Đề tài truyền hình iptv

Mục lục Lời nói đầu…………………………………………………………………3 Danh mục hình vẽ, sơ đồ………………………………………………… Phần 1: Tổng quan dịch vụ IPTV…………………………………… Phần 2: Các chuẩn nén hình ảnh sử dụng cho IPT………………………8 Phần 3: Giao thức mạng IPTV……………………………………………14 Phần 4: Mạng truyền tải dịch vụ IPTV………………………………… 25 Tổng kết…………………………………………………………………….37 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………38 Lời nói đầu Truyền hình IPTV khái niệm trở nên quen thuộc với nhiều người Bên cạnh truyền hình truyền thống truyền hình cáp IPTV đóng góp phần cơng sức không nhỏ việc mang lại giây phút thư giãn cho người sử dụng Vậy truyền hình IPTV có đặc điểm bật nào? Truyền hình IPTV đời từ cách chục năm phát triển mạnh mẽ nhiều người biết đến vài năm trở lại Nếu khứ IPTV khơng có đủ điều kiện để phát huy hết ưu điểm điều kiện hạ tầng băng thơng mạng khơng cho phép nhờ có phát triển mạnh mẽ dịch vụ internet tồn cầu IPTV có bước chuyển mang tính cách mạng Bài báo cáo đem đến cho nhìn tổng quan mạng IPTV xu hướng phát triển loại hình dịch vụ tương lai Nhóm Danh mục hình ảnh, sơ đồ Hình 1.Kiến trúc chung hệ thống……………………………….7 Hình Mơ hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV…………….8 Hình Lịch sử xu hướng chuẩn nén…………………………9 Hình 4: Mơ hình lớp hệ thống MPEG-4…………………………… 12 Hình 5: Kiến trúc mạng truyền tải dịch vụ IPTV……………………… 17 Hình 6:Kiến trúc lớp mạng truyền tải dịch vụ video…………… 18 Hình 7: Kiến trúc chuyển tiếp video…………………………………… 19 Hình 8: Cấu hình chuyển tiếp truy nhập Internet……………………… 20 Hình 9: DSLAM Bridge-Group………………………………………… 21 Hình 10: Phân chia lưu lượng cổng vật lý……………………… 22 Phần 1: Tổng quan dịch vụ IPTV Khái niệm IPTV IPTV (Internet Protocol TV) có nghĩa “Truyền hình Internet” Là phương thức truyền hình phải cần có internet băng thơng rộng để truyền tải chương trình truyền hình đến người xem Nếu loại truyền hình truyền thống truyền hình cáp thu tín hiệu từ vệ tinh qua cáp, IPTV lại kết nối trực tiếp vào đường mạng Internet để thu tín hiệu Có nghĩa bạn xem truyền hình trực tiếp internet không thông qua cáp hay chảo để bắt tín hiệu Được chia làm phương pháp thu tín hiệu truyền hình Internet Một máy kết nối với dịch vụ truyền hình IPTV để nhận tín hiệu, sau chuyển đổi thành tín hiệu truyền hình truyền thống TV Hai sử dụng chuyển đổi tín hiệu để chuyển tín hiệu phương pháp Tuy nhiên có nhiều loại tivi đời có cơng nghệ tiên tiến đại thu nhận tín hiệu trực tiếp Internet mà không cần phải thông qua chuyển đổi PC Ưu nhược điểm IPTV  Ưu điểm: Tích hợp đa dịch vụ Người dùng IPTV sử dụng nhiều dịch vụ khác như: truy cập Internet, xem truyền hình, điện thoại cố định, di động trường truyền internet Tính tương tác cao Cho phép người dùng tương tác mạnh mẽ với IPTV, dễ dàng thực số nhu cầu trực tiếp lên phương thức truyền hình Chẳng hạn tìm chương trình muốn xem theo tên, xem nhiều kênh lúc, cung cấp thơng tin chương trình Thực tế điều thực truyền hình truyền thống, song điều phức tạp Phải có kết nối tương tác đầu phát sóng thu sóng, kết hợp với hạ tầng mạng Nên tính tương tác IPTV cao thuận lợi hẳn phương thức truyền hình khác Cơng nghệ chuyển mạch IP Nhờ cơng nghệ chuyển mạch IP IPTV nên cho phép liệu chương trình truyền hình lưu trữ vị trí trung tâm, kênh người dùng yêu cầu chuyển Điều giúp cung cấp nhiều dịch vụ cho IPTV, không truyền hình cáp vệ tinh gửi tất tín hiệu kênh lúc gây lãng phí băng thơng Mạng gia đình Giờ tivi sử dụng IPTV tích hợp nhiều chức đa phương tiện xem ảnh, video, lướt web, nghe nhạc sử dụng TV bình thường Như biến thành mạng gia đình hồn hảo, đặc sắc, phục vụ tất nhu cầu người sử dụng Video theo yêu cầu - Video on Demand (VOD) Với tính video on Demand (VOD cho phép người xem yêu cầu xem video họ mong muốn Chỉ cần tìm kiếm tên video, phim hay chương trình xem mà khơng phải chờ đợi Kiểm sốt tối đa chương trình TV Ngồi việc xem video theo u cầu VOD cịn có lợi kiểm sốt tối đa chương trình truyền hình Người dùng chọn lựa chương trình thích lưu lại để xem sau ghi đĩa để xem Và thiết bị điều khiển từ xa IPTV có đầy đủ tính cần thiết giúp xem lại nội dung, tua lại nội dung dừng chương trình theo nhu cầu Có thể hiểu IPTV cung cấp chương trình theo nhu cầu người dùng khơng mặc định truyền hình truyền thống Truyền hình chất lượng cao HD Người dùng xem chương trình có chất lượng hình ảnh âm cao HD nhờ việc IPTV hỗ trợ kết nối băng thông rộng  Nhược điểm IPTV Nhược điểm lớn IPTV có vấn đề Thứ khả liệu cao thứ chậm trễ truyền tín hiệu Nếu người dùng IPTV sử dụng mạng internet khơng đủ băng thơng q trình sử dụng hình thức truyền hình gặp phải vấn đề giật, lag, đứng hình chuyển kênh tốn thời gian để tải Thực tế khơng riêng IPTV có nhược điểm mà phương thức sử dụng internet gặp phải điều Bởi lẽ thiết bị kết nối mạng, mà đường truyền mạng không đủ, yếu gây cản trở việc kết nối Để khắc phục điều băng thông kết nối phải cao lên Tức người dùng cần sử dụng Internet băng rộng để đảm bảo IPTV khắc phục nhược điểm nói biến trở thành cơng nghệ truyền hình phổ biến tương lai Kiến trúc hệ thống IPTV Hình 1.Kiến trúc chung hệ thống Kiến trúc IPTV gồm khối chức sau:  Nguồn nội dung: Nguồn liệu, có chức thu nhận nội dung liệu phim ảnh từ nhà sản xuất,vv Sau đó, nội dung mã hóa lưu trữ sở liệu để phục vụ cho dịch vụ video theo yêu cầu  Nút dịch vụ IPTV: Các node dịch vụ IPTV, có chức nhận luồng liệu hình ảnh định dạng khác Các luồng liệu định dạng đóng gói lại để truyền với chất lượng dịch vụ (QoS) đảm bảo  Mạng phân bố diện rộng: Mạng phân bố vùng rộng hình thành nên việc phân bố khả năng, dung lượng chất lượng chất lượng dịch vụ Mạng gồm chức khác truyền đa hướng, điều cần thiết cho việc phân bố luồng liệu IPTV từ node dịch vụ đến người sử dụng cách tin cậy thời gian  Kết nối người sử dụng: Kết nối truy nhập người sử dụng, địi hỏi sử dụng cơng nghệ DSL tốc độ cao ADSL2+ VDSL, thông tin truyền đến người sử dụng qua đường điện thoại  Thiết bị đầu cuối người sử dụng(CPE): Thiết bị đầu cuối người sử dụng cung cấp chức kết cuối mạng băng rộng Thiết bị cung cấp chức cổng định hướng, set-top box, internet  Khách thể IPTV: Là khối chức có nhiệm vụ kết cuối lưu lượng IPTV đầu cuối người sử dụng Hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV Hình Mơ hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV Hệ thống cung cấp nguồn liệu: Thu, nhận xử lý liệu chương trình từ nguồn khác vệ tinh, truyền hình mặt đất, để chuyển sang hệ thống đầu cuối Hệ thống đầu cuối (headend): Thu, điều chế giãi mã nội dung hình ảnh âm từ nguồn khác sửu dụng thiết bị mã hóa để chuyển đổi nội dung thành luồng IP multicast khn dạng mã hóa mong muốn Hệ thống trung gian: có vai trị gắn kết số thành phần logic thành hệ thống phần mềm IPTV/video hoàn chỉnh Hệ thống phân phối nội dung: Bao gồm cụm máy chủ truyền hình theo yêu cầu (VoD) hệ thống quản lý VoD tương ứng, cho phép lưu trữ nội dung mã hóa thiết lập sách phân phối nội dung cách mềm dảo Hệ thống quản lý quyền số (DRM): Giúp nhà khai thác bảo vệ nội dung Mạng truy nhập: Hạ tầng mạng IP băng rộng để truyền dịch vụ từ nhà cung cấp đến khách hàng Thiết bị đầu cuối người sử dụng(STB): Thiết bị đầu cuối phía người sử dụng cho phép thu, giải mã hiển thị nội dung hình TV, hỗ trợ HDTV, có khả kết nối với thiết bị lưu trữ bên ngoài, video phone, truy nhập web,… Hệ thống quản lý mạng tính cước Phần 2: Các chuẩn nén hình ảnh sử dụng cho IPTV Các kỹ thuật nén video làm giảm lượng thông tin cần thiết cho chuỗi ảnh, mà không giảm chất lượng ảnh Mục đích: giảm bớt bit lưu trữ truyền cách loại bỏ lượng thông tin dư thừa frame dùng kỹ thuật hóa để tối thiểu hóa lượng thông tin quan trọng cần lưu giữ Các chuẩn nén phổ biến Motion JPEG (MJPEG), Wavelet, H.261 / H.263/ H.263+/ H.263++ MPGE-1/ MPGE-2/ MPGE-4 Trong H.26x series phát triển cho điện thoại truyền hình MPEG series phát triển cho việc quảng bá hình ảnh chất lượng cao Hình Lịch sử xu hướng chuẩn nén Chuẩn nén MJPEG Wavelet Tính chất chung ảnh số tương quan pixel cạnh lớn, điều dẫn tới dư thừa thông tin để biểu diễn ảnh  Cần tìm phương án biểu diễn ảnh với tương quan nhỏ nhất, để giảm độ dư thừa thơng tin ảnh Có kiểu dư thừa thơng tin: Dư thừa miền không gian: tương quan không gian pixel ảnh(các pixel lân cận ảnh có giá trị gần giống nhau, trừ pixel giáp đường biên ảnh) Dư thừa miền tần số: tương quan dải màu dải phổ khác Các chuẩn MJPEG Wavelet tuân theo nguyên tắc tìm phần tử dư thừa miền không gian ( frame nén tự động) MJPEG định dạng nén ảnh lâu đời dùng phổ biến dung chuẩn nén MJPEG, ảnh phân chia thành khối vuông ảnh, khối vng có kích thước 8x8 biểu diễn mức xám 64 điểm ảnh Mã hóa biến đổi cosin rời rạc DCT chuẩn khai thác tương đồng pixel khối, để lấy biểu diễn ảnh với tương quan nhỏ Wavelet mã hóa tồn bề mặt ảnh, loạt phận lọc khâu chuyển đổi phân tích kiện điểm ảnh cho tập hệ số Các định dạng Wavelet MJPEG gây tượng thông tin ảnh giải nén Sự dư thừa khả lưu ảnh mắt người cảm thụ dung chuẩn nén Wavelet MJPEG 30% Chuẩn nén MPEG-x H.26x MPEG công cụ nén đơn lẻ, ưu điểm ảnh nén dùng MPEG chỗ MPEG có tập hợp cơng cụ mã hóa chuẩn, chúng kết hợp với cách linh động để phục vụ cho loạt ứng dụng khác Nguyên lý chung nén tín hiệu video loại bỏ dư thừa không gian dư thừa thời gian, thực trước hết nhờ sử dụng tính chất ảnh liên tiếp Dùng tính chất để tạo ảnh nhờ vào thông tin từ ảnh gửi tới trước Do phía mã hóa cần giữ lại ảnh có thay đổi so với nahr trước, sau dùng phương pháp nén không gian ảnh Nói cách cụ thể đốn trước chuyển động frame mã hóa Mỗi frame thời điểm định có nhiều khả giống với frame đứng trước sau Các mã hóa tiến hành quét phần nhỏ frame(marco blocks) phát marco block không thay đổi từ frame tới frame khác Phía bên thu, tức giải mã lưu trữ sẵn thông tin không thay đổi từ frame tới frame khác, chúng sử dụng để điền thêm vào vị trí trống ảnh khôi phục Tuy nhiên, tương đồng frame lớn, nên phát sai lệch nhỏ Do ảnh khơi phục khó đạt ảnh gốc Điều đồng nghĩa với chất lượng ảnh tương tự dùng chuẩn Wavelet MJPEG, dung lượng kênh không gian lưu trữ chuẩn nén H.26x MPEG-x nhỏ Chuẩn nén MPEG-2 MPEG-2 đời năm 1994, tên nhóm tiêu chuẩn mã hóa cho tín hiệu âm hình ảnh số, chấp thuận MPEG (Moving Picture Expert Group) công bố tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 13818 MPEG-2 thường sử dụng để mã hóa âm hình ảnh cho tín hiệu broadcast bao gồm truyền hình vệ tinh quảng bá trực tiếp truyền hình cáp MPEG-2 với số sửa đổi khuôn dạng sử dụng phim DVD thương mại tiêu chuẩn MPEG-2 bao gồm phần sau: MPEG-2 Systems part (part 1) xác định hai khuôn dạng riêng biệt Luồng truyền tải (Transport Stream) thiết kế để mang âm hình ảnh số qua phương tiện không tin cậy MPEG-2 Transport Stream thường sử dụng ứng dụng băng rộng ATSC DVB 10 MPEG-2 Systems xác định luồng chương trình(Program Stream), khn dạng thiết kế cho phương tiện có độ tin cậy chấp nhận đĩa MPEG-2 Program Stream sử dụng tiêu chuẩn DVD SVCD MPEG-2 System biết đến thức ISO/IEC 13818-1 ITU-T Rec.H222.0 MPEG-2 Video part (part 2) tương tự MPEG-1, hỗ trợ video xen MPEG-2 video không tối ưu cho tốc độ bit thấp (