Nghiên cứu dịch vụ IPTV và mô hình triển khai tới thuê bao

Sự phát triển của mạng Internet toàn cầu nói riêng và công nghệ thông tin nói chung đã đem lại tiến bộ và phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật. Internet không những đã rút ngắn khoảng cách về không gian, thời gian mà còn mạng lại cho mọi người, mọi quốc gia và cả thế giới những lợi ích to lớn. Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin là một trong những lợi ích to lớn, có vai trò quan trọng và tầm ảnh hưởng rộng khắp.Với sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet băng rộng còn làm thay đổi cả về nội dung và kĩ thuật truyền hình. Hiện nay truyền hình có nhiềudạng khác nhau: truyền hình số, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, truyềnhình Internet và IPTV. IPTV đang là cấp độ cao nhất và là công nghệ truyền hình của tương lai. Sự vượt trội trong kĩ thuật truyền hình của IPTV là tính năng tương tác giữa hệ thồng với người xem, cho phép người xem chủ độngvề thời gian và khả năng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác trên hệ thồng nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.Hiện nay trên thế giới IPTV đã được triển khai rộng khắp và ngày đang nâng cáo chất lượng dịch vụ. Dịch vụ IPTV đã có mặt ở Việt Nam từ năm 2006 nhưng chỉ dưới hình thức thí điểm và không nhiều người biết đến. Nhưng đến nay với sự hấp dẫn mà dịch vụ đem lại cho khách hàng cũng như đem lại nguồn thu nhâp lớn cho nhà mạng, IPTV đang được nâng cấp và phát triển mạnh mẽ.Với sự hướng dẫn và động viên, khích lệ của thầy Ngô Đức Thiện và mong muốn tìm hiểu công nghệ mới em đã lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu dịch vụ IPTV và mô hình triển khai tới thuê bao”. Nội dung báo cáo gồm hai phần Lý thuyết và Thực hành được trình bày trong 3 chương như sau:Chương I: Tổng quan dịch vụ IPTV Chương II: Các kỹ thuật phân phối mạng IPTV Chương III: Mô hình triển khai IPTV tới thuê bao Trong quá trình làm đố án do hạn chế về mặt kiến thức cũng như IPTV là một công nghệ mới ở Việt Nam nên em chưa có nhiều kiện để tìm hiẻu sâu. Do vậy đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu xót, mong được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn

Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo TS Ngô Đức Thiện, thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo những điều kiện thuận lợi nhất để

em có thể hoàn thành đồ án Trong thời gian làm việc với thầy em đã tiếp thu được nhiều kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu rất cần thiết cho quá trình học tập và công tác sau này

Đồng thời em xin chân thành cảm ơn đến các anh chị tại chi nhánh Viettel Hà Nội 1 đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có môi trường tốt để thực hiện đề tài

Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên cạnh em, đóng góp ý kiến và giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành đồ án

Em xin chân thành cảm ơn!

Đặng Thái Sơn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

i

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 6

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN DỊCH VỤ IPTV 10

1.1.Sơ lược về truyền hình số 10

1.1.1.Đặc điểm của truyền hình số 10

1.1.2.Các phương thức truyền dẫn truyền hình số 10

1.2.Lịch sử phát triển của IPTV 11

1.2.1.Lịch sử phát triển trên thế giới 12

1.2.2.Lịch sử phát triển ở Việt Nam 12

1.3.Khái niệm IPTV 13

1.4.Cấu trúc mạng IPTV 14

1.4.1.Cơ sở hạ tầng mạng 14

1.4.2.Cấu trúc chức năng của dịch vụ IPTV 15

1.5.Phân phối nội dung IPTV 18

1.5.1.Unicast 18

1.5.2.Broadcast 19

1.5.3.Multicast 21

1.6.Các dịch vụ IPTV 25

1.6.1.Live TV 25

1.6.2.VoD 26

1.6.3.Dịch vụ TVoD 27

1.6.4.Dịch vụ Time-Shifted TV 28

1.6.5.Dịch vụ NVoD (Near Video on Demand) 28

1.7 Ưu nhược điểm của IPTV 29

CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV 32

2.1 Các loại mạng truy cập băng rộng 32

2.2 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang 32

2.2.1 Mạng quang thụ động 33

2.2.2 Mạng quang tích cực 36

2.3 IPTV phân phối trên mạng ADSL 39

2.3.1 ADSL 40

2.3.2 ADSL2 42

2.3.3 VDSL 42

2.4 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp 43

2.4.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC 45

2.4.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp 46

2.5 IPTV phân phối trên mạng Internet 48

2.5.1 Các kênh truyền hình Internet streaming 48

2.5.2 Download Internet 49

2.5.3 Chia sẻ video ngang hàng 50

2.6 Các công nghệ mạng lõi IPTV 50

2.6.1 ATM và SONET/SDH 51

2.6.2 IP và MPLS 52

2.6.3 Metro Ethernet 54

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TRIỂN KHAI IPTV TỚI THUÊ BAO 56

3.1 Tình hình phát triển của IPTV trong khu vực 56

3.2 Tình hình phát triển IPTV tại Việt Nam 57

3.3 So sánh IPTV với truyền hình Internet và CATV, DTH 57

3.3.1 So sánh IPTV với truyền hình Internet 57

3.3.2 So sánh IPTV với CATV, DTH 58

3.4 Mô hình triển khai của NetTV 60

3.4.1 Điều kiện triển khai 61

3.4.2 Tiến độ phát triển: 62

3.4.3 Triển khai NetTV trên FTTH 62

3.4.4 Triển khai NetTV trên ADSL 73

3.4.5 Một số sự cố thường gặp khi triển khai IPTV 82

3.4.6 Mô hình triển khai MyTV 83

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ khối mạng IPTV 12

Hình 1.2: Mô hình hệ thống IPTV 14

Hình 1.3: Cấu trúc chức năng dịch vụ IPTV 16

Hình 1.4: Các thành phần của cấu trúc chức năng 17

Hình 1.5: Truyền Unicast 18

Hình 1.6: Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV 19

Hình 1.7: Truyền broadcast 20

Hình 1.8: Truyền multicast 22

Hình 1.9: Các kết nối IP multicast cho nhiều user IPTV 24

Hình 1.10: Dịch vụ Live TV 25

Hình 1.11: Dịch vụ VoD 26

Hình 1.12: Dịch vụ TVoD 27

Hình 1.13: Dịch vụ Time-ShiftedTV 28

Hình 2.1: Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON 34

Hình 2.2: Kiến trúc đặc trưng của một mạng E-FTTH 37

Hình 2.3: Mô tả khối phân phối quang E-FTTH 37

Hình 2.4 : Triển khai dựa trên nền tảng sẵn có IP DSLAM 39

Hình 2.5: Dùng các sản phẩm Switch L2/L3 quang 39

Hình 2.6: IPTV trên cấu trúc mạng ADSL 41

Hình 2.7: Mạng HFC end-to-end 46

Hình 2.8: Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP và RF 48

Hình 2.9: Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet 48

Hình 2.10: Hạ tầng mạng lõi IPTV 51

Hình 2.11: Topology mạng lõi MPLS 53

Hình 2.12: Sử dụng EVC để cung cấp kết nối IPTV qua mạng lõi 54

Hình 3.1: Mô hình triển khai NetTV 60

Hình 3.2: Mô hình Broadband router FTTH đấu trực tiếp Site router 63

Hình 3.3: Broadband router FTTH đấu switch L2, switch L2 đấu với Site router 64

Hình 3.4: Đăng nhập 65

66

Hình 3.5:Kiểm tra phiên bản Firmware 66

Hình 3.6: Nâng cấp Firmware 66

Hình 3.7: Cấu hình Internet 67

Hình 3.8:Đăng nhập tài khoản của khách hàng 67

Hình 3.9:Khởi động lại 68

Hình 3.10: Cấu hình VLAN Internet/NetTV 69

Hình 3.11: Cấu hình tài khoản Internet 69

Hình 3.12: Khởi động lại 70

Hình 3.13: Đăng nhập 70

Hình 3.14: Chọn Basic 71

Hình 3.15: Chọn loại kết nối 71

Hình 3.16: Chọn LAN 71

Hình 3.17: Cấu hình server và account 72

Hình 3.18 Khởi động lại 72

Hình 3.19: Đăng nhập 72

Hình 3.20: Nhập password 73

Hình 3.21: Mô hình đấu nối không có tính năng wifi 73

Hình 3.22: Mô hình đấu nối có tính năng wifi 73

Hình 3.23.a Mặt sau của modem 74

Hình 3.23.b Măt trước của modem 74

Hình 3.24: Hình ảnh về STB 74

Hình 3.25: Đấu nối bằng cáp A/V trên STB 75

Hình 3.26: Đấu nối cáp A/V với cổng composite 75

Hình 3.27: Đấu nối cáp component tại STB 76

Hình 3.29: Cấu hình WAN 77

Hình 3.30:Cấu hình kết nối IPTV 78

Hình 3.31:Cấu hình các tham số 78

Hình 3.32: Cấu hình tính năng port mapping 79

Hình 3.33: Lưu cấu hình 80

Hình 3.34: Cấu hình DHCP 81

Hình 3.35: Cấu hình tính năng WIFI 82

Hình 3.36: Mô hình triển khai MyTV 84

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: So sánh các công nghệ mạng PON: BPON, GPON, EPON 36

Bảng 2.2: So sánh các công nghệ DSL 44

Bảng2.3: Các chuẩn OC SONET 52

Bảng 2.4: Định dạng MPLS Header 52

Bảng 3.1 Điều kiện lắp đặt IPTV trên đường dây mới 62

Bảng 3.2 Điều kiện lắp đặt IPTV trên đường dây sẵn có 62

Bảng 3.3: Quy định VLAN cho FTTH 64

Bảng 3.4: Danh sách thiết bị mạng Access 64

Bảng 3.5: Thiết bị đầu cuối 64

Bảng 3.6: Danh mục modem ADSL MyTV sử dụng 85

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

AADSL Asymmetric Digital Subscriber

Line

Đường dây thuê bao số bất đốixứng

AON Active Optical Network Mạng quang tích cực

ATM Asynchronnuos Transfer Mode Mode truyền dẫn bất đồng bộ

ATSC Advanced Television Systems

Committee

Hệ thống truyền hình tiên tiến

BBPON Broadband Passive Optical

Network

Mạng quang thụ động băng rộng

CCAS Conditional Access System Hệ thống truy cập có điều kiện

CMTS Cable Modem Termination

System

Hệ thống kết cuối modem cáp

CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm

DDHCP Dynamic Host Configuration

Protocol

Giao thức cấu hình Host động

DRM Digital Rights Management Quản lý quyền nội dung số

DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số

DSLAM Digital Subscriber Line Access

Multiplexer

Bộ ghép kênh truy cập đường dây thuê bao số

DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá video số

EEPG Electronic Program Guide Chỉ dẫn chương trình điện tử

EVC Ethernet Virtual Connection Kết nối ảo Ethernet

FFTP File Transfer Protocol Giao thức vận chuyển file

FTTN Fiber To The Neighbourhood Cáp quang tới vùng lân cận

FTTRO Fiber To The Regional Office Cáp quang tới tổng đài khu vục

G

H

HD High Definition Định dạng chất lượng cao

HDTV High Definition Television Truyền hình chất lượng cao

HFC Hybrid Fiber Coaxial Hỗn hợp cáp quang/đồng trục

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

Secure

Giao thức HTTP bảo đảm

IIETF Internet Engineering Task Force Tổ chức chuyên trách về kỹ thuật

liên mạng

IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức InternetIPTVCD IPTV Cunsumer Device Thiết bị khách hàng IPTV

IRD Integrated Receiver Decoder Bộ giải mã đầu thu tích hợp

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

MMPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia về ảnh động

NNTSC National Television System

Committee

Ủy ban hệ thống truyền hình quốc gia (Mỹ)

OOSI Open Systems Interconnection Liên kết hệ thống mở

OFDM Orthogonal frequency-division

multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao

P

PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động

PSTN Public Switched Telephone

RRTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức streaming thời gian thực

S

SD Standard Definition Định dạng chất lượng chuẩn

SDH Synchronous Digital Hierarchy Ghép kênh cấp độ số đồng bộ

SFN Single Frequency Network Mạng đơn tần

SNMP Simple Network Management

Protocol

Giao thức quản lý mạng đơn giản

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

Streaming Phương thức để phân phối video hoặc nội dung khác trên mạng trong

các luồng nối tiếp nhau theo một tỷ lệ phù hợp với tốc độ dữ liệu được

sử dụng bởi thiết bị hiển thị

TTCP/IP Transmission Control Protocol

Internet Protocol

Giao thức điều khiển vận chuyển trên nền IP

UURL Universal Resource Locator Bộ xác định địa chỉ tài nguyên

V

VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển của mạng Internet toàn cầu nói riêng và công nghệ thông tin nói chung đã đem lại tiến bộ và phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật Internet không những đã rút ngắn khoảng cách về không gian, thời gian mà còn mạng lại cho mọi người, mọi quốc gia và cả thế giới những lợi ích to lớn Tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin là một trong những lợi ích to lớn, có vai trò quan trọng và tầm ảnh hưởng rộng khắp

Với sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet băng rộng còn làm thay đổi cả

về nội dung và kĩ thuật truyền hình Hiện nay truyền hình có nhiềudạng khác nhau: truyền hình số, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, truyềnhình Internet và IPTV IPTV đang là cấp độ cao nhất và là công nghệ truyền hình của tương lai Sự vượt trội trong kĩ thuật truyền hình của IPTV là tính năng tương tác giữa hệ thồng với người xem, cho phép người xem chủ độngvề thời gian và khả năng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác trên hệ thồng nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.Hiện nay trên thế giới IPTV đã được triển khai rộng khắp và ngày đang nâng cáo chất lượng dịch vụ Dịch vụ IPTV đã có mặt ở Việt Nam từ năm 2006 nhưng chỉ dưới hình thức thí điểm và không nhiều người biết đến Nhưng đến nay với sự hấp dẫn mà dịch vụ đem lại cho khách hàng cũng như đem lại nguồn thu nhâp lớn cho nhà mạng, IPTV đang được nâng cấp và phát triển mạnh mẽ

Với sự hướng dẫn và động viên, khích lệ của thầy Ngô Đức Thiện và mong muốn tìm hiểu công nghệ mới em đã lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu dịch vụ IPTV và

mô hình triển khai tới thuê bao” Nội dung báo cáo gồm hai phần Lý thuyết và Thực hành được trình bày trong 3 chương như sau:

Chương I: Tổng quan dịch vụ IPTV

Chương II: Các kỹ thuật phân phối mạng IPTV

Chương III: Mô hình triển khai IPTV tới thuê bao

Trong quá trình làm đố án do hạn chế về mặt kiến thức cũng như IPTV là một công nghệ mới ở Việt Nam nên em chưa có nhiều kiện để tìm hiẻu sâu Do vậy đồ án

sẽ không tránh khỏi những thiếu xót, mong được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đặng Thái Sơn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN DỊCH VỤ IPTV 1.1 Sơ lược về truyền hình số

Sử dụng phương pháp số để tạo, lưu trữ và truyền tín hiệu của chương trình truyền hình trên kênh thông tin mở rộng ra một khả năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết

bị truyền hìnhđã được nghiên cứu trước Trong một số ứng dụng, tín hiệu số được thay thế hoàn toàn cho tín hiệu tương tự vì có khả năng thể hiện được các chức năng mà tín hiệu tương tự hầu như không thể làm được hoặc rất khó thực hiện, nhất là trong việc

xử lý tín hiệu và lưu trữ

1.1.1 Đặc điểm của truyền hình số

•Có khả năng phát hiện lỗi và sửa sai

•Thu di động tốt Người xem dù đi trên ô tô, tàu hỏa vẫn xem được các chương trình truyền hình Sở dĩ như vậy là do xử lý tốt hiện tượng Doppler

•Truyền tải được nhiều loại thong tin

•Ít nhạy với nhiễu với các dạng méo xảy ra trên đường truyền, bảo toàn chất lượng hình ảnh Thu số không còn hiện tượng “bóng ma” do các tia sóng phản xạ từ nhiều hướng đến máy thu Đây là vấn đề mà hệ analog đang không khắc phục được

•Phát nhiều chương trình trên một kênh truyền hình

•Tiết kiệm được tài nguyên tần số

Một trong những ưu điểm của truyền hình số là tiết kiệm phổ tần số Một transponder 36 MHz truyền được 2 chương trình truyền hình tương tự song có thể truyền được 10 -12 chương trình truyền hình số (gấp 5-6 lần)

Một kênh 8 MHz (trên mặt đất) chỉ truyền được 1 chương trình truyền hình tương tự song có thể truyền được 4 ÷ 5 chương trình truyền hình số đối với hệ thống ATSC, 4 ÷ 8 chương trình đối với hệ DVB – T (tùy thuộc M-QAM, khoảng bảo vệ và FEC)

•Bảo toàn chất lượng

•Tiết kiệm năng lượng, chi phí khai thác thấp: Công suất phát không cần quá lớn

vì cường độ điện trường cho thu số thấp hơn cho thu analog (độ nhạy máy thu số thấp hơn -30 db đến -20 db so với máy thu analog)

•Mạng đơn tần (SFN): cho khả năng thiết lập mạng đơn kênh, nghĩa là nhiều máy phát trên cùng một kênh song Đây là sự hiệu quả lớn xét về mặt công suất và tần số

•Tín hiệu số dễ xử lý, môi trường quản lý điều khiển và xử lý rất thân thiện với máy tính…

1.1.2 Các phương thức truyền dẫn truyền hình số

1.1.2.1 Truyền hình số qua vệ tinh

Kênh vệ tinh (khác với kênh cáp và kênh phát sóng trên mặt đất) đặc trưng bởi băng tần rộng và sự hạn chế công suất phát Khuếch đại công suất của Transponder làm việc gần như bão hòa trong cácđiều kiện phi tuyến

1.1.2.2 Truyền hình số qua cáp

Điều kiện truyền các tín hiệu số trong mạng cáp tương đối dễ hơn, vì các kênh là

tuyến tính với tỷ số công suất song mang trên tạp (C/N) tương đối lớn Tuy nhiên, độ rộng băng tần kênh bị hạn chế (8 MHz), đòi hỏi phải dùng các phương pháp điều chế

số có hiệu quả cao hơn so với truyền hình theo qua vệ tinh

1.1.2.3 Truyền hình số qua sóng mặt đất

Diện phủ song hẹp hơn so với truyền qua vệ tinh song dễ thực hiện hơn so với mạng cáp Cũng bị hạn chế bởi băng thông nên sử dụng phương pháp điều chế OFDM nhằm tăng dung lượng dẫn qua 1 kênh song và khắc phục các hiện tượng nhiễu ở truyền hình mặt đất tương tự

Tóm lại:

Truyền hình số trong cả 3 môi trường có sự bổ sung, hỗ trợ cho nhau Nếu truyền hình qua vệ tinh có thể phủ sóng một khu vực rất lớn với số lượng chương trình lên đến hàng trăm thì tín hiệu số trên mặt đất dùng để chuyển các chương trình khu vực, nhằm vào một số lượng không lớn người thu

Đồng thời, ngoài việc thu bằng Anten nhỏ của máy tính xách tay Thu trên di động (ô tô, máy bay…) Truyền hình số truyền qua mạng cáp phục vụ thuận lợi cho đối tượng là cư dân ở các khu đông đúc, không có điều kiện lắp Anten thu vệ tinh hay Anten mặt đất

1.2 Lịch sử phát triển của IPTV

Sự phát triển không ngừng của internet kéo theo đó rất nhiều dịch vụ Trong đó nổi bật và đang có xu hướng phát triển mạnh là công nghệ IPTV-dịch vụ truyền hình bằng rộng qua kết nối inter net IPTV hội tụ đủ ba mảng dịch vụ quan trọng hiện nay

là voice, data, video IPTV là mạng truyền hình kết hợp chặt chẽ với mạng viễn thông Nói rộng hơn IPTV là dịch vụ giá trị gia tăng sử dụng mạng băng thông rộng IP phục

vụ cho nhiều người dùng(user) Các user có thể thông qua máy tính PC hoặc máy thu hình phổ thông cộng với hộp phối ghép set-top-box(STB) để sử dụng dịch vụ IPTV là công nghệ truyền dẫn hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng qua internet băng rộng Ngoài các dịch vụ truyền hình quảng bá thông thường, Video theo yêu cầu(Video on demand-VOD), IPTV còn hỡ trợ sự tương tác giữa người xem với chương trình và đây cũng là điểm đặc biệt và hấp dẫn nhất của IPTV Không đơn thuần là truyền hình như truyền hình cáp truyền thống, IPTV là một tổng thể chuỗi các dịch vụ truyền hình có tính tương tác Ngoài việc tự do lựa chọn chương trình hay phim muốn xem, người sử dụng có thể tham gia các cuộc hội thảo từ xa, chơi game, mua hàng qua TV hoặc viết blog video, nhắn tin qua TV,…

Hình 1.1: Sơ đồ khối mạng IPTV

1.2.1 Lịch sử phát triển trên thế giới

Năm 1994, World News Now của ABC đã có buổi trình chiếu truyền hình quảng cáo quan mạng Internet đầu tiên, sử dụng phần mềm CU-SeeMe videoconferencing

Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện vào năm 1995, với sự thành lập Precept Software bởi Judith Étrin và Bill Carrico Họ đã thiết kế và xây dựng một sản phẩm 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 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 tiền hành nghiên cứu live webcasts với WFAA-TV trong 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 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 Lịch sử phát triển ở Việt Nam

Ở Việt Nam, các kênh truyền hình cáp và analog chỉ có thể phủ sóng trong nước còn truyền hình kỹ thuật số qua vệ tinh (DTH) cần có khoản đầu tư lớn mới có thể phát triển ra thế giới Do đó, lợi thế của IPTV là tận dụng hạ tầng mạng Internet sẵn có và khả năng kết nối toàn cầu Người dùng còn có thể xem lại mọi chương trình họ thích

mà không bị lệ thuộc vào thời gian phát sóng Một số kênh truyền hình trực tuyến đang tìm lối đi riêng khi mà những dịch vụ tiện ích của truyền hình truyền thống chưa

đủ thỏa mãn nhu cầu của thời đại công nghệ số Song song với sự phát triển về dịch vụ

ADSL, nhà nước cũng đã có chính sách mở hơn, cho phép tư nhân tham gia vào lĩnh vực sản xuất chương trình và sở hữu các kênh truyền hình riêng.

Tín hiệu được truyền qua hạ tầng mạng ADSL và thông qua bộ giải mã truyền thẳng lên TV Ngoài những tiện ích thông thường, iTV còn cho phép xem lại các chương trình đã phát song trong vòng 48h của nhiều kênh nổi tiếng Trong khi đó, chỉ

có NetTV.vn, do công ty DINL của tổng công ty truyền thông đa phương tiện Việt Nam (VTC) phát triển, là kênh truyền hình trực tuyến thời gian thực trong nước đầu tiền Những chuyên mục như công nghệ và cuộc sống, thị trường tiêu dung, mua sắm,

ẩm thực, … đều được NetTV tự dàn dựng và sản xuất độc lập chứ không mượn lại các chương trình của các kênh khác Theo bà Nguyễn Mai Anh, Giám đốc truyền thông của NetTV, một trong những trở ngại cho sự phát triển IPTV tại Việt Nam là yêu cấu đường truyền ADSL phải đạt trên 300Kb/giây trong khi các hộ gia đình thường chọn gói dịch vụ giá rẻ với tốc độ chỉ bằng 1/3 Tuy nhiên Việt Nam là nước có mức độ tăng trưởng Internet cao Biểu hiện đó là hiện nay dịch vụ đang được triển khai mạnh

mẽ ở ba nhà mạng lớn đó là iTV của FPT triển khai năm 2006, MyTV của VNPT triển khai năm 2009 và mới đây nhất vào tháng 7/2011 Viettel đã đưa NetTV vào triển khai

1.3 Khái niệm IPTV

Công nghệ IPTV đang giữ phần quan trọng và có hiệu quả cao trong các mô hình kinh doanh truyền hình thu phí Nhưng thực chất nghĩa của từ viết tắt IPTV là gì và ảnh hưởng của nó đối với người xem truyền hình như thế nào?

Khi mới bắt đầu IPTV được gọi là Truyền hình giao thức Internet (Internet Protocol Television) hay Telco TV hoặc Truyền hình băng rộng (Broadband Television) Thực chất tất cả các tên đều được sử dụng để nói đến việc phân phối truyền hình băng rộng chất lượng cao hoặc nội dung âm thanh và hình ảnh theo yêu cầu trên một mạng băng rộng IPTV là một định nghĩa chung cho việc áp dụng để phân phối các kênh truyền hình truyền thống, phim truyện, và nội dung video theo yêu cầu trên một mạng riêng IPTV có một số điểm đặc trưng sau:

Hỗ trợ truyền hình tương tác: khả năng của hệ thống IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phân phối đầy đủ các ứng dụng của truyền hình tương tác Các dạng dịch vụ IPTV có thể được phân phối bao gồm chuẩn truyền hình trực tiếp, truyền hình hình ảnh chất lượng cao HDTV (High Definition Television), các trò chơi tương tác và truy cập Internet tốc độ cao

Dịch thời gian: IPTV kết hợp với một bộ ghi hình video số cho phép dịch chuyển thời gian để xem nội dung chương trình, đây là một kỹ thuật ghi hình và lưu trữ nội dung để có thể xem lại sau

Tính cá nhân: một hệ thống IPTV end-to-end hỗ trợ thông tin có tính hai chiều và cho phép các user xem các chương trình theo sở thích, thói quen…Hay cụ thể hơn là cho các user xem cái gì họ muốn vào bất kỳ lúc nào

Yêu cầu băng thông thấp: để thay thế cho việc phân phối mọi kênh cho mọi user, công nghệ IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chỉ phân phối các kênh mà user

đã yêu cầu Đây là đặc điểm hấp dẫn cho phép các nhà khai thác mạng bảo toàn được băng thông của họ

Nhiều thiết bị có thể sử dụng được: việc xem nội dung IPTV không giới hạn cho Tivi Khách hàng có thể sử dụng PC của họ và các thiết bị di động để truy cập các dịch

vụ IPTV

1.4 Cấu trúc mạng IPTV

Có rất nhiều tài liệu trình bày cấu trúc của mạng IPTV, trong phần này trình bày cấu trúc mạng IPTV theo hai vấn đề Thứ nhất là cơ sở hạ tầng của mạng IPTV, đưa ra các thành phần của một hệ thống IPTV end-to-end Vấn đề thứ hai là cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV, nội dung phần này nói lên chức năng của từng thành phần cụ thể tham giao vào công việc phân phối nội dung IPTV

1.4.1 Cơ sở hạ tầng mạng

Hình 1.2: Mô hình hệ thống IPTV

1.4.1.1 Trung tâm dữ liệu IPTV

Cũng như với hệ thống truyền hình vệ tinh số hay truyền hình cáp, dịch vụ IPTV cũng cần có trung tâm dữ liệu hay Headend Trung tâm dữ liệu IPTV (IPTV Data Center) hay Headend là nơi nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm video nội bộ, các bộ tập trung nội dung, các nhà sản xuất nội dung và các kênh truyền hình

vệ tinh, mặt đất, truyền hình cáp Mỗi lần nhận như vậy, một số thành phần phần cứng khác nhau như bộ giải mã, các server video, các router IP và các phần cứng bảo an chuyên dụng đều được sử dụng để chuẩn bị nội dung sẽ được phân phối trên mạng IP Cộng với một hệ thống quản lý thuê bao IPTV về thuộc tính (profile) và hóa đơn thanh toán Chú ý rằng, vị trí vật lý của trung tâm dữ liệu IPTV sẽ được xác định bởi nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hạ tầng mạng

Một head end mang một kênh riêng và mã hóa nó dưới định dạng video số, như MPEG-2 Hiện nay các nhà cung cấpdịch vụ broadcast cũng bắt đầu sử dụng mã hóa MPEG-4 vì nó có một số ưu điểm hơn so với MPEG-2 như yêu cầu tốc bộ bit thấp cho

cả tín hiệu truyền hình SD và HD.Sau khi mã hóa, mỗi kênh được đóng gói IP và được truyền qua mạng Các kênhnày là các dòng IP multicast điển hình, tuy nhiên một số nhà sản xuất cũng sử dụng luồng IP unicast IP multicast có rất nhiều ưu điểm vì nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ truyền một luồng IP trên kênh broadcast từ video head end đến mạng truy nhập của nhà cung cấp dịch vụ Cách này có rất nhiều ưu điểm khi nhiều người sử dụng muốn sử dụng cùng một kênh broadcast tại cùng thời điểm

1.4.1.2 Mạng truy cập băng thông rộng

Việc phân phối các dịch vụ IPTV theo yêu cầu kết nối one-to-one, nếu trong trường hợp việc triển khai IPTV trên diện rộng thì số kết nối one-to-one sẽ tăng lên

Do đó, yêu cầu về băng thông trên mạng là khá lớn Những tiến bộ về công nghệ mạng cho phép các nhà cung cấp viễn thông có được một số lượng lớn các mạng băng rộng Riêng mạng truyền hình cáp thì sử dụng hỗn hợp cả cáp đồng trục và cáp quang để đáp ứng cho việc phân phối nội dung IPTV

1.4.1.3 Thiết bị khách hàng IPTVCD

Thiết bị khách hàng IPTVCD (IPTV Consumer Device) là các thành phần cho phép user truy cập dịch vụ IPTV IPTVCD kết nối tới mạng băng rộng, chúng đảmnhiệm chức năng giải mã, xử lý các luồng tín hiệu tới từ mạng IP IPTVCD được

hỗ trợ các kỹ thuật tiên tiến để tối thiểu hóa hoặc loại trừ hoàn toàn ảnh hưởng của các vấn đề về mạng khi xử lý nội dung IPTV Có rất nhiều dạng IPTVCD như gateway cho khu dân cư, bộ giải mã set-top-box, bảng điều khiển trò chơi…

1.4.1.4 Mạng gia đình

Mạng gia đình tại thuê bao cung cấp dịch vụ IPTV đến khách hàng Có rất nhiều loại mạng tại thuê bao khác nhau nhưng dịch vụ IPTV yêu cầu băng thông cao tại mạng của thuê bao Điểm cuối trong mạng của thuê bao mà TV được kết nối đến là set-top-box

1.4.2 Cấu trúc chức năng của dịch vụ IPTV

Một mạng IPTV có thể bao gồm nhiều thành phần cơ bản, nó cung cấp một cấu trúc chức năng cho phép phân biệt và chuyên môn hoá các nhiệm vụ Hình 1.2 chính bày sáu thành phần chính của cấu trúc chức năng được tạo thành bởi các chức năng sau: cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điều khiển IPTV, truyền dẫn IPTV, thuê bao và bảo an

1.4.2.1 Cung cấp nội dung

Tất cả nội dung được sử dụng bởi dịch vụ IPTV, bao gồm VoD và truyền hình quảng bá sẽ phải thông qua chức năng cung cấp nội dung, ở đó các chức năng tiếp nhận, chuyển mã và mã hóa sẽ tạo nên các luồng video số có khả năng được phân phối qua mạng IP

1.4.2.2 Phân phối nội dung

Khối phân phối nội dung bao gồm các chức năng chịu trách nhiệm về việc phân phối nội dung đã được mã hoá tới thuê bao Thông tin nhận từ các chức năng vận truyển và điều khiển IPTV sẽ giúp phân phối nội dung tới thuê bao một cách chính xác Chức năng phân phối nội dung sẽ bao gồm cả việc lưu trữ các bản copy của nội dung để tiến hành nhanh việc phân phối, các lưu trữ tạm thời (cache) cho VoD và các bản ghi video cá nhân Khi chức năng thuê bao liên lạc với chức năng điều khiển IPTV

để yêu cầu nội dung đặc biệt, thì nó sẽ gửi tới chức năng phân phối nội dung để có được quyền truy cập nội dung

Hình 1.3: Cấu trúc chức năng dịch vụ IPTV

1.4.2.3 Điều khiển IPTV

Các chức năng điều khiển IPTV là trái tim của dịch vụ Chúng chịu trách nhiệm

về việc liên kết tất cả các chức năng khác và đảm bảo dịch vụ hoạt động ở cấp độ thích hợp để thoả mãn nhu cầu của khách hàng Chức năng điều khiển IPTV nhận yêu cầu

từ thuê bao, liên lạc với chức năng phân phối và vận chuyển nội dung để đảm bảo nội dung được phân phối tới thuê bao Một chức năng khác của điều khiển IPTV là cung cấp hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide), EPG được thuê bao sử dụng để chọn nội dung theo nhu cầu Chức năng điều khiển IPTV cũng sẽ chịu trách nhiệm về quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Rights Management) được yêu cầu bởi thuê bao để có thể truy cập nội dung

1.4.2.4 Chức năng vận chuyển IPTV

Sau khi nội dung yêu cầu từ thuê bao được chấp nhận, chức năng vận chuyển IPTV sẽ chịu trách nhiệm truyền tải nội dung đó tới thuê bao, và cũng thực hiện truyền ngược lại các tương tác từ thuê bao tới chức năng điều khiển IPTV

1.4.2.5 Chức năng thuê bao

Chức năng thuê bao bao gồm nhiều thành phần và nhiều hoạt động khác nhau, tất

cả đều được sử dụng bởi thuê bao để truy cập nội dung IPTV Một số thành phần chịu trách nhiệm liên lạc thông tin với chức năng truyền dẫn, ví dụ như truy cập getway kết nối với DSLAM, hay trình STB sử dụng trình duyệt web để kết nối với Middleware server Trong chức năng này, STB lưu trữ một số các thành phần quan trọng như các key DRM và thông tin xác thực user Khối chức năng thuê bao sẽ sử dụng EPG cho phép khách hàng lựa chọn hợp đồng để truy cập và yêu cầu nó từ các chức năng điều khiển IPTV Nó cũng nhận các giấy phép số và các key DRM để truy cập nội dung

1.4.2.6 Bảo an

Tất cả các chức năng trong mô hình IPTV đều được hỗ trợ các cơ chế bảo an tại các cấp độ khác nhau Chức năng cung cấp nội dung sẽ có bộ phận mật mã được cung cấp bởi nhà cung cấp nội dung Chức năng phân phối nội dung sẽ được đảm bảo thông qua việc sử dụng DRM Các chức năng điều khiển và vận chuyển sẽ dựa vào các chuẩn bảo an để tránh các thuê bao không được xác thực có quyền sửa đổi và truy cập nội dung Chức năng thuê bao sẽ bị giới hạn sử dụng các cơ chế bảo an được triển khai tại STB và Middleware server Tóm lại, tất cả các ứng dụng và các hệ thống hoạt động trong môi trường IPTV sẽ có các cơ chế bảo an luôn sẵn sàng được sử dụng để trách các hoạt động trái phép

Các thành phần trong môi trường IPTV sẽ tương ứng với các chức năng

Ví dụ,chức năng điều khiển IPTV bao gồm các thành phần Middleware và quản

lý quyền nội dung số DRM Khi phân phối các nhiệm vụ, một nhóm phụ trách các chức năng điều khiển IPTV sẽ có khả năng sắp xếp tất cả các ứng dụng tương ứng với các thành phần cho chức năng đó Hình 1.3 mô tả các thiết bị thực hiện các chức năng trong môi trường IPTV

Hình 1.4: Các thành phần của cấu trúc chức năng

1.5 Phân phối nội dung IPTV

Các kiểu lưu lượng mạng IP thời gian thực khác nhau được tạo ra bởi các loại dịch vụ trên nền IP khác nhau như VoIP và truy cập Internet tốc độ cao Với mỗi loại dịch vụ có những đặc điểm riêng về nội dung, vì thế cần phải có những phương thức phân phối thích hợp Hiện nay có ba phương thức dùng để phân phối nội dung IPTV qua mạng IP là unicast, broadcast và multicast

1.5.1 Unicast

Đây là một khái niệm chỉ sự trao đổi thông tin trong đó thông tin được gửi từ một điểm này đến một điểm khác Có nghĩa là chỉ có một người gửi và một người nhận Cho đến nay thì việc truyền thông tin theo cơ chế chỉ một nguồn và một đích này vẫn chiếm ưu thế trong mạng LAN (ví dụ : Ethernet ) và trong các mạng IP hỗ trợ chế độ Unicast Người dùng mạng cũng khá quen thuộc với các ứng dụng sử dụng chế độ Unicast, như: http, smtp, telnet, ftp… Và các ứng dụng này có sử dụng giao thức TCP, đây là một giao thức truyền tin tin cậy

Hình 1.5: Truyền Unicast

Nhìn vào hình 1.5, bạn có thể thấy rằng unicast được dùng để trao đổi dữ liệu giữa 2 thiết bị Trong gói tin unicast, địa chỉ của thiết bị đích được xem như là địa chỉ đích và có thể định tuyến qua liên mạng

Trong hệ thống IPTV, mọi luồng video IPTV đều được gửi tới một IPTVCD Vì thế, nếu có nhiều hơn một user IPTV muốn nhận kênh video tương tự thì IPTVCD sẽ cần tới một luồng unicast riêng rẽ Một trong các luồng đó sẽ truyền tới các điểm đích qua mạng IP tốc độ cao Nguyên tắc thực thi của unicast trên mạng IP là dựa trên việc phân phối một luồng nội dung được định hướng tới mỗi user đầu cuối Từ góc độ của

kỹ thuật này, thì việc cấu hình thực thi khá dễ dàng; tuy nhiên nó không có hiệu quả về băng thông mạng

Hình 1.6: Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV

Như hình 1.6, khi nhiều user IPTV truy cập cùng một kênh IPTV tại cùng một thời điểm, thì một số các kết nối định hướng được thiết lập qua mạng Trong ví dụ này, server cần cung cấp kết nối tới mọi thuê bao có yêu cầu truy cập Kênh 10, với tổng số

là năm luồng riêng rẽ bắt đầu từ server nội dung và kết thúc tại router đích Năm kết nối này sau đó được định tuyến tới các điểm đích của nó Các kết nối được kéo dài tới hai tổng đài khu vực, với ba kết nối tới tổng đài khu vực 1 và hai kết nối tới tổng đài khu vực 2 Sau đó các kết nối được thiết lập giữa các router tại tổng đài khu vực với các gateway đặt trong năm hộ gia đình Đây là phương thức truyền dẫn IP video tốt cho các ứng dụng theo yêu cầu như VoD, ở đó mỗi thuê bao nhận một luồng duy nhất

1.5.2 Broadcast

Broadcast là khái niệm chỉ chế độ trao đổi thông tin trong đó thông tin được gửi

từ một điểm này tới tất cả các điểm khác, có nghĩa là từ một nguồn tới tất cả các đích

có kết nối trực tiếp với nó

Broadcast cũng được dùng trong mạng LAN, nó được dùng khi muốn gửi cùng một bản tin tới tất cả các máy tính khác trong mạng LAN (Ví dụ trong thuật toán ARP : Address Resolution Protocol ) Các giao thức lớp mạng (Lớp 3 trong mô hình OSI) cũng có sử dụng một dạng của Broadcast để truyền cùng một bản tin tới tất cả các máy tính trong một mạng logic Ví dụ đối với giao thức lớp 3 là IP: 192.168.10.255/24 là một địa chỉ Broadcast tới mạng 192.168.10.0/24

Hình 1.7: Truyền broadcast

Gói tin broadcast được được dùng để gửi thông tin đến tất cả các thiết bị còn lại trong một mạng Như hình 1.7, khi máy 172.16.4.1 gửi một gói tin broadcast ra ngoài thì tất cả các máy còn lại trong mạng đều nhận được gói tin broadcast này Khi một máy nhận được một gói tin broadcast, nó xử lý gói tin này như là một gói tin unicast khác Địa chỉ đích trong gói tin broadcast khác với unicast ở chỗ đó là địa chỉ broadcast

Broadcast rất quan trọng trong một số dịch vụ mạng, chẳng hạn như dịch vụ DHCP sử dụng broadcast để tìm DHCP server v.v… Hay khi một máy muốn biết thông tin của tất cả các máy còn lại trên mạng thì nó sử dụng broadcast

Một vài ví dụ về broadcast:

•Ánh xạ địa chỉ lớp trên thành địa chỉ lớp dưới

•Yêu cầu một địa chỉ

•Các giao thức định tuyến như RIP

Không giống như unicast có thể được định tyến qua liên mạng, các gói tin broadcast thường bị giới hạn trong một mạng cục bộ Giới hạn này phụ thuộc vào cấu hình của router biên và loại broadcast Có 2 loại broadcast: directed broadcast và limited broadcast

Director broadcast:

Một directed broadcast hữu ích khi muốn gửi một broadcast đến tất cả các thiết bị trong một mạng khác.Ví dụ, một máy ở ngoài mạng muốn gửi thông tin đến tất cả các máy trong mạng 172.16.4.0/24, địa chỉ đích gói tin sẽ là 172.16.4.255 Mặc định các router không chuyển directed broadcast, nhưng chúng có thể được cấu hình để làm điều này

Limited broadcast

Limited broadcast bị giới hạn trong một mạng cục bộ Những gói tin này sử dụng địa chỉ đích là 255.255.255.255 Các router không chuyển các gói tin loại này Các gói tin này chỉ xuất hiện trên mạng cục bộ Vì lý do này mà một mạng IPv4 được xem như là một broadcast domain Các router hình thành đường biên cho một broad domain

Ví dụ, trong hình 1.9 một máy trong mạng 172.16.4.0/24 sẽ quảng bá thông tin đến tất cả các máy còn lại trên mạng của nó bằng cách dung một gói tin với địa chỉ đích là 255.255.255.255

Các gói tin broadcast chiếm băng thông mạng và ảnh hưởng đến các thiết bị khác

vì phải nhận và xử lý nó Mạng càng lớn, broadcast càng tăng lên làm ảnh hưởng đến hiệu suất mạng Do đó, cần phải có giải pháp để giới hạn broadcast Giải pháp có thể

sử dụng router để chia một broadcast domain thành các subnet vì router hoạt động ở lớp network có khả năng phân cách broadcast domain Khi đố hiệu suất mạng được cải thiện

Trong triển khai IPTV, các mạng IP cũng hỗ trợ chức năng truyền broadcast, về mặt nào đó giống như kênh IPTV được đưa tới mọi thiết bị truy cập được kết nối vào mạng băng rộng Khi một server được cấu hình truyền broadcast, một kênh IPTV gửi tới tất cả các thiết bị IPTVCD được kết nối vào mạng bất chấp thuê bao có yêu cầu kênh đó hay không Đây sẽ là vấn đề chính do các tài nguyên IPTVCD bắt buộc phải hoạt động để xử lý các gói tin không mong muốn Một vấn đề khác mà broadcast không phù hợp cho các ứng dụng IPTV là trong thực tế kỹ thuật truyền thông tin này không hỗ trợ việc định tuyến

Từ lâu, hầu hết các mạng đã mở rộng việc sử dụng các router, nhưng nếu truyền broadcast thì không sử dụng định tuyến Đây là lý do làm mạng và các thiết bị IPTVCD khác bị tràn ngập khi tất cả các kênh được gửi tới tất cả mọi người

1.5.3 Multicast

Multicast dùng để chỉ chế độ trao đổi thông tin trong đó thông tin được gửi từ một điểm tới một tập các điểm khác còn lại, tức là một nguồn và nhiều đích (không phải là tất cả) Một số giao thức lớp 3, ví dụ như giao thức OSPF cũng dùng Multicast ( với địa chỉ 224.0.0.5 ) để truyền đi thông tin cập nhật định tuyến đến DR và BDR.Multicast là giao tiếp giữa một người gửi và người nhận nhiều trên mạng Multicast là cách hữu hiệu để truyền văn bản, âm thanh, video đến một nhóm người trên mạng Internet hoặc mạng nội bộ Thay vì phải gửi thông tin tới từng cá nhân, thông tin sẽ được gửi cho cả nhóm multicast Multicast có thể thực hiện trên nhiều mô hình mạng nhưng ở đây chỉ đề cập đến multicast trên Internet Multicast là cách truyền dữ liệu từ một-nhiều (one-to-many) Ngược với phương pháp unicast - gửi thông tin trên Internet theo cách truyền dữ liệu một-một (one-to-one) Nếu multicast có thể so

sánh với cuộc gọi chung cho nhiều người (conference call) thì unicast có thể so sánh với cuộc gọi riêng giữa hai người Multicast cho phép một trạm gửi gói dữ liệu đến một nhóm trạm Bên nhận sẽ trả lời và thông tin đáp ứng sẽ được gửi đến mọi thành viên trong nhóm multicast Trên Internet một nhóm bao gồm các máy tính ở trên nhiều mạng con khác nhau ở bất kỳ nơi nào.

Hình 1.8: Truyền multicast

Multicast được thiết kế để bảo toàn băng thông của mạng IPv4 Nó làm giảm lưu lượng bằng cách cho phép một thiết bị gửi thông tin đến một nhóm các thiết bị Nếu sử dụng unicast, khi muốn gửi một thông tin gì đó đến một nhóm các thiết bị, máy gửi phải gửi từng gói tin riêng rẽ đến từng thiết bị trong nhóm Nhưng với multicast máy chỉ cần gửi một gói tin với địa chỉ đích là địa chỉ multicast

Máy tính cho bộ định tuyến biết nó muốn nhận thông tin từ một multicast Bộ định tuyến này báo cho bộ định tuyến tiếp theo gần với nguồn của multicast biết điều đó Quá trình nầy được tiếp tục đến khi đường đi được thiết lập từ nguồn multicast đến máy muốn nhận multicast Kết quả là chỉ có các bộ định tuyến cần thiết mới nhận được các gói multicast Các bộ định tuyến không tham gia sẽ không nhận được gói, việc nầy làm giảm lưu thông và giúp cho tiến trình hiệu quả hơn

Multicast trên Internet diễn ra trên MBone (Multicast Backbone) Hiện giờ cấu hình multicast trên Internet bao gồm các bộ định tuyến có khả năng multicast, gọi là mrouter và bộ định tuyến dùng cho unicast gọi là urouter Cấu hình này sẽ không cần thiết nếu tất cả các các bộ định tuyến có khả năng multicast MBone thuộc phần trên cùng của Internet đóng vai trò như là mạng ảo bao gồm các mrouter, được vây quanh bởi các router Mrouter phải truyền gói IP multicast tới các mrouter khác Tuy nhiên chúng bị vây quanh bởi các urouter mà các urouter này không biết xử lý các gói multicast Để giải quyết vấn đề này các đường dẫn đi qua các urouter cần được thiết

lập Gói IP multicast sẽ được đóng gói thành các gói IP unicast khi đi qua đường dẫn Kết quả là MBone bao gồm tập hợp các mrouter được nối kết với nhau bởi các đường dẫn, các đuờng dẫn nầy phủ kín Internet.

RTP (Real-time Transport Protocol) là giao thức kết hợp với multicast để truyền các âm thanh thời gian thực, video, và các thông tin khác trên mạng multicast Trong khi IP multicast định nghĩa cách để thiết lập nhóm multicast, thì RTP định nghĩa cách truyền thông tin thời gian thực đến các thành viên trong nhóm và kiểm tra chất lượng thông tin được truyền đi

IP multicast là chuẩn mở của IETF (Internet Engineering Task Force), dùng để truyền dữ liệu tới nhiều người nhận Thành viên trong nhóm multicast có thể thay đổi Người dùng có thể tham gia hoặc rời bỏ nhóm bất kỳ lúc nào, và có thể là thành viên của nhiều nhóm multicast Hơn nữa, bất kỳ người dùng nào cũng có thể là nguồn multicast khi gửi dữ liệu tới một nhóm multicast nào đó

Một vài ví dụ về Multicast:

•Truyền video và audio

•Các giao thức định tuyến trao đổi thông tin

•Cung cấp tin tức

Multicast client

Những thiết bị nhận dữ liệu multicast được gọi là multicast client Multicast client sử dụng các dịch vụ được khởi tạo bởi một chương trình client đồng ý tham gia vào nhóm multicast

Mỗi nhóm multicast được biểu diễn bằng một địa chỉ đích multicast IPv4 Khi một thiết bị đồng ý vào nhóm multicast, thiết bị xử lý gói tin multicast giống như gói tin unicast IPv4 dành một khoảng địa chỉ multicast từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255.Trong phạm vi triển khai IPTV, mỗi nhóm multicast được truyền broadcast các kênh truyền hình và các thành viên của nhóm tương đương với các thiết bị IPTVCD

Vì thế, mỗi kênh IPTV chỉ được đưa tới IP-STB muốn xem kênh đó Đây là cách hạn chế được lượng tiêu thụ băng thông tương đối thấp và giảm gánh nặng xử lý trên server Hình 1.8 mô tả tác động của việc sử dụng kỹ thuật multicast trong ví dụ phân phối cho năm thuê bao truy cập Kênh 10 IPTV cùng một lúc

Hình 1.9: Các kết nối IP multicast cho nhiều user IPTV

Như hình, chỉ bản copy đơn được gửi từ server nội dung tới router phân phối Router này sẽ tạo ra hai bản copy của luồng thông tin tới và gửi chúng tới các router đặt tại các tổng đài khu vực theo các kết nối IP định hướng Sau đó, mỗi router sẽ tạo

ra các bản copy khác để cung cấp cho các thuê bao muốn xem Vai trò quan trọng của phương thức này là làm giảm số kết nối IP và dung lượng dữ liệu đi ngang qua mạng Đây là phương thức thường được các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để phát quảng bá các chương trình trực tiếp và là một kỹ thuật có hiệu suất cao cho hạ tầng mạng IP đang tồn tại Phương thức này không có lợi trong tuyến hướng lên (upstream) luồng thông tin giữa các thiết bị IPTVCD và broadcast server Cần chú ý rằng, việc phát multicast nội dung IPTV thường phức tạp hơn nhiều nếu so sánh với mô hình thông tin unicast và broadcast

Tóm lại:

Unicast cho phép bạn gửi dữ liệu tới một nơi nhận nó sẽ giúp tăng chất lưọng dịch vụ Khi cung cấp dịch vụ xem video trực tuyến nếu sử dụng unicast server chất lượng của bộ phim sẽ tuyệt vời nhưng sẽ phải trả giá là tại một thời điểm chỉ có một client được truy nhập tới dịch vụ của bạn

Broadcast ngược lại cho phép bạn gửi dữ liệu đến tất cả mọi host trong một mạng con Trở lại với ví dụ trên bộ phim video của bạn sẽ được gửi tới tất cả mọi host trong mạng con cho dù người ta không muốn Việc làm này làm cạn kiệt tài nguyên và có thể dẫn đến giảm chất lượng dịch vụ

Multicast kết hợp được các ưu điểm của 2 loại trên Với ví dụ trên nó cho phép bạn đảm bảo những người cần đều có thể được nhận dữ liệu để xem video của bạn đồng thới cũng đảm bảo chất lượng của các video là chấp nhận được

1.6 Các dịch vụ IPTV

Các dịch vụ của IPTV là rất phong phú có thể chia ra 3 nhóm:

Dịch vụ truyền hình trên Internet: cung cấp cho những kênh truyền hình cùng với các tính năng khi sử dụng dịch vụ: tạm dừng, hướng dẫn chương trình điện tử, khóa chương trình không dành cho trẻ em, lưu trữ

Dịch vụ cung cấp nội dung theo yêu cầu: (hay còn gọi là dịch vụ đa phương tiện) cung cấp khả năng yêu cầu nội dung vào một thời điểm bất kỳ thích hợp cho thuê bao Nội dung theo yêu cầu sẽ được quản lý đến từng thuê bao theo thời điểm sử dụng, thời gian sử dụng hoặc số lần sử dụng Dịch vụ theo yêu cầu rất phong phú về thể loại: phim theo yêu cầu, truyền hình theo yêu cầu, âm nhạc theo yêu cầu, karaoke theo yêu cầu, game theo yêu cầu

Dịch vụ tương tác và giá trị gia tăng: bao gồm các thể loại: chức năng tua đi - tua lại, tạm dừng, lưu trữ, dịch vụ gửi và nhận thư qua TV, dịch vụ tin nhắn qua TV, dịch

vụ điện thoại thấy hình, dịch vụ hội nghị truyền hình, dịch vụ đọc báo trên TV, dịch vụ thông tin qua truyền hình

Một số gói dịch vụ của IPTV được triển khai rộng rãi đó là LiveTV, VoD, TVoD, Time-shiftedTV, NVoD

1.6.1 Live TV

Hình 1.10: Dịch vụ Live TV

Đây được hiểu là dịch vụ truyền hình số trên nền mạng IP cung cấp dạng phát (Broadcast) những chương trình truyền hình được thu lại từ hệ thống truyền hình mặt đất, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh hoặc kênh truyền hình riêng tới khách hàng.Với giải pháp IPTV, nhà cung cấp dịch vụ có thể đóng nhiều loại kênh truyền hình thành các gói nhằm cung cấp cho khách hàng với các gói cước linh hoạt khác

nhau Các kênh truyền hình được hỗ trợ tính năng trả tiền theo từng kênh hoặc theo từng thời điểm người xem muốn xem (Pay-per-View – PPV) Set-top-box (STB) có giao diện hướng dẫn xem c hương trình và kế hoạch phát sóng chương trình TV cập nhật dễ dàng Người xem có thể chuyển kênh thuận tiện trên STB tại đầu cuối của khách hàng.

1.6.2 VoD

Hình 1.11: Dịch vụ VoD

VoD là dịch vụ cung cấp các chương trình truyền hình dựa trên các yêu cầu của thuê bao Các dịch vụ truyền hình được phát đi từ các bộ lưu trữ phim truyện, chươngtrình giáo dục hay tin tức thời sự thời gian thực Ứng dụng VoD cung cấp cho từng thuê bao riêng lẻ để chọn nội dung video và họ xem nó vào lúc thích hợp nhất Khi hạ tầng mạng IPTV đầu tiên được thiết kế thì các ứng dụng và các dịch vụ tạo lợi nhuận như điện thoại video, hội thoại truyền hình, đào tạo từ xa và camera giám sát an ninh tại nhà đều có thể cung cấp cho khách hàng Có thêm một số dịch vụ và đặc tính tiên tiến hơn so với hệ thống truyền hình quảng bá truyền thống Người xem lựa chọn các phim, clip trực tiếp từ thư viện của nhà cung cấp để xem qua trên TV của khách hàng Khách hàng có thể xem trước clip giới thiệu phim trước khi đưa ra quyết định

có mua phim đó hay không

Dịch vụ VoD có những tính cơ bản của thiết bị ghi hình VCR như là tạm dừng, chạy tiếp, chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau Tính năng chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X

1.6.3 Dịch vụ TVoD

Hình 1.12: Dịch vụ TVoD

Tính năng này cho phép các chương trình LiveTV được lưu lại trên server trong một khoảng thời gian nào đó Khách hàng sau đó có thể lựa chọn để xem lại (như đối với VoD) các chương trình mà mình bỏ lỡ

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

Các thông tin về cước (nếu có) đối với dịch vụ được hiển thị đúng đắn để khách hàng đưa ra quyết định lựa chọn

Hỗ trợ các tính năng cơ bản của thiết bị ghi hình VCR, đó là tạm dừng, chạy tiếp, chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau Tính năng chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X

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

1.6.5 Dịch vụ NVoD (Near Video on Demand)

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

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

Tóm lại:

IPTV là một hệ thống cho phép phân phối các chương trình thời gian thực, phim truyện và các dạng nội dung video tương tác khác trên một mạng nền IP Hạ tầng mạng IPTV end-to-end có thể bao gồm tất cả hoặc một số thành phần sau:

− Trung tâm dữ liệu IPTV là nơi chịu trách nhiệm xử lý và điều chế nội dung để

− phân phối trên một mạng băng rộng

− Mạng phân phối IPTV bao gồm nhiều kỹ thuật để truyền tải nội dung IPTV từ

− trung tâm dữ liệu tới người sử dụng

− Bộ giải mã STB hoặc các gateway được đặt tại nhà thuê bao để cung cấp các

− kết nối từ Tivi tới mạng truy cập IP

− Mạng gia đình tại thuê bao yêu cầu băng thông cao và điểm cuối cùng là top-box

set-Ngoài cấu trúc cơ sở hạ tầng, cấu trúc mạng IPTV còn được cụ thể bằng các cấu trúc chức năng Cấu trúc chức năng sẽ cụ thể hóa nhiệm vụ của từng thành phần tham giao vào mạng phân phối IPTV Cấu trúc chức năng bao gồm 6 chức năng: cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điều khiển, vận chuyển, thuê bao và bảo an Khi triển khai mạng IPTV để phân phối nội dung cho thuê bao thì vấn đề cần quan tâm là các cơ chế được sử dụng Có ba cơ chế phân phối là unicast, broadcast, và multicast Tùy vào dịch vụ phân phối mà có các cơ chế phân phối thích hợp

IPTV có đầy đủ khả năng để đưa ra các dịch vụ chất lượng cao khác nhau và nhiều dịch vụ hơn so với các nhà cung cấp truyền hình thu phí cáp và vệ tinh trong quá khứ Một lợi ích khác của IPTV là nó có nhiều nội dung và số kênh lớn hơn để lựa chọn, tùy thuộc vào sở thích của khách hàng Đặc biệt khách hàng có thể tự chọn lựa nguồn nội dung đa dạng này

1.7 Ưu nhược điểm của IPTV

1.7.1 Ưu điểm

Hệ thống IPTV dựa trên IP nên có những ưu điểm đáng kể, bao gồm khả năng tích hợp truyền hình với các dịch vụ IP khác như truy nhập internet tốc độ cao và VoIP Mạng IP cũng cho phép truyền nhiều thông tin hơn và với nhiều chức năng hơn Trong mạng vệ tinh hay TV truyền thống, sử dụng công nghệ broadcast thì tất cả nội dung được truyền liên tục đến mỗi thuê bao, thuê bao chuyển kênh tại set top box Thuê bao có thể lựa chọn từ nhiều lựa chọn như công ty vệ tinh, cáp, truyền thông để đưa luồng thông tin về nhà Mạng IP làm việc khác Nội dung được giữ ở trên mạng và chỉ những nội dung khách hàng lựa chọn là được gửi đến nhà thuê bao Điều này sẽ tiết kiệm băng thông và sự lựa chọn của khách hàng ít bị giới hạn bởi đường truyền dẫn đến nhà thuê bao Điều này cũng có nghĩa là tính riêng tư của khách hàng được đảm bảo hơn so với hệ thống vệ tinh và TV truyền thống

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.

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 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

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

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

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 hoặc ghi ra đĩa xem sau.

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 thích hoặc ghi nó ra đĩa để xem về sau này

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 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

Băng thông còn bị hạn chế, do đường truyền chưa đảm bảo, chi phí lắp đặt ban đầu là khá cao.Mặt khác do mới khai thác dịch vụ nên các ứng dụng chưa được đáp ứng được nhiều nhu cầu, các chương trình chưa được phong phú, sự tính tương tác chưa đạt được mức cao

Chất lượng phụ thuộc hoàn toàn vào đường truyền Internet Theo lý thuyết, để hiển thị với chất lượng tốt những kênh truyền hình SD thì tốc độ đường truyền phải đạt 3Mbps và kênh HD phải là 10-12Mbps Tuy nhiên, chất lượng đường truyền Internet tại VN hiện vẫn còn khá thấp dù thường xuyên được nâng cấp Hơn nữa, hầu hết người dùng chỉ chọn gói cước có tốc độ đường truyền thấp nên khi xem IPTV chất lượng thường không tốt, hình ảnh dễ bị đứng

CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV

Hiện nay IPTV được nhìn nhận như là con đường tốt nhất để phân phối các dịch

vụ truyền hình kỹ thuật số cho khách hàng Bản chất của IPTV là một mạng phân phối tốc độ cao được làm nền móng để phân phối nội dung Mục đích của mạng này là truyền tải dữ liệu giữa thiết bị khách hàng IPTVCD và trung tâm dữ liệu của các nhà cung cấp dịch vụ Nó cần làm việc này mà không ảnh hưởng tới chất lượng của luồng video được phân phối tới thuê bao IPTV, nó cũng quyết định cấu trúc mạng và độ phức tạp được yêu cầu để hỗ trợ các dịch vụ IPTV Cấu trúc một mạng IPTV gồm có hai phần là mạng truy cập băng rộng và mạng tập trung hay backbone Các loại mạng mở rộng khác bao gồm các hệ thống cáp, điện thoại cáp đồng, mạng không dây và vệ tinh có thể được sử dụng để phân phối các dịch vụ mạng IPTV tiên tiến Phần chính của chương này là tập trung diễn giải các công nghệ mạng phân phối IPTV Ngoài ra chương này cũng phân tích các công nghệ mạng lõi cơ bản triển khai các dịch vụ IPTV

2.1 Các loại mạng truy cập băng rộng

Mạng truy nhập ở vị trí cuối của mạng viễn thông, trực tiếp đấu nối với thuê bao, bao gồm tất cả các thiết bị và đường dây được lắp đặt giữa trạm chuyển mạch nội hạt với thiết bị đầu cuối của thuê bao

Một thách thức cơ bản đặt ra đối với các nhà cung cấp dịch vụ là việc cung cấp

đủ dung lượng băng thông trong mạng “sống” giữa mạng lõi backbone và thiết bị đầu cuối tại nhà thuê bao Có một số định nghĩa được sử dụng để diễn giải về loại mạng này như mạng mạch vòng (local loop), mạng “last mile”, mạng biên (edge) Nhưng trong tài liệu này xin sử dụng định nghĩa là mạng truy cập băng rộng Có bốn loại mạng truy cập (có dây dẫn) băng rộng khác nhau có khả năng cung cấp đủ các yêu cầu

về băng thông của dịch vụ IPTV là:

2.2 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang

Đối với IPTV thì yêu cầu về băng thông lớn nhưng chi phí hoạt động phải thấp

và tránh được nhiễu Do đó, người ta quan tâm tới việc sử dụng mạng cáp quang đang

có sẵn để triển khai các dịch vụ IPTV Các liên kết cáp quang cung cấp cho khách hàng đầu cuối một kết nối chuyên dụng tốt nhất để thuận tiện cho việc tiếp nhận nội dung IPTV Các công nghệ về sản xuất sợi quang gần đây cho khả năng băng thông lớn hơn, từ đó có thể thực thi một trong các cấu trúc mạng sau:

−Cáp quang tới khu vực văn phòng (FTTRO – Fiber to the regional office): sợi quang từ trung tâm dữ liệu IPTV tới khu vực văn phòng một cách gần nhất được lắp đặt bởi các công ty viễn thông hoặc công ty cáp Sau đó sợi cáp đồng sẽ được sử dụng

để truyền tín hiệu tới người dùng đầu cuối IPTV trong khu vực văn phòng đó

−Cáp quang tới vùng lân cận (FTTN – Fiber to the neighborhood): như ta đã biết sợi quang được tập trung tại các node, FTTN đòi hỏi thiết lập sợi quang từ trung tâm

dữ liệu IPTV tới bộ chia “vùng lân cận” Đây là vị trí node có khoảng cách nhỏ hơn 1,5 Km tính từ nhà thuê bao Việc triển khai FTTN cho phép người dùng nhận một gói các dịch vụ trả tiền bao gồm truyền hình IPTV, truyền hình chất lượng cao và video theo yêu cầu

−Cáp quang tới lề đường (FTTC – Fiber to the curd ): sợi quang được lắp đặt từ trung tâm dữ liệu IPTV tới các tủ cáp được đặt tại lề đường Từ đó một sợi dây cáp đồng hoặc cáp đồng trục được sử dụng để nối từ đầu cuối cáp quang trong tủ cáp tới vị trí thiết bị IPTV của nhà thuê bao

−Cáp quang tới nhà khách hàng (FTTH – Fiber to the home): với sợi quang tới nhà khách hàng, toàn bộ các định tuyến từ trung tâm dữ liệu IPTV tới nhà khách hàng đều được kết nối bởi sợi quang này FTTH dựa trên mạng quang có khả năng phân phối dung lượng dữ liệu cao tới người sử dụng trong hệ thống FTTH là hệ thống thông tin song kênh và hỗ trợ tính năng tương tác của các dịch vụ IPTV

Việc phân phối những cấu trúc mạng này thường được triển khai bằng hai loại mạng khác nhau một chút đó là mạng quang thụ động và mạng quang tích cực

2.2.1 Mạng quang thụ động

Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là công nghệ mạng kết nối điểm – đa điểm Mạng sử dụng các bước sóng khác nhau để truyền dữ liệu từ trung tâm dữ liệu IPTV tới các điểm đích mà không có các thành phần điện Mạng quang thụ động được xây dựng dựa trên các mạng FTTx theo các tiêu chuẩn quốc tế Tiêu chuẩn G.983 của ITU là tiêu chuẩn đang được sử dụng hiện nay

Mạng PON theo tiêu chuẩn G.983 bao gồm một kết cuối đường quang OLT (Optical Line Termination) được đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và một số các kết cuối mạng quang ONT (Optical Network Termination) được lắp đặt tại thiết bị đầu cuối người dùng Trong trường hợp này, các kỹ thuật truyền tải dữ liệu tốc độ cao trên cáp đồng được sử dụng (ví dụ như DSL) để truyền các tín hiệu IPTV vào thiết bị đầu cuối của mỗi hộ gia đình

Kết cuối đường quang OLT bao gồm cáp quang và các bộ chia quang để định tuyến lưu lượng mạng tới các kết cuối mạng quang ONT

−Cáp quang: kết cuối OLT và các ONT khác nhau được kết nối với nhau bằng cáp quang Với truyền dẫn bằng cáp quang thì can nhiễu thấp và băng thông cao Theo tiêu chuẩn G.983 cho phép mạng PON truyền các tín hiệu ánh sang được số hóa với khoảng cách tối đa là 20 Km mà không sử dụng bộ khuếch đại

−Bộ chia quang: Bộ chia quang được sử dụng để chia tín hiệu tới thành những tín

hiệu đơn lẻ mà không thay đổi trạng thái của tín hiệu, không biến đổi quang - điện hoặc điện – quang Bộ chia quang cũng được sử dụng để kết hợp nhiều tín hiệu quang thành một tín hiệu quang đơn Bộ chia quang cho phép 32 hộ gia đình chia sẻ băng thông của mạng FFTx.

Cáp quang và bộ chia quang là các thiết bị thụ động, việc sử dụng các thiết bị thụ động để truyền dẫn các bước sóng qua mạng mà không cần cung cấp nguồn từ xa để giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng

Mục đích chính của ONT là cung cấp cho các thuê bao IPTV một giao diện với mạng PON Nó nhận luồng tín hiệu dạng ánh sáng, giám sát địa chỉ được gán trong các gói tin và chuyển đổi thành tín các tín hiệu điện Kết cuối ONT có thế định vị ở bên trong hoặc bên ngoài nhà thuê bao, được cung cấp nguồn từ trong nhà và bao gồm các mạch vòng (bypass) cho phép điện thoại vẫn hoạt động bình thường khi nguồn bị hỏng Phần lớn các kết cuối ONT gồm có một giao diện Ethernet cho đường dữ liệu, một cổng RJ-11 cho kết nối vào hệ thống điện thoại gia đình và một giao diện cáp đồng trục để cung cấp các kết nối tới Tivi Kết cuối ONT cũng làm nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu quang để truyền trên mạng PON Hình 2.1 miêu tả cấu trúc mạng PON cơ bản được xây dựng để hỗ trợ phân phối các dịch vụ IPTV và Internet tốc độ cao cho sáu hộ gia đình khác nhau Như trên hình 2.1, một sợi quang đơn được kéo từ trung tâm dữ liệu IPTV tới một bộ chia quang, vị trí của bộ chia quang được đặt rất gần nhà thuê bao Băng thông trên sợi quang được chia sẻ và có khả năng hỗ trợ dung lượng cao từ 622 Mbps tới vài Gbps

Hình 2.1: Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON

Mạng PON trên hình 2.1 cũng mô tả 3 loại bước sóng truyền dẫn khác nhau Bước sóng đầu tiên được sử dụng để mang lưu lượng Internet tốc độ cao Bước song

thứ hai được chỉ định mang các dịch vụ IPTV và bước sóng thứ ba có thể được sử dụng để mang lưu lượng tương tác từ nhà thuê bao trở lại nhà cung cấp dịch vụ Trên hình 2.1 cũng mô tả thiết bị ghép kênh theo bước sóng WDM, WDM được lắp đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và bên trong kết cuối OLT cho phép mạng PON hỗ trợ truyền dẫn nhiều kênh song song hoặc nhiều bước sóng trên một sợi quang Như vậy, sẽ tạo một số kênh quang ảo trên một sợi quang đơn Trong WDM, dung lượng của mạng được tăng lên bằng việc gán bước sóng bắt đầu từ nguồn quang đến các bước song riêng biệt trên phổ tần truyền dẫn quang.

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

2.2.1.1 BPON

Mạng quang thụ động băng rộng PON dựa trên tiêu chuẩn G.983 của ITU-T Đây

là topology mạng FTTx hỗ trợ các tốc độ dữ liệu lên đến 622 Mbps cho hướng xuống

và 155 Mbps cho hướng lên Như vậy, đây là phương thức truyền bất đối xứng, do luồng dữ liệu xuống trong truyền dẫn point-to-point là giữa OLT và ONT, ngược lại đường lên là từ ONT được sinh ra tại các khe thời gian để truyền dẫn dữ liệu.Việc gán các khe thời gian làm giảm bớt sự xung đột lưu lượng giữu các ONT trên mạng; tuy nhiên nó làm giảm toàn bộ tốc độ dữ liệu của kênh thông tin hướng lên Lưu ý rằng BPON cũng có thể được cấu hình để hỗ trợ lưu lượng dữ liệu đối xứng BPON sử dụng chuyển mạch ATM như là giao thức vận chuyển Các mạng dựa trên nền ATM hầu hết đều phân phối các ứng dụng dữ liệu, thoại và video ở tốc độ cao Chuyển mạch ATM chia tất cả thông tin truyền đi thành các block nhỏ gọi là các cell, vì thế nó là công nghệ có tốc độ rất cao Các cell được cố dịnh kích thước, mỗi cell có 5 byte header và trường thông tin chứa 48 byte dữ liệu Trường thông tin của cell ATM mang nội dung IPTV, ngược lại header chứa thông tin thích hợp để thực hiện chức năng là giao thức ATM ATM đã được phân loại như là giao thức định hướng kết nối, các kết nối giữa đầu thu và đầu phát đã được thiết lập trước để truyền dữ liệu video IP trên mạng Khả năng giữ trước băng thông để cho các ứng dụng nhạy với độ trễ là một đặc tính khác của mạng ATM Đây là đặc tính thường được sử dụng để phân phối các dịch

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

2.2.1.2 EPON

Mạng quang thụ động EPON là mạng truy cập được phát triển bởi một nhóm gọi

là EFM (Ethernet in the First Mile) của IEEE và được chấp nhận như là một chuẩn vào năm 2004 Như tên của nó, EPON là mạng PON sử dụng Ethernet làm cơ chế truyền dẫn Các tốc độ hỗ trợ phụ thuộc vào khoảng cách giữa OLT và ONT Lưu ý rằng các mạng EPON chỉ hỗ trợ lưu lượng mạng Ethernet

2.2.1.3 GPON

Mạng quang thụ động GPON là hệ thống truy cập dựa trên tiêu chuẩn G.984 của ITU-T GPON về cơ bản là nâng cấp cho BPON, GPON hỗ trợ cho các tốc độ truyền

dẫn hướng xuống cao hơn, cụ thể là 2,5 Gbits hướng xuống và 1,5 Gbits hướng lên, đây là các tốc độ đạt được cho khoảng cách lên tới 20 km Ngoài ra GPON còn hỗ trợ các giao thức như Ethernet, ATM và SONET, và các đặc tính bảo an được cải tiến GPON cung cấp các hỗ trợ đa giao thức cho phép các nhà khai thác mạng tiếp tục cung cấp cho khách hàng các dịch vụ viễn thông truyền thống, trong khi cũng dễ dàng giới thiệu các dịch vụ mới như IPTV vào hạ tầng mạng của họ Bảng 2.1 tóm tắt đặc tính của các công nghệ mạng PON được sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV Với sự quan tâm phát triển công nghệ mạng PON trong tương lai thành mạng truy cập dịch vụ đầy đủ, IEEE tiếp tục phát triển mạng PON thế hệ tiếp theo Tại thời điểm này, đã bắt đầu có hai công nghệ mạng PON mới đó là WDM-PON và 10G-PON.

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

2.2.2 Mạng quang tích cực

Mạng quang tích cực AON (Active optical network) sử dụng các thành phần điệngiữa trung tâm dữ liệu IPTV và đầu cuối người dùng Trong thực tế, cấu trúc mạng AON sử dụng các chuyển mạch Ethernet đặt tại vị trí giữa trung tâm dữ liệu IPTV và điểm kết cuối của mạng cáp quang

Giữa các công nghệ lựa chọn cho FTTH thì Ethernet là một lựa chọn ưa thích hơn cả, do kiến trúc Ethernet là rất phổ biến và do vậy chi phí rẻ hơn Dự án Ethernet FTTH đầu tiên được triển khai ở châu Âu dựa trên các kiến trúc mà các switch được đặt ở các tầng hầm của các tòa nhà mà được liên kết với nhau bởi Giga Ethernet trong kiến trúc ring Kiến trúc này cung cấp một sự phục hồi lại rất hiệu quả khi có sự cố về cáp, và việc triển khai sẽ tiết kiệm được giá thành, nhưng một nhược điểm của nó là băng thông bị hạn chế là 1Gb là tương đối nhỏ cho việc phát triển các dịch vụ sau này,

do đó tạo nên một thách thức cho việc mở rộng mạng

Kiến trúc của một mạng E-FTTH cung cấp các sợi chuyên dụng (đặc trưng là đơn mode, các sợi đơn với truyền dẫn Ethernet 100Bx và 1000Bx) từ mọi điểm cuối (Endpoint) tới POP (point of presence), nơi mà được kết thúc trên một Switch Các điểm cuối ở đây có thể là một hộ gia đình, một phòng ban, hoặc là một trung cư nơi

mà có một switch đặt dưới tầng hầm và được chia tới các căn hộ bởi một công nghệ truyền dẫn thích hợp

Hình 2.2: Kiến trúc đặc trưng của một mạng E-FTTH

Số lượng các POP là tùy thuộc vào số lượng người dùng ở từng vùng Hình 2.2 là

mô hình tham chiếu cho kiến trúc E-FTTH, hình này mô tả một cách rõ nét hơn kiến trúc E-FTTH

Hình 2.3 chỉ ra một cấu trúc khối phân phối quang của một mạng E-FTTH bao gồm tất cả các thiết bị, các điểm tham chiếu, các loại cáp để kết nối từ nhà thuê bao tới một mạng hội tụ.Thiết bị đầu cuối mạng quang Ethernet EONT (Ethernet Optical Network Terminal) được đặt riêng rẽ trong nhà khác hàng hoặc có thể được đặt trong một phòng thiết bị điện thoại (Telephone Equipment Closet) của một số nhà liên kết với nhau hoặc trong một công ty EONT sử dụng các chuẩn công nghệ Ethernet để kết nối các mạng nội bộ thuê bao và các chuẩn 100BASE BX để kết nối tới ODN (Optical Distribution Network)

Hình 2.3: Mô tả khối phân phối quang E-FTTH

Một cáp thuê bao (Drop Cable) kết nối EONT tới điểm phân phối đầu cuối (Distribution Terminal), điểm này có một số tài liệu gọi là điểm truy nhập mạng NAP (Network Access Point) đây là điểm kết cuối của các đoạn cáp quang phối

(Distribution Cable) Trên thực tế triển khai, điểm truy nhập mạng thường là các tập điểm quang Có hai kiểu của NAP được dùng đó là : Các điểm phân phối đầu cuối thuộc dòng đơn, thường cung cấp kết nối cho khoảng 4 gia đình Kiểu thứ hai là NAP

đa khối, cung cấp kết nối cho khoảng 24 gia đình hoặc 24 công ty

Loại cáp thứ 2 là cáp quang phối (Distribution Cable) cung cấp kết nối giữa NAP

và giao diện vùng quang FSAI ( Fiber Serving Area Interface) hay còn được gọi là các điểm phân phối sợi quang DP (Distribution Point) Các DP là một khung phân phối sợi

có nhiệm vụ kết nối lưu lượng trong các cáp quang phối ra cáp quang gốc (Feeder Cable) Trên thực tế triển khai DP thường là măng xông quang hoặc các tủ cáp quang phối, nhưng ưu tiên dùng măng xông quang

Loại cáp thứ 3 là cáp gốc (Feeder Cable) cung cấp kết nối từ FSAI tới khung phân phối quang (thường là các OLT) được đặt tại CO (Central Office) của nhà cung cấp dịch vụ Khung phân phối quang này có nhiệm vụ kết nối cáp gốc tới các cổng 100BASE-BX trên các Ethernet Switch Các port 100BASE này cung cấp tốc độ lên tới 100Mbps song công cho mỗi sợi kết nối tới EONT Và tốc độ này có thể được cải thiện hơn nữa khi lắp thêm các card Giga Ethernet 1000BASE-BX, với các card này tốc độ cung cấp cho mỗi sợi đến tới một thuê bao bất kỳ là 1Gbps Việc sử dụng các port 100BASE-BX này sẽ tiết kiệm được cáp bởi vì nó hỗ trợ truyền dẫn song công (Full duplex) trên mỗi sợi Một ưu điểm nữa là nó cung cấp các dịch vụ mềm dẻo hơn,

vì tốc độ trong khoảng từ 1Mbps đến 100Mbps được cung cấp cho bất kỳ người dùng sử dụng phần mềm quản lý mà không cần thay đổi cấu hình ở CO Khả năng băng thông của Ethernet Switch có thể đạt tới 40Gbps bằng cách thêm các kết nối 10GE giữa Switch và Router tập hợp (Aggregation Router) Router tập hợp có nhiệm vụ kết nối lưu lượng từ ODN tới mạng core Router này có thể dùng phương pháp định tuyến MPLS

Các giải pháp triển khai FTTH ở Việt Nam dùng công nghệ E-FTTH

Phương án 1: Triển khai dựa trên nền tảng sẵn có IP DSLAM

Phương án này là triển khai mạng FTTH dựa trên hệ thống thiết bị IPDSLAM của Huawei sẵn có trên mạng lưới với hơn 2000 điểm trạm trên toàn quốc Mỗi 1 ngăn IP DSLAM cho phép cắm thêm 1 card ETHA với 8 cổng quang FE/GE Các cổng này sẽ kết nối tới các Switch quang để cung cấp dịch vụ FTTH cho khách hàng Tại đầu cuối khách hàng có thể sử dụng Media Converter để kết nối với mạng LAN thông thường