Triển Khai IPTV Trên Công Nghệ WiMax

Triển Khai IPTV Trên Công Nghệ WiMax

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HỆ: CHÍNH QUY Đề tài : Triển Khai IPTV Trên Công Nghệ WiMax 2 THÁI NGUYÊN – 2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Đề tài : Triển Khai IPTV Trên Công Nghệ WiMax SINH VIÊN LỚP GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN THÁI NGUYÊN -2013 3 TRƯỜNG ĐHKTCN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Sinh viên ……. Lớp Khoá …… Ngành học … Giáo viên hướng dẫn 1. Tên đề tài tốt nghiệp 2. Các số liệu ban đầu (nếu có) 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán 4. Số lượng các phần mềm, bảng biểu, bản vẽ (kích thước A0) 4 5. Ngày giao nhiệm vụ 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ BCN KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) 5 1.Giới thiệu 8 6.Hệ thống quản lý và vận hành OBSS 37 14. Mạng phân phối IP 40 1.Broadcast 41 3.Multicast 42 Phần 2: TỔNG QUAN WIMAX 47 I.TỔNG QUAN VỀ WIMAX 47 1.Giới thiệu 47 2.Những đặc điểm nổi bật của WiMAX 48 3.Chuẩn IEEE 802.16 và WIMAX 50 Đơn sóng mang 50 Đơn sóng mang, 256 OFDM, 2048 OFDM 50 QPSK, 16QAM, 64QAM 50 QPSK, 16QAM, 64QAM 50 QPSK, 16QAM, 64QAM 50 32-134.4 Mbps 50 1-75 Mbps 50 1-75 Mbps 50 Khối TDM/TDMA 50 Khối TDM/TDMA/OFDMA 50 Khối TDM/TDMA/OFDMA 50 TDD và FDD 50 TDD và FDD 50 TDD và FDD 50 20, 25, 28 51 1.75, 3.5, 7, 14, 1.25, 5, 10, 15, 8.75 51 1.75, 3.5, 7, 14, 1.25, 5, 10, 15, 8.75 51 WirelessMAN-SC 51 WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDMA 51 WirelessMAN-SCa, WirelessMAN-OFDM, WirelessMAN-OFDMA 51 Không 51 256-OFDM như là WiMAX cố định 51 S-OFDMA như là WiMAX di động 51 4.Mô hình tham chiếu 51 4.2.Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) 53 II.KỸ THUẬT SỬ DỤNG TRONG WIMAX 56 1. Kỹ thuật OFDM 56 2. KỸ THUẬT OFDMA 6 3. ĐIỀU CHẾ THÍCH NGHI 11 4.CÔNG NGHỆ SỬA LỖI 12 5. ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT 12 6. CÁC CÔNG NGHỆ ANTEN TIÊN TIẾN 12 6 Phần 3: TRIỂN KHAI MẠNG WIMAX ỨNG DỤNG DỊCH VỤ IPTV 13 II.Các dịch vụ IPTV 18 III.Cấu trúc hệ thống triển khai IPTV trên WiMAX 18 1. Cấu trúc hệ thống IPTV trên nền WiMAX 18 Hình 3.2: Phân bố dịch vụ IPTV trên WiMAX cho 19 thuê bao cố định và di động 19 2. Mô hình đề nghị 20 Hình 3.3: Mô hình hệ thống đề nghị cho các ứng dụng IPTV trên WiMAX 21 Hình 3.4: Ngăn xếp để truyền dịch vụ IPTV trên WiMAX 21 Hình 3.5: Lớp MAC hỗ trợ QoS 22 Hình 3.6: Cấu trúc lớp vật lý 23 Hình 3.7: Sơ đồ thu phát vô tuyến 24 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng IPTV trên WiMAX 24 Hình 3.8: Tín hiệu video điều chế 16QAM nhận được ở một số kênh có trạng thái tốt (SS1, SS2, SS4, SS7, SS9) và không thu được ở các SS khác (SS3, SS5, SS8, SS10) 27 Phần 4: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 27 I.Tổng quan về chương trình NS 27 II. Kịch bản mô phỏng hệ thống wimax 37 1. Giả thuyết 37 2. Kịch bản mô phỏng 37 3. Hoạt động 39 4. Tính lượng băng thông được sử dụng trên BS 45 7 8 Chương 1: GIỚI THIỆU IPTV I.TỔNG QUAN IPTV 1.Giới thiệu IPTV: IP (Internet Protocol) + TV (Television), dùng phương thức IP để truyền một nguồn video (hình ảnh và âm thanh) đến người dùng thông qua hạ tầng mạng IP. ITPV được định nghĩa chính thức như sau: IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa phương tiện như truyền hình ảnh, tiếng nói, văn bản, dữ liệu được phân phối qua các mạng dựa trên giao thức IP mà được quản lý để cung cấp các cấp chất lượng dịch vụ, bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu. Nguồn video thu từ hệ thống vệ tinh hoặc cáp được mã hóa (encode) thành luồng (stream) video và đóng gói thành các gói tin (packet) IP, với địa chỉ đích là một địa chỉ IP phát đồng loạt ( multicast) xác định. Sau đó gói tin được đưa vào mạng IP, nhờ vào 9 bảng định tuyến multicast trong các thiết bị mạng (router, switch) các gói tin này sẽ được phân phối đến đúng người dùng có yêu cầu. Tại đầu cuối khách hàng, bộ giải mã video (STB - Set Top Box) nhận luồng video (kênh truyền hình) và chuyển chúng sang tín hiệu tương tự (analog) hoặc số (digital) để hiện thị hình ảnh, âm thanh lên màn hình TV Như vậy IPTV đóng vai trò phân phối các dữ liệu, kể cả hình ảnh, âm thanh, văn bản qua mạng sử dụng giao thức Internet. Điều này nhấn mạnh vào việc Internet không đóng vai trò chính trong việc truyền tải thông tin truyền hình hay bất kì loại nội dung truyền hình nào khác. Thay vào đó, IPTV sử dụng IP là cơ chế phân phối mà theo đó có thể sử dụng Internet, đại diện cho mạng công cộng dựa trên IP, hay có thể sử dụng mạng riêng dựa trên IP. Có thể thấy, IPTV là một dịch vụ số mà có khả năng cung cấp những tính năng vượt trội hơn khả năng của bất kì cơ chế phân phối truyền hình nào khác. Ví dụ, set – top box IPTV có thể thông qua phần mềm để cho phép xem đồng thời 4 chương trình truyền hình trên màn hiển thị, hay có thể nhận tin nhắn sms, e – mail… 2.Một số đặc tính của IPTV ♦ Hỗ trợ truyền hình tương tác Khả năng hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ phân phối toàn bộ các ứng dụng TV tương tác. Các loại hình dịch vụ được truyền tải thông qua một dịch vụ IPTV có thể bao gồm truyền hình trực tiếp chuẩn, truyền hình chất lượng HDTV, trò chơi tương tác va 2internet tốc độ cao. ♦ Sự dịch thời gian IPTV kết hợp với một máy ghi video kĩ thuật số cho phép dịch thời gian nội dung chương trình – một cơ chế cho việc ghi và lưu trữ nội dung IPTV để xem sau. ♦ Cá nhân hóa 10 Một thệ thống IPTV đầu cuối hỗ trợ truyền thông tin hai chiều và cho phép người dùng cuối cá nhân hóa những thói quen xem TV của họ bằng cách cho phép họ quyết định những gì họ muốn xem và khi nào họ muốn xem ♦ Yêu cầu băng thông thấp Thay vì phân phối trên mọi kênh để tới mọi người dùng, công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ chỉ truyền trên một kênh mà người dùng yêu cầu. Đặc điểm hấp dẫn này cho phép nhà điều hành mạng có thể tiết kiệm băng thông của mạng. ♦ Có thể truy xuất qua nhiều thiết bị Việc xem nội dung IPTV bây giờ không chỉ giới hạn ở việc sử dụng TV. Người dùng có thể sử dụng máy PC hay thiết bị di động để truy xuất vào các dịch vụ IPTV. 3.Sự khác biệt giữa IPTV và truyền hình Intrenet Do đều được truyền trên mạng dựa trên giao thức IP, người ta đôi lúc hay nhầm IPTV là truyền hình Internet. Tuy nhiên, 2 dịch vụ này có nhiều điểm khác nhau: Truyền hình Internet sử dụng mạng Internet công cộng để phân phát các nội dung video tới người sử dụng cuối. IPTV sử dụng mạng riêng để truyền các nội dung video đến khách hàng. Các mạng riêng này thường được tổ chức và vận hành bởi nhà cung cấp dịch vụ IPTV. ♦ Về mặt địa lý Các mạng do nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sở hữu và điều khiển không cho phép người sử dụng Internet truy cập. Các mạng này chỉ giới hạn trong các khu vực địa lí cố định.Trong khi mạng Internet không có giới hạn về mặt địa lí, người dùng Internet nào cũng có thể xem truyền hình Internet ở bất kì đâu trên thế giới. ♦ Về quyền sở hữu hạ tầng mạng [...]... máy chủ IPTV + ID của tiến trình chạy trên máy chủ IPTV + Địa chỉ IP của IPTVCD + ID của tiến trình chạy trên IPTVCD (3) Truyền dữ liệu: Truyền thông bắt đầu thông qua socket giữa 2 tiến trình từ phía IPTV server đến IPTVCD (4) Quản lí các dòng nội dung IPTV: Giao thức TCP quản lí các dòng IPTV trong khi kết nối được thiết lập (5) Hủy bỏ kết nối: Khi hoàn thành việc truyền các nội dung IPTV, IPTVCD... chạy trên IPTVCD và một tiến trình chạy trên trung tâm cung cấp dữ liệu IPTV Bước được mô tả như sau: (1) Chuẩn bị dữ liệu: Tiến trình gửi chạy trên hệ thống server dòng IPTV chuẩn bị nội dung và gọi module truyền thông TCP/IP để truyền các dữ liệu tới một tiến trình đang chạy trên một IPTVCD Các tiến trình truyền thông bắt đầu và thông tin header được thêm vào nội dung khi truyền qua các lớp trong IPTVCD... 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 13 ♦ Thiết bị người dùng IPTV Thiết bị người dùng IPTV (IPTVCD) là thành phần quan trọng trong... phối qua mạng dựa trên IP Thêm vào đó, hệ thống quản lý thuê bao được yêu cầu để quản lý 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 ♦ 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... được xác nhận từ phía thiêt bị nhận IPTV content No Requested to transmit IP video No Yes No Yes Check if widow size value is >zero Yes Transmit IPTV content over network IPTVCD buffer Space available IPTV content received at IPTVCD 22 Hình 1.5: Cơ chế điều khiển luồng của TCP Trong môi trường IPTV, giá trị trường kích thước cửa sổ chính là kích thước vùng đệm trong IPTVCD trừ đi lượng nội dung đã có... phần khác nhau: + Địa chỉ IP của video server + Số của cổng của video server + Địa chỉ IP của IPTVCD + Số của cổng của IPTVCD Việc kết hợp địa chỉ IP và số của cổng cho phép một tiến trình trên IPTVCD có thể liên lạc trực tiếp với tiến trình đang chạy trên một trong các máy server được đặt ở trung tâm dữ liệu IPTV Socket cũng là một thành phần quan trọng khác trong mô hình truyền thông IP Một socket... mô hình truyền thông IPTV (IPTVCD) Mô hình truyền thông trong IPTV có 7 lớp (và một lớp tùy chọn) được xếp chồng lên nhau Các dữ liệu video ở phía thiết bị gửi được truyền từ lớp cao xuống lớp thấp trong mô hình IPTV, và được truyền đi trong mạng băng rộng bằng các giao thức của lớp vật lí Ở thiết bị nhận, dữ liệu nhận được chuyển từ lớp thấp nhất đến lớp trên cùng trong mô hình IPTV 14 Video encoding... cho tới khi bản tin thông báo đã nhận được gửi về từ IPTVCD Khi giá trị của trường này bằng 0, IPTVCD ở phía đầu thu sẽ không đủ khả năng xử lí các dữ liệu IPTV ở tốc độ đủ lớn Khi đó, TCP sẽ chỉ thị cho video server dừng hoặc làm chậm lại tốc độ gửi các gói dữ liệu tới IPTVCD Điều này sẽ đảm bảo rằng IPTVCD sẽ không bị tràn các gói dữ liệu tới Khi IPTVCD đã xử lí xong các các gói dữ liệu trong vùng... lửa trên mạng chặn các thông tin UDP gây ra các lỗi trong quá trình truyền thông Đây không phải là vấn đề lớn đối với các nhà cung cấp dịch vụ IPTV, tuy nhiên nó cũng ảnh hưởng tới các công ty cung cấp dịch vụ Internet TV Đối với IPTV, UDP tỏ ra hữu ích khi trung tâm dữ liệu cần gửi các nội dung video IP tới nhiều IPTVCD và là giao thức mức truyền tải phổ biến nhất mà các nhà cung cấp dịch vụ IPTV. .. truyền hình từ trên mạng Internet, đôi khi cần phải cài đặt các phần mềm media cần thiết để xem được nội dung đó Hay hệ thống quản lí bản quyền cũng cần để hỗ trợ cơ chế truy cập ♦ Về giá thành Phần trăm nội dung chương trình được phân phát qua mạng Internet công cộng tự do thay đổi Điều này khiến các công ty truyền thông đưa ra các loại dịch vụ dựa trên mức giá thành Giá thành các loại dịch vụ IPTV cũng