Mạng thế hệ mới và triển khai IPTV trên mạng thế hệ mới

1 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Đào tạo sau đại học, Viện Công nghệ thông tin truyền thông – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy hƣớng dẫn - TS Phạm Công Hùng tận tình hƣớng dẫn, bảo em suốt trình thực đề tài Thầy truyền tải cho em thấy đƣợc yếu tố cần thiết hoạt động nghiên cứu Thầy tham gia thảo luận đề xuất giải pháp cho vấn đề liên quan Đồng thời, thầy cung cấp cho em nhiều tƣ liệu chuyên môn quan trọng để tìm hiểu sâu toàn diện đề tài đƣợc giao Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày tháng năm 2014 Nguyễn Thanh Sơn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác, trừ phần tham khảo đƣợc ghi rõ luận văn Tác giả Nguyễn Thanh Sơn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU 10 MỞ ĐẦU 11 CHƢƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN 13 1.1 Mạng viễn thông 13 1.2 Nhu cầu khai thác dịch vụ viễn thông 15 CHƢƠNG II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ IPTV 20 2.1 Giới thiệu công nghệ IPTV 20 2.1.1 Định nghĩa 20 2.1.2 Các chuẩn sử dụng IPTV 21 2.1.2.1 Chuẩn IMS 21 2.1.2.2 Chuẩn máy ảnh MPEG 4(H264) 27 2.1.3 Một số đặc tính IPTV 32 2.1.4 Sự khác biệt IPTV truyền hình Internet 34 2.1.5 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV 37 2.2 Phƣơng thức hoạt động IPTV 39 2.2.1 Mô hình truyền thông IPTV 39 2.2.2 Phƣơng pháp truyền đa tín hiệu 40 2.2.3 Phƣơng pháp thu tín hiệu 42 2.2.4 Mạng tổng thể IPTV 44 2.2.5 Ƣu nhƣợc điểm IPTV 46 2.3 Dịch vụ IPTV khả phát triển 48 2.3.1 Tình hình phát triển dịch vụ IPTV 48 2.3.1.1 Trên giới 48 2.3.1.2 Trong khu vực 49 2.3.2 Tổ chức mạng cung cấp dịch vụ IPTV 50 2.3.3 Khả triển khai dịch vụ IPTV Việt Nam 51 2.4 Kết luận chƣơng 66 CHƢƠNG III TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN MẠNG TRUYỀN TẢI IP/MPLS TẠI HÀ NỘI 68 3.1 Giới thiệu mạng IP/MPLS VNPT Hà Nội 68 3.2 Tổng quan mạng viễn thông Hà Nội 71 3.2.1 Chuyển mạch 71 3.2.1.1 Hệ thống chuyển mạch IP 72 3.2.1.2 Các kiểu chuyển mạch IP 73 3.2.2 Hệ thống truyền dẫn 74 3.2.2.1 Mạng lõi 74 3.2.2.2 Mạng gom mạng truy nhập 75 3.2.2.3 Mạng khách hàng 76 3.2.3 Băng rộng 76 3.3 Triển vọng IPTV Việt Nam 77 3.4 Ứng dụng triển khai IPTV mạng viễn thông Hà Nội 79 3.4.1 Mô hình đấu nối 79 3.4.2 Cấu hình hoạt động 81 3.4.2.1 Mạng khách hàng 81 3.4.2.2 Mạng truy nhập 81 3.4.2.3 Lƣu lƣợng Multicast 83 3.4.2.4 Phƣơng thức hỗ trợ Multicast 84 3.3.3.Dịch vụ 88 3.3.3.1 Dịch vụ truyền hình quảng bá 88 3.3.3.2 Dịch vụ theo yêu cầu 89 3.3.3.3 Dịch vụ tƣơng tác 90 3.4.2.5 Dịch vụ thông tin truyền thông 90 3.4.2.6 Các dịch vụ gia tăng khác 90 3.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ IPTV 90 3.6 Các tham số ảnh hƣởng đến chất lƣợng dịch vụ IPTV mạng truyền tải IP/MPLS VNPT Hà Nội 92 3.6.1 Cấu trúc QoS mạng VNPT 92 3.6.2 Chỉ tiêu chất lƣợng dịch vụ IPTV 93 3.7 Tình hình tiêu chuẩn hóa IPTV giới 93 3.8 Các tham số đánh giá chất lƣợng IPTV mạng truyền tải IP/MPLS VNPT Hà Nội 94 3.8.1 Các tiêu chất lƣợng kỹ thuật 94 3.8.2 Chất lƣợng tín hiệu video 95 3.8.2.1 Các tham số lớp truyền dẫn 95 3.8.2.2 Chỉ tiêu thời gian tƣơng tác 98 3.8.2.3 Chỉ tiêu đồng tín hiệu hình tiếng 98 3.8.3 Các tiêu chất lƣợng phục vụ 99 3.8.3.1 Thời gian thiết lập dịch vụ 99 3.8.3.2 Thời gian khắc phục dịch vụ 99 3.8.3.3 Độ khả dụng dịch vụ 100 3.9 Kết đo triển khai dịch vụ IPTV VNPT Hà Nội 101 3.9.1 Triển khai IPTV mạng cáp đồng VNPT Hà Nội 101 3.9.2 Triển khai IPTV mạng FTTx: 103 3.9.3 Triển khai IPTV GPON 104 KẾT LUẬN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Tiếng Anh 3GPP 3rd Generation Partnership Project ATM Asynchronous Transfer Mode CDMA Code division multiple access CN Correspondant Node COA Care-Of-Address DHCP Dynamic Host Configuration Protocol EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution FA Foreign Agent FA Foreign Agent 10 FDMA Frequency Division Multiple Access 11 FN Foreign Network 12 FN Foreign network 13 GGSN Gateway GPRS Support Node 14 GPRS General Packet Radio Service 15 GRU Globally Routable Unicast 16 GSM Global System for Mobile Communications 17 HA Home Agent 18 HN Home network 19 HN Home network 20 HSCSD High-Speed Circuit-Switched Data 21 ICMP Internet Control Message Protocol 22 ICMP Internet Control Message Protocol 23 IETF Internet Engineering Task Force DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Các khối IMS 22 Hình 2.2 Kiến trúc chức dịch vụ IPTV dựa IMS 23 Hình 2.3 Mô hình IPTV dựa IMS 26 Hình 2.4 Sơ đồ khối đơn giản hệ thống IPTV 37 Hình 2.5 Mô hình truyền thông IPTV 39 Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động hệ thống quảng bá 41 Hình 2.7 Mạng cung cấp nội dung 42 Hình 2.8 Mạng tổng thể IPTV 44 Hình 2.9 IPTV Việt Nam 54 Hình 2.10 Mô hình triển khai đa phƣơng tiện gia đình (Home Media) 57 Hình 2.11 Thiết bị IPTV 59 Hình 2.12 Mô hình triển khai IPTV Việt Nam 62 Hình 2.13 Hƣớng dung lƣợng đƣờng kết nối hạ tầng internet quốc tế Việt Nam (Quý I năm 2014) 65 Hình 3.1 mạng IP/MPLS VNPT Hà Nội 69 Hình 3.2 Mạng viễn thông Hà Nội 71 Hình 3.3 Chuyển mạch IP kiểu hƣớng liệu 73 Hình 3.4 Chuyển mạch IP theo cấu hình 74 Hình 3.5 Các LSP đƣợc thiết lập qua mạng lõi IP/MPLS dành cho lƣu lƣợng unicast 75 Hình 3.6 Multicast VPN đƣợc thiết lập qua mạng IP/MPLS dành cho lƣu lƣợng multicast 75 Hình 3.7 Mô hình đấu nối hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 80 Hình 3.8 Mô hình S-VLAN mạng truy nhập giai đoạn 82 Hình 3.9 Truy nhập đầu cuối địa IP giai đoạn 83 Hình 3.10 Các dịch vụ IPTV cung cấp 88 Hình 3.11 Qos QoE 91 Hình 3.12 Triển khai IPTV mạng cáp đồng 101 Hình 3.13 Dịch vụ MyTV HD cung cấp đồng thời với dịch vụ truy nhập Internet FiberVNN cáp quang 103 Hình 3.14 Mô hình triển khai IPTV mạng GPON 104 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 So sánh MPEG-4 với số định dạng Multimedia đƣợc sử dụng phổ biến Internet 30 Bảng 2.2 So sánh dịch của IPTV với số dịch có nhƣ sau 36 Bảng 2.3 Tình hình phát triển Internet Việt Nam 64 Bảng 3.1 Mức độ cảm nhận kênh IPTV 95 Bảng 3.2 Các tiêu truyền dẫn dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-2 96 Bảng 3.3 Các tiêu truyền dẫn dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-4 AVC hay VC-1 96 Bảng 3.4 Các tiêu truyền dẫn dịch vụ HDTV mã MPEG-2 97 Bảng 3.5 Các tiêu truyền dẫn dịch vụ HDTV mã MPEG-4 AVC hay VC-1 97 Bảng 3.6 Chỉ tiêu thời gian tƣơng tác 98 Bảng 3.7 Chỉ tiêu đồng tín hiệu hình tiếng 98 Bảng 3.8 Kết đo kiểm IPTV đƣờng cáp đồng 102 Bảng 3.9 Kết đo kiểm IPTV mạng FTTx 103 Bảng 3.10 Kết đo kiểm IPTV mạng GPON 105 93 3.6.2 Chỉ tiêu chất lƣợng dịch vụ IPTV - Các tiêu chất lƣợng kỹ thuật: o Chỉ tiêu chất lƣợng tín hiệu hình ảnh o Chỉ tiêu chất lƣơng tín hiệu âm - Các tham số lớp truyền dẫn: nhƣ trễ truyền dẫn, tỉ lệ gói tin… - Chỉ tiêu thời gian tƣơng tác: tính từ thời điểm gửi yêu cầu đến lúc đƣợc phục vụ - Chỉ tiêu đồng tín hiệu hình tiếng: ảnh hƣởng đến chất lƣợng video đầu - Độ khả dụng dịch vụ: Dịch vụ đƣợc triển khai rộng rãi - Thời gian thiết lập dịch vụ - Thời gian khắc phục dịch vụ - Khiếu nại khách hàng chất lƣợng dịch vụ - Hồi âm khiếu nại khách hàng - Dịch vụ hỗ trợ khách hàng 3.7 Tình hình tiêu chuẩn hóa IPTV giới Hiện tại, ITU-T trình soạn thảo hai tiêu chuẩn chất lƣợng dịch vụ IPTV giám sát chất lƣợng dịch vụ IPTV G.1080 IPTV-GSI Trong IPTV G.1080, tiêu chuẩn chất lƣợng dịch vụ IPTV đƣợc đánh giá qua tham số nhƣ: - QoE for video and audio - Requirements for network transmission - QoE for text and graphics - QoE for control functions - QoE for other IPTV services - Accessibility requirements 94 Đây khuyến nghị đề cập đầy đủ tham số, tiêu để đánh giá chất lƣợng dịch vụ IPTV Tuy nhiên, khuyến nghị số mục đƣợc đề xuất nhƣng chƣa có giá trị quy định cụ thể, ITU-T khuyến nghị nhà khai thác viễn thông đặt giá trị phù hợp với tìn hình thực tế Một điểm đáng ý phần khuyến nghị tiêu chuẩn video, audio tham số truyền dẫn mạng truyền tải có nhiều điểm tƣơng tự nhƣ DSL TR-126 Tuy nhiên, tiêu chuẩn TR126 có khuyến nghị cụ thể giá trị thời gian tƣơng tác dịch vụ đƣa giá trị tiêu độ khả dụng dịch vụ số nhà khai thác viễn thông giới Khuyến nghị TS 181 016 ETSI đƣa đề mục hầu nhƣ không quy định giá trị cụ thể mà sử dụng đƣợc trình đo kiểm IPTV dịch vụ đƣợc triển khai nhiều nƣớc giới có nhiều tổ chức tiêu chuẩn hóa tham gia vào trình tiêu chuẩn hóa dịch vụ IPTV Hiện tiêu chuẩn dịch vụ IPTV chƣa đƣợc hoàn thiện thức Cho đến nay, hai tiêu chuẩn quốc tế coi sở tốt để đánh xây dựng tiêu chuẩn chất lƣợng dịch vụ IPTV TR-126 DSL Forum G.1080 ITU-T 3.8 Các tham số đánh giá chất lƣợng IPTV mạng truyền tải IP/MPLS VNPT Hà Nội 3.8.1 Các tiêu chất lƣợng kỹ thuật Định nghĩa: Chất lƣợng tín hiệu video số tích hợp chất lƣợng truyền video đƣợc xác định cách tính điểm trung bình với thang điểm MOS từ đến theo khuyến nghị ITU-R BT.500-11 Liên minh Viễn thông quốc tế Các môi trƣờng kiểm tra thƣờng tuân 95 theo hệ thống định nghĩa ITU-R BT 500 MOS (Mean Opinion Score) Bảng 3.1 Mức độ cảm nhận kênh IPTV Mức độ cảm nhận kênh IPTV MOS Xuất sắc (Excellent) Tốt (Good) Trung bình (Fair) Tạm chấp nhận (Poor) Kém (Bad) Chỉ tiêu: Điểm chất lƣợng hình ảnh trung bình MOS ≥ 3,0 Phƣơng pháp xác định: Phƣơng pháp mô phỏng, sử dụng phƣơng pháp đo theo khuyến nghị ITU-T J.144 rev.1 quy đổi thang điểm MOS 3.8.2 Chất lƣợng tín hiệu video Chỉ tiêu: Điểm chất lƣợng hình ảnh trung bình MOS ≥ 3,0 3.8.2.1 Các tham số lớp truyền dẫn Định nghĩa: tham số truyền dẫn lớp chuyển tải có giá trị đƣợc khuyến nghị để đảm bảo chất lƣợng dịch vụ video IPTV Chỉ tiêu: Để đảm bảo chất lƣợng dịch vụ video, tham số lớp truyền dẫn phải tuân theo giá trị quy định bảng dƣới Phƣơng pháp xác định: Phƣơng pháp giám sát Sử dụng thiết bị đo giám sát thiết bị nhà thuê bao (set-top box) Điều kiện giả thiết set-top box có khả bù lỗi Các tiêu áp dụng luồng IP truyền tải nội dung video 96 Bảng 3.2 Các tiêu truyền dẫn dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-2 Tốc độ Trễ(ms) Rung luồng Thời Chu kỳ Khoảng tổn Tỉ lệ lỗi pha(ms) gian lỗi tổn thất thất gói (sự gói luồng cực đại gói IP (Mbps) (ms) (gói IP) kiện lỗi/giờ) IP video 3,0 < 200 < 50 ≤ 16 [...]... dịch vụ và khả năng phát triển - Triển khai dịch vụ IPTV trên mạng truyền tải IP/MPLS tại Hà Nội 12 Kết cấu của đề tài: Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan về mạng thế hệ mới NGN Chƣơng 2: Giới thiệu chung về công nghệ IPTV Chƣơng 3: Triển khai công nghệ IPTV trên mạng truyền tải IP/MPLS tại Hà Nội 13 1 CHƢƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ MỚI NGN 1.1 Mạng viễn thông hiện tại Hiện nay, trên thế giới... nghiên cứu về IPTV và IMS, tuy nhiên những nghiên cứu về phát triển ứng dụng IPTV trên IMS-NGN chƣa đƣợc đầy đủ và hệ thống Ở nƣớc ngoài đã có một số các hãng lớn nhƣ Alcatel-Lucent, Ecrisson, Fokus, đã bắt đầu triển khai phát triển một số mô hình thử nghiệm IPTV trên IMS- NGN Mục đích của đề tài (các kết quả cần đạt đƣợc): - Đặc điểm, cấu trúc và các giao thức của mạng NGN - Công nghệ IPTV: phƣơng... trong IPTV 2.1.2.1 Chuẩn IMS Để cung cấp cho thuê bao các dịch vụ truyền hình tƣơng tác, hội tụ và cá nhân hoá, các nhà khai thác cần đến một kiến trúc mạng linh hoạt, vững mạnh và giá rẻ IMS (IP Multimedia Subsystem) đƣợc coi là giải pháp tiêu chuẩn thích hợp nhất để cung cấp IPTV trên các mạng quản lý Bài báo đƣa ra mô hình và kiến trúc phát triển dịch vụ IPTV dựa trên IMS, để cung cấp các dịch vụ IPTV. .. phụ thuộc vào vị trí, công nghệ truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của NSD Nói cách khác, IMS hứa hẹn đem lại khả năng hội tụ cho các loại hình dịch vụ, các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối Một giải pháp IPTV dựa trên IMS có chứa tất cả các thành phần thƣờng thấy trong một giải pháp IPTV, chẳng hạn nhƣ một hệ thống head-end, middleware, các server đa phƣơng tiện, các set-top box và một cơ... một cơ sở hạ tầng có sự hỗ trợ của IPTV Đồng thời do giải pháp này dựa vào cơ sở hạ tầng IMS, nên cũng bao gồm các nút lõi, chẳng hạn nhƣ CSCF 22  Kiến trúc IPTV trên nền IMS Nền tảng kiến trúc IPTV dựa trên IMS nhằm cung cấp các dịch vụ IPTV đƣợc điều khiển và xử lý bởi IMS cũng nhƣ phân phối các dịch vụ IPTV một cách độc lập với các mạng truyền tải IP IPTV dựa trên IMS có một số ƣu điểm nhƣ hỗ trợ... video và các dịch vụ di động Hơn nữa, bằng cách triển khai và tái sử dụng các chức năng IMS có sẵn để hỗ trợ các dịch vụ IPTV, kiến trúc này còn giúp tối ƣu và tái sử dụng các đặc tính NGN Ngoài ra, IPTV dựa trên IMS cho phép tƣơng thích giữa luồng dịch vụ dữ liệu IPTV với các tài nguyên mạng có sẵn và các tính năng của các thiết bị đầu cuối ngƣời dùng Do đó, NSD có thể truy nhập các dịch vụ IPTV không... năng sẵn có, tính phổ biến và vùng nội dung bao hàm trong nó  Mô hình IPTV dựa trên IMS Phần này đƣa ra một mô hình đơn giản hóa của các giao thức IPTV dựa trên IMS và các mối tƣơng quan Hình 2.3 Mô hình IPTV dựa trên IMS Đầu tiên, cần phải khởi động một UE (một set-top box hay bất kỳ thiết bị nào với một client IPTV) và hoàn tất việc tham gia mạng để đạt đƣợc các thông số mạng (nhƣ địa chỉ IP hay địa... vậy đƣợc TINA-C phân tích và trình bày chi tiết trong mô hình cấu trúc thông tin quản lý viễn thông 20 2 CHƢƠNG II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ IPTV 2.1 Giới thiệu công nghệ IPTV 2.1.1 Định nghĩa IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television truyền hình qua giao thức Internet trên nền tảng mạng truyền dẫn băng thông rộng sẵn có gồm có mạng ADSL MegaVNN và mạng cáp quang FTTH Không... Nam, IPTV đã trở nên khá gần gũi đối với ngƣời sử dụng Internet tại Việt Nam Các nhà cung cấp nhƣ VNPT, FPT, SPT, VTC đã đƣa IPTV, VoD ra thị trƣờng nhƣng ở phạm vi và quy mô nhỏ Xu hƣớng phát triển mạng thế hệ sau NGN hiện nay là chuyển từ Softswitch sang IMS do IMS đem lại khả năng cung ứng dịch vụ đa phƣơng tiện cho ngƣời sử dụng đầu cuối mà không bị phụ thuộc vào vị trí, công nghệ truy nhập mạng và. .. truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của ngƣời sử dụng IMS hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp của cả ba loại hình dịch vụ nói trên Tripple Play mà điển hình là dịch vụ IPTV) , các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối Đặc biệt, trên nền tảng IMS, yếu tố di động và truy nhập không dây trở nên khả thi, càng tạo điều kiện cho IPTV phát triển thành một