Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của

EPG Electronic Program Guide Hướng dẫn chương trình điện tử HDCP High-bandwidth Digital Content Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình gi

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 5

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 9

DANH MỤC HÌNH VẼ 10

MỞ ĐẦU 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VIỆT NAM VÀ CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG 14

1.1 Tổng quan về Truyền hình Cáp Việt Nam – VTVcab 14

1.1.1 Quá trình phát triển của VTVcab 14

1.1.2 Hệ thống mạng của VTVcab 16

1.1.3 Thực trạng hệ thống truyền hình cáp VTVcab 21

1.2 Đặc điểm của mạng HFC và khả năng triển khai dịch vụ băng rộng 23

1.2.1 Đặc điểm mạng HFC 23

1.2.2 Tổng quan về IPTV 25

1.2.3 Phân phối IPTV trên nền Internet của CATV 27

1.3 Các dịch vụ IPTV có thể triển khai trên nền HFC 29

1.3.1 Dịch vụ video IPTV 30

1.3.1.1 Dịch vụ Video quảng bá 30

1.3.1.2 Dịch vụ Video theo yêu cầu 31

1.3.2 Dịch vụ âm thanh IPTV 33

1.3.3 Dịch vụ trò chơi 34

1.3.4 Dịch vụ Internet tích hợp 34

1.3.5 Dịch vụ quảng cáo 34

1.3.6 Dịch vụ tương tác 35

1.3.7 Dịch vụ truyền hình hội nghị 36

CHƯƠNG 2 TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT KHI TRIỂN KHAI DỊCH VỤ BĂNG RỘNG 38

2.1 Chuẩn nén dữ liệu sử dụng 38

2.1.1 Tổng quan nén MPEG 38

2.1.2 Tiêu chuẩn ITU-T H.264/AVC 39

2.1.2.1 Giới thiệu về H.264/AVC 39

2.1.2.2 Phạm vi ứng dụng của H.264/AVC 40

2.1.2.3 Ưu điểm của H.264/AVC 41

2.2 Giao thức sử dụng trong mạng IPTV 42

2.2.1 Truyền dẫn Multicast 42

2.2.2 Truyền dẫn Unicast 43

2.2.3 Các giao thức khác 44

2.3 Các tiêu chuẩn áp dụng cho chất lượng dịch vụ IPTV 44

2.3.1 Tiêu chí chất lượng tín hiệu video/audio 44

2.3.2 Tiêu chí về truyền dẫn 46

2.3.3 Tiêu chí thời gian tương tác 48

2.3.4 Tiêu chí đồng bộ giữa tín hiệu hình và tiếng 48

2.3.5 Các tiêu chí chất lượng dịch vụ 48

2.3.5.1 Độ khả dụng của dịch vụ 48

2.3.5.2 Thời gian thiết lập dịch vụ 49

2.3.5.3 Thời gian khắc phục dịch vụ 50

2.4 Tham số đánh giá chất lượng dịch vụ QoS 50

2.4.1 Cơ chế mã hóa, tốc độ bit và nội dung hình ảnh 50

2.4.2 Băng thông – Bandwidth 52

2.4.3 Độ trễ - Delay 52

2.4.4 Độ biến thiên trễ - Delay variation/Jitter 53

2.4.5 Mất gói - Packet loss 53

2.4.6 Nghẽn trên server 54

2.4.7 Mạng lõi, mạng truy nhập và mạng tại thuê bao 55

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI DỊCH VỤ BĂNG RỘNG TRÊN MẠNG HFC 56

3.1 Mô hình triển khai hệ thống IPTV/VoD trên mạng HFC 56

3.1.1 Hệ thống Headend 57

3.1.2 Hệ thống Middleware 59

3.1.3 Hệ thống mạng phân phối nội dung (Content Distribution Network) 65

3.1.4 Hệ thống quản lý bản quyền số (Digital Right Management) 68

3.1.5 Hệ thống Billing, VoD, STB (Set-top Box) 69

3.2 Mô hình thực hiện các dịch vụ trong IPTV 71

3.2.1 Cơ chế việc đăng ký người dùng 71

3.2.2 Cơ chế hủy bỏ đăng ký dịch vụ IPTV 72

3.2.3 Cơ chế đăng ký kiểu thuê bao 73

3.2.4 Cơ chế hủy thuê bao 74

3.2.5 Cơ chế phân phối nội dung 76

3.2.6 Cơ chế lấy nội dung 77

3.2.7 Cơ chế xuất bản nội dung 79

3.2.8 Cơ chế xuất bản EPG 81

3.2.9 Cơ chế VoD 82

3.3 Tính toán dung lượng và băng thông mạng 84

3.3.1 Băng thông Streaming tại Node 85

3.3.2 Dung lượng lưu trữ tại Node 86

3.3.3 Băng thông kết nối về Core 87

CHƯƠNG 4 PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG MẠNG HFC CỦA VTVCAB 88

4.1 Phương án triển khai thử nghiệm 88

4.1.1 Sơ đồ hệ thống triển khai 88

4.1.2 Kết quả đo các tham số chính 90

4.1.3 Nhận xét và đánh giá chất lượng dịch vụ 96

4.2 Một số giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV/VOD trên mạng HFC của VTVcab 97

4.2.1 Nâng cao hiệu năng quản lý, theo dõi, giám sát hệ thống 97

4.2.1.1 Các biện pháp đảm bảo QoS IPTV ở Head-end 98

4.2.1.2 Các biện pháp đảm bảo QoS ở mạng quản lý 98

4.2.1.3 Các biện pháp đảm bảo QoS ở Home network 98

4.2.1.4 Các biện pháp đảm bảo QoS ở mạng truyền dẫn 99

4.2.2 Tối ưu thiết kế mạng đáp ứng chất lượng dịch vụ IPTV 103

4.2.2.1 Thiết kế hiện tại của hệ thống mạng cáp tại Hà Nội 103

4.2.2.2 Sự cần thiết phải đầu tư cải tạo, nâng cấp mạng cáp quang 105

4.2.2.3 Phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật và công nghệ 105

4.2.3 Triển khai DOCSIS 3.0 109

4.2.3.1 Tổng quan về DOCSIS 3.0 109

4.2.3.2 Triển khai DOCSIS 3.0 115

KẾT LUẬN 119

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong luận văn dựa trên các kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu của tác giả khác Nội dung của luận văn có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các nguồn sách, tạp chí được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết

ABR Adaptive Bitrate Streaming Luồng tốc độ bit thích nghi

ASI Asynchronus Interface Giao diện bất đồng bộ

ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền bất đồng bộ

CA Conditionnal Access Hệ thống truy cập có điều kiện CAs Certification Authorities Cơ quan xác nhận

CAS Customer Authorization System Hệ thống chứng thực khách hàng CATV Cable Television Truyền hình cáp

CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết cước phí

CDN Content Delivery Network Mạng phân phối nội dung

CGMS-A Content Generation Management

System for Analog

Hệ thống quản lý sao chép nội dung đối với tín hiệu tương tự

CMTS Cable Modem Terminal System Hệ thống đầu cuối modem cáp CPRM Content Protection for

DRM Digital Rights Management Hệ thống quản lý bản quyền kỹ

thuật số DOCSIS Data over Cable Service

EMM Entitlement Management

ECM Entitlement Control Message Bản tin kiểm soát cấp quyền

EPG Electronic Program Guide Hướng dẫn chương trình điện tử

HDCP High-bandwidth Digital Content

Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet IPG Interactive Program Guides Hướng dẫn chương trình tương tác IPR Intellectual Property Rights Quyền sở hữu trí tuệ

IRD Intergrated Receiver Device Thiết bị nhận tích hợp

IPTVCD Internet Protocol Television

Consumer Device Thiết bị người dùng IPTV KMAS Key Management and

Authorization Server

Máy chủ chứng thực và quản lý khóa

KVS Key Selection Vector Vector lựa chọn khóa

MPEG Moving Picture Experts Group Hiệp hội chuyên gia các chuẩn

nén video MSO Multiple System Operators Nhà cung cấp đa hệ thống

MOS Mean Opinion Score Điểm đánh giá trung bình

NTP Network Time Protocol Giao thức thời gian mạng

OBSS Operational and Business

Support System

Hệ thống hỗ trợ kinh doanh và vận hành

PIM Protocol Independent Multicast Multicast có giao thức độc lập PKI Public Key Infrastructure Hạ tầng khóa công khai

PMP Portable Media Player Trình chơi media di động

PPV Pay-per-view Dịch vụ trả tiền dựa trên số lần

xem POP Points of Presence Điểm hiện diện, điểm biên

PVR Personal Video Recorder Ghi lại video theo yêu cầu cá nhân QAM Quadrature Amplitude

Modulation Điều chế biên độ cầu phương

RTCP Real-time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian

thực RTP Real-time Transport Protocol Giao thức vận chuyển thời gian

thực RTSP Real-time Streaming Protocol Giao thức luồng thời gian thực

SMS Subsciber Management System Hệ thống quản lý thuê bao

SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ

SPT Shortest Path Tree Cây đường dẫn ngắn nhất

SSM Source Specific Multicast Multicast theo từng nguồn

VAS Value Added Services Dịch vụ gia tăng

VoD Video on Demand Video theo yêu cầu

VCR Video Cassette Recording Ghi lại video

VBI Vertical Blanking Interval Khoảng thời gian trống giữa hai

frame WHMN Whole Home Media Network Mạng media trong nhà

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các thang điểm MOS dùng để đo các mức chất lượng Audio/Video 45

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-2 46

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-2 47

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ HDTV mã MPEG-2 47

Bảng 2.5 Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ HDTV mã MPEG-4 AVC 47

Bảng 3.1 Bảng các Profile dự kiến cung cấp 85

Bảng 4.1 Kết quả đo lường tham số tại server 92

Bảng 4.2 Bảng thống kê khách hàng trên một số node thuộc vòng 1 104

Bảng 4.3 So sánh tốc độ truyền các chuẩn DOCSIS 110

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình truyền dẫn toàn quốc của VTVcab 16

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống trung tâm HE VTVcab 17

Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan mạng truyền hình cáp HFC VTVcab 18

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống HE Analog tại các tỉnh 19

Hình 1.5 Dải tần của hệ thống truyền hình cáp 22

Hình 1.6 Phổ tần của kênh VTV3 23

Hình 1.7 Kiến trúc tổng quan của mạng HFC 24

Hình 1.8 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV kết hợp IP và cáp 28

Hình 2.1 Minh họa cho truyền dẫn Multicast 43

Hình 2.2 Minh họa truyền dẫn Unicast 43

Hình 2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ mất gói đối với tỉ lệ lỗi/mất khung MPEG 54

Hình 3.1 Mô hình tổng thể hệ thống IPTV/VoD 56

Hình 3.2 Cấu trúc hệ thống Headend VTVcab tích hợp IPTV 58

Hình 3.3 Hệ thống Middleware trong IPTV 60

Hình 3.4 Chức năng của SMS 61

Hình 3.5 Chức năng của CMS 62

Hình 3.6 Chức năng của EPG 62

Hình 3.7 Cấu trúc hệ thống CDN 65

Hình 3.8 Cấu trúc mạng hai lớp 67

Hình 3.9 Cấu trúc mạng đa lớp 67

Hình 3.10 Cơ chế đăng ký User 71

Hình 3.11 Cơ chế hủy bỏ User 72

Hình 3.12 Cơ chế đăng ký thuê bao 74

Hình 3.13 Cơ chế hủy thuê bao 75

Hình 3.14 Cơ chế phân phối nội dung 76

Hình 3.15 Cơ chế lấy nội dung 78

Hình 3.16 Cơ chế xuất bản nội dung 80

Hình 3.17 Cơ chế xuất bản EPG 81

Hình 3.18 Cơ chế VoD 82

Hình 4.1 Sơ đồ thử nghiệm hệ thống IPTV triển khai tại VTVcab 88

Hình 4.2 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của Delay trong 24 giờ 90

Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của băng thông trong 24 giờ 91

Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của packet loss trong 24 giờ 91

Hình 4.5 Ảnh hưởng giữa số client và băng thông (down) dịch vụ VoD của đường truyền 93

Hình 4.6 Ảnh hưởng giữa số client và RAM (server) 93

Hình 4.7 Giao diện quản lý thiết bị của SNMP 94

Hình 4.8 Giao diện quan sát các thông số của CMTS 94

Hình 4.9 Giao diện quan sát các thông số của Server (1) 95

Hình 4.10 Giao diện quan sát các thông số của Server (2) 95

Hình 4.11 Các thành phần của IPTV 97

Hình 4.12 Băng thông của mạng truyền dẫn 99

Hình 4.13 Các loại trễ 101

Hình 4.14 Mất gói do tràn bộ đệm hàng đợi 101

Hình 4.15 Dải bước sóng sử dụng cho viễn thông (1) 106

Hình 4.16 Dải bước sóng sử dụng cho viễn thông (2) 107

Hình 4.17 Sơ đồ tổng quát được triển khai nâng cấp mạng 108

Hình 4.18 Cấp phát tần số động với DOCSIS 2.0 111

Hình 4.19 Cấp phát tần số động với DOCSIS 3.0 112

Hình 4.20 Hệ thống vẫn tiếp tục hoạt động bình thường nếu một thiết bị hỏng 113

Hình 4.21Tự động phát hiện và cô lập nhiễu hệ thống 113

Hình 4.22 DOCSIS 3.0 Channel Bonding 114

Hình 4.23 Cấu trúc Modular CMTS 115

Hình 4.24 Cấu trúc logic của Modular CMTS 116

Hình 4.25 Kiến trúc Modular CMTS 116

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hiện nay sự phát triển của các dịch vụ truyền hình vệ tinh, truyền hình IPTV,

sự tăng trưởng của dịch vụ truyền hình cáp số và đặc biệt là lộ trình số hóa truyền hình của chính phủ đến năm 2020 sẽ tắt hoàn toàn sóng Analog Với các giao thức hoạt động dựa trên nền tảng Internet, IPTV (Internet Protocol Television) được coi

là một phương thức cung cấp dịch vụ mới dựa trên hệ thống mạng kết nối băng thông rộng IPTV dễ dàng cung cấp nhiều hoạt động tương tác hơn, tạo nên sự cạnh tranh mạnh mẽ hơn cho các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ truyền hình

Tại Việt Nam, hiện có nhiều nhà khai thác dịch vụ truyền hình, viễn thông lớn đang cạnh tranh nhau nhằm cung cấp cho khách hàng các dịch vụ băng rộng với chất lượng cao và giá rẻ Đứng trước thách thức đó các nhà khai thác truyền hình cáp truyền thống cũng đã nhận ra xu hướng phát triển của truyền hình trực tuyến và video theo yêu cầu, và đang có những bước đi mạnh mẽ

Tuy nhiên vấn đề khó khăn của các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp đó

là tích hợp hệ thống dịch vụ băng rộng mới với hệ thống cáp truyền thống và đảm bảo chất lượng dịch vụ khi cung cấp tới khách hàng Đề tài tập trung nghiên cứu, phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ băng rộng, từ đó đề xuất các giải pháp triển khai hệ thống và các giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên mạng HFC của Truyền hình cáp Việt Nam

Đề tài “Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab” hiện nay là đề tài hết sức thiết thực góp phần thúc đẩy sự phát

triển của dịch vụ truyền hình Cáp tại Tổng công ty Truyền hình cáp Việt Nam (VTVcab)

2 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu của đề tài

 Tổng quan về hạ tầng hệ thống của VTVcab và các dịch vụ băng rộng có thể triển khai trên mạng HFC

 Nghiên cứu các tiêu chuẩn, các tham số và tiêu chí đánh giá chất lượng khi triển khai dịch vụ băng rộng

 Phân tích và đưa ra phương án triển khai dịch vụ băng rộng trên mạng HFC

 Đưa ra phương án triển khai thử nghiệm hệ thống trên hệ thống mạng HFC thực tế tại VTVcab, kết quả đo kiểm các tham số đánh giá chất lượng dịch vụ Đưa ra nhận xét, so sánh, đánh giá Sau đó đề xuất một số khuyến nghị, giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ khi triển khai trên hạ tầng mạng HFC

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu là dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên mạng truyền hình cáp

 Phạm vi nghiên cứu về không gian: Tập trung tại VTVcab – Tổng công

ty Truyền hình cáp Việt Nam

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu là vận dụng một cách tổng hợp nhiều phương pháp cơ bản như: Thống kê, tổng hợp và so sánh, đối chiếu và phân tích

5 Kết cấu luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục và danh mục tài liệu tham khảo,

đề tài được kết cấu thành 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về truyền hình cáp Việt Nam và các dịch vụ băng rộng Chương 2: Tiêu chuẩn kỹ thuật khi triển khai dịch vụ băng rộng

Chương 3: Phương án triển khai dịch vụ băng rộng trên hạ tầng mạng HFC Chương 4: Phương án triển khai thử nghiệm và giải pháp nâng cao chất lượng

hệ thống mạng HFC của VTVcab

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VIỆT NAM VÀ CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG

1.1 Tổng quan về Truyền hình Cáp Việt Nam – VTVcab

1.1.1 Quá trình phát triển của VTVcab

Tổng công ty Truyền hình Cáp Việt Nam (VTVcab) đơn vị trực thuộc Đài Truyền hình Việt Nam (VTV) là một trong những nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền CATV lớn nhất Việt Nam

 Năm 1995:Thành lập Trung tâm Truyền hình Cáp MMDS

 Năm 1998: Khóa mã hệ thống MMDS

 Năm 2001: Triển khai truyền hình cáp hữu tuyến CATV tại Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương…

 Năm 2003: Hợp tác triển khai truyền hình cáp trên toàn quốc như Phú Thọ…

 Năm 2005: Cung cấp internet trên mạng truyền hình Cáp

 Năm 2006: Tăng cường hợp tác phát triển CATV trên phạm vi toàn quốc tại

An Giang, Bình Thuận, Ninh Thuận, Ninh Bình, Thái Bình, Thái Nguyên, Tiền Giang, …

 Năm 2007: Bước đột phá trong việc xã hội hóa các kênh truyền hình chuyên biệt

 Năm 2008: Triển khai hệ thống truyền hình số trên mạng cáp

 Năm 2009:

o Hệ thống đường truyền cáp quang liên tỉnh với gói kênh số hóa được đưa vào khai thác (Lào Cai, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, Nghệ An, Hà Tĩnh, An Giang…)

o Chính thức liên doanh với tập đoàn Canal+/Canal Overseas triển khai truyền hình số vệ tinh với thương hiệu K+ phủ sóng toàn quốc Đây là liên doanh đầu tiên tại Việt Nam trong lĩnh vực truyền hình

 Năm 2011:

o Chính thức triển khai dịch vụ SD, HD

o Ra mắt tổng đài Chăm sóc khách hàng trên toàn quốc 19001515

 Năm 2012

o Ra mắt Công ty TNHH MTV Truyền hình Cáp Việt Nam

o Hơn 100 chi nhánh, văn phòng đại diện của Truyền hình Cáp Việt Nam trên toàn quốc

o Tiếp tục sở hữu bản quyền phát sóng các giải bóng đá Châu Âu bao gồm giải Ngoại hạng Anh mùa giải 2012-2013, VĐQG Tây Ban Nha, VĐQG Italia, VĐQG Pháp (đến hết mùa giải năm 2015)

 Năm 2013:

o Ra mắt dịch vụ VTVplus - dịch vụ xem truyền hình trực tuyến trên nền tảng công nghệ OTT (Over the top)

o Hợp tác với CMC Telecom triển khai cung cấp dịch vụ internet trên

hạ tầng mạng truyền hình cáp trên toàn quốc

o Mở rộng mạng cáp trên ba miền Bắc – Trung – Nam tại một số thành phố lớn: TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Bà Rịa – Vũng Tàu, Lâm Đồng, Quy Nhơn, Cần Thơ, …

o Thúc đẩy tốc độ phát triển số hóa đặc biệt là thuê bao truyền hình số

SD, HD trên toàn quốc: Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Nghệ An, Thanh Hóa, Quảng Ninh, Quảng Trị, Thái Bình…

o Đã thử nghiệm, đang xúc tiến và chính thức ra mắt dịch vụ Truyền hình tương tác VTV Live - dịch vụ truyền hình với các trải nghiệm mới về tính tương tác trên đa nền tảng mạng và đa dạng thiết bị truy cập

 Tháng 4/2013, Truyền hình Cáp Việt Nam thay đổi thương hiệu từ VCTV sang VTVcab và đổi tên chính thức thành Tổng Công ty Truyền hình Cáp Việt Nam

 Ngày 7/05/2013: Chính thức ra mắt bộ nhận diện thương hiệu mới VTVcab

Trong thời gian tới VTVcab tiếp tục tăng cường xúc tiến hợp tác, liên doanh, liên kết để mạng cáp VTVcab có mặt tại hầu khắp các thành phố, khu đô thị, thị xã, thị trấn, nơi tập trung đông dân cư theo đúng kế hoạch đặt ra song song với việc tích hợp và khai các dịch vụ gia tăng trên mạng

1.1.2 Hệ thống mạng của VTVcab

 Mô hình truyền dẫn toàn quốc của VTVcab

Hình 1.1 Mô hình truyền dẫn toàn quốc của VTVcab

 Sơ đồ hệ thống trung tâm HE VTVcab

Máy phát

CATV HN

Conax CA Server

MUX Thomson BK

Combiner Main

SW INPUT (CISCO 3750)

SW INPUT (CISCO 3750)

SW OUTPUT (CISCO 3750)

SW MSO

Line 1063,1263 Line 1064,1264

SW MEDIA MAIN LAN 2 (DELL 5448)

Port 43-48

VLAN750 PORT 25-48

VLAN750 PORT 25-48

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống trung tâm HE VTVcab

 Chức năng nhiệm vụ của hệ thống

Hệ thống Headend số hiện tại đang cung cấp cho các hệ thống sau:

 Hệ thống số tại Hà Nội: Cung cấp 163 kênh số bao gồm 42 kênh HD và

121 kênh SD

 Tại các tỉnh: Sử dụng đường truyền VTN cung cấp tất cả 15 luồng MPTS tới các tỉnh, tại các tỉnh sẽ sử dụng điều chế QAM để cấp tín hiệu cho các STB tại Headend cũng như cấp tín hiệu số cho hệ thống

 Cung cấp các kênh cho các đối tác IPTV (VTVplus, VTVlive, VASC, AVG, FPT, VNPT Global, VTC…) thông qua hệ thống MSO và hệ thống Switch

 Cung cấp tín hiệu cho hệ thống IP2PAL của Headend Analog phục vụ địa bàn Hà Nội và một số tỉnh lân cận

 Cung cấp tín hiệu cho hệ thống IP2PAL của VTVcab-Hotel cho khách sạn tại địa bàn Hà Nội

Tất cả các luồng TS trên hệ thống đều được cấu hình bằng hệ thống Harmonic phát từ MUX Harmonic Prostream 1000 Việc cấu hình và vận hành hệ thống dựa trên phần mềm NMX Server được cài đặt trên Server DELL Edged R200

 Hệ thống mạng Analog VTVcab tại các tỉnh: bao gồm 3 thành phần chính:

 Hệ thống thiết bị tại trung tâm (Master Headend)

 Hệ thống mạng phân phối tín hiệu

 Thiết bị thuê bao

Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan mạng truyền hình cáp HFC VTVcab

Hình trên là sơ đồ tổng quan của một mạng CATV: Trong đó trung tâm thu phát tín hiệu (Master Headend) có nhiệm vụ thu các tín hiệu từ Headend trung tâm VTVcab tại Hà Nội Sau đó xử lý các tín hiệu này (điều chế, chuyển đổi, ghép các tần số, ) thành các tín hiệu RF Các tín hiệu RF tiếp tục đưa đến máy phát quang, để chuyển đổi tín hiệu RF thành tín hiệu quang và truyền trên các vòng quang, Hub quang có nhiệm vụ liên kết các vòng quang với nhau Từ các vòng quang này tín hiệu sẽ được truyền tới các node quang Tại đây tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu RF và truyền đến các thuê bao thông qua mạng cáp đồng trục

 Sơ đồ Headend Analog tại các tỉnh (Master Headend)

SƠ ĐỒ KHỐI HEADEND ĐỊA PHƯƠNG SỬ DỤNG GIẢI PHÁP

Đầu t u vệ tin

Đầu t u vệ tin Đầu t u vệ tin

A/V A/V A/V

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống HE Analog tại các tỉnh

Tín hiệu gói kênh số của VTVcab gồm 15 luồng MPTS mỗi luồng 38 Mbps được đóng gói IP và truyền sang VTN để truyền dẫn tín hiệu tới các tỉnh Tại các tỉnh sử dụng 01 thiết bị Switch Dell và 01 thiết bị QAM để chuyển đổi tín hiệu từ định dạng IP sang tín hiệu RF Từ đó, tích hợp với hệ thống Analogue sẵn có của các đơn vị để đưa gói kênh analogue và số tới khách hàng

 Hệ thống mạng phân phối tín hiệu:

Hệ thống mạng phân phối tín hiệu: có chức năng truyền dẫn các tín hiệu truyền hình cũng như các dữ liệu từ trung tâm tới các thuê bao và ngược lại Gồm các bộ phận là hub, các node quang, các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang và cáp đồng trục

Hệ thống truyền dẫn cáp quang:

o Hệ thống cáp quang gồm máy phát/máy thu quang (đặt tại headend), các node quang và cáp quang

o Chức năng chính của hệ thống cáp quang là vận chuyển tín hiệu từ headend đi đến những khoảng cách xa với độ suy hao tín hiệu thấp và đảm bảo chất lượng dải tín hiệu

o Hệ thống cáp quang có thể được thiết kế theo 2 mô hình :

+ Hình sao (star) + Hình vòng (ring) Điểm khác biệt duy nhất giữa hai cấu trúc trên là việc định tuyến (routing) cáp quang Cấu trúc vòng đem lại sự định tuyến đa dạng, vì thế độ tin cậy của mạng cao hơn Khi đó tất cả các node quang có thể nhận tín hiệu từ 2 hướng và có thể phát tín hiệu đường về theo 2 hướng Điều này rất quan trọng khi triển khai mạng ngoài trời, phụ thuộc vào điều kiện của thời tiết, hệ thống giao thông, giúp cho mạng có thể hoạt động liên tục mỗi khi gặp sự cố

Tuy nhiên, khi sử dụng mạng quang theo hình ring, có nhiều tuyến đồng nghĩa với việc phải sử dụng nhiều sợi cáp quang, vì thế mà tiền đầu tư sẽ cao hơn mạng hình sao

o Mạng HFC sử dụng các sợi quang đơn mode

o Cáp quang: Cấu tạo từ các sợi thuỷ tinh hữu cơ có kích thước một vài micromet Có đặc tính truyền được ánh sáng trong dải ánh sáng thông thường

o Node quang: Chuyển tín hiệu từ dạng ánh sáng sang dạng tín hiệu cao tần

o Hub: thiết bị thu phát khuếch đại quang, phân chia quang

o Các phụ kiện : Các măng xông, bộ chia quang, khuếch đại …

o Hệ thống cáp quang kết thúc tại vị trí các node quang Tại đây tín hiệu quang sẽ được chuyển thành dải tín hiệu RF, truyền dẫn trên hệ thống cáp

 Hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục:

Tín hiệu từ các Node quang sẽ được phân phối tới các điểm thuê bao nhờ hệ thống cáp đồng trục, các bộ khuyếch đại tín hiệu RF và các bộ chia tín hiệu để phân phối cho các khách hàng Hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục sẽ được thiết kế với dung lượng cung cấp tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng dịch vụ của các thuê bao truyền hình cáp

o Mô hình của hệ thống cáp đồng trục luôn là mô hình tree-and-branch

o Chức năng chính của hệ thống cáp đồng trục là phân phối tín hiệu đến các thuê bao trong phạm vi nhỏ (vì độ suy hao của hệ thống cáp đồng trục cao hơn nhiều so với hệ thống cáp quang)

o Dải tần làm việc : 0 đến 1000 MHz

o Hệ thống bao gồm các thiết bị tích cực (khuyếch đại), các thiết bị thụ động (tapoff, splitter, DC), các loại cáp đồng trục QR540, RG11, RG6…

o Đối với các loại cáp đồng trục:

+ Đường kính cáp càng nhỏ, độ suy hao càng lớn

+ Cùng một loại cáp, tại tần số càng cao thì độ suy hao càng cao

o Cáp cung cấp thuê bao thường là cáp RG6 Dựa vào bảng đặc tính suy hao tại các tần số khác nhau của các loại cáp thuê bao, ta sẽ tính được khoảng cách giới hạn cáp cung cấp thuê bao để đảm bảo chất lượng tín hiệu

1.1.3 Thực trạng hệ thống truyền hình cáp VTVcab

 Băng tần của hệ thống truyền hình cáp:

Dưới đây là dải tần quy hoạch của Cục tần số cho lĩnh vực truyền hình và quy hoạch tần số trên hệ thống của VTVcab

Hình 1.5 Dải tần của hệ thống truyền hình cáp

Ta thấy, dải tần của hệ thống VTVcab chia làm 4 dải tần rõ dệt Với mỗi dải tần thì đều có sự phân chia rõ ràng

 Dải tần từ 5 - 65 MHz: Đây là dải tần số dùng cho việc truyền tín hiệu trở

về Tức là dùng để truyền tín hiệu từ mạng cáp ngược trở về trung tâm

xử lý (headend), như cho việc truyền tín hiệu truyền hình trực tiếp, truyền tín hiệu CMTS đường lên

 Dải tần 65 - 550 MHz: Dùng để truyền đi (từ Headend) các kênh truyền hình analoque tới các thiết bị đầu cuối (Hộp thiết bị thuê bao)

 Dải tần 550 – 606 Mhz và 678 - 858 MHz: Dùng để truyền đi (từ Headend) các kênh truyền hình Digital tới các thiết bị đẩu cuối (hộp lắp thuê bao)

 Dải tần từ 606 – 678 Mhz: Dùng để truyền đi (từ Headend) tín hiệu Internet đến các thiết bị modem giải mã đầu cuối thuê bao khách hàng

 Tiêu chuẩn truyền dẫn:

Tiêu chuẩn chính đối với hệ thống truyền hình cáp tương tự:

 Hệ truyền hình màu: PAL - B/G

 Hệ tiếng: 5.5 MHz

 Băng thông cho 1 kênh: 8 MHz

 Công suất tín hiệu đầu vào của TV: 65 - 70 dB V

Hình 1.6 Phổ tần của kênh VTV3

Hình minh họa phổ tần kênh VTV3 trong VTVcab HFC đo bằng TPNA 1000, ta

có thể thấy sóng mang tiếng (Mark A) và sóng mang hình (Mark B) cách nhau 5.5 MHz

Tiêu chuẩn chính đối với Hệ thống truyền hình cáp số DVB-C

 Tốc độ truyền bít mỗi chương trình: SD 1,5 ÷ 2 Mbps, HD 5 ÷ 8 Mbps

 Điều chế tín hiệu: 64 QAM

network), mạng nhánh thuê bao (Drop cable) và thiết bị đầu cuối (Terminal equipment)

Mạng HFC sử dụng cáp quang và cáp đồng trục để phân phối các dịch vụ truyền hình số và analog Các mạng HFC có nhiều đặc điểm:

 Có thể truyền trên các môi trường truyền dẫn quang – một môi trường truyền dẫn có suy hao thấp , vì vậy tăng bán kính cung cấp

 Có thể truyền tín hiệu số và có thể áp dụng các phương pháp mã hóa tín hiệu, nén tín hiệu, mã hóa truy nhập, giảm băng thông, tăng số lượng kênh cung cấp

 Ít chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp

 HFC thích hợp với các yêu cầu về độ tin cậy và khả năng mở rộng của một

hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ triển khai thêm các dịch vụ giá trị gia tăng mà không làm thay đổi lớn đến tổng quan hạ tầng mạng

 Có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số, analog và các dịch vụ hai chiều khác

 HFC là kiến trúc thiết yếu phù hợp đầu tư hạ tầng mạng để triển khai dịch vụ mới và để tiết kiệm hoạt động vận hành, cải thiện độ tin cậy

Tín hiệu từ trung tâm qua bộ chuyển đổi điện quang thành tín hiệu quang sau

đó được truyền dẫn qua cáp sợi quang tới các HUB Tại các điểm HUB có thể là một trạm thu phát lại nếu như cung cấp tín hiệu cho một phạm vi lớn (giữa hai thành phố), đó có thể chỉ là bộ chia quang thông thường để chia tín hiệu quang tới các Node quang Node quang chuyển tín hiệu quang sang tín hiệu điện, hoạt động như một cổng giao tiếp kết nối tới các tín hiệu luồng xuống và luồng lên mà từ mạng cáp quang qua cáp đồng trục Phần cáp đồng trục của mạng HFC sử dụng mô hình cây và nhánh được sử dụng để kết nối tới các thuê bao TV cáp qua một thiết bị đặc biệt được gọi là Tap của mạng HFC Tín hiệu TV số được truyền từ headend tới các Node quang Các Node quang lần lượt phân phối các tín hiệu qua mạng cáp đồng trục, các bộ khuyếch đại và các tap đến khu vực phục vụ khách hàng

 Cáp đồng trục: được sử dụng để truyền tín hiệu RF

 Node quang: thiết bị quang chuyển đổi tín hiệu trung gian giữa quang và RF

 Thiết bị khuếch đại: dùng để khuếch đại tín hiệu RF

 Tap: thiết bị dùng để chia tín hiệu RF đến nhà khách hàng

1.2.2 Tổng quan về IPTV

 Khái niệm IPTV

IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television - truyền hình qua giao thức Internet Thực chất tất cả các tên gọi 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 Từ góc nhìn của người sử dụng thì IPTV chỉ hoạt động như một chuẩn dịch vụ truyền hình trả tiền Từ góc nhìn của nhà cung cấp thì IPTV bao gồm việc thu nhận, xử lý và phân phối chính xác nội dung truyền hình tới thuê bao thông qua một hạ tầng mạng sử dụng IP Theo định nghĩa được đưa ra bởi Liên minh viễn thông quốc tế tập trung vào nhóm IPTV thì IPTV là các

họa) được phân phối trên một mạng IP có sự quản lý để cung cấp các mức yêu cầu

về chất lượng của dịch vụ, an toàn, có tính tương tác và tin cậy

Có thể thấy, IPTV là một dịch vụ số mà có khả năng cung cấp những tính năng vượt trội hơn khả năng của bất kì cơ chế phân phối truyền hình nào khác Ví

dụ, Set -Top Box IPTV có thể thông qua phần mềm để cho phép xem đồng thời 4 chương trình truyền hình trên màn hiển thị, hay có thể nhận tin nhắn SMS, E-mail…

 Đặc trƣng của IPTV

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

1.2.3 Phân phối IPTV trên nền Internet của CATV

Các mạng truyền hình cáp truyền thống CATV (Cable Television) đã có được sự vượt trội trong việc phân phối hàng trăm kênh truyền hình đồng thời tới hàng ngàn user Mỗi user có thể chọn một kênh bất kỳ trong hàng trăm kênh chỉ đơn giản bằng cách dò Tivi hoặc thông qua bộ giải mã STB Các hệ thống này dễ dàng thêm các thuê bao mới bằng cách tách và khuếch đại tín hiệu Trong quá khứ, tính tương tác đã bị giới hạn hoặc không được sử dụng tại tất cả các hệ thống, tất cả nội dung chỉ gửi trực tiếp tới người xem

Ngày nay các nhà khai thác CATV đã bắt đầu tìm kiếm các hệ thống phân phối video với nhiều cải tiến, điều đó cho phép họ đưa ra dịch vụ triple-play video, voice và dịch vụ dữ liệu Công nghệ IP là công nghệ nền tảng cho việc hội tụ các dịch vụ khác Các nhà khai thác truyền hình cáp đã có những đầu tư quan trọng để nâng cấp mạng của họ, hỗ trợ cho việc triển khai các dịch vụ tiên tiến IPTV

Những cuộc thảo luận trong lĩnh vực công nghiệp truyền hình cáp về vấn đề truyền tải lưu lượng qua một mạng dựa trên nền IP đã và đang diễn ra Do sự cạnh tranh về thị trường kinh doanh truyền hình thu phí từ các nhà cung cấp viễn thông

và những hiệu quả lớn về băng thông khi sử dụng kỹ thuật phân phối IP, dẫn tới các nhà khai thác mạng truyền hình cáp phải hướng tới sử dụng mô hình mạng IP để phân phối nội dung tới người dùng

Việc chuyển một mạng dựa trên tần số vô tuyến RF (Radio Frequency) sang mạng chuyển mạch video số SDV (Switched Digital Video) trên nền IP, dù bằng cách nào thì vẫn cần phải lắp đặt một số thiết bị mới từ các router tới bộ giải mã IP STB (Set- Top Box) và các switch tốc độ cao Một số ưu thế của việc triển khai sang mạng chuyển mạch SDV

 Một số lượng lớn băng thông của mạng sẽ được dự trữ bởi vì nhà khai thác chỉ nhận được yêu cầu phát một kênh truyền hình đơn lẻ tới bộ giải mã STB Đây rõ ràng là sự trái ngược với các hệ thống cũ mà ở đó tất cả các kênh đều được phát quảng bá trên mạng và các kênh không sử dụng vẫn chiếm giữ băng thông

 Băng thông dư thừa cho phép các nhà khai thác mạng cáp truyền hình có thể phân phối các dịch vụ và nội dung IPTV tới thuê bao của họ

 Những nhà khai thác mạng cáp truyền hình có thể đo đạc và giám sát một cách chính xác nội dung đã xem của mỗi thuê bao Đây là một đặc tính quan trọng cho các nhà khai thác muốn tạo thêm doach thu bằng quảng cáo

Hình sau mô tả một cấu trúc mạng IPTV cáp được tạo thành từ sự kết hợp các thiết

bị của công nghệ RF và công nghệ IP

Hình 1.8 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV kết hợp IP và cáp

Một số thiết bị phần cứng được mô tả trên hình trên bao gồm:

 Switch hay Router GigE: GiE (Gigabit Ethernet) nổi lên như là một giao thức vận chuyển được lựa chọn để kết nối các thành phần mạng IP GigE thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi dung lượng cao, ví dụ như VoD Router GigE tập hợp lưu lượng IPTV và cung cấp các kết nối tới mạng truy cập lõi

 Mạng truyền dẫn quang: mạng lõi cung cấp đường mạng giữa video server trong trung tâm nội dung và các bộ điều chế tại các biên của mạng Mạng lõi

có thể là mạng quang đồng bộ SONET, mạng ATM và mạng ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng DWDM

 Bộ điều chế biên: các bộ điều chế được đặt tại các tổng đài khu vực nhận nội dung IPTV từ mạng lõi, chuyển đổi nội dung từ các gói IP sang RF và phân phối trên mạng HFC tới bộ giải mã STB

Trong mô hình trên tất cả nội dung đều được điều chế thành các sóng mang

RF và được biên dịch thành RF băng rộng ngõ ra, thường nằm trong dải từ 50 cho tới 860 MHz Một số hệ thống hoạt động với tần số lên tới 1 GHz, với các tần số cao thường được dành riêng cho các dịch vụ thoại và dữ liệu

Từ trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp, một đường trung kế lớn được sử dụng để phân phối tín hiệu băng rộng tới các Hub phân phối Từ Hub phân phối, tín hiệu băng thông rộng được gửi tới mạng truyền dẫn quang, thông qua mạng HFC, các tín hiệu băng rộng được gửi tới các bộ STB trong nhà khách hàng

1.3 Các dịch vụ IPTV có thể triển khai trên nền HFC

IPTV không chỉ đơn thuần là IP video Trên thực tế, các nhà khai thác đang tập trung vào dịch vụ này để tạo ra sự khác biệt của dịch vụ họ cung cấp với các dịch vụ mà các nhà khai thác truyền hình truyền thống cung cấp Tất cả các lựa chọn cấu trúc và công nghệ cơ sở tập trung vào việc phân phối nhiều loại dịch vụ video theo yêu cầu và video quảng bá Để cạnh tranh trực tiếp với các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp trong tương lai ngắn

và dài hạn cũng sẽ cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ tích hợp bổ sung là một phần của gói dịch vụ IPTV lớn trên hạ tầng mạng HFC của họ

Các dịch vụ chính thường được triển khai trước là dịch vụ video theo yêu cầu

và video quảng bá, tuy nhiên các nhà khai thác đều có kế hoạch bổ xung các dịch vụ này với các dịch vụ trò chơi, quảng cáo, âm thanh, thông tin….Điều cần biết là định nghĩa và phạm vi của các dịch vụ này sẽ liên tục được tiến triển theo thời gian Dưới đây là mô tả tổng quan các loại dịch vụ IPTV khác nhau hiện đang được dự kiến và triển khai

bá bao gồm các kênh truyền hình quốc gia, địa phương và các kênh trả tiền

Số các kênh quảng bá khu vục có thể thay đổi theo thị trường, các kênh này thường hỗ trợ các phiên bản theo khu vực của các mạng gốc (ABC, CBS, NBC và Fox…) Một số trong các kênh quảng bá có định dạng độ trung thực cao (HD), điều

đó có nghĩa các nhà khai thác dịch vụ có thể cung cấp cho người sử dụng cả hai loại kênh quảng bá tiêu chuẩn (SD) và độ trung thực cao (HD) Một phần nội dung quảng bá có thể được lưu lại trong mạng và sử dụng sau đó

Tính năng TVoD (TV on Demand) cho phép các chương trình LiveTV được lưu lại trên server trong một khoảng thời gian nào đó Người sử dụng sau đó có thể lựa chọn để xem lại 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

Thông tin về cước (nếu có) đối với dịch vụ được hiển thị đúng đắn để người

sử dụng 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

Mobile TV là hướng phát triển tương lai đảm bảo cung cấp kênh truyền hình, VoD và các dịch vụ của hệ thống IPTV đến các người sử dụng của mạng di động

Giải pháp hoàn chỉnh hệ thống IPTV có thể kết nối, triển khai để cung cấp dịch vụ Mobile-TV Việc tính cước có thể tích hợp với hệ thống Billing độc lập để

có các phương thức tính cước linh động và hiệu quả

1.3.1.2 Dịch vụ Video theo yêu cầu

Các dịch vụ video lưu trữ có nhiều dạng và là nền tảng để phân biệt với các nội dung video khác được truyền tải qua các mạng IP Nội dung video lưu trữ đáp ứng được nhiều các sở thích khác nhau của người xem Tùy theo vị trí lưu trữ, người sử dụng có thể tận dụng được các ưu điểm của nội dung video lưu tại thiết bị người sử dụng hoặc mạng để điều khiển một cách linh hoạt khi sử dụng dịch vụ như: tua nhanh, tua ngược, tạm dừng… như khi họ sử dụng VCDs/DVDs Nội dung video lưu trữ là động lực chính thúc đẩy sự phát triển phần mềm lớp dịch vụ trong các mạng IPTV cũng như các tùy chọn của set- top-box Các tùy chọn nội dung video lưu trữ bao gồm:

 VoD lưu trữ cục bộ: Nội dung được xem là phổ biến rộng rãi sẽ được phát quảng bá tới CPE qua mạng IP và lưu cục bộ để người sử dụng có thể xem

theo yêu cầu Các nội dung này thường gắn với quá trình xác thực quyền sử dụng khi xem đối với từng thuê bao

 VoD lưu trên mạng: VoD lưu trên mạng dành cho các nội dung được coi là không phổ biến cho nhiều thuê bao tại cùng thời điểm Người sử dụng có thể yêu cầu xem nội dung ngay lập tức hoặc sau khi yêu cầu Nội dung có thể xem ngay được truyền tải dưới dạng unicast trên mạng IP, trong khi nội dung xem sau yêu cầu được tập hợp theo nhóm các thuê bao và có thể truyền tải dạng broadcast hay narrowcast dựa trên thứ tự tương đương đối với các thuê bao khác Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ sử dụng tối ưu các tài nguyên mạng một cách linh hoạt

 VoD thuê bao: VoD thuê bao là biến thể của hai dịch vụ trên, cho phép khách hàng quyền xem một số nội dung đã được cho phép trước đó trong một khoảng thời gian xác định, tận dụng ưu điểm của cả hai nội dung video lưu trên mạng và cục bộ

 Ghi lại nội dung video theo yêu cầu cá nhân (PVR): cho phép người dùng quyền ghi lại các chương trình quảng bá theo yêu cầu để xem lại sau đó Các quyền xem nội dung thay đổi tùy theo việc sử dụng một lần, nhiều lần hay không giới hạn nội dung và phần mềm quản lý bản quyền (DRM) là yếu tố quan trọng trong các trường hợp này để kiềm soát quá trình chia sẻ nội dung giữa các thiết bị trong nhà thuê bao

 Ghi lại nội dung video và lưu trên mạng: tương tự như dịch vụ PVR, sự khác nhau chủ yếu là vị trí lưu nội dung, trong trường hợp này là trên mạng, thay

vì sử dụng thiết bị của người sử dụng Dịch vụ này cho phép các thuê bao với set-top-box đơn giản tận dụng được các ưu điểm của các dịch vụ video lưu trữ và cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tập hợp các nội dung lưu trữ trong mạng một cách tối ưu nhờ đó giảm chi phí so với việc thuê bao phải sử dụng set-top-box phức tạp Dịch vụ này cũng cung cấp một cách tốt nhất cho thuê bao khả năng linh hoạt trong việc lựa chọn chương trình vì mạng có khả năng lưu nhiều nội dung hơn so với set-top-box của người sử dụng

1.3.2 Dịch vụ âm thanh IPTV

Nếu chỉ có dịch vụ IPTV audio thì chắc chắn không đủ kích thích các thuê bao chuyển nhà cung cấp dịch vụ và cũng không đủ để nhà cung cấp dịch vụ đầu tư một lượng lớn tiền vào hạ tầng mạng để phân phối dịch vụ IPTV Tuy nhiên, khi kết hợp với các tùy chọn khác nó sẽ nâng cao tính hấp dẫn của gói dịch vụ tổng thể

 Dịch vụ phát thanh quảng bá

Dịch vụ này cho phép người sử dụng dò tìm bất kỳ đài phát nào trên thế giới

và nghe qua lối ra âm thanh của TV hay hệ thống loa kèm theo

 Dịch vụ âm nhạc quảng bá

Theo quan điểm dịch vụ âm thanh, dịch vụ này rất giống quảng bá video cơ bản, nghĩa là người dùng có thể sử dụng nhiều kênh âm nhạc khác nhau Dịch vụ này đã khá phổ biến và được cung cấp bởi nhiều nhà cung cấp dịch vụ cáp/MSO Dịch vụ âm nhạc này thường đi kèm với thông tin đồ họa về nội dung nhạc hiển thị trên TV của người sử dụng Hướng dẫn chương trình chọn kênh cũng tương tự như đối với các kênh video

 Dịch vụ âm nhạc theo yêu cầu

Tương tự như VoD, quyền yêu cầu và nghe tương tự như đối với các dịch vụ VoD Mối quan hệ giữa các nhà cung cấp nội dung và phương tiện là yếu tố quan trọng như đối với dịch vụ VoD để đảm bảo có được thư viện lớn các file nhạc

 Dịch vụ âm nhạc trả tiền

Cho phép thuê bao lưu trữ và sắp xếp theo sở thích của mình

Dịch vụ âm nhạc theo yêu cầu sẽ được truyền tải qua mạng IP theo cách tương tự như các dịch vụ VoD sử dụng các cơ cấu quảng bá hay đơn hướng theo thời gian và mức độ tương đương với các thuê bao khác

1.3.3 Dịch vụ trò chơi

Chơi game (một người hay nhiều người cùng lúc) trên truyền hình là dịch vụ riêng biệt mà các nhà khai thác dịch vụ có thể xúc tiến tích hợp vào các gói dịch vụ IPTV Sẽ có nhiều loại chò trơi cho nhiều loại đối tượng khác nhau cũng như các trò chơi cho 1 người và nhiều người chơi cùng lúc Người sử dụng có thể lựa chọn người chơi cùng cũng như lên kế hoạch thời gian chơi với người khác

1.3.4 Dịch vụ Internet tích hợp

Các dịch vụ Internet tích hợp sẽ cho phép sử dụng TV để truy cập các ứng dụng Internet trước đây phải sử dụng bằng máy tính cá nhân Các dịch vụ này không nhằm để thay thế các ứng dụng Internet dựa trên PC mà chúng cung cấp các biện pháp thuận tiện hơn để truy cập thông tin trong những khu vực khác nhau trong nhà thuê bao hay ở các thời điểm khác nhau

 Duyệt web bằng TV (TV web browsing): cho phép thuê bao xem các trang web trên TV của họ

 Nhắn tin bằng TV (TV Instant Messaging): cho phép thuê bao thông tin qua

IM trong khi đồng thời sử dụng các dịch vụ video/audio hay gaming khác

 TV Email: cho phép thuê bao sử dụng các ứng dụng người sử dụng trên TV

để đọc, gửi và nhận thư điện tử

 Telecommerce Service: tương tự như các dịch vụ e-commerce, các dịch vụ này được thiết kế để cho phép thuê bao sử dụng TV của mình để tìm kiếm và đặt mua hàng

1.3.5 Dịch vụ quảng cáo

Hỗ trợ các quảng cáo quảng bá truyền thống và xen vào cùng với quảng bá cục bộ tại các điềm khác nhau trong mạng IPTV Khả năng tương quan giữa các set-top-box và các mức ưu tiên dịch vụ cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra các dịch

vụ quảng cáo có hướng đối tượng

Việc tích hợp các dịch vụ quảng cáo hướng vào đối tượng sử dụng với các dịch vụ mua bán từ xa cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể giúp người sử dụng của mình thực hiện được những thỏa thuận mua bán theo yêu cầu Với bản chất hai chiều của mạng thông tin và các dịch vụ kết hợp, các thuê bao có thể cung cấp ý kiến đánh giá của mình đối với quảng cáo trên IPTV để làm cho dịch vụ quảng cáo này sát với đối tượng hơn, phù hợp hơn

1.3.6 Dịch vụ tương tác

 Ghi hình riêng tƣ (PVR)

Trong trường hợp này, thuê bao có thể thu lại các chương trình vào thư mục của mình, các thuê bao sẽ trả tiền thông qua tài khoản Đối với nội dung đã được mã hoá, khoá giải mã sẽ được download từ trên hệ thống tại thời điểm xem nội dung Chức năng này để thuê bao có thể chia sẻ những hình ảnh của họ cho bạn bè và những người thân của họ

 Ghi hình riêng tƣ trên mạng (nPVR)

nPVR là một thành phần mạng để ghi và phát lại nội dung của các kênh truyền hình Có thể không nhất thiết ghi lại tất cả các kênh truyền hình, nPVR sẽ giới hạn trước chỉ những chương trình được chọn, những chương trình này có thể được ghi lại với mục đích điều khiển lưu trữ dữ liệu

EPG sẽ có nhiệm vụ xác định xem kênh nào mà nPVR có thể cung cấp Dựa trên “list” này, các thuê bao có thể lưu lại các chương trình mà họ chọn trong thư viện nPVR hoặc thông qua EPG chẳng hạn như một biểu tượng hay một icon Trong lúc xem những chương trình do nPVR cung cấp, thuê bao có thể tuỳ thích sử dụng những các chức năng điều khiển như Play, Pause, FF, RW Nhà cung cấp dịch

vụ sẽ thiết lập các quy tắc ghi cho mỗi kênh TV riêng, chẳng hạn thời gian lưu trữ cho kênh được ghi

 Bình chọn và dự đoán

Cung cấp tính năng bình chọn trực tiếp và dịch vụ trò chơi dự đoán cho người xem qua TV Việc dự đoán, bình chọn được kết hợp thể hiện trực tiếp trên

các chương trình truyền hình Cho phép tạo các kịch bản bình chọn hoặc dự đoán dễ dàng và linh động theo nhiều tiêu chí khác nhau Chức năng bình chọn có thể thực hiện đồng thời trong khi vẫn đang xem chương trình TV

Hồ trợ âm thanh, hình ảnh minh họa cho các đề mục đưa ra Thao tác bình chọn, dự đoán cần được hồ trợ thuận tiện thông qua Remote Control

 Giáo dục trên ti vi

Cung cấp tất cả các dịch vụ học tập, đào tạo theo các nội dung và theo từng lứa tuổi Hệ thống hỗ trợ khả năng quản lý nội dung các chương trình học tập, đào tạo Giao diện hệ thống đảm bảo thân thiện, EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện cho người sử dụng Hệ thống cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ learning mới vào hệ thống IPTV hiện tại theo yêu cầu Có giải pháp hoàn chỉnh cho các nhà cung cấp third-party tích hợp vào hệ thống để cung cấp dịch vụ

 Thương mại trên ti vi

Thương mại qua TV là các dịch vụ tương tác cho phép người sử dụng trao đổi, mua bán và đấu giá những sản phẩm được giới thiệu trên TV hoặc những chương trình quảng cáo Để thuê bao có thể đăng kí, thực hiện các dịch vụ này hệ thống cần hỗ trợ các phương thức đặt hàng, thanh toán, giao hàng đến tận tay người dùng

Hệ thống có sự đồng bộ, nhất quán từ server, middleware, EPG đến STB để cung cấp dịch vụ đến người sử dụng Hỗ trợ giới thiệu, quảng bá các thông tin sản phẩm trên các kênh Live TV, VoD … một cách linh động và hiệu quả Có giải pháp tích hợp với hệ thống thanh toán qua ngân hàng, giải pháp đảm bảo an toàn trả tiền trực tuyến

1.3.7 Dịch vụ truyền hình hội nghị

Hội thảo truyền hình cho phép nhiều thuê bao tham gia đối thoại trực tuyến thông qua truyền hình Giải pháp này cho phép tổ chức các cuộc họp, các buổi hội

thảo, đào tạo trực tuyến từ xa, người dùng có thể tham gia từ bất cứ vị trí địa lý nào miễn là có kết nối hệ thống IPTV

Hệ thống hỗ trợ việc thay đổi các thông số về chất lượng hình ảnh, chuẩn nén cho phù hợp với băng thông của mạng lưới

CHƯƠNG 2 TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT KHI TRIỂN

KHAI DỊCH VỤ BĂNG RỘNG

Nén cho phép các nhà cung cấp dịch vụ truyền các kênh hình và tiếng với chất lượng cao qua mạng IP băng rộng Do mắt người không thể phân biệt được toàn bộ các phần của hình ảnh, việc nén sẽ làm giảm độ lớn của tín hiệu ban đầu bằng cách bỏ bớt các phần của hình ảnh

2.1.1 Tổng quan nén MPEG

MPEG là một chuẩn nén được sử dụng rộng rãi trong thông tin vệ tinh, truyền hình cáp và trong các hệ thống truyền hình mặt đất MPEG (Moving Pictures Expert Group) được thành lập nhằm phát triển các kĩ thuật nén cho phù hợp với việc truyền hình ảnh

Hiện nay các chuẩn nén MPEG đang được sử dụng phổ biến và được các tổ chức ISO/IEC, ITU (International Telecommunication Union) công nhận là chuẩn nén quốc tế, áp dụng cho các hệ truyền hình tại Hoa Kỳ, Nhật Bản, Châu Âu

Từ khi được thành lập, MPEG đã đưa ra các chuẩn nén như: MPEG-1, MPEG-2, MPEG4- (Part 2 và part 10), MPEG-7, và MPEG-21 Trong các chuẩn này, MPEG-2 và MPEG-4 Part 10 được sử dụng rộng rãi trong IPTV

 MPEG-1:

Được phát triển vào năm 1988-1992, là tiêu chuẩn đầu tiên của MPEG Chuẩn MPEG-1 được sử dụng chủ yếu để nén tín hiệu VCD và các luồng tốc độ thấp khoảng 1.5Mbps

MPEG-1 hỗ trợ nén các tín hiệu có độ phân giải thấp 352x240 (60Hz) và 352x288 (50Hz), sử dụng biến đổi cosin rời rạc (DCT) để loại bỏ dư thừa không gian, có dự đoán và bù chuyển động

Điểm nổi bật của MPEG-1 khi đó là có hỗ trợ nén các hình ảnh quét liên tục

Level), hỗ trợ nén cho rất nhiều định dạng tín hiệu

MPEG-2 gồm có 10 phần (Part 1 đến Part 10), trong đó Part 2 là về video, part 3 là về audio MPEG-2/Part 2 tương tự như MPEG-1 song đã có hỗ trợ nén hình ảnh quét xen kẽ Chính vì vậy, MPEG-2 được sử dụng rộng rãi và chính thức trong các tiêu chuẩn truyền hình DVB, ITSC, ISDB

 MPEG-3: Được phát triển vào năm 1992 với mục đích áp dụng cho HDTV,

tuy nhiên nó bị huỷ bỏ vào năm 1993 do nhận thấy rằng: MPEG-2 hoàn toàn

 MPEG-21: MPEG-21 là một khung chuẩn mở để phân phối và sử dụng dịch

vụ đa phương tiện MPEG-21 được đưa ra với mục đích nhằm cho phép sử dụng các tài nguyên đa phương tiện trên một phạm vi rộng các mạng và các thiết bị khác nhau

2.1.2 Tiêu chuẩn ITU-T H.264/AVC

2.1.2.1 Giới thiệu về H.264/AVC

Sự gia tăng của các loại dịch vụ và số lượng TV độ phân giải cao đã thúc đẩy nhu cầu có một công cụ nén hiệu quả hơn

Vào năm 2001, VCEG và MPEG cộng tác với nhau thành nhóm JVT (Join Video Team) để phát triển một chuẩn mã hoá video mới Kết quả ra đời chuẩn nén ITU-T H.264/AVC, tương đương với tiêu chuẩn MPEG-4 Part 10/AVC về mã hoá video tiên tiến (Advance Video Coding), được cả ITU và ISO phát hành năm 2003

Nhằm không ngừng nâng cao hiệu quả mã hoá, rất nhiều kỹ thuật được áp dụng vào trong MPEG-4/AVC nhằm khai thác tối đa sự tương quan giữa các khung hình video và xử lý linh hoạt các tham số theo nội dung của cảnh video cần nén MPEG-4/AVC cũng đã áp dụng rất nhiều công cụ đã được giới thiệu trong MPEG-4 Visual

 Lưu trữ nối tiếp hoặc tương tác trên các thiết bị quang và từ, trên DVD…

 Các dịch vụ hội nghị trên ISDL, Ethernet, LAN, DSL, không dây và mạng di động…

 Các dịch vụ đa phương tiện hoặc video theo yêu cầu trên ISDL, cáp, DSL, LAN, mạng không dây…

 Các dịch vụ nhắn tin đa phương tiện (Multimedia Messaging Service-MMS) trên ISDL, DSL, Ethernet, LAN, mạng di động và mạng không dây

Hơn nữa, các dịch vụ mới cũng có thể được thực hiện trên các mạng hiện tại hoặc tương lai Điều này dẫn đến yêu cầu về việc làm thế nào để quản lý sự đa dạng trong ứng dụng và khai thác mạng

Để thực hiện việc này, MPEG-4/H.264 đưa ra lớp mã hoá video (Video Coding Layer-VCL), được thiết kế để trình diễn hiệu quả các nội dung video, và đưa ra lớp mạng trừu tượng (Network Abstraction Layer - NAL) để định dạng sự