TÌM HIỂU hệ THỐNG CUNG cấp DỊCH vụ TRUYỀN HÌNH IPTV

TÌM HIỂU hệ THỐNG CUNG cấp DỊCH vụ TRUYỀN HÌNH IPTV Lời mở đầuI.Khái niệm IPTV……………………………………………………..……..………..…3I.1 Lịch sử IPTV………………………………………………….….………..……..…..3I.2 Định nghĩa về IPTV……………………………………..…………….……..…..…...3I.3 Ưu điểm của IPTV……………………………..…………………….………....…….3II. Tổ chức cung cấp dịch vụ IPTP…………………….……………….………....…….4II.1 Mô hình kiến trúc hế thống cung cấp dịch vụ IPTV……………….…….…..…...4II.2 Triển khai dịch vụ IPTV của VNPT Hà Nội……………………….………...……5III Phân tích cấu trúc các thành phần hệ thống…………………………...…….…….9III .1 Mạng truy nhập băng rộng……………………….………………………………9III. 2 Hệ thống nguồn dữ liệu…………………………………………….……………...9III 3Hệ thống Video Headend………………………………………….……………….9III .4 Hệ thống Middleware…………………………………………….………………10III. 5 Hệ thống phân phối nội dung ……………………………….…………………..10III. 6 Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM)…………….………………….………..10III. 7 Hệ thống quản lý mạng và tính cước……………….…………………….……..11III . 8 Set –topBox ……………………………………………………………….…….11IV . Tìm hiểu chung về multimedia server và vai trò của multimedia server trong hệ thống …………………………………………………..……….……………………..…12IV. 1 Tổng quan về multidia server…………………………..………………….…….12IV. 2 Vai trò của Multimedia trong IPTV………………………….…………………13V. Tìm hiểu công nghệ dịch vụ VoD và video server……….………………….……..13V. 1 VoD (Video on demand)…………………………………………………….…….13V. 2 Video server………………………………………………………………………..14V. 3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động………………………………………...…….……15Lời mở đầuNgày nay khi Internet băng thông rộng phát triển mạnh mẽ đã tạo nên sự thay đổi mạnh mẽ ngay cả trong lĩnh vực truyền hình. Bên cạnh truyền hình tương tự, truyền hình số, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh, truyền hình Internet, IPTV ra đời và đang dần thay thế các đàn anh.Xét về mặt công nghệ thì IPTV có khả năng mang lại nhiều tiện ích cho khách hàng hơn là dịch vụ truyền hình cáp, vệ tinh hay truyền hình số mặt đất. Hiện nay dịch vụ IPTV nhìn chung có giá rẻ hơn dịch vụ trả tiền khác, số lượng kênh nhiều, đa dạng cũng như đi kèm các dịch vụ gia tăng tiện tích tùy gói cước.Lợi thế mạnh nhất của IPTV là tính năng tương tác, cung cấp dịch vụ theo nhu cầu từng cá nhân. Bên cạnh đó nội dung chương trình không bị đóng khung , người xem có thể lưu lại và xem bất cứ lúc nào. Song hạn chế lớn nhất của IPTV là phải cung cấp trên hạ tầng cố định đồng thời đòi hỏi khắt khe về đường truyền, hạ tầng truyền dẫn băng thông rộng.Trong bài tìm hiểu này, chúng em xin trình bày tổng quan về IPTV, mô hình mạng triển khai dịch vụ và khác khái niệm cơ bản.Bài làm có tham khảo các tài liệu tham khảo trên Internet và Luận văn : “Mô hình triển khai IPTV của VNPT tại Hà Nội và giải pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ “ của Lại Long Hải.

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông

- -BÁO CÁO

Đề tài 20: TÌM HIỂU HỆ THỐNG CUNG CẤP DỊCH VỤ

TRUYỀN HÌNH IPTV

Giảng viên hướng dẫn : PSG.TS Nguyễn Thị Hương Lan

Nhóm:

Hà Nội 12/2014

MỤC LỤC

Lời mở đầu

I.Khái niệm IPTV……… …… ……… …3

I.1 Lịch sử IPTV……….….……… …… … 3

I.2 Định nghĩa về IPTV……… ……….…… … … 3

I.3 Ưu điểm của IPTV……… ……….……… …….3

II Tổ chức cung cấp dịch vụ IPTP……….……….……… …….4

II.1 Mô hình kiến trúc hế thống cung cấp dịch vụ IPTV……….…….… … 4

II.2 Triển khai dịch vụ IPTV của VNPT Hà Nội……….……… ……5

III Phân tích cấu trúc các thành phần hệ thống……… …….…….9

III 1 Mạng truy nhập băng rộng……….………9

III 2 Hệ thống nguồn dữ liệu……….……… 9

III 3Hệ thống Video Headend……….……….9

III 4 Hệ thống Middleware……….………10

III 5 Hệ thống phân phối nội dung ……….……… 10

III 6 Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM)……….……….……… 10

III 7 Hệ thống quản lý mạng và tính cước……….……….…… 11

III 8 Set –top-Box ……….…….11

IV Tìm hiểu chung về multimedia server và vai trò của multimedia server trong hệ thống ……… ……….……… …12

IV 1 Tổng quan về multidia server……… ……….…….12

IV 2 Vai trò của Multimedia trong IPTV……….………13

V Tìm hiểu công nghệ dịch vụ VoD và video server……….……….…… 13

V 1 VoD (Video on demand)……….…….13

V 2 Video server……… 14

V 3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động……… …….……15

Lời mở đầu

Ngày nay khi Internet băng thông rộng phát triển mạnh mẽ đã tạo nên sự thay đổi mạnh mẽ ngay cả trong lĩnh vực truyền hình Bên cạnh truyền hình tương tự, truyền hình

số, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh, truyền hình Internet, IPTV ra đời và đang dần thay thế các đàn anh

Xét về mặt công nghệ thì IPTV có khả năng mang lại nhiều tiện ích cho khách hàng hơn là dịch vụ truyền hình cáp, vệ tinh hay truyền hình số mặt đất Hiện nay dịch vụ IPTV nhìn chung có giá rẻ hơn dịch vụ trả tiền khác, số lượng kênh nhiều, đa dạng cũng như đi kèm các dịch vụ gia tăng tiện tích tùy gói cước

Lợi thế mạnh nhất của IPTV là tính năng tương tác, cung cấp dịch vụ theo nhu cầu từng cá nhân Bên cạnh đó nội dung chương trình không bị đóng khung , người xem có thể lưu lại và xem bất cứ lúc nào Song hạn chế lớn nhất của IPTV là phải cung cấp trên

hạ tầng cố định đồng thời đòi hỏi khắt khe về đường truyền, hạ tầng truyền dẫn băng thông rộng

I

Trong bài tìm hiểu này, chúng em xin trình bày tổng quan về IPTV, mô hình mạng triển khai dịch vụ và khác khái niệm cơ bản

Bài làm có tham khảo các tài liệu tham khảo trên Internet và Luận văn : “Mô hình triển khai IPTV của VNPT tại Hà Nội và giải pháp nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ “ của Lại Long Hải

I Khái niệm về IPTV

1 Lịch sử IPTV

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

Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện là vào năm 1995, với sự thành lập Precept Software bởi Judith Estrin và Bill Carrico Họ đã thiết kế và xây dựng một sản 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 RTP/RTCP Phần mềm này được viết bởi Steve Casner, Karl Auerbach, và Cha Chee Kuan Hệ thống này đã được Cisco Systems mua vào năm 1998 và Cisco đã giữ lại tên "IP/TV"

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

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

Kingston Communications, một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ở UK, triển khai KIT (Kingston Interactive Television), và IPTV qua mạng băng rộng DSL vào tháng

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

vụ VoD vào hệ thống trong tháng 10 năm 2001 với hệ thống Yes TV Kingston là một trong những công ty đầu tiên trên thế giới triển khai IPTV và IP VoD qua mạng ADSL

Hiện nay, IPTV chỉ mới bắt đầu phát triển ở trung và đông Âu Ở châu Á, ngay tại Việt Nam đã có nhiều công ty khai thác công nghệ IPTV

2 Định nghĩa về IPTV

IPTV là viết tắt của Internet Protocol Television : Công nghệ truyền tải các

chương trình truyền hình qua mạng Internet băng thông rộng

Tín hiệu truyền hình truyền qua hạ tầng mạng băng thông rộng cáp đồng hoặc cáp quang đến thiết bị đầu cuối là bộ giải mã Set-Top-Box ( STB ) và phát lên màn hình

3 Ưu điểm của IPTV

+ Xem nội dung yêu thích bất cứ lúc nào mà không phụ thuộc vào giờ phát sóng

+ Nội dung các kênh phong phú đa dạng

+ Truyền hình chất lượng cao.

+ Các dịch vụ giá trị gia tăng hữu ích

+ Xem phim theo yêu cầu

+ Tiết kiệm không gian, chi phí thuê mua băng đĩa

…

Theo thực tế, cần đường truyền Internet từ 2-3 Mbps/1 kênh SDTV và 8-10 Mbps/1 kênh HDTV

II Tổ chức mạng cung cấp dịch vụ

IPTV

1 Mô hình kiến trúc hế thống cung cấp dịch vụ IPTV

2 Triển khai dịch vụ IPTV của VNPT Hà Nội.

Hiện trạng cơ sở hạ tầng của VNPT

Mạng đường trục

Mạng đường trục của VNPT có nhiệm vụ truyền dẫn các lưu lượng thông tin liên tỉnh cũng như thông tin đi quốc tế Hệ thống mạng đường trục gồm các core rounter , các PE và BRAS

Triển khai IPTV trên mạng cáp đồng tại VNPT Hà Nội.

Đánh giá hoạt động của mô hình :

Đối với kênh HD sử dụng trên đường truyền ADSL cáp đồng không cho chất lượng đảm bảo

Hạn chế lớn nhất của việc triển khai IPTV trên mạng cáp đồng là so suy hao trên đường truyền lớn nên khoảng cách tối đa từ Tổng đài đến nhà khách hàng phải nhỏ hơn 2 Km, vậy nên hạn chế lượng người có thể sử dụng

Triển khai IPTV trên mạng FTTx

Mô hình triển khai:

Đánh giá hoạt động của mô hình :

Là giải pháp kết nối hoàn toàn bằng cáp quang từ nhà cung cấp dịch vụ đến tận nhà khách hàng Ưu điểm lớn nhất của mô hình này so với ADSL là có tốc độ nhanh hơn nhiều lần ( khoảng 200 lần ), và có tốc độ upload và download như nhau

Ngoài ra FTTx còn có tốc độ truy nhập, độ bảo mật cao, chất lượng tín hiệu ổn định, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường Chiều dài cáp cũng cho phép nâng cấp băng thông dễ dàng khi có nhu cầu

Triển khai trên nền GPON.

Mô hình triển khai IPTV trên mạng GPON:

Đánh giá hoạt động của mô hình :

Mỗi khách hàng được kết nối tới mạng quang thông qua một bộ chia quang thụ động Tín hiệu download truyền tới các hộ gia đình được mã hóa để tránh việc xem trộm Tín hiệu upload được kết hợp bằng việc sử dụng giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian sẽ điều khiển việc sử dụng các khe thời gian cho việc truyền dữ liệu đường uplink một cách tốt nhất

Ưu điểm của GPON là sử dụng các thiết bị chia Splitter không cần cấp nguồn điện , nên có giá thành rẻ và có thể đặt ở bất cứ đâu , không phụ thuộc vào các điều kiện môi trường , không phải cung cấp năng lượng cho các thiết bị giữa phòng máy trung tâm và người dùng Ưu điểm này cũng giúp giảm được chi phí bảo dưỡng, vận hành Đây là công nghệ sử dụng băng thông download và upload tốc

độ cao nhất được khai thác

III : PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CÁC

THÀNH PHẦN HỆ THỐNG

1 Mạng truy nhập băng rộng

Hạ tầng mạng IP băng rộng ddeeer truyền dịch vụ từ nhà cung cấp dịch vụ IPTV đến khách hàng Mạng truy nhập sẽ tận dụng phần hạ tầng mạng xDSL có sẵn Để cung cấp dịch vụ với chất lượng tốt và tiêu thụ ít băng thông khi có đồng thời nhiều truy nhập đến hệ thống , mạng truy nhập băng rộng (B-RAS/MSS và DSLAM ) cần phải được hỗ trợ multicast Đối với DSLAM , ngoài hỗ trợ

multicast, còn cần hỗ trợ IGMP version 2 Ngoài ra, B-RAS/MSS và DSLAM cũng cần hỗ trợ các giao tiếp Ethernet chuẩn (FE, GE) Mạng cũng phải có khả năng hỗ trwoj QoS từ đầu cuối đến đầu cuối đảm bảo được băng thông cần thiế và

dộ ưu tiên cho các kênh truyền hình quảng bá cũng như các phiên Video theo yêu cầu đang sử dụng Băng thông xDSL do các DSLAM cung cấp đến khách hàng phải có khả năng lên đến 4-5 Mbps

2 Hệ thống cung cấp nguồn dữ liệu

Thu, nhận và xử lí các dữ liệu chương trình từ các nguồn khác nhau như vệ tinh , truyền hình mặt đất và các nguồn khác để chuyển sang hệ thống Video Headend

3 Hệ thống Video Headend

Thu, điều chế và giải mã nội dung hình ảnh và âm thanh từ ác nguồn khác nhauvaf sử dụng các thiết bị mã hóa (encoder) để chuyển đổi nội dung này thành các luồng IP multicast ở khuôn dạng mã hóa mong muốn.Yêu cầu phải có thiết bị đầu cuối cho việc phát nội dung quảng bá Thiết bị đầu cuối nayf có khả năng mã hóa một chuỗi các hình ảnh thoe thời gian thực bằng kỹ thuật nén dùng MPEG-4 hoặc H.264 Hình ảnh mã hóa có thể lấy từ vệ tinh , truyền hình cáp ,hệ thống truyền hình mặt đất, masyc hủ video , tape playout Sau khi mã hóa, các chuỗi truyền MPEG sẽ được đóng gói bằng cách sử dụng IP Streamer.Sau đó sẽ truyền những chuỗi gói IP bằng cách sử dụng giao thức UDP/IP Đầu vào của hệ thống Video Headend là cách chương trình truyền hình quảng bá, các kênh truyền hình

mu bản quyền thu từ vệ tinh, các kênh truyền hình cap, các phim từ các nguồn khác nhau như tự sản xuất, từ các thiết bị VCD/DVD player…

4 Hệ thống Middleware

Cung cấp khả năng quản lí thuê bao , nội dung và báo cáo hoàn chỉnh cùng với ác chức năng quản lý EPG và STB , đồng thời vẫn duy trì tính mở cho việc tích hợp các dịch vụ trong tương lại Middleware là một giao diện của hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV với nguoiwf sử dụng , nó xác định danh tính cho người dùng Hiển thị một danh sách các dịch vụ mà thuê bao đó có thể sử dụng và trợ giúp lựa chọn dịch vụ này sau khi đã xác thực danh tính của người dùng

Middleware lưu lại một profile cho tất cả các dịch vụ Middlewar đảm bảo các hoạt động bên trong của dịch vụ truyền hình một cách hoàn hỏa Middleware không giới hạn bất kfy hoạt động riên rẽ nào trong hệ thống ,nhưng sẽ giao tiếp trực tiếp với mỗi thành phần đượchệ thống hỗ trợ Middleware hỗ trợ API cho phép mở rộng các chức năng mới và truyền dữ liệu các hệ thống

5 Hệ thống phân phối nội dung

Bao gồm các cụm máy chủ VoD và hệ thống quản lsy VoD tương ứng, cho phép lưu trữ các nội dung đã được mã hóa và tiheets lập các chính sách phân phối nội dung một các mềm dẻo Hệ thống này cũng cho phép nhà khai thác mở rộng một cách kinh tế, phù hjowpj với tài và yêu cầu dịch vụ của thuê bao khi nó nhận được sự xác thực danh tính từ Middleware Nó cho phép các thuê bao đặt và xem những bộ phimchaats lượng cao và chương trình thoe yêu cầu Hệ thống này cũng cung cấp những chức năng điều khiển VCR như fast-forward, pause và rewind

6 Hệ thống quản lý bản quền số (DRM)

DRM giúp nhà khai thác bảo vệ nôi dung của mình , như trộn các tisnhieeuj truyền hình hay mã hóa nội dung VoD, khi truyefn đi treenmangj Internet và tích hợp với tính nawg an inh tại STP ở phía thuê bao DRMdungf để bảo mật njoioj dung các khóa giải mã của các thuê bao Những nội dung được tải

treennhwngxmays chủ nội dung sẽ được mã hóa bằng hệ thống DRM và nó cũng chỉ mã hóa noiojdung broadcast để baormaatj sự phân đố Set-top-Box Hệ thống DRM sẽ dựa trên các khái nieemjc ủa hệ thống cơ sở hạ tần khóa công cộng (public key Infrastructure, PKI) PKI dùng các thẻ kỹ thuật số X.509 để xác nhận mỗi thành tố trong hệ tống DRM đồng thời để mã hóa an toàn dwxlieeuj có dùng các khóa chung, riêng

7 Hệ thống quản lý mạng và tính cước

Hệ thống này quản lý và tính cước dịch vụ truy nhập thuê bao IPTV

8 Set –top-Box

Là thiết bị đầu cuối phía khách hàng , chép thu, giải mã và hiển thị nội dung trên màn hình TV STB cần hỗ trợ các chuẩn MPEG-4/ H.264 Ngoài ra , STB cugnx có thể hỗ trợ HDTV, có khả năng kết nối với các thiết bị lưu trữ bên ngoài , video phone, truy nhập web STB cung cấp các ứng dụng truyền thông và giải trí STB sẽ hỗ trợ kết nối giữa thiết bị tivi và mạng điện thoại , cũng như Internet và thư viện ảnh ảo của nhà cung cấp dihcj vụ Nó có thể giải mã những chuỗi dữ liệu và hình ảnh đến dựa vào địa chỉ IP, đồng thời thể hiện hình ảnh này trên TV STB sẽ hỗ trợ chuẩn H.264 / MPEG-4 và phần mềm client Middleware của nó sẽ được dựa trên một cấu trúc thick client, điều đố có nghĩa là ứng dụng và

dữ liệ thể hiện sẽ lưu trên STB Một set-box có 2 chức năng :

+ Nối tiếp vào mạng băng tần rộng, thu phát và xử lí số liệu IP và luồng video

+ Tiến hành giải mã luồng video MPEG 2 , MPEG-4 đảm bảo video VOD hiện thijleen màn hinnfh tivi các số liệu

IV Tìm hiều chung về multimedia server và vai trò của multimedia

server trong hệ thống

1.Tổng quan về multidia server

Multimedia server là máy chủ phương tiện truyền thông được cài đặt trên một thiết bị máy tính cùng với phần mềm chuyên dụng dùng để lưu trữ nội dung, tạo luồng gửi tới thuê bao kết nối

Hình ảnh ví dụ cho 1 Media Server

2 Vai trò của Multimedia trong IPTV

Việc phân phối các kênh truyền hình trên Internet là một ứng dụng rộng rãi của IPTV, bao gồm nội dung video được streaming từ một server tới các thiết bị client có khả năng xử lý và hiện thị nội dung video

Quá trình kĩ thuật streaming kênh truyền hình Internet thường bắt đầu tại server, tại đó video được đóng vào trong các gói IP, nén lại phát qua mạng Internet tới PC client.PC có các phần mềm ,thường là một trình duyệt (browser), giải nén nội dung phát ra và phát ra video

Việc triển khai tất cả các kênh truyền hình Internet sẽ yêu cầu một server streaming, server này sẽ hỗ trợ các chức năng sau :

Lưu trữ và khôi phục nội dung video nguồn

Điều khiển tốc độ các gói video IP được phân phối tới thiết bị của người xem Thực hiện chuyển tiếp và chuyển ngược các lệnh yêu cầu từ người xem truyền hình Internet

V Tìm hiểu công nghệ dịch vụ VoD

và video server

1 VoD (Video on demand)

VoD(video on demand)- truyền hình theo yêu cầu là cách thức người xem các chương trình truyền hình theo sự lựa chọn của khách hàng.Cấu trúc của hệ thống VoD sửa dụng công nghệ video-over-IP ở hình dưới bao gồm 4 phần thành phần chính.Đầu tiên, nội dung phải được xử lý cho việc lưu trữ và phân phối bằng quá trình nén và mật mã tại trạm tiền xử lý nội dung.Một VoD server lưu trữ nội dung

và tạo luồng gửi tới thuê bao.Mỗi thuê bao sẽ có một bộ giải mã để nhận và giải

mã nội dung, sau đó đưa lên màn hình hiển thị Bộ giải mã cũng cung cấp cho thuê bao một danh sách các dịch vụ từ thành phần quản lý thuê bao và hệ thống truy

cập có điều kiện.Đây là một hệ thống con nhận lênh từ thuê bao, gửi những lệnh thích hợp tới VoD server và phân phối các key giải mã cho các bộ giải mã

Hình 1 : Cấu trúc hệ thống VoD

2 Video server

Các video server là yếu tố cần thiết cho mọi hệ thống VoD, do chúng tạo ra các luồng video trong thực tế và gửi chúng tới mỗi thuê bao Các server có dung lượng bộ nhớ lớn nhỏ khác nhau thùy thuộc vào các ứng dụng khác nhau.Trong phần này chỉ đề cập đến một số khía cạnh của các server và cách thức chúng được sửa dụng cho viêc phân phối nội dung.Dung lượng lưu trữ nội dung được hộ trợ trên một server có thể lớn hoặc nhỏ

Các nhà cung cấp sửa dụng hai phương thức để phân phối server trong mạng của họ(như hình 2).Đầu tiên là phương thức tập trung hóa, các server lớn, dung lượng cao được xây dựng tại những vị trí trung tâm, chúng phân phối nội dung cho thuê bao thông qua các liên kết tốc độ cao kết nối tới mỗi nhà cung cấp nội dung nội hạt.Phương thức thứ 2 là phân phối hóa server, ở đó các server nhỏ hơn được đặt tại ví trí gần thuê bao và server chỉ cung cấp cho các thuê bao trong vùng đó.Trung tâm Library server sẽ download các bản copy nội dung cung cấp cho các Hub server phân phối có yêu cầu.Trong phương thức tập trung hóa thì giảm được số lượng băng server cần phải xây dựng, giá thành trong việc truyền dẫn và lưu trữ nội dung tại các vị trí khác nhau.Còn trong phương thức phân phối hóa thì giảm được số lượng băng thông cần thiết giữa các vị trí.Cả hai phương thức đều được sửa dụng trong thực tế, dung lượng của VoD server phụ thuộc vào cấu trúc hệ thống và sở thích của người xem