TV of Yesterday, TVoY): dịch vụ này cho phép thuê bao

xem phim truyền hình đã được phát những ngày trước.

Karaoke theo yêu cầu (Karaoke on Demand): các thuê bao có thể chọn và xem các bài

Karaoke qua Set-top Box (STB) trên TV. Từ list các bài karaoke đã được giới thiệu, thuê

bao có thể mua một hoặc nhiều bài hát cùng lúc. Dịch vụ sẽ được triển khai trong tương

lai.

3.4 Tính toán băng thông mạng:

Tổng số kênh IPTV xác định tổng băng thông mạng cần để cung cấp dịch vụ. Thông

thường truyền hình trực tuyến sẽ chiếm một lượng băng thông cố định trên mạng, vì tất

cả các kênh đều được các thuê bao sử dụng. Với dịch vụ xem phim theo yêu cầu (VoD),

việc truyền tải luồng (stream) dữ liệu video đến người xem dùng unicast, mỗi người xem

sẽ chiếm băng thông trên mạng tương một kênh IPTV. Do đó, dịch vụ VoD sẽ chiếm tài

nguyên mạng nhiều hơn: Thông thường để tính toán băng thông cho dịch vụ VoD, người

ta đưa ra con số dự báo số khách hàng xem VoD bằng 10% tổng số thuê bao IPTV.

Như vậy công thức để tính băng thông cần để cung cấp dịch vụ với các kênh truyền

hình được mã hóa H.264 như sau:

BW = {[Tổng kênh trực tuyến] + [Tổng số thuê bao] x 10%} x 200Mbps

Ví dụ: Nếu hệ thống có 100 kênh IPTV được mã hóa bằng H.264 (2Mbps/STV) và có

10.000 thuê bao IPTV thì băng thông cần để cung cấp dịch vụ là: (100 + 10.000 x 10%) x

200Mbps = 2.2Gbps

Tóm lại khi tính toán băng thông mạng để triển khai cung cấp dịch vụ IPTV và VoD

nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cần quan tâm đến các vấn đề sau:

Chọn chuẩn mã hóa:

- MPEG-2: 3.5-5Mbps/kênh truyền hình chuẩn (STV)

- H.264 (MPEG-4 part 10): 2Mbps/STV

8-12Mbps/kênh truyền hình phân giải cao (HDTV)

Như vậy, nếu dùng chuẩn mã hóa H.264 băng thông mạng sẽ được tiết kiệm hơn,

nhưng giá STP/H.264 lại đắt hơn STP/MPEG-2. Lợi về băng thông cho nhà cung cấp

dịch vụ, nhưng chi phí đầu tư ban đầu của khách hàng cao.

Băng thông mạng:

- Dịch vụ IPTV: ảnh hưởng đến băng thông mạng kết tập và mạng truy cập và phụ

thuộc vào số lượng kênh IPTV phát trên mạng.

- Dịch vụ VoD: ảnh hưởng rất lớn đến băng thông mạng trục và phụ thuộc vào số

lượng thuê bao sử dụng dịch vụ VoD.

Bài toán tính lưu lượng dịch vụ cho toàn mạng là một bài toán phức tạp, đôi khi cần

phải dựa vào thực tế khai tác và thói quen sử dụng dịch vụ của từng địa bàn dân cư, từng

khu vực cụ thể để tính toán và tùy tình hình thức tế khai thác cần có các điều chỉnh lưu

lượng hợp lý.

Để tối ưu băng thông mạng đáp ứng đủ băng thông mạng cung cấp dịch vụ IPTV,

thiết bị mạng cần hỗ trợ tính năng Multicast (đối với mạng trục) và IGMP (đối với mạng

kết tập và mạng truy cập, trong tương lai sẽ là mạng thuê bao).

CHƯƠNG IV – CÁC CHUẨN NÉN SỬ DỤNG TRONG IPTV

Nén cho phép các nhà cung cấp dịch vụ truyền các kênh hình và tiếng với chất lượng

cao qua mạng IP băng rộng.Chuẩn MPEG (Moving Picture Experts Group) là chuẩn nén,

giải nén và đồng bộ hoá các tín hiệu Video và Audio. MPEG được sử dụng rộng rãi trong

thông tin vệ tinh, truyền hình cáp và truyền hình mặt đất.

Các chuẩn MPEG hiện có gồm:

+Mpeg-1 là chuẩn lưu trữ và phục hồi ảnh động và Audio trong lưu trữ Media. Mpeg-1

có thể nén tín hiệu video tới 1.5Mbit/s với chất lượng VHS và âm thanh lập thể (stereo

audio) với tốc độ 192 bit/s. Nó được dùng để lưu trữ video và âm thanh trên CD-ROM.

+Mpeg-2 là chuẩn cho TV số.

+Mpeg-4 là chuẩn cho các ứng dụng MultiMedia. Mpeg-4 trở thành một tiêu chuẩn

cho nén ảnh kỹ thuật truyền hình số, các ứng dụng về đồ hoạ và Video tương tác hai

chiều (Games, Videoconferencing) và các ứng dụng Multimedia tương tác hai chiều

(World Wide Web hoặc các ứng dụng nhằm phân phát dữ liệu Video như truyền hình

cáp, Internet Video...). Mpeg-4 đã trở thành một tiêu chuẩn công nghệ trong quá trình sản

xuất, phân phối và truy cập vào các hệ thống Video. Nó đã góp phần giải quyết vấn đề về

dung lượng cho các thiết bị lưu trữ, giải quyết vấn đề về băng thông của đường truyền tín

hiệu Video hoặc kết hợp cả hai vấn đề trên.

+Mpeg-7 chứa đặc tả thông tin, giao diện cho việc tìm kiếm thông tin.

Do trong truyền hình sử dụng nén MPEG-2 và MPEG-4 nên ta tìm hiểu hai loại nén

này.

4.1 Chuẩn MPEG-2:

MPEG 2 chủ yếu dùng cho nén tín hiệu số video, được mở rộng dựa trên chuẩn MPEG

để hỗ trợ việc nén dữ liệu để truyền Video số chất lượng cao. Chuẩn MPEC-2 được chia

thành hai loại nén hình và nén tiếng.

4.1.1 Quá trình nén MPEG:

+Phần đầu tiên của nén bao gồm 1 quá trình tiền đồng bộ. Quá trình này cơ bản bao

gồm việc làm giảm kích thước của các frame. Làm giảm kích thước của các frame chính

là làm giảm số lượng bit , điều này cũng giúp giảm băng thông cần thiết để truyền tín hiệu.

Tuy nhiên, quá trình này không phải không có trở ngại. Ví dụ, sự giảm kích thước của

khung có thể thường xuyên gây ra những lỗi tỉ số cạnh (giống như sai tỉ lệ 4/3 hay 16/9)

khi được thể hiện trên màn hình TV có độ phân giải thấp.

+Phần 2 của quá trình nén tin hiệu là chia 1 frame ảnh ra thành các block có kích thước

8 nhân 8 pixel –khối mã hóa nhỏ nhất trong giải thuật của MPEG. Có 3 loại block; độ chói

Y, thành phần màu đỏ Cr hoặc xanh Cb. Các loại block thành phần màu mang thông tin về

những màu khác nhau của hình ảnh trong khi độ chói mang thông tin về những phần màu

đen hoặc trắng của hình ảnh.

+Khi hoàn thành 2 phần trên, MPEG sẽ thực hiện 1 hàm toán được gọi là DCT

(Discrete cosine transform: biến đổi cosin rời rạc) với mỗi block riêng biệt. Biến đổi DCT

được thực hiện trên một block gồm 8 pixel và 8 dòng của ảnh thật đã lấy mẫu để cho ra

một ma trận 8 x 8 với các điểm là các hệ số DCT. Các hệ số DCT nói lên sự biến đổi tần

số giữa các mẫu theo chiều ngang và dọc. Phép toán DCT được mô tả như sau:

Các block ban đầu sẻ được tái tạo lại một cách chính xác sử dụng phép biến đổi DCT

ngược hay còn gọi là IDCT:

Trong đó:

x,y : là tọa độ của ảnh gốc

u,v : tọa độ của hệ số DCT

N : kích thước ma trận thực hiện phép biến đổi

Nguyên tắc thực hiện hàm này bao gồm việc chia các block thành các phần tùy theo

mức độ quan trọng. Những phần quan trọng sẽ đươc giữ nguyên cho tới bước tiếp theo

trong khi các phần còn lại sẽ bị giảm bớt. Điều này sẽ đảm bảo rằng mắt người không chú

ý tới việc những phần không quan trọng của block bị bỏ bớt khi tốc bít bị hạn chế.

+ Bước tiếp theo trong MPEG là quá trình lượng tử hóa làm giảm số bit của các

block: Ví dụ: cho 1 DCT:

Khi truyền các hệ số DCT, MPEG thực hiện theo các đường zig-zag:

12, 6, 6, 0, 4, 3, 0, 0………, 0

Việc lượng tử hóa được thực hiện theo 2 bước:

Bước 1: nhóm các hệ số khác 0, các hệ số đi theo số 0 và các hệ số 0.

(12), (6), (6), (0,4), (3), (0,…,0)

Bước 2: tiến hành truyền các nhóm: .

Như vậy thay vì truyền 64 hệ số thì hệ thống chỉ truyền 6 hệ số của DCT.

+ Khi tất cả các block trong frame đều đã được nén lại, MPEG sẽ ngắt các frame thành

1 dạng mới gồm nhiều block gọi là macro block. Mỗi macroblock có kích thước 16 x16

chứa các block độ chói và block thành phần màu. Nếu có sự khác biệt giữa frame cuối

cùng và frame hiện tại, các thiết bị nén MPEG sẽ chuyển những block mới này tới 1 vị trí

mới trên frame hiện tại. Điều này giúp không phải gửi đi những hình ảnh mới hoàn toàn,

do đó có thể tích kiệm băng thông. Có 2 cách để thực hiện điều đó:

Nén theo không gian là làm giảm các bít trên từng frame riêng biệt. điều này có thể đạt

được do các pixel luôn đứng cạnh nhau trong các frame thường có giá trị giống nhau. Do

đó thay về mã hóa từng pixel riêng biệt. Kĩ thuật nén theo không gian này mã hóa sự khác

biệt giữa các pixel cạnh nhau. Số lượng bít cần thiết để mã hóa những khác biệt này ít hơn

số lượng bít cần thiết để mã hóa từng pixel riêng biệt.

Nén theo thời gian là làm giảm các bit giữa các frame liên tục. Trong quá trình sản xuất

video có những thông tin được lặp lại giữa những frame liên tiếp. VD: nếu trên hình có 1

bức tường , bức tường vẫn xuất hiện liên tục trong 30 hình tiếp theo, mà không thay đổi (

bức tường đó không thay đổi trong vòng 1s) . thay vì mã hóa 30 lần liên tục trong 1s, nên

nén theo thời gian chỉ gửi đi các thông tin dự đoán chuyển động giữa những frame hình,

trong trương hợp của bức tường trong VD trên, dự đoán chuyển động được đặt = 0.

Có nhiều phuơng thức khác nhau để nén 1 frame hình. VD như với 1 frame hình có độ

phức tạp cao thì cần phương pháp nén có yếu tố nén theo không gian thấp bởi vì chỉ có 1

phần rất nhỏ các pixel được lặp lại. Nếu tốc đọ bit có sự thay đổi lớn thì khó có thể truyền

đi trong mạng IP, vì thế nhiều bộ mã hóa bao gồm cả chức năng đệm để có thể điều khiển

và quản lí tốc độ chung mà tại đó các bit được truyền đi tới tầng tiếp theo của hệ thống sản

xuất video.

+Bước tiếp theo của quá trình nén MPEG là mã hóa các macroblock thành các slice. Slice là

1 chuỗi ảnh đặt nằm ngang cạnh nhau từ trái sang phải. Nhiều slice kết hợp với nhau tạo thành

1 hình. Mỗi slice được mã hóa độc lập với nhau để hạn chế lỗi. Nếu dòng dữ liệu

(Bitstream) có chứa lỗi, bộ giải mã có thể bỏ qua và tiếp tục ở Slide kế tiếp. Nhiều Slide

trên dòng dữ liệu cho phép che dấu lỗi tốt hơn và được dùng để cải thiện chất lượng hình

ảnh

4.1.2 Các ảnh trong chuẩn nén MPEG:

Chuẩn nén MPEG định nghĩa 3 loại ảnh:

Intra-frame (I-frame)---- frame được mã hóa riêng biệt không phụ thuộc các frame trước

đó hoặc tiếp theo.Mã hóa theo hệ thống được sử dụng gần giống như nén JPEG. Đây là

frame độc lập và được sử dụng để tạo ra các loại frame khác.

P-frame ( forward predicted frame)---- khung dự đoán ảnh tiếp theo là khung dự đoán

ảnh dựa trên các frame I trước đó. MPEG không thực sự mã hóa ảnh mà chứa các thông

tin về chuyển động cho phép IPTVCD có thể tái tạo lại frame. P-frame yêu cầu ít băng

thông hơn I- frame, điều này là yếu tố quan trọng đối với mạng dựa trên IPTV.

B-frame (Bi-directional predicted frame )---- frame dự đoán hướng: B-frame là frame

đc tạo thành từ việc kết hợp các thông tin từ cả I-frame và P-frame. Mã hóa B-frame thì

tương tự với P-frame, ngoại trừ các vecto chuyển động phụ thuộc vào các vùng trong các

khung tham khảo sau đó. B-frame chiếm ít dung lượng hơn là I-frame va P-frame. Vì thế

dòng Mpeg video gồm nhiều B-frame thì chiếm dung lượng thấp hơn so với dòng chứa

các frame I va P. Thậm chí, B-frame giúp làm tối thiểu băng thông cần thiết đối với các

dòng MPEG video. Tuy nhiên, B-frame cũng có hạn chế đó là độ trễ. Do IPTVCD phải

kiểm tra 2 khung trước và sau trước khi tạo ra B-frame.

3 loại ảnh trên kết hợp với nhau tạo thành 1 chuỗi các frame đc gọi là nhóm ảnh (GOP).

Mỗi nhóm ảnh bắt đầu bằng một frame I và có một số các frame B và P, Mỗi nhóm ảnh

MPEG có cấu trúc như sau:

[I B B B P B B B P B B B P B B B P]

Mỗi nhóm ảnh cần bắt đầu với một khung I, mặc dù kích thước của mỗi nhóm ảnh là

khác nhau, nhưng trung bình mỗi nhóm ảnh trong IPTV có khoảng 12 đến 15 frame. Mỗi

cấu trúc của một nhóm ảnh thông thường có thể được miêu tả bởi 2 thông số: N là số ảnh

trong một nhóm và M là khoảng cách giữa các frame. Các nhóm ảnh được chia thành 2

loại: nhóm đóng và nhóm mở. Với nhóm đóng, khung B cuối cùng không yêu cầu khung I

đầu tiên cho nhóm

ảnh tiếp theo để giải mã, trong khi với nhóm mở cần yêu cầu kung cuối là khung I cho

nhóm ảnh tiếp theo. Các nhóm ảnh sau đó được kết hợp với nhau để tạo thành dòng video.

Mỗi dòng video bắt đầu bằng một đoạn mã, theo sau đó là một header và kết thúc với một

mã duy nhất.

Thứ tự các khung được truyền đi trên mạng băng rộng thì khác với thứ tự các khung

trong chuổi bit đầu vào của bộ mã hóa. Bởi vì bộ giải mã trong IPTVCD cần xử lý các

frame I và P trước khi tạo ra khung B. Mối quan hệ tổng thể giữa các chuỗi ảnh, ảnh, các

slice, các khối macro, các khối và các điểm ảnh được minh họa ở hình sau:

Hình 4.1: Cấu trúc chuỗi video

Mặc dù MPEG-2 được sử dụng trong truyền hình cáp và vệ tinh, nhưng MPEG-2 có

những hạn chế đối với các mạng có băng thông giới hạn.Do đó một công nghệ nén mới

với nhiều tính năng đã được phát triển trong những năm gần đây với mục đích truyền

video qua mạng băng thông giới hạn. MPEG-4 part 10 được sử dụng trong hạ tầng mạng

IPTV.

4.2 Chuẩn MPEG-4:

Chuẩn MPEC-4 là một chuẩn động dễ thay đổi. Với MPEG-4, các đối tượng khác nhau

trong một khung hình có thể được mô tả, mã hoá và truyền đi một cách riêng biệt đến bộ

giải mã trong các dòng cơ bản ES (Elementary Stream) khác nhau. Cũng nhờ xác định,

tách và xử lý riêng các đối tượng (như nhạc nền, âm thanh xa gần, đồ vật, đối tượng ảnh

video như con người hay động vật, nền khung hình …), nhờ vậy người sử dụng có thể

thực hiện các hoạt động tương tác riêng với từng đối tượng (thay đổi tỷ lệ, di chuyển, kết

nối, loại bỏ, bổ xung các đối tượng …) ngay tại vị trí giải mã hay mã hoá. Sự tổ hợp lại

thành khung hình chỉ được thực hiện sau khi giải mã các đối tượng này.

Hình 4.2: Cấu trúc của bộ mã hoá và giải mã video MPEG-4

Hình 4.3 là một ví dụ về mã hoá và tổng hợp khung hình video sử dụng trong MPEG-

4. Nhiều đối tượng, như người, xe ô tô, nhà cửa, được tách ra khỏi video đầu vào. Mỗi

đối tượng video sau đó được mã hoá bởi bộ mã hoá đối tượng video VO (video object) và

sau đó được truyền đi trên mạng. Tại vị trí thu, những đối tượng này được giải mã riêng

rẽ nhờ bộ giải mã VO và gửi đến bộ tổ hợp compositor. Người sử dụng có thể tương tác

với thiết bị để cấu trúc lại khung hình gốc (a), hay để xử lý các đối tượng tạo ra một

khung hình khác (b). Ngoài ra, người sử dụng có thể download các đối tượng khác từ các

thư viện cơ sở dữ liệu (có sẵn trên thiết bị hay từ xa thông qua mạng LAN, WAN hay

Internet) để chèn thêm vào hay thay thế các đối tượng có trong khuôn hình gốc (c).

Để có thể thực hiện việc tổ hợp khung hình, MPEG-4 sử dụng một ngôn ngữ mô tả

khung hình riêng, được gọi là Định dạng nhị phân cho các khung hình BiFS (Binary

Format for

Scenes). BiFS không chỉ mô tả ở đâu và khi nào các đối tượng xuất hiện trong khung hình,

nó cũng mô tả cách thức hoạt động của đối tượng (làm cho một đối tượng xoay tròn hay

chồng mờ hai đối tượng lên nhau) và cả điều kiện hoạt động đối tượng và tạo cho MPEG-4

có khả năng tương tác. Trong MPEG-4, tất cả các đối tượng có thể được mã hoá với sơ đồ

mã hoá tối ưu riêng của nó – video được mã hoá theo kiểu video, text được mã hoá theo

kiểu text, các đồ hoạ được mã hoá theo kiểu đồ hoạ - thay vì việc xử lý tất cả các phần tử

ảnh pixels như là mã hoá video ảnh động. Do các quá trình mã hoá đã được tối ưu hoá cho

từng loại dữ liệu thích hợp, nên chuẩn MPEG-4 sẽ cho phép mã hoá với hiệu quả cao tín

hiệu ảnh video, audio và cả

các nội dung tổng hợp như các bộ mặt và cơ thể hoạt hình.

Hình 4.3: Mã hóa và tổng hợp khung hình trong MPEG-4

4.3 MPEG-4 Part10:

Với đối tượng để truyền dẫn video là mạng Internet thì ứng cử viên hàng đầu là chuẩn

nén MPEG-4AVC hay còn gọi là H.264/MPEG-4 Part 10. Mục tiêu chính của chuẩn nén

H.264 đang phát triển nhằm cung cấp Video có chất lượng tốt hơn nhiều so với những

chuẩn nén Video trước đây. Điều này có thể đạt được nhờ sự kế thừa các ưu điểm của các

chuẩn nén video trước đó và một số ưu điểm như sau:

- Phân chia mỗi hình ảnh thành các Block bao gồm nhiều điểm ảnh, do vậy quá trình xử

lý từng ảnh có thể được tiếp cận tới mức Block.

- Khai thác triệt để sự dư thừa về mặt không tồn tại giữa các hình ảnh liên tiếp bởi một

vài mã của những Block gốc thông qua dự đoán về không gian, phép biến đổi, quá trình

lượng tử và mã hoá Entropy.

- Khai thác sự phụ thuộc tạm thời các Block của hình ảnh liên tiếp, do đó chỉ cần mã

hoá những chi tiết thay đổi giữa các ảnh liên tiếp. Việc này được thực hiện thông qua dự

đoán và bù chuyển động. Với bất kỳ Block nào cũng có thể được thực hiện từ một hoặc

vài ảnh mã hoá trước đó hay ảnh được mã hoá sau đó để quyết định Vector chuyển động,

các Vector được sử dụng trong bộ mã hoá và giải mã để dự đoán các loại Block.

- Khai thác tất cả sự dư thừa về không gian còn lại trong ảnh bằng việc giải mã các

Block dư thừa. Ví dụ như sự khác biệt giữa các Block gốc và Block dự đoán sẽ được mã

hoá thông qua quá trình biến đổi, lượng tử hoá và mã hoá Entropy.

4.3.1 Kỹ thuật mã hoá video:

Lớp mã hoá video của H264/MPEG Part 10 là sự kết hợp của mã hoá không gian, mã

hoá thời gian và mã chuyển vị. Ảnh được tách thành các khối, ảnh đầu tiên của dãy hoặc

điểm truy cập ngẫu nhiên thì được mã hoá “Intra”- mã hoá trong ảnh, có nghĩa là không

dùng thông tin của các ảnh khác mà chỉ dùng thông tin chứa trong ảnh đó. Mỗi mẫu của

một khối trong một Frame Intra được dự đoán nhờ dùng các mẫu không gian bên cạnh

của các khối đã mã hoá trước đó. Đối với tất cả các ảnh còn lại của dãy hoặc giữa các

điểm truy cập ngẫu nhiên, mã hoá “Intra” được sử dụng, dùng dự đoán bù chuyển động

từ các ảnh được mã hoá trước đó.Quá trình mã hoá cho dự đoán liên ảnh (bù chuyển

động) gồm việc lựa chọn dữ liệu chuyển động, các ảnh tham chiếu và sự dịch chuyển

không gian được ứng dụng cho tất cả việc lấy mẫu của khối.

Hình 4.4: Sơ đồ mã hoá Video của H264/MPEG Part 10

Bộ mã hoá có thể lựa chọn giữa mã hoá Intra và Inter cho miền hình dạng khối của

mỗi ảnh. Mã hoá Intra có thể chỉ ra điểm truy cập của chuỗi được mã hoá, tại đó việc giải

mã có thể bắt đầu và tiếp tục một cách chính xác. Mã hoá Intra sử dụng các mode dự

đoán không gian riêng rẽ để làm giảm độ dư thừa không gian trong tín hiệu gốc của mỗi

ảnh đơn. Mã hoá Inter (dự đoán một chiều hay nhiều chiều) thì việc sử dụng dự đoán liên

ảnh hiệu quả hơn cho mỗi block của giá trị lấy mẫu từ một vài ảnh được giải mã trước

đó.

Mã hoá Inter sử dụng các Vector chuyển động cho các block cơ sở dự đoán liên ảnh

(Inter prediction) để làm giảm sự dư thừa thời gian giữa các ảnh (picture) khác nhau.

Việc dự đoán thu được từ tín hiệu đã lọc tách khối của các ảnh được thiết lập lại trước đó.

Bộ lọc tách khối làm giảm sự nhiễu khối tại các đường biên của block. Các vector

chuyển động và các mode dự đoán trong ảnh (intra prediction) có thể (theo lý thuyết) làm

biến đổi kích thước block trong ảnh. Sự dự đoán thặng dư được nén tốt hơn bằng việc sử

dụng một phép biến đổi để loại bỏ sự tương quan theo không gian trong một block trước

khi được lượng tử hoá.

Cuối cùng, Vector chuyển động hay các mode dự đoán liên ảnh được liên kết với

thông tin của hệ số biến đổi lượng tử hóa và được mã hoá sử dụng mã Entropy như mã

hoá chiều dài biến đổi thích ứng theo tình huống CAVLC (context-adaptive variable

length code) hay mã hoá theo số học nhị phân thích ứng theo tình huống CABAC

(context-adaptive binary arithmetic coding).

4.3.1.1. Chia ảnh thành các Macro-Block:

Mỗi ảnh video, Frame hoặc Field được chia thành các Macro-Block có kích thước cố

định bao trùm một diện tích ảnh hình chữ nhật gồm 16 x 16 mẫu cho thành phần

chói(luma) và 8 x 8 mẫu cho một trong hai thành phần màu (chroma). Tất cả các mẫu

Macro-Block của thành phần chói hoặc của thành phần màu được dự đoán theo không

gian hoặc thời gian và kết quả sai số dự đoán được truyền đi bằng việc sử dụng mã hoá

biến đổi. Do đó, mỗi thành phần màu của sai số dự đoán (prediction residual) được chia

nhỏ thành các khối. Mỗi khối được biến đổi nhờ dùng một phép biến đổi nguyên, và các

hệ số biến đổi được lượng tử hoá và được biến đổi sử dụng phương pháp mã hoá

Entropy.

Các Macro-Block được tổ chức thành các Slice, biểu diễn các tập con của ảnh đã cho

và có thể được giải mã độc lập. Thứ tự truyền của các Macro-Block trong dòng bít phụ

thuộc vào “Bản đồ định vị Macro-Block ”- Macro-Block Allocation Map- và không nhất

thiết phải theo thứ tự quét.

H264/MPEG Part 10 hỗ trợ 5 dạng mã hóa Slice khác nhau. Đơn giản nhất là Slice I,

trong đó tất cả Macro-Block được mã hoá không có sự tham chiếu tới các ảnh khác trong

dãy video. Tiếp theo là hai dạng Slice P và Slice B có sự tham chiếu tới các ảnh khác; với

Slice P thì chỉ tham chiếu tới các ảnh trước đó; còn Slice B thì tham chiếu tới cả ảnh

trước và ảnh sau nó. Hai dạng khác mà mới xuất hiên ở H264/MPEG Part 10 đó là SI

(Switching I) và SP (Switching P) được dùng để cho chuyển mạch hiệu quả giữa các

dòng bít được mã hoá ở các tốc độ bít khác nhau.

Để cung cấp các phương pháp che giấu hiệu quả trong các kênh có xu hướng bị lỗi

với các ứng dụng độ trễ thấp, H264/MPEG Part 10 hỗ trợ một đặc điểm gọi là thứ tự

Macro-Block linh hoạt FMO (Flexible Macro-Block Ordering). FMO định rõ một giản đồ

ấn định các Macro-Block trong ảnh vào một hoặc vài nhóm Slice. Mỗi nhóm Slice được

truyền riêng biệt. Nếu một nhóm Slice nào bị mất, các mẫu trong các Macro-Block bên

cạnh về mặt không gian, thuộc về các nhóm Slice được thu đúng, có thể được sử dụng

cho che giấu hiệu quả lỗi. Các giản đồ được phép trải rộng từ các giản đồ hình chữ nhật

tới các giản đồ phân tán theo các quy tắc khác nhau.

4.3.1.2. Dự đoán trong ảnh Intra- Frame:

Các tiêu chuẩn trước đó đã chấp nhận Macro-Block mã hoá trong ảnh, mã hoá bằng

chính nó mà không có dự đoán thời gian. Macro-Block mã hoá trong ảnh xảy ra trong các

mảng (slice) hay các Macro-Block không chấp nhận sự hiệu chỉnh thời gian của việc dự

đoán bù chuyển động. Về bản chất, Macro-Block mã hoá trong ảnh đưa ra một số lượng

lớn các bít được mã hoá. H.264 sử dụng phương pháp dự đoán các Macro-Block mã hoá

trong ảnh để giảm một lượng lớn các bít được mã hoá bằng chính bản thân tín hiệu gốc

đưa vào. Để mã hoá một block hay một Macro-Block trong mode mã hoá trong ảnh, một

block được định dạng cơ sở trên các block được khôi phục trước đó (nhưng không qua bộ

lọc). Tín hiệu dư thừa giữa các block hiện tại và dự đoán cuối cùng được mã hoá. Để lấy

mẫu tín hiệu chói, Block dự đoán có thể được định dạng là: cho mỗi Block nhỏ

(Subblock) là 4 x 4, mỗi Block là 8 x 8, hay mỗi Macro-Block là 16 x 16. Có 9 mode dự

đoán cho các Block luma (khối tín hiệu chói) là 4 x 4 và 8 x 8; 4 mode cho một Block

luma 16 x 16; và 4 mode cho mỗi Block chroma (khối tín hiệu màu).

Hình 4.5: Các mode trong MPEG-4

Hình 4.5 chỉ ra một Block luma 4 x 4 được dự đoán. Để dự đoán các mẫu [a,b, …, p]

cho Block hiện tại, các mẫu khôi phục lại ở phía trên và bên trái trước đó [A,B, …,M]

được dùng theo định hướng các mode. Các mũi tên trong hình 18 chỉ định hướng dự

đoán của mỗi mode. Với mode 0 (vertical-theo chiều dọc) và mode 1 (horizontal-theo

chiều dọc), các mẫu dự đoán được định dạng bằng phép ngoại suy từ các mẫu cao

[A,B,C,D] và từ các mẫu bên trái [I, J, K, L], tách biệt nhau. Với mode 2 (DC- một

chiều), tất cả các mẫu dự đoán được định dạng bằng cách lấy trung bình của các mẫu phía

trên và bên trái [A, B, C, D, I, J, K, L].Với mode 3 (đường chéo xuống phía trái), mode 4

(đường chéo xuống phía phải), mode 5 (theo chiều dọc phía phải), mode 6 (theo chiều

ngang xuống), mode 7 (theo chiều dọc phía trái) và mode 8 (theo chiều ngang lên), các

mẫu dự đoán được định dạng từ trọng số trung bình của các mẫu dự đoán từ A-M. Ví dụ,

các mẫu a và d được dự đoán lần lượt bằng cách tính làm tròn (I/4 + M/2 + A/4) và (B/4

+ C/2 + D/4) trong mode 4, và bằng (I/2 + J/2) và (J/4 + K/2 + L/4) trong mode 8. Bộ mã

hoá có thể lựa chọn mode dự đoán cho mỗi Block để số dư giữa các Block được mã hoá

và dự đoán là nhỏ nhất.

Để dự đoán cho mỗi Block luma 8 x 8, một mode được lựa chọn từ 9 mode, tương tự

như việc dự đoán khối trong ảnh 4 x 4. Để dự đoán cho tất cả thành phần độ chói luma 16

x 16 của một Macro-Block, thì ta phải dùng 4 mode. Với mode 0 (theo chiều dọc), mode

1 (theo chiều ngang), mode 2 (DC), việc dự đoán thì tương tự như trong các trường hợp

của Block luma 4 x 4. Với mode 4 (mặt phẳng-Plane), một hàm mặt phẳng tuyến tính

được làm khớp với các mẫu phía trên và bên trái. Mỗi thành phần màu của một Macro-

Block được dự đoán từ các mẫu thành phần màu ở phía trên hay bên trái mà vừa được mã

hoá hay khôi phục lại trước đó. Việc dự đoán thành phần màu được định nghĩa cho 3 kích

cỡ Block có thể là: thành phần màu 8 x 8 định dạng 4:2:0, thành phần màu 8 x 16 trong

định dạng 4:2:2 và thành phần màu 16 x 16 trong định dạng 4:4:4. Với 4 mode dự đoán

cho tất cả các trường hợp thì rất giống với mode dự đoán thành phần chói 16 x 16, ngoại

trừ các mode có thứ tự sau là khác: mode 0, mode 1, mode 2 và mode 3.

4.3.1.3. Bù chuyển động trong các Slice P (Prediction Inter Frame):

Ngoài các dạng mã hoá Macro-Block Intra, các dạng mã hoá bù chuyển động hoặc dự

đoán khác được xác định cho các Macro-Block Slice P. Dự đoán liên ảnh được làm giảm

với sự tương quan theo thời gian với sự trợ giúp của việc xác định Vector chuyển động

(Motion Estimation) và bù chuyển động (compensation).

Chia Macro-Block thành các Block:

Trong H.264, ảnh hiện tại có thể được phân chia thành các Macro-Block hay các

Block nhỏ hơn. Một Macro-Block của các mẫu thành phần màu 16 x 16 có thể chia nhỏ

hơn thành các Block kích cỡ từ 4 x 4. Với Macro-Block mode 16 x 16, có 4 trường hợp

là: 16 x 16, 16 x 8, 8 x 16, hay 8 x 8, ngoài ra cũng có 4 trường hợp cho mode 8 x 8 là: 8

x 8, 8 x 4, 4 x 8, hay 4 x 4. Một Block kích cỡ nhỏ hơn yêu cầu một số lượng bít lớn để

truyền Vector chuyển động và dữ liệu thêm vào của việc phân chia, tuy nhiên dữ liệu dư

bù chuyển động có thể được giảm. Do đó, việc lựa chọn kích cỡ phân chia phụ thuộc vào

các đặc điểm video đầu vào với phần macroblock đó có chi tiết hay không. Sự phân chia

Macro-Block thành các Block được minh hoạ trong hình sau:

Hình 4.6: Phân chia Macro-Block cho bù chuyển động

Bù chuyển động: H264/MPEG-4 Part 10 cho phép các Vector chuyển động không hạn

chế, tức là chúng có thể nhắm ra ngoài miền ảnh. Trong trường hợp này các Frame tham

chiếu được mở rộng ra ngoài biên ảnh bằng việc lặp lại các Pixel biên trước khi nội suy.

Các thành phần Vector chuyển động được mã hoá vi sai khi dùng hoặc là giá trị trung

bình (median) hoặc là dự đoán định hướng từ các khối xung quanh. Không có dự đoán

thành phần Vector chuyển động ở các biên của Slice.

H264/MPEG Part 10 hỗ trợ dự đoán bù chuyển động đa ảnh (Multi-Picture). Điều này

có nghĩa là có nhiều hơn một ảnh được mã hoá trước đó có thể được sử dụng để tham

chiếu cho dự đoán bù chuyển động.

4.3.1.4. Bù chuyển động trong các Slice B (Bi-Direction Prediction Inter Frame):

Dự đoán hai chiều rất có hiệu quả để giảm sự tương quan theo thời gian bằng việc sử

dụng các ảnh tham chiếu. Các chuẩn nén hiện nay với các ảnh B sử dụng mode dựđoán

hai chiều, tức là chỉ cho phép kết hợp các tín hiệu dự đoán trước đó với các tín hiệu dự

đoán sau. Một tín hiệu dự đoán được nhận từ một ảnh trong ảnh (Inter Picture) tiếp sau,

hay từ một ảnh dự đoán trước, hoặc từ tín hiệu trung bình tuyến tính của hai tín hiệu dự

đoán bù chuyển động.

So với các tiêu chuẩn trước đó, H264/MPEG Part 10 đã tổng quát khái niệm Slice B và

không những chỉ hỗ trợ một cặp dự đoán theo hướng forward/backward (tiến/lùi) mà còn

cả hai cặp theo hướng forward/forward (tiến/tiến) và backward/backward (lùi/lùi). Tham

chiếu tiến hai bước (two forward) có thể có lợi cho dự đoán bù chuyển động của một

vùng vừa thay đổi cảnh trước đó, và tham chiếu lùi hai bước mà cảnh vừa thay đổi sau

đó. Các Slice đã mã hoá dự đoán hai chiều có thể cũng được sử dụng để tham chiếu cho

việc mã hoá trong ảnh của các ảnh khác.

4.3.1.5. Mã hoá Entropy:

Mã hoá Entropy trong các tiêu chuẩn trước đó như MPEG -1,2,4, H.261, và H.263 thì

cơ bản là trên các bảng cố định mã hoá biến đổi theo chiều dài (VLC). Các tiêu chuẩn đó

xác định các bộ mã hoá từ là cơ bản trên sự phân bố xác suất của các video chung thay

cho mã Huffman chính xác đến các chuỗi video. Tuy nhiên H.264 sử dụng các VLC để

mà khớp với một biểu tượng được mã hoá cơ bản trên các đặc trưng của ngữ cảnh. Tất cả

các phần tử cú pháp, ngoại trừ các dữ liệu dư thừa, được mã hoá bằng mã Exp-Golomb.

Để mà đọc được các dữ liệu dư thừa (các hệ số biến đổi đã lượng tử hoá) thì ta sử dụng

phương pháp quét Zig-Zag (xen kẽ nhau) hay quét lần lượt (không xen kẽ hay phân

trường). Để mã hoá dữ liệu dư thừa, một phương pháp phức tạp hơn gọi là CAVLC (mã

hoá chiều dài biến đổi tương thích theo tình huống) được phát triển. Ngoài ra, CABAC

(mã hoá thuật toán nhị phân tương thích theo tình huống) được phát triển trong Mail

Profile và High Profile, CABAC có khả năng mã hoá tốt hơn nhưng độ phức tạp cao hơn

so với CAVLC.

+ Mã hoá chiều dài biến đổi tương thích theo tình huống - Context-based Adaptive

Variable Length Coding (CAVLC)

Sau khi biến đổi và lượng tử hoá, xác suất các hệ số là zero hay +/-1 là rất lớn.

CAVLC xử lý các hệ số zero và +/-1 theo cách khác nhau với các mức của các hệ số.

Tổng số các số zero và +/-1 được mã hoá. Các hệ số khác các mức của chúng được mã

hoá.

+ Mã hoá thuật toán nhị phân tương thích theo tình huống – Context –based Adaptive

Binary Arithmetic Coding (CABAC)

CABAC dùng thuật toán để mã hoá, để đạt được hiệu quả nén tốt hơn, mô hình. Quá

trình xử lý mã hoá CABAC bao gồm 3 bước cơ bản sau đây:

- Bước 1: Nhị phân hoá; một biểu tượng giá trị của nó không phải là nhị phân (như một

hệ số biến đổi hay Vector chuyển động) là bản đồ duy nhất để chuỗi nhị phân trước đó

được mã hoá thuật toán. Quá trình xử lý này thì giống như việc xử lý của việc biến đổi

một biểu tượng dữ liệu thành mã hoá chiều dài biến đổi, nhưng mã nhị phân được mã hoá

tốt hơn bằng bộ mã hoá thuật toán trước đó để truyền.

- Bước 2: phạm vi làm mô hình: một phạm vi mô hình thì có khả năng cho một hay

nhiều phần tử của biểu tượng đã nhị phân. Một mô hình có khả năng được lựa chọn như

để việc lựa chọn sự tương ứng có thể phụ thuộc vào các phần tử cú pháp đã mã hoá trước

đó.

- Bước 3: thuật toán mã hoá nhị phân: Một bộ mã hoá thuật toán mã hoá mỗi phần tử

theo mô hình có khả năng lựa chọn cùng với một việc cập nhật mô hình tiếp sau.

4.3.1.6. Bộ lọc tách khối:

Một đặc trưng riêng của mã hoá dựa trên cơ sở khối là có thể nhìn thấy các cấu trúc

khối. Các mép của khối được cấu trúc lại với độ chính xác kém hơn các phần tử ảnh

(pixel) bên trong và nhìn chung dạng khối (blocking) được xem là một trong những

nhiễu “artifact” dễ nhìn thấy nhất với các phương pháp nén hiện tại. Do nguyên nhân này

mà H.264/MPEG-4 Part 10 sử dụng bộ lọc tách khối (Deblocking Filter) để làm giảm

hiện tượng tách khối, ngăn chặn việc truyền của tạp âm mã hoá được tích luỹ. Tại bộ lọc

này, cường độ lọc được điều khiển bởi giá trị của nhiều phần tử cấu trúc. Các chuẩn nén

trước đó đã không sử dụng bộ lọc tách khối bởi vì việc bổ sung rất phức tạp, mặt khác

việc chia các nhiễu khối có thể được làm giảm bằng việc sử dụng MC chính xác một nửa

phần tử ảnh. Một nửa phần tử ảnh thu được bằng cách lọc tuyến tính (bilinear

filtering)của các phần tử ảnh nguyên vẹn bên cạnh đã phát huy vai trò làm “nhẵn” của

mã hoá tạp âm trong miền phần tử ảnh nguyên vẹn.

H.264 sử dụng bộ lọc tách khối để việc thực hiện việc mã hoá cao hơn mặc dù việc

thực hiện rất phức tạp. Việc lọc được áp dụng cho các mép của các Block 4 x 4 trong một

Macro-Block. Quá trình điều khiển bộ lọc tách khối thành phần chói được thực hiện trên

4 cạnh của mẫu 16 x 16 (16-sample) và quá trình xử lý bộ lọc tách khối cho mỗi thành

phần màu được thực hiện trên 2 cạnh của mẫu 8 x 8.

4.3.2 Kỹ thuật giải mã video:

Hình 4.7: Sơ đồ giải mã Video H264/MPEG -4 Part 10

4.3.2.1 Bù chuyển động:

Bù chuyển động thực hiện việc thiết lập lại các khung hình (frame) trên cơ sở các

Vector đã nhận được, dữ liệu khung hình delta đã nhận (dữ liệu khác nhau giữa hai khung

hình liên tiếp) và hình ảnh đã mã hoá trước đó. Vì vậy, nếu dữ liệu delta được nhận, thì

dòng khung hình được thiết lập lại bằng việc cộng dữ liệu khung hình delta với dữ liệu từ

khung hình đã được giải mã trước đó trong vị trí riêng đã được chỉ dẫn bằng Vector

chuyển động đã nhận được.

4.3.2.2 Khôi phục lỗi (Error Resiliency):

Một nhiệm vụ quan trọng nhất của bộ giải mã là làm thích hợp và khôi phục lại từ các

lỗi chắc chắn xảy ra, đặc biệt là khi kết nối qua các liên kết dễ xảy ra lỗi như mạng không

dây. Lỗi bao gồm ba loại kỹ thuật khác nhau được sử dụng khi một lỗi được phát hiện.

Việc phát hiện lỗi có thể xảy ra trong 3 trường hợp sau:

- Trong trường hợp có một lỗi, lỗi đó thực sự được phát hiện;

- Trong trường hợp có một lỗi, lỗi đó không được phát hiện;

- Trong trường hợp không có lỗi, bộ giải mã biết là không có lỗi;

Nếu lỗi được phát hiện, hệ thống bộ giải mã lỗi cố gắng che giấu lỗi. Các đặc trưng

của lỗi có thể được bổ sung trong hệ thống MPEG -4 bằng việc sử dụng tiêu chuẩn thiết

lập các công cụ được cung cấp bằng tiêu chuẩn MPEG -4 để phát hiện lỗi. Cho một hệ

thống MPEG-4 tương thích, có khả năng cùng làm việc với hệ thống MPEG -4 khác, nó

phải tuân theo bộ công cụ chuẩn hoá phát hiện lỗi. Tuy nhiên, phương pháp mà các bộ

công cụ được bổ sung làm tăng nơi cung cấp bộ Codec, theo cách đó, nó có thể làm cho

tốt hơn hoặc xấu hơn khi thiết lập các thuật toán trong hệ thống tương thích hoàn toàn với

tiêu chuẩn MPEG -4.

+ Đồng bộ lại (Resynchronisation)

Bộ công cụ Đồng bộ lại cố gắng để có thể đồng bộ lại giữa bộ giải mã và dòng bít sau

khi một lỗi hay một loạt lỗi được phát hiện. Nhìn chung, dữ liệu giữa điểm đồng bộ trước

bị lỗi và điểm đầu tiên nơi mà sự đồng bộ đã được thiết lập lại, thì được loại bỏ.

+ Khôi phục dữ liệu (Data Recovery)

Sau khi đồng bộ vừa được thiết lập lại, các công cụ khôi phục dữ liệu cố gắng khôi

phục lại dữ liệu thường bị mất. Các công cụ đó không chỉ đơn giản là mã hoá đúng các

lỗi, mà kỹ thuật đòi hỏi cao hơn là mã hoá dữ liệu cho một loại lỗi.

CHƯƠNG V - IPTV QUA MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP

Hiện nay đối với truyền hình cáp hữu tuyến CATV thì các công ty truyền hình cáp

thường sử dụng mạng hai chiều HFC để cung cấp dịch vụ đến khách hàng. Đối với việc

xây dựng mạng IPTV trên hạ tầng mạng truyền hình cáp thì đòi hỏi mạng truyền hình

phải có thêm khả năng truyền các dịch vụ như Live TV, VoD, ngoài ra hệ thống còn cung

cấp các dịch vụ khác như Internet và VoIP, đó là những dịch vụ băng thông rộng hai

chiều. Do đó hệ thống truyền hình cáp cần được nâng cấp lên thành mạng băng thông

rộng hai chiều để có thể truyền dữ liệu qua mạng cáp truyền hình. Để thực hiện được điều

này các công ty truyền hình sử dụng hệ thống DOCSIS/EuroDOCSIS để truyền các tín

hiệu IP qua mạng truyền hình cáp. Chương này em sẽ trình bày về mạng truyền hình cáp

HFC và IPTV qua hệ thống EuroDOCSIS của mạng truyền hình cáp SCTV. Sau đây là

các phần trình bày chi tiết về các phần này:

5.1 Truyền hình cáp:

5.1.1 Nguyên lý hoạt động của truyền hình cáp:

Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống truyền hình cáp.

Các tín hiệu đầu vào là các chương trình truyền hình, được xử lý và chuyển thành tín

hiệu quang thông qua Headend. Sau đó tín hiệu quang được truyền qua mạng cáp quang

tới Node quang. Tại Node quang tín hiệu quang được chuyển thành tín hiệu điện và

truyền qua hệ thống cáp đồng trục đến từng thuê bao.

5.1.2 Băng tần của hệ thống truyền hình cáp:

Ta thấy, dải tần của hệ thống truyền hình cáp chia làm 3 dải tần rõ dệt. Với mỗi dải

tần thì đều có sự phân chia rõ ràng.

Hình 5.2: Dải tần của hệ thống truyền hình cáp

- Dải tần từ 5 - 65 MHz: Đây là dải tần số dùng cho việc truyền tín hiệu trở về.

Tức là dùng để truyền tín hiệu từ mạng cáp ngược trở về trung tâm xử lý

(headend), như cho việc truyền tín hiệu truyền hình trực tiếp...

- Dải tần 87 - 550 MHz: Dùng để truyền đi (từ Headend) các kênh truyền hình

analoque tới các thiết bị đầu cuối (Hộp thiết bị thuê bao).

- Dải tần 550 - 860 MHz: Dùng để truyền đi (từ Headend) các kênh truyền hình

Digital tời các thiết bị đẩu cuối (hộp lắp thuê bao).

5.1.3 Headend:

Đây là khối xử lý trung tâm đặt tại Đài truyền hình. Headend có đầu vào là các tín

hiệu nguồn lấy từ: Studio, các chương truyền hình mặt đất (truyền hình địa phương), và

thu từ vệ tinh. Rồi qua xử lý chuyển thành tín hiệu quang, truyền ra mạng cáp quang.

Tín Hiệu A/V: Là các tín hiệu đầu vào của kênh.(các kênh lấy trực tiếp từ đài, kênh

truyền hình địa phương thì thu qua ănten, kênh nước ngoài thu từ vệ tinh).

Mod (Modulator) Bộ điều chế sử dụng QAM, tín hiệu đầu vào là A/V, đầu ra là RF

ở dải tần: 47 – 860 Mhz ( với khoảng cách mỗi kênh là 8 Mhz).

Com: Combiner: Cộng các tần số RF đã được điều chế.

Máy phát quang: Các tín hiệu được cộng lại được đưa đến máy phát quang và được

máy phát quang truyền tới các thuê bao qua mạng HFC.

Hình 5.3: Sơ đồ khối hệ thống của hệ thống Headend.

5.2 Mạng HFC:

Mạng HFC sử dụng cáp quang và cáp đồng trục để phân phối các dịch vụ truyền hình

số. Các mạng HFC có nhiều đặc điểm:

+ Có thể truyền trên các môi trường truyền dẫn quang –một môi trường truyền dẫn có

suy hao thấp , vì vậy tăng bán kính cung cấp.

+ Có thể truyền tín hiệu số, và có thể áp dụng các phương pháp mã hóa tín hiệu, nén

tín hiệu, mã hóa truy nhập, giảm băng thông, tăng số lượng kênh cung cấp.

+ Ít chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp.

+ HFC thích hợp với các yêu cầu về độ tin cậy và khả năng mở rộng của một hệ thống

IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ triển khai thêm các dịch vụ giá trị gia tăng mà

không làm thay đổi lớn đến tổng quan hạ tầng mạng.

+ Có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số và các dịch vụ hai chiều khác.

+ HFC là kiến trúc thiết yếu phù hợp đầu tư hạ tầng mạng để triển khai dịch vụ mới và

để tiết kiệm hoạt động vận hành, cải thiện độ tin cậy.

Hình 5.4: Kiến trúc tổng quan của mạng HFC

Tín hiệu từ trung tâm qua bộ chuyển đổi điện quang thành tín hiệu quang sau đó

được truyền dẫn qua cáp sợi quang tới các HUB. Tại các điểm HUB có thể là một trạm

thu phát lại nếu như cung cấp tín hiệu cho một phạm vi lớn (giữa hai thành phố), đó có

thể chỉ là bộ chia quang thông thường để chia tín hiệu quang tới các Node quang. Node

quang chuyển tín hiệu quang sang tín hiệu điện, hoạt động như một cổng giao tiếp kết nối

tới các tín hiệu luồng xuống và luồng lên mà từ mạng cáp quang qua cáp đồng trục. Phần

cáp đồng trục của mạng HFC sử dụng mô hình cây và nhánh được sử dụng để kết nối tới

các thuê bao TV cáp qua một thiết bị đặc biệt được gọi là Tap của mạng HFC. Tín hiệu

TV số được truyền từ headend tới các Node quang. Các Node quang lần lượt phân phối

các tín hiệu qua mạng cáp đồng trục, các bộ khuyếch đại và các tap đến khu vực phục vụ

khách hàng.

- Cáp đồng trục: được sử dụng để truyền tín hiệu RF.

- Node quang: thiết bị quang chuyển đổi tín hiệu trung gian giữa quang và RF.

- Thiết bị khuếch đại: dùng để khuếch đại tín hiệu RF

- Tap: thiết bị dùng để chia tín hiệu RF đến nhà khách hàng

5.3 Triển khai IPTV qua một mạng cáp truyền hình:

Sự hiệu quả về băng thông của kỹ thuật truyền tải IP là nhân tố chính làm cho các

công ty truyền hình cáp hướng tới một mô hình IP để truyền tải nội dung video đến người

dùng .

Chuyển mạch một mạng dựa trên RF qua một môi trường chuyển mạch video số dựa

trên IP yêu cầu cài đặt một số thiết bị từ các router đến các IP set-top-box và các bộ

chuyển mạch mạng tốc độ cao. Có vài điểm thuận lợi liên quan đến việc triển khai môi

trường chuyển mạch video số bao gồm:

+ Một số lượng lớn băng thông mạng được tăng lên để truyền tải một kênh TV đến

một thuê bao IP set-top-box.

+ Thừa băng thông cho phép các nhà điều hành cáp cung cấp thêm dịch vụ IPTV và

các dịch vụ khác đến các khách hàng của họ.

+ Các nhà truyền hình cáp có thể theo dõi và xác định chính xác nội dung video nào

được xem bởi mỗi thuê bao của họ. Đây là một đặc trưng quan trọng cho các nhà điều

hành muốn tăng thu nhập qua quảng cáo.

Một hệ thống IPTV dựa trên sự kết hợp của các thiết bị phần cứng trên nền RF và IP

được sử dụng để mang tín hiệu video qua hạ tầng mạng.

Kiến trúc này bao gồm các thiết bị phần cứng sau:

+ Các router và switch GigE: Gigabit Ethernet là một giao thức truyền tải cho việc

kết nối các thành phần mạng IP. GigE được sử dụng cho các ứng dụng công suất cao như

VoD. Các router GigE tập hợp các lưu lượng IPTV và cung cấp kết nối tương tác đến

mạng truy cập chính.

+ Mạng truyền dẫn quang: mạng trục cung cấp các đường dẫn mạng giữa các máy

chủ video tại headend và các bộ điều chế tại vùng biên của mạng. Mạng SONET, ATM,

DWDM là các công nghệ được sử dụng trong mạng cáp quang.

+ Các bộ điều chế vùng biên: được đặt tại các tổng đài khu vực để nhận các nội dung

IPTV từ mạng trục và điều chế các nội dung video từ các gói IP sang tín hiệu RF và phân

phối chúng qua một mạng HFC đến các set-top-box.

Hình 5.5: Kiến trúc IPTV dựa trên sự kết hợp công nghệ IP và RF

5.4 IPTV qua hệ thống EuroDOCSIS:

5.4.1 Hệ thống EuroDOCSIS:

Mạng truyền hình cáp hai chiều được triển khai để hỗ trợ các dịch vụ băng thông rộng

tốc độ cao được gọi là EuroDOCSIS. Hệ thốngEuroDOCSIS được thiết kế để mang lưu

lượng Internet tốc độ cao qua mạng diện rộng WAN. Tổ chức CableLabs, nghiên cứu và

phát triển hệ thống truyền hình cáp ở Mỹ đã phát triển công nghệ này. Đặc điểm kỹ thuật

định nghĩa các giao thức và các định dạng điều chế được sử dụng để phân phối các dịch

vụ băng thông rộng IP qua mạng truyền hình cáp.

Hiện nay công ty Truyền Hình Cáp SCTV đang sử dụng hệ thống EuroDOCSIS 1.1

để cung cấp dịch vụ Internet đến các khách hàng. Có khả năng cung cấp các dịch vụ thời

gian thực, theo tiêu chuẩn QoS, VoIP, game tương tác. Tuy nhiên nhược điểm là hệ thống

DOCSIS 1.1 không hỗ trợ IPv6.

Đặc trưng Luồng xuống Luồng lên

Tốc độ truyền tối đa ( Mbps) 38 10

Khoảng tần số ( MHz ) 50 – 750 5 – 42

Sơ đồ điều chế QAM 64 QPSK

Độ rộng kênh ( MHz ) 8 2

Bảng 5.1: Tổng quan về các đặc trưng của hệ thống EuroDOCSIS 1.1

Kiến trúc hệ thống EuroDOCSIS 1.1 bao gồm hệ thống đầu cuối cáp modem

CMTS, hệ thống cáp, cáp modem CM, các máy chủ quản lý mạng.

Hình 5.6: Kiến trúc của hệ thống EuroDOCSIS

Hệ thống đầu cuối cáp modem CMTS: được đặt tại các HUB, hệ thống CMTS

đảm nhận vai trò chuyển đổi tín hiệu RF của mạng HFC thành các gói IP để truyền trên

mạng Internet và ngược lại. Hệ thống CMTS là giao tiếp của mạng Internet và mạng cáp

truyền hình. Thiết bị CMTS đóng vai trò như những HOST của tổng đài kết nối khách

hàng với mạng Internet, quản lý khách hàng.

- Hệ thống cáp: là mạngcáp truyền hình bao gồm cáp quang và cáp đồng trục.

- Modem cáp CM: Một thiết bị điều chế và giải điều chế các tín hiệu từ CMTS.

- Các máy chủ: như DHCP, TFTP, Time of Day (ToD) được dùng để cung cấp địa

chỉ IP, các file cấu hình hệ thống và quản lý hệ thống.

5.4.1.1 Downstream:

Downstream: Là luồng dữ liệu được phát từ các CMTS đặt tại các HUB › Tx ›

Node quang › Ampli › Tap › Modem cáp

- Các tín hiệu IP qua CMTS được chuyển thành tín hiệu RF đến bộ COMBINER tại

đây các tín hiệu RF từ các kênh video truyền hình cáp và tín hiệu RF từ CMTS được

ghép chung lại với nhau và được truyền đến máy phát quang Tx, máy phát quang Tx

truyền đến các Node quang, tại đây tín hiệu quang được chuyển thành tín hiệu điện và

được truyền dẫn trên cáp đồng trục qua các bộ Amplifier, các Tap đến CM của các thuê

bao.

- Tần số Downstream: 50MHz – 860 MHz. Các nhà cung cấp dịch vụ thường sử

dụng 108 MHz – 860 MHz.

- Downstream được phát theo các tần số cố định đã được quy hoạch và cao hơn tần

số của các kênh truyền hình các luồng dữ liệu này giống như là một kênh truyền hình với

băng thông là 8 Mhz.

Thông số downstream:

+ Mức tín hiệu tốt: từ -7 đến +7 dbmV.

+ Mức tín hiệu trung bình: từ -12 đến –7 dbmV, hoặc +7 đến +12 dbmV.

+ Mức tín hiệu yếu, hoặc cao (có thể hoạt động được, tùy theo modem): mức tín

hiệu -12 dbmV, hoặc 12 dBmV

+ SNR (Signal to Noise Rate) Tỷ số tín hiệu trên nhiễu: SNR ≥25 dB.

5.4.1.2 Upstream:

Luồng dữ liệu từ: Modem › Tap › Ampli › Node quang › Rx › Hub.

Tại Amplifier Upstream vào ngõ output › Đến lọc Upstream có tần số thấp 5-

42MHz. › Tín hiệu qua lọc thông thấp. (không đi ngược về đường Downstream) › Tín

hiệu đường về qua chân Lowpass của lọc trước về ngõ RF input › Đến Ampli chủ đến

Node quang và qua máy thu quang Rx về HUB.

Thông số upstream:

+ Mức tín hiệu tốt: + 35 đến + 50 dbmV.

+ Mức tín hiệu trung bình: + 30 đến + 35 dbmV, hoặc + 50 đến + 55 dbmV.

+ Mức tín hiệu yếu, qúa cao: +30, hoặc +55 dbmV.

+ SNR ≥ 20 dB

5.4.2 IPTV EuroDOCSIS 1.1: qua hệ thống:

Hình 5.7: Sơ đồ mạng tổng quan triển khai IPTV trên mạng truyền hình cáp.

Chú thí c h : Trong đó CMTS và RG( modem cáp ) là thiết bị của hệ thống

DOCSIS dùng để truyền dữ liệu qua mạng HFC.

Các máy chủ IPTV và mạng trục IP: các máy chủ IPTV lưu trữ nội dung IPTV và

RG: đây chính là modem cáp, nhận lưu lượng IPTV từ mạng HFC và tương tác với mạng

trục IP chiệu trách nhiệm mang nội dung video đến các vùng địa phương.

- CMTS: nhận lưu lượng IPTV từ mạng trục, điều chế tín hiệu IP thành tín hiệu RF

và truyền tín hiệu RF qua mạng HFC đến thiết bị RG bên phía người dùng.

các thiết bị IP trong nhà.

- Mạng media trong nhà WHMN: thiết bị WHMN được dùng để phân phối nội

dung IPTV tới một số các thiết bị điện tử khác.

Mạng Backbone tại Công ty truyền hình cáp SCTV có băng thông 1 Gbps. Dựa vào

việc tính toán băng thông đã đề cập ở chương 5 thì hệ thống băng thông rộng trên mạng

truyền hình cáp SCTV có khả năng cung cấp dịch vụ IPTV và VoD cho khoảng 10.000

thuê bao.

5.4.3 IP multicast trên mạng truyền hình cáp:

Công nghệ IP multicast được ứng dụng để triển khai hệ thống truyền hình quảng bá

IPTV.

Yêu cầu các thiết bị của hệ thống EuroDOCSIS 1.1 phải được hỗ trợ định tuyến

multicast. Hầu hết các thiết bị của hệ thống EuroDOCSIS 1.1 đều hỗ trợ IGMPv2. Do đó,

hệ thống EuroDOCSIS 1.1 sử dụng IGMPv2 và PIM-SM để triển khai các dịch vụ IPTV

multicast đến các thuê bao.

5.4.4 IP unicast trên mạng truyền hình cáp:

Được sử dụng để triển khai dịch vụ VoD đến khách hàng, khi sử dụng các kết nối

multicast thì dịch vụ này tiêu thụ băng thông mạng trục rất nhiều. Nên khi bắt đầu triển

khai nên sử dụng kiến trúc tập trung máy chủ VoD tại trung tâm dữ liệu IPTV và khi số

lượng thuê bao tăng lên thì tiếp tục thêm vào các máy chủ VoD tại trung tâm dữ liệu.

Khi nhận thấy số lượng thuê bao sử dụng VoD nhiều hơn và ảnh hưởng đáng kể đến

băng thông mạng trục thì giải pháp tiếp theo là thêm máy chủ VoD vào tại các tổng đài

khu vực, những nội dung các tài sản VoD được lưu trữ tại đây là những nội dung mang

tính chất phổ biến nhất và mới nhất, điều này được quyết định bởi phần mềm trên máy

chủ VoD.

CHƯƠNG VI - HỆ THỐNG CA VÀ CRM

Để ngăn chặn các người dùng không được chứng thực truy cập vào các dịch vụ vào

nội dung của IPTV, các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống bảo mật để kiểm tra mỗi

thuê bao khi truy cập đến nội dung IPTV và bảo vệ nội dung trên tất cả các giai đoạn

truyền tải từ điểm truy cập băng thông rộng đến IPTVCD, ngoài ra cần bảo vệ dữ liệu cá

nhân của khách hàng đầu cuối. Do đó hệ thống IPTV cần có các hệ thống bảo mật như:

hệ thống truy cập có điều kiện CA, hệ thống bảo vệ bản quyền số DRM.

6.1 Hệ thống truy cập có điều kiện CA:

Mục đích của hệ thống CA IPTV là điều khiển quyền truy cập của các thuê bao đến

các dịch vụ IPTV trả tiền và bảo vệ các luồng video. Chỉ các thuê bao mà có hợp đồng

với nhà cung cấp dịch vụ thì mới có thể truy cập vào dịch vụ IPTV. Hiện nay các nhà

cung cấp dịch vụ thường sử dụng hệ thống CA phần cứng.

Kiến trúc của một hệ thống CA phần cứng thì dựa trên mô hình client-server.

6.1.1 Hệ thống chứng thực khách hàng CAS:

Hình 6.1: Các thành phần chính của hệ thống CA

CAS bao gồm cơ sở dữ liệu lưu trữ các thông tin sản phẩm của TV multicast và VoD,

các số chứng nhận của các thẻ Smart Card, các thông tin chi tiết về thuê bao và dữ liệu

chương trình. Tương tác với OBSS, mục đích của OBSS là đảm bảo rằng các thuê bao

xem chính xác với những gì mà họ yêu cầu.

Các thuê bao chỉ có thể truy cập vào các kênh truyền hình hoặc các tài sản VoD nếu

như họ được chứng thực. Khi đã được chứng thực, hệ thống OBSS đưa thông tin này đến

hệ thống CA và một bản tin EMM được gửi đến mạng phân phối đến thẻ Smart Card

trong set-top-box. Một EMM cho phép một khách hàng xem một kênh truyền hình quảng

bá hoặc một sự kiện. Một EMM chứa các thông tin sau:

+ Khóa chứng thực để xem các dịch vụ IPTV.

+ Thẻ tín dụng để mua các tài sản IPTV.

+ Dịch vụ xóa bỏ và phục hồi các thông tin đã sử dụng.

+ Các thông tin về thuê bao như địa chỉ và cước phí.

Khi một thuê bao truy cập vào một dịch vụ theo yêu cầu mới thì một EMM được gửi

để chứng thực truy cập đến dịch vụ. Trong một mạng IPTV thì các EMM được gửi riêng

biệt thành các luồng bit sử dụng kết nối TCP để truyền tới IPTVCD.

6.1.2 Mã hóa:

Hệ thống CA sử dụng một khóa mã hóa để kết nối với một thuật toán để mã hóa và

giải mã thông tin. Chỉ mã hóa phần dữ liệu còn phần thông tin header thì không được mã

hóa, điều này cho phép set-top-box phân tích các luồng tín hiệu vào và xác định các gói

liên quan đến các luồng cơ bản khác nhau như: MPEG-2, H.264…

Các khóa được sử dụng trong hệ thống CA thì rất bền vững và được cung cấp mức độ

bảo mật cao. Các khóa khác nhau thì được sử dụng cho các kênh khác nhau, các khóa này

được gửi qua mạng IP đến IPTVCD dưới dạng một ECM. Các ECM được tạo ra bằng

cách sử dụng các thiết bị phần cứng đặt biệt và được thay đỗi trong một khoảng thời gian

để tối ưu hóa mức độ bảo mật. Các ECM thì riêng biệt với các thuê bao, các kênh quảng

bá và các cá nhân trong multicast. Trong mạng IPTV các ECM được gửi như các luồng

bit UDP đến IPTVCD.

Ứng dụng của mã hóa tại trung tâm dữ liệu IPTV thì phụ thuộc loại nội dụng:

+ IPTV multicast: nội dung được mã hóa theo thời gian thực thành các luồng được

truyền qua mạng phân phối đến khách hàng. Các khóa mã hóa được truyền song song

hoặc sau một khoảng thời gian so với nội dung đến IPTVCD để chứng thực cho thuê bao

xem tất cả các kênh quảng bá.

+ VoD: các nhà cung cấp dịch vụ có thể lựa chọn mã hóa nội dụng theo thời gian

thực hoặc mã hóa sau một khoảng thời gian để truyền unicast. Trong suốt một phiên

truyền unicast các khóa bảo mật được tạo ra và được gửi cùng với luồng VoD đến thiết bị

khách hàng.

6.1.3 Đường dẫn về:

Một hệ thống CA sử dụng khả năng hai chiều của mạng IP băng thông rộng để thu

thập thông tin từ các IPTVCD bao gồm:

+ Các mã xác nhận cho thẻ thông minh và IPTVCD.

+ Các tài sản VoD được đặt hàng.

+ Giá trị trong tài khoản tín dụng.

Với việc sử dụng đường dẫn về, các set-top-box được tra hỏi mỗi ngày hoặc mỗi tuần

để cung cấp thông tin cho hệ thống quản lý của nhà cung cấp dịch vụ.

6.1.4. Hệ thống CA khách:

Hệ thống CA thực hiện quá trình giải mã để chuyển tín hiệu TV đã được mã hóa

thành các định dạng gốc của nó. Các thành phần của một hệ thống CA khách bao gồm

một chip giãi mã, một bộ xử lý bảo mật và một số các ổ cứng thích hợp.

+ Chip giãi mã: lưu trữ các thuật toán giải mã của hệ thống CA.

+ Bộ xử lý bảo mật là một chip silic chứa các khóa cần thiết yêu cầu để giải mã các

loại dịch vụ TV.

Hình 6.2: Các thành phần trong hệ thống CA IPTV khách.

Các tín hiệu số từ mạng truy cập được định dạng vào trong các luồng của các gói IP.

Các luồng này đến IPTVCD và nội dung được tách ra nhờ bộ giải đa hợp và gửi qua chip

giãi mã đến các bộ giải mã thích hợp. ECM được mã hóa và được gửi cùng với mỗi luồng

video thì được tách ra và gửi đến bộ xử lý bảo mật để giải mã. Quá trình giải mã ECM

này chỉ có thể diển ra khi được chứng thực. Việc chứng thực để giải mã ECM đến từ một

EMM được xử lý bởi bộ xử lý bảo mật. ECM chứa một khóa được tạo ra bởi bộ xử lý bảo

mật và được gửi đến chip giải mã, khóa này được dùng để giải mã luồng video đã mã hóa

thành luồng video IPTV gốc. Bộ xử lý bảo mật còn sử dụng khả năng hai chiều của mạng

IP để cung cấp thông tin cho hệ thống CA trung tâm. Hệ thống CA khách có thể được

nhúng vào trong set-top-box hoặc thực hiện nhờ một Smart Card.

6.1.5 Một Smart Card:

Smart Card được dùng để cung cấp chứng thực các dịch vụ đến hệ thống CA IPTV,

Smart Card là một thiết bị bảo mật có thể lấy ra được và sẵn sàng được thay thế nếu cần.

Smart Card được làm từ nhựa plastic và bao gồm một bộ vi xử lý, phần mềm và một số

bộ nhớ.

+ Một bộ vi xử lý: cho phép tính toán, đưa ra quyết định và thao tác trên dữ liệu.

+ Phần mềm: vận hành để tùy biến các đặc tính của hệ thống CA.

+ Bộ nhớ: bao gồm bộ nhớ RAM để lưu trữ dữ liệu tạm thời và bộ nhớ ROM để lưu

trữ các dữ liệu cố định và hệ thống vận hành. Sử dụng các bộ nhớ ổn định như EEPROM

hoặc bộ nhớ Flash để lưu trữ dữ liệu như một tài khoản PIN, các khóa mã hóa… các loại

dữ liệu này phải còn được lưu trữ khi tắt nguồn điện.

6.2 Hệ thống DRM:

Để chống vi phạm bản quyền các nội dung video, nhà cung cấp dịch vị sử dụng hệ

thống quản lý bản quyền số để điều khiển cách mà khách hàng sử dụng và phân phối nội

dung đến các thiết bị số khác trong nhà.

Độ tinh tế của hệ thống DRM phụ thuộc vào các nhân tố sau:

+ Loại dịch vụ IPTV: đối với các kênh truyền hình thì còn đang trong thảo luận để

cân nhắc việc sử dụng hay không cần phải sử dụng hệ thống DRM bảo vệ, còn đối với

các nội dung VoD thì cần sử dụng hệ thống DRM để bảo vệ nội dung.

+ Đặc trưng phần cứng của IP set-top-box: các IP set-top-box mà có đĩa cứng để lưu

trữ nội dung thì càng tạo cơ hội cho khả năng sao chép nội dung bất hợp pháp so với các

IP set-top-box không có đĩa cứng.

6.2.1 Khái niệm về DRM:

Nhà cung cấp dịch vụ IPTV đã phát triển hệ thống DRM để ngăn chặn sao chép bất

hợp pháp nội dung khi video đã được truyền đến khách hàng, một hệ thống DRM còn

ngăn chặn chia sẽ không được chứng thực trong mạng gia đình. Do đó một hệ thống

DRM là một kỹ thuật mà dùng để quản lý và theo dõi việc truy cập và sao chép nội dung

đã được bảo vệ.

6.2.2 Kiến trúc phần cứng và phần mềm DRM:

Hình 6.3: Hệ thống phần cứng và phần mềm DRM

6.2.2.1 Thủy ấn số:

Có thể xác định người làm chủ nội dung IPTV bằng cách đánh dấu bằng thủy ấn số,

kỹ thuật này nhúng dữ liệu và ẩn thông tin, những bit được nhúng vào trong video số

được được phân tán trên toàn file video, các bit này thì hoàn toàn vô hình cho nên rất khó

để xác định chúng. Hầu hết các thủy ấn số đều có đủ độ vững bền để chống lại bất kì sự

thay đổi nào như: chỉnh sửa video, nén, giải nén, mã hóa… Thủy ấn số được dùng để giới

hạn truy cập vào các tài sản video mà đã có bản quyền, được các nhà cung cấp dịch vụ sử

dụng để phát hiện ra phân phối và sao chép nội dung video bất hợp pháp. Những thủy ấn

số này chỉ được xem khi cần thiết bằng một số chương trình phần mềm đặc biệt.

6.2.2.2 Ứng dụng ngôn ngữ diễn đạt bản quyền REL:

REL là một kỹ thuật DRM mà cho phép người làm chủ nội dung định nghĩa các

quyền sử dụng cho các tài sản nội dung IPTV. Mục đích của REL là diễn đạt các khai báo

của người làm chủ nội dung về bản quyền, giới hạn, điều khiển sử dụng …

Thành phần Miêu tả

Tài nguyên Đây là các tài sản VoD , các kênh multicast

Đại lý Đây là một công ty hoặc một người giữ bản quyền nội dung

Quyền Xác định các hành động trên tài nguyên IPTV:

+Khả năng giải mã và xem nội dung IPTV

+Khả năng lưu trữ cục bộ trên IPTVCD

+Khả năng chia sẽ nội dung với các IPTVCD di động

+Khả năng sao chép nội dung IPTV

Các ép buột Áp dụng các giới hạn lên tài nguyên IPTV, ví dụ như số lượng

các bản cho phép sao chép tối đa.

Điều kiện Định nghĩa cho các điều kiện thích hợp trước khi các thuê bao

có thể thực hiện các quyền liên quan đến tài nguyên IPTV

Bảng 6.1: Các thành phần chính của REL

Các thành phần này được định dạng vào trong một tập tin sử dụng cú pháp XML.

6.2.2.3 Bộ mã hóa:

DRM sử dụng mã hóa để giới hạn xem nội dung và bảo đảm rằng chỉ có các thuê bao

được chứng thực mới có thể truy cập nội dung IPTV, các hệ thống DRM hiện tại trên thị

trường sử dụng thuật toán AES, bộ mã hóa được đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV. Chức

năng chính là đưa các nội dung video từ nhà cung cấp nội dung vào và sử dụng các khóa

trong hệ thống quản lý khóa để mã hóa cả nội dung video VoD và cả nội dung thời gian

thực. Các nội dung video thời gian thực được mã hóa được đưa trực tiếp ra mạng, trong

khi đó nội dung VoD được mã hóa thì được đưa đến máy chủ VoD để lưu trữ.

6.2.2.4 Quản lý khóa:

Chức năng chính của bộ phận này là tạo ra các khóa cung cấp cho bộ phận mã hóa, bộ

phận này được đặt tại một nơi an toàn trong trung tâm dữ liệu IPTV.

6.2.2.5 Máy chủ quản lý hệ thống DRM:

Được đặt tại vị trí trung tâm của hệ thống DRM, giao tiếp với hệ thống OBSS và

nhận chi tiết các quyền xem cho mỗi cá nhân thuê bao IPTV, máy chủ quản lý DRM bảo

đảm rằng các quyền truy cập này đã được ép buột. Hệ thống này còn chiệu trách nhiệm

sưu tập các thông tin biểu diễn số người xem trên mỗi nội dung IPTV nhận bởi phía thuê

bao. Thông tin này còn được sử dụng cho mục đích tính cước.

6.2.2.6 Một module DRM khách:

Để đảm bảo tính an toàn và quyền sử dụng dược chứng thực đối với nội dung video

số, các IPTVCD cần có một phần mềm DRM để bảo vệ nội dung IPTV khỏi việc phát lại

không được chứng thực hoặc sao chép nội dung bất hợp pháp. Hơn nữa nó còn quản lý

các luật kinh doanh được chỉ định đến một tài sản VoD hay một kênh quảng bá IPTV.

Các luật kinh doanh này bao gồm:

+ Thời gian xem một nội dung video.

+ Các loại thiết bị được cho phép để play nội dung video

+ Chi phí liên quan đến việc sao chép nội dung video.

Khi các luật kinh doanh đã được sử lý bởi module DRM khách, tiếp theo là quá trình

giải mã nội dung video.

6.2.2.7 Hệ thống bảo vệ sao chép chương trình số:

DRM giới hạn một số loại hành động mà người nhận nội dung có thể thực thi lên nội

dung IPTV đó, điều này cho phép những người sở hữu các dịch vụ IPTV ngăn chặn việc

phân phối bất hợp pháp nội dung của họ.

Triển khai IP set-top-box hỗ trợ cổng đầu ra có tốc độ cao liên quan đến việc bảo vệ

bản quyền nội dung video, audio khi nó rời khỏi IPTVCD. Nếu không có thành phần bảo

vệ nào thì nó sẽ rất dễ bị sao chép bất hợp pháp, do đó để tối thiểu hóa nguy cơ này thì

thiết bị IPTVCD cần có thêm hệ thống bảo vệ sao chép chương trình số. Có hai kỹ thuật

chính để bảo vệ nội dung là: DTCP và HDCP.

Kỹ thuật bảo vệ nội dung truyền dẫn số DTCP: là một giao thức mà ngăn chặn

việc ghi lại nội dung video bất hợp pháp vượt quá số lượng cho phép sao chép của người

làm chủ nội dung. DTCP sử dụng một giao thức mật mã để ngăn chặn sao chép, can thiệp

và sử dụng trái phép nội dung IPTV. Các thành phần chính của kiến trúc kỹ thuật DTCP

bao gồm: chứng thực, quản lý khóa, mã hóa, điều khiển sao chép, khả năng phục hồi lại

của hệ thống.

(1) Có hai loại chứng thực là: toàn bộ và bị giới hạn. Chứng thực toàn bộ áp dụng cho

tất cả loại nội dung, trong khi chứng thực bị giới hạn thuận tiện cho việc bảo vệ bản

quyền nội dung hơn.

(2) Quản lý khóa: DTCP sử dụng ba khóa khác nhau để kích hoạt các IPTVCD hỗ trợ

trao đỗi thông tin giữa các thiết bị đích và nguồn, đó là: chứng thực, trao đổi, nội dung.

(3) Mã hóa nội dung: một thuật toán tiên tiến được sử dụng để mã hóa nội dung IPTV

được thay đỗi bởi các thiết bị DTCP.

(4) Thông tin điều khiển sao chép CCI: là một thành phần quản lý bản quyền của

DTCP và kết hợp với một số bit được mang theo như là một phần của luồng IPTV.

(5) Khả năng phục hồi của hệ thống: dùng để tạo ra và truyền các bản tin phục hồi hệ

thống SRM, các SRM các chứa danh sách các thiết bị đã được thõa thuận với nhau, các

đanh sách này được duy trì và tạo ra bởi tổ chức DTLA chiệu trách nhiệm về đăng ký sở

hữu trí tuệ và mật mã được sử dụng để thực hiện DTCP

Hình 6.4: Ví dụ về hoạt động của DTCP

Trong Hình 7.2.2.7 một PMP yêu cầu tải một tài sản VoD từ một DVR:

(1) Yêu cầu nội dung: PMP tạo ra một yêu cầu để sao chép một tài sản VoD đã được

bảo vệ.

(2) Bắt đầu truyền: bắt đầu truyền một nội dung video đã được mã hóa, luồng video

này chứa một CCI để xác định quyền liên quan đến luồng video này.

(3) Quá trình chứng thực được thiết lập: phụ thuộc vào CCI mà quá trình chứng thực

này có thể cần được thực thi.

(4) Truyền khóa giải mã, các khóa được trao đổi và tài sản VoD được mã hóa.

DTCP hoạt động trên các cổng giao tiếp USB và IEEE 1394. Một phiên bản được

nâng cấp là DTCP-IP được dùng để bảo vệ nội dung thông qua các kết nối không dây và

kết nối Ethernet.

Bit CCI Trạng thái Miêu tả

11 Không cho sao chép Đây là mức giới hạn cao nhất, được sử dụng

cho các nội dung DVD

10 Được sao chép một lần Chỉ được sao chép một lần duy nhất

01 Không được sao chép

nhiều hơn số lượng cho

phép

Không được sao chép nhiều hơn số lượng

bản sao chép được nhà cung cấp cho phép

00 Sao chép miễn phí Không cần chứng thực và mã hóa, nội dung

được cho phép sao chép miễn phí.

Bảng 6.2: Thông tin điều khiển sao chép CCI

Hệ thống bảo vệ nội dung số băng thông cao HDCP: một hệ thống mã hóa được

phát triển bởi Intel được sử dụng trong các IPTVCD có khả năng xem video HD, HDCP

là một thiết bị phần cứng, dùng mã hóa nội dung IPTV chất lượng cao trước và gửi nó

đến thiết bị hiển thị. Toàn bộ quá trình mã hóa và giải mã dữ liệu được dựa trên một bộ

các khóa bí mật từ 40-56 bit với một trường nhận dạng không bí mật KVS, các khóa này

được lấy từ một tổ chức hoạt động tương tự CA đó là tổ chức bảo vệ nội dung số DCP.

HDCP có khả năng kiểm tra chứng thực các thiết bị khách, do đó nếu một thiết bị cố

gắng sao chép nội dung bất hợp pháp thì IPTVCD sẽ không cho phép truyền nội dung đã

mã hóa.

Một IPTVCD được trang bị HDCP quyết định có hay không thiết bị hiển thị có hỗ trợ

chức năng HDCP, nếu một thiết bị không hỗ trợ HDCP kết nối đến các giao diện HDMI

thì IPTVCD sẽ giảm chất lượng ảnh xuống để bảo vệ nội dung HD.

Tổ chức bảo vệ nội dung số DCP quyết định một IPTVCD kích hoạt HDCP thì một

KVS tương ứng được thêm vào danh sách hủy bỏ, khi danh sách này được cập nhật nó

được đóng gói vào một SRM và truyền đến IPTVCD đã kích hoạt HDCP và danh sách

này thường xuyên được tham khảo trong suốt quá trình chứng thực để đảm bảo rằng các

thiết bị người nhận HDCP đã được chứng thực để nhận nội dung IPTV có bản quyền.

6.2.2.8 Một hệ thống bảo vệ nội dung tương tự:

Tại các cổng giao tiếp nội dung IPTV số mà được chuyển thành định dạng tương tự

bằng một thiết bị đang kết nối và được chuyển lại thành định dạng số, trong quá trình này

có thể các quyền liên quan đến nội dung IPTV bị mất, kết quả các nhà sản xuất IPTVCD

còn sử dụng các kỹ thuật bảo vệ bản quyền tại các cổng giao tiếp tương tự, có ba kỹ thuật

chính đó là CGMS-A, thủy ấn, Macrovision.

+ CGMS-A: hệ thống quản lý phát sinh nội dung cho tương tự CGMS-A được sử

dụng để ngăn chặn việc phân phối lại không được chứng thực nội dung tại các đầu ra

cổng giao tiếp tương tự, CGMS-A sử dụng 2 bit thông tin giống như CCI để xác định các

quyền liên quan đến video.

+ Thủy ấn: được sử dụng để ngăn chặn sao chép bất hợp pháp các bộ phim trên các

VCR và trên các đầu thu video DVD, hoạt động tương tự thủy ấn số.

+ Macrovision: là một chương trình ngăn chặn sao chép video được chèn vào trong

phần VBI của tín hiệu tương tự.

6.2.2.9 Bảo vệ bản quyền đối với các phương tiện có thể ghi lại nội dung video

Một số các IPTVCD tiên tiến bao gồm bộ phận DVD cho phép các thuê bao có thể

ghi lại nội dung IPTV, do đó cần áp đặt giới hạn khả năng sao chép của các thuê bao

bằng cách sử dụng hai kỹ thuật: CPRM và VCPS

+ CPRM: kỹ thuật bảo vệ nội dung đối với các phương tiện có thể ghi lại nội dung

video CPRM được sử dụng để ngăn chặn sao chép nội dung trên DVD-R và các thẻ nhớ

flash, theo kỹ thuật DRM này thì thuê bao IPTV bị giới hạn việc sao chép một tài sản

IPTV. CPRM sử dụng các khóa mã hóa và các khóa bí mật.

+ CVPS: hệ thống bảo vệ nội dung video VCPS được sử dụng để mã hóa việc ghi lại

nội dung trên đĩa DVD+R và DVD+RW, kỹ thuật này sử dụng mật mã AES 128 bit khi

mã hóa nội dung MPEG-2 được truyền đến từ một IPTVCD kết nối trực tiếp với một đĩa

DVD.

6.2.3 Quá trình xử lý của hệ thống DRM:

Một hệ thống DRM có thể được áp dụng cho cả nội dung VoD và các kênh IPTV

multicast:

+ Ứng dụng DRM cho các tài sản VoD: việc truyền nội dung theo yêu cầu kéo theo

việc gửi nội dung đã được mã hóa từ một máy chủ video đến một IPTVCD, khi nội dung

được lưu trữ trên một IPTVCD thì nguy cơ sao chếp nội dung bất hợp pháp rất cao bởi vì

nó có thể chuyển tiếp đến các thiết bị kỹ thuật số khác. Sau đây là các bước sử dụng

DRM để bảo vệ các tài sản VoD là:

(1) Đăng ký bản quyền làm chủ nội dung: khi một tài sản video đã được mã hóa và

chuẩn bị để truyền qua mạng IPTV, nó được gửi đến hệ thống DRM, hệ thống này bao

gồm ứng dụng phần mềm để đăng ký làm chủ và bản quyền đối với mỗi tài sản video.

(2) Đưa các tài sản IPTV đã được bảo vệ lên máy chủ VoD: khi các tài sản video đã

được bảo được đưa lên máy chủ VoD và sẵn sàng để tải qua mạng IP.

(3) Xem nội dung IPTV đã được bảo vệ: để play tài sản VoD đã được bảo vệ thì

IPTVCD phải bao gồm một phần mềm DRM khách để xử lý video và hiển thị nội dung

lên màn hình TV.

+ Ứng dụng DRM cho IPTV thời gian thực: thông thường thì DRM chỉ được áp dụng

cho các nội VoD, tuy nhiên, ngày càng nhiều các nhà cung cấp dịch vụ áp dụng DRM

thời gian thực cho các kênh IPTV quảng bá. Triển khai một hệ thống DRM thời gian thực

cần kết nối một máy chủ chạy phần mềm DRM đến ngõ ra của các bộ mã hóa, để bảo

đảm nội dung được bảo vệ khi truyền tải qua mạng IP.

CHƯƠNG VII – THỬ NGHIỆM IPTV TRÊN MẠNG TRUYỀN

HÌNH CÁP

Chương này trình bày việc thử nghiệm dịch vụ Live TV và dịch vụ VoD trên các

thiết bị của mạng truyền hình cáp hữu tuyến CATV tại Công Ty Truyền Hình Cáp SCTV.

Trong hệ thống có các Live Streaming Server và VoD Streaming Server được xây dựng

dựa trên hướng sử dụng mã nguồn mở với phiên bản Ubuntu 9.04 Server và phần mềm

VLC media player 0.9.9 có chức năng truyền video theo hai dạng Live TV và VoD.

7.1 Giới thiệu về phần mềm VLC media player:

Các chức năng của hệ thống “Video Streaming Server” là phát luồng tín hiệu lên

mạng, các hình thức phát: multicast, unicast.... Video Server có hai loại:

+ Server chức năng chuyên dụng. ( chi phí cao )

+ Server để cài đặt các phần mềm Streaming video. Với các phần mềm khuyến cáo

sử dụng: VLC ( miễn phí ), Video Window Media Server ( bản quyền Microsoft) …

Giải pháp lựa chọn là xây dựng hệ thống “Video Streaming Server” với phần mềm

VLC media player chạy trên máy chủ Ubuntu, và dùng VLC media player truyền video

theo hai dạng Live TV và VoD.

VLC media player là một media player được phát triển trong dự án phần mềm

VideoLAN, VideoLAN cung cấp các phần mềm miễn phí và phần mềm mã nguồn mở.

VLC media player có khả năng đọc hầu hết các định dạng video và audio ( MPEG 2,

MPEG 4, H.264, DivX, MPEG 1, mp3, ogg, acc…) các loại đĩa Audio CD, VCD, DVD,

và một số giao thức “streaming”.

Hình 7.1: Giao diện đồ họa của VLC media player.

Ngoài ra VLC media player còn được sử dụng như là một bộ chuyển đỗi media hoặc

là một máy chủ dùng để truyền các luồng video unicast hoặc multicast (IPv4 hoặc IPv6)

trên một mạng băng thông rộng.

VLC media player hỗ trợ hầu hết các hệ điều hành như: Windows, Mac OS X,

Ubuntu, Fedora, Red Hat Enterprise Linux, OpenSUSE…

Giải pháp truyền video của VideoLAN bao gồm 2 chương trình:

+ VLC media player có thể được sử dụng như một server và như một client để

truyền và nhận các luồng video qua mạng. VLC có thể truyền tất cả các định dạng video

mà nó có thể đọc được.

+ VLS ( VideoLAN Server ) có thể truyền các tập tin MPEG-1, MPEG-2, MPEG-

4, DVD, các kênh vệ tinh kỹ thuật số, các kênh truyền hình mặt đất và video thời gian

thực trên mạng unicast hoặc multicast.

Hình 7.2: Mô hình giải pháp truyền video của videoLAN.

Hiện nay, hầu hết các chức năng của VLS đều được hỗ trợ trên VLC media player.

VideoLAN khuyên rằng hãy sử dụng VLC thay cho VLS.

7.2 Hệ thống IPTV qua mạng truyền hình cáp hữu tuyến CATV:

Hình 6.2 là mô hình hệ thống IPTV sử dụng để triển khai trên mạng truyền hình cáp

hữu tuyến CATV.

Hình 7.3: Hệ thống IPTV qua mạng truyền hình cáp hữu tuyến CATV.

Thành phần:

- Anten: nhận các kênh truyền hình địa phương trong nước.

- Satellite: nhận các kênh truyền hình nước ngoài.

- Receiver and Encoder: nhận tín hiệu từ Anten và Satellite và encode bằng chuẩn

H.264 và đưa vào Live Streaming Server.

- Live Streaming Server: có chức năng truyền các kênh truyền hình trong nước và

quốc tế theo dạng broadcast với địa chỉ nhận là các địa chỉ nhóm multicast tương

ứng với mỗi kênh.

- Database Server: chứa dữ liệu các bộ phim, các chương trình đặc sắc và chọn lọc.

- Encoder: Sử dụng chuẩn mã hóa H.264.

VoD Streaming Server: có chức năng truyền các tài sản VoD theo dạng unicast

đến từng thuê bao có yêu cầu.

- Các router : Router 1, RP, Edge Router: có chức năng định tuyến

- Hệ thống EuroDOCSIS 1.1: CMTS, CM, IP Set-top-box. Thiết bị CMTS nhận

tín hiệu IP từ mạng trục IPTV và điều chế tín hiệu IP thành tín hiệu RF để truyền

trên cáp đồng trục của mạng truyền hình cáp hữu tuyến CATV, thiết bị CM nhận

tín hiệu RF và chuyển đổi thành tín hiệu IP. Thiết bị giải mã tín hiệu IP Set-top-

box có chức năng giải mã tín hiệu RF thành tín hiệu thích hợp với TV set.

- Thiết bị nhận: PC, TV set.

7.2.1. Dịch vụ IPTV:

IPTV sử dụng kỹ thuật truyền multicast để truyền một kênh đến nhiều người cùng

quan tâm, truyền multicast sử dụng giao thức UDP.

Bộ Receiver and Encoder nhận tín hiệu từ Anten và Satellite và encode bằng chuẩn

H.264 và đưa vào Live Streaming Server → Live Streaming Server truyền các kênh

truyền hình trong nước và quốc tế theo dạng milticast với địa chỉ nhận là các địa chỉ

nhóm multicast tương ứng với mỗi kênh → Switch nhận luồng tín hiệu truyền ra từ Live

Streaming Server và đưa đến Router → Router định tuyến các luồng tín hiệu này đến

một router đặc biệt gọi là RP ( điểm tụ họp ) → RP tại đây các luồng tín hiệu từ Live

Streaming Server được giữ lại mà không được truyền xuồng và chỉ truyền xuống khi có

yêu cầu.

Giao thức IGMPv2 hoạt động giữa các host và router multicast, được sử dụng để

chuyển kênh.

Giao thức PIM-SM hoạt động giữa các router multicast, để router này tương tác với

nhau để xây dựng cây multicast.

7.2.2. Dịch vụ IP-VoD:

VoD sử dụng kỹ thuật truyền unicast để tương tác với từng thuê bao, VoD sử dụng

giao thức RTSP để điều khiển luồng video VoD.

Dữ liệu từ Database Server: chứa dữ liệu các bộ phim, các chương trình đặc sắc và

chọn lọc qua bộ Encoder sử dụng chuẩn mã hóa H.264 và đưa vào VoD Streaming

Server. Tại VoD Streaming Server các tài sản VoD này được cấu hình để truyền VoD.

7.2.3. IPTV qua mạng truyền hình cáp:

Với băng thông mạng trục là 1Gbps và băng thông của mạng truy cập với luồng

Downstream: 38 Mbps, luồng Upstream: 10 Mbps., hiện tại mạng truyền hình cáp hữu

tuyến SCTV có khả năng cung cấp khoảng 100 kênh truyền hình chuẩn SD cho khoảng

10.000 thuê bao cho cả dịch vụ IPTV và dịch vụ VoD ( ước tính số thuê bao sử dụng

dịch vụ VoD là 5% so với dịch vụ IPTV). Hiện nay Công Ty Truyền Hình Cáp SCTV

đang tiếp tục nâng cấp mạng trục để có khả năng cung cấp được nhiều thuê bao và để

đảm bảo chất lượng dịch vụ.

Tuy nhiên vì lý do thiết bị sử dụng trên mạng cáp truyền hình tại Công Ty Truyền

Hình Cáp SCTV nên chúng em thử nghiệm dịch vụ Live TV và dịch vụ VoD trên mạng

LAN.

7.3 Mô hình mô phỏng trong mạng LAN:

Hình 7.4 với máy chủ Ubuntu đóng vai trò là Live TV Streaming Server và VoD

Streaming Server sử dụng phần mềm VLC media player để truyền video, tại đây chứa các

video dành cho dịch vụ IPTV và dịch vụ VoD. Máy WINXP đóng vai trò là 1 thuê bao

trong hệ thống IPTV.

Hình 7.4: Mô hình mô phỏng trong mạng LAN.

7.4 Sử dụng VLC để truyền video:

Ta sử dụng phần mềm VLC trên máy chủ Ubuntu để truyền video theo hai dạng Live

TV (sử dụng multicast) và VoD (sử dụng unicast), sau đây chúng ta sẽ mô phỏng cách

truyền của mỗi loại:

7.4.1 Truyền dạng Live TV:

7.4.1.1 Phía server:

Sau khi tiến hành đăng nhập vào máy chủ Live Streaming Server và khởi động phần

mềm VLC để mở giao diện VLM, ta dùng một máy WinXP vào giao diện VLM và cấu

hình để truyền video theo dạng Live TV.

7.4.1.2 Phía client:

Trên máy WINXP ta dùng phần mềm VLC để nhận luồng video multicast từ máy

chủ Live Streaming Server truyền ra.

Hình 7.5: Kết quả nhận luồng video multicast trên VLC media player

7.4.1.3 Nhận xét:

+ Ưu điểm: sử dụng kỹ thuật truyền multicast cho nên giúp tối ưu băng thông mạng do

chỉ truyền một luồng video đến nhiều client khác nhau mà muốn xem cùng một nội dung

video.

+ Nhược điểm: khi sử dụng VLC player tại client để bắt luồng video truyền từ server

ra thì chỉ có thể xem video từ đầu đến cuối nhưng không thể các thao tác điều khiển

luồng video như dạng VoD.

7.4.2 Truyền dạng VoD:

7.4.2.1 Phía server:

Sau khi tiến hành đăng nhập vào máy chủ VoD Streaming Server và khởi động phần

mềm VLC để mở giao diện VLM và cổng mà máy chủ lắng nghe các yêu cầu RTSP từ

client, ta dùng một máy WinXP vào giao diện VLM và cấu hình để truyền video theo

dạng VoD.

7.4.2.2 Phía client:

Hình 7.6: Kết quả nhận luồng video unicast trên VLC media player

7.4.2.3 Nhận xét:

+ Ưu điểm: client bắt luồng video truyền từ server ra và có thể dùng các chức năng

khác như: pause, fast forward… để điều khiển luồng video giống như đang sử dụng các

chức năng của một đầu đĩa VCD/DVD.

+ Nhược điểm: do sử dụng luồng unicast nên server phải sử lý nhiều hơn để thực hiện

các lệnh từ client điều khiển trên luồng video unicast đó, do đó máy chủ này phải có cấu

hình và công suất hoạt động rất cao.

7.5 Đánh giá chất lượng dịch vụ và kết luận:

- Đánh giá chất lượng dịch vụ: với chuẩn nén sử dụng là H.264 và đảm bảo băng

thông yêu cầu cho mỗi kênh truyền hình chuẩn SDTV là trên 1.5 Mbps và HDTV là 8

Mbps, ngoài ra còn sử dụng giải pháp IGMP proxy để giảm tối đa thời gian đáp ứng

kênh. Hệ thống mạng cung cấp tối thiểu hai đường truyền giữa hai điểm thì tín hiệu thu

tại đầu thu với chất lượng hình ảnh tốt và thời gian đáp ứng kênh nhanh.

- Kết luận:với những kết quả như vậy cho ta thấy quá trình mô phỏng hai dịch vụ

Live TV và VoD đã thành công cùng với giải pháp sử dụng các Live TV và VoD

Streaming Server mã nguồn mở sử dụng phần mềm VLC trên máy chủ Ubuntu đã thực

hiện thành công các chức năng của một “Video Streaming Server”, do đó ta chỉ tốn chi

phí cho việc mua thiết bị phần cứng của máy chủ, góp phần giảm chi phí đáng kể khi

triển khai với việc sử dụng nhiều máy chủ Video.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

1. KẾT LUẬN:

Trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay, con người với trình độ dân trí ngày càng

cao cho nên sự đòi hỏi về nhu cầu giải trí càng cao, từ đó dịch vụ IPTV ra đời với các

tính năng vượt trội sẽ mang lại cho con người sẽ được cảm nhận mới về truyền hình mà

chỉ có dịch vụ IPTV mới chỉ có thể đáp ứng được so với các công nghệ truyền hình khác

hiện tại, cùng với chi phí giá thành thấp do đó IPTV sẽ phát triển mạnh mẽ và là dịch vụ

truyền hình số 1 trong tương lai không xa.

Đề tài đã tìm hiểu về cách hoạt động của hệ thống IPTV multicast và hệ thống VoD.

Và cũng đã nêu lên được các đặc trưng kỹ thuật của mạng truyền hình cáp hữu tuyến

CATV mà cho ta thấy đây là một giải pháp tối ưu cho mạng truyền thông tương lai và

khả năng triển khai thành công dịch vụ IPTV trên mạng truyền hình cáp là rất cao.

Đề tài đã nghiên cứu thành công giải pháp xây dựng “Video Streaming Server” mã

nguồn mở với phần mềm VLC trên Ubuntu 9.04 và thử nghiệm thành công việc truyền

video theo hai dạng là VoD và Live TV.

2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI:

Tuy nhiên vì thời gian có hạn cho đề tài mới chỉ nghiên cứu về hoạt động của hệ

thống IPTV, VoD và giải pháp triển khai trên mạng truyền hình cáp CATV. Do đó hướng

phát triển tiếp tục của đề tài là đi sâu về công tác quản trị hệ thống IPTV nhằm nâng cao

độ sẵn sàng, tính tin cậy của hệ thống và đưa ra các giải pháp về QoS để đảm bảo cung

cấp chất lượng dịch vụ tốt nhất đến các thuê bao trong hệ thống.

Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo đã hướng dẫn em trong quá

trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn Công Ty Truyền Hình Cáp SCTV đã tạo

điều kiện cho em nghiên cứu và hoàn thành đề tài này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] http://www.ta p chi b cvt.gov.vn ,

[2] Gerard O’Driscoll, “Next Generation IPTV Services and Technologies”, Wiley,

2009

[3] http://www.ha n a s y s tec.c o m / , “IPTV case study”,

[4] http://www.ca b l e mod e m .c o m / downl o ads / specs/CM - SP- B PI+_I 1 2-050812 . pd f ,

[5] IP Multicast in Cable Networks, Cisco

[6] Trung tâm truyền hình cáp SCTV, “Huấn luyện Cable Modem”

[7] http://www.v i deol a n.org/ .

http://www.tapchibcvt.gov.vn/

http://www.videolan.org/

http://www.cablemodem.com/downloads/specs/CM-SP-BPI+_I12-050812.pdf

http://www.hanasystec.com/

Cong Nghe Truyen Hinh IPTV

Documents

Transcript of Cong Nghe Truyen Hinh IPTV