Đồ án: Công nghệ IPTV và khả năng phát triển ở Việt nam

Đồ án: Công nghệ IPTV và khả năng phát triển ở Việt nam Nội dung của đồ án được trình bày thành 3 chương như sau: Tổng quan về IPTV, phân phối trong mạng IPTV, khả năng phát triển của IPTV và một số giải pháp công nghệ IPTV phổ biến trên mạng Viễn thông Việt Nam hiện nay.

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU iv

LỜI NÓI ĐẦU iv

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ IPTV vi

1.1 Giới thiệu chung về IPTV vi

1.1.1 Khái niệm IPTV vi

1.1.2 Nguyên tắc hoạt động viii

1.1.3 IPTV và Triple-play viii

1.1.4 Các đặc điểm cơ bản của IPTV ix

1.2 Cấu trúc mạng IPTV xi

1.2.1 Mạng tổng quát xii

1.2.2 Kiến trúc và các thành phần IPTV xiii

1.3 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV xvi

1.3.1 Cung cấp nội dung xvi

1.3.2 Phân phối nội dung xvii

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 xvii

1.3.3 Điều khiển IPTV xvii

1.3.4 Chức năng vận chuyển IPTV xvii

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 xvii

1.3.5 Chức năng thuê bao xvii

1.3.6 Bảo an xviii

1.4 Một số dịch vụ cung cấp bởi IPTV xviii

1.4.1 Dịch vụ truyền hình quảng bá xviii

1.4.2 Dịch vụ theo nhu cầu xx

1.4.3 Dịch vụ tương tác xxi

1.4.5 Các dịch vụ gia tăng khác xxiv

1.5 Một số giao thức mạng xxvi

1.5.1 Giao thức cho dịch vụ Multicast xxvi

1.5.2.Giao thức cho dịch vụ unicast xxix

1.6 Kết luận chương I xxxi

CHƯƠNG II PHÂN PHỐI TRONG MẠNG IPTV 33

2.1 Các loại mạng truy cập băng rộng 33

2.2 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang 33

2.2.1 Mạng quang thụ động 34

2.2.1.1 BPON 36

2.2.1.2 EPON 37

2.2.1.3 GPON 37

2.2.2 Mạng quang tích cực 38

2.3 IPTV phân phối trên mạng ADSL 38

2.3.1 ADSL 38

2.3.2 ADSL2 41

2.3.3 VDSL 41

2.4 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp: 42

2.4.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC 44

2.4.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp 45

2.5 IPTV phân phối trên mạng Internet 46

2.5.1 Các kênh truyền hình Internet streaming 47

2.5.2 Download Internet 48

2.5.3 Chia sẻ video ngang hàng 49

2.6 Các công nghệ mạng lõi IPTV 49

Hạ tầng mạng IPTV đòi hỏi phải truyền tải được một số lượng lớn nội dung video tốc độ cao giữa trung tâm dữ liệu IPTV và mạng phân phối băng thông rộng Một số chuẩn truyền dẫn mạng lõi có các khả năng bảo vệ cần thiết để đảm bảo độ tin cậy cao 49

2.6.1 ATM và SONET/SDH 49

2.6.2 IP và MPLS 50

2.6.3 Metro Ethernet 52

2.7 Kết luận chương II 53

3.2 Tìm hiểu một số giải pháp công nghệ IPTV phổ biến trên mạng Viễn thông Việt nam 61

3.2.1 Giải pháp IPTV của ZTE 61

3.2.1.1 Các thành phần của hệ thống IPTV của ZTE 62

3.2.1.3 Giải pháp hội tụ không dây 71

3.2.1.4 Các ưu điểm của giải pháp 72

3.2.2 Giải pháp IPTV của Huawei 74

3.2.2.1 Kiến trúc giải pháp IPTV 74

3.2.2.2 Các thành phần trong giải pháp IPTV 75

3.2.2.3 Các ưu điểm của giải pháp Huawei 77

3.3 Kết luận chương III 77

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Hai cách triển khai dịch vụ vii

Hình 1.2 Mạng tổng thể xii

Hình 1.3 Kiến trúc mạng IPTV điển hình xiv

Hình 1.5 Các dịch vụ IPTV được cung cấp xviii

Hình 1.6 Quá trình nhận và thông báo tới các thuê bao để join vào group G và sourse S xxix

Hình 3.1 Dự báo doanh thu dịch vụ IPTV trên thế giới 55

Hình 3.2: Kiến trúc hệ thống IPTV của ZTE 63

Hình 3.4 Mô hình Middleware 64

Hình 3.5 Mô hình mạng phân phối dữ liệu 65

Hình 3.6 Cấu trúc mạng gia đình số của ZTE 66

Hình 3.8 HG kiểm soát dịch vụ cung cấp điều khiển của tất cả mọi thứ xung quanh nhà 70

Hình 3.9 Mô hình giải pháp triển khai xPON 71

Hình 3.10 Mô hình giải pháp hội tụ không dây 72

Hình 3.11 Mô hình kiến trúc giải pháp IPTV của Huawei 75

DANH MỤC BẢNG BIỂU

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay,chúng ta đang sống trong kỷ nguyên của truyền thông đa phươngtiện,nhiều dịch vụ,công nghệ hội tụ số đã được cung cấp đến người dùng,trong đókhông thể không nhắc đến công nghệ IPTV

IPTV là dịch vụ truyền tải hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng dựa trên giaothức IP trên mạng Internet kết nối băng thông rộng,hiện đang phát triển mạnh mẽ vàtiến tới vị trí chủ chốt trong công nghiệp truyền hình thu phí và đó cũng là dịch vụ thuhút được sự chú ý của rất nhiều các công ty Viễn thông trên thế giới.IPTV đang là cấp

độ cao nhất và là công nghệ truyền hình thịnh hành của tương lai.Khác với các côngnghệ của truyền hình truyền thống chỉ có khả năng cung cấp thông tin định tuyến mộtchiều thì IPTV lại có khả năng tạo ra tính tương tác hai chiều giữa khách hàng với dịchvụ,tạo nên sự hấp dẫn và ưu thế vượt trội.IPTV là một hệ thống nhiều tiện ích,chúng ta

có thể nhận cùng lúc cả các tín hiệu truyền hình và Video song song với các dịch vụ đaphương tiện khác trên cùng một kết nối Internet.Cụ thể,IPTV sử dụng một kết nốibăng thông rộng và một hệ thống mạng phân phối các chương trình truyền hình sửdụng giao thức IP

Trên thế giới IPTV đã được triển khai mạnh mẽ và thu được lợi nhuận rấtlớn.Tại Việt nam,IPTV đã trở lên khá gần gũi đối với những người sử dụngInternet.IPTV được công ty FPT tiên phong cung cấp dịch vụ đầu tiên vào tháng3/2006,đến tháng 5/2009 thì VNPT bắt đầu cung cấp IPTV tại Hải phòng.Ngày nay,đã

có thêm nhiều công ty khác như SPT,VTC…đã đưa IPTV,VoD….ra thị trường.Nhưvậy,có thể thấy thị trường IPTV tại Việt nam mới chỉ ở giai đoạt đầu cho nên tiềmnăng và xu hướng phát triển là rất lớn

Mong muốn tìm hiểu những công nghệ mới ngày càng ứng dụng rộng rãi trong đờisống,sau một thời gian tìm hiểu cộng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo NguyễnĐình Long,em đã cố gắng để hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Công nghệ IPTV

và khả năng phát triển ở Việt nam”.Nội dung của đồ án được trình bày thành 3 chươngnhư sau:

Chương I : Tổng quan về IPTV

pháp công nghệ IPTV phổ biến trên mạng Viễn thông Việt Nam hiện nay.

Do IPTV vẫn là một công nghệ mới và khả năng kiến thức còn hạn chế nên quátrình thực hiện đồ án không tránh khỏi những thiếu sót,mong các thầy cô giáo cùng cácbạn thông cảm,cùng đóng góp ý kiến nhận xét bổ ích để bản đồ án của em được hoànthiện hơn

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo đã tận tình hướngdẫn em trong suốt thời gian học tập và làm báo cáo thực tập này ,tạo điều kiện tốt để

em có thể hoàn thành báo cáo của mình một cách thành công nhất Đặc biệt, em xinchân thành cảm ơn cô : Mai Thị Kim Anh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ emtrong quá trình làm báo cáo thực tập này

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nam, ngày……tháng ……năm 2017

Sinh Viên Thực Tập

Nguyễn Anh Dũng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ IPTV1.1 Giới thiệu chung về IPTV

1.1.1 Khái niệm IPTV

Lịch sử về IPTV Năm 1994, World News Now của ABC đã có buổi trình chiếu

truyền hình quảng bá qua mạng Internet đầu tiên, sử dụng phần mềm CU-SeeMevideoconferencing

Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện là vào năm 1995, với sự thànhlập Precept Software bởi Judith Estrin và Bill Carrico Họ đã thiết kế và xây dựng mộtsản phầm internet video gọi là "IP/TV" IP/TV là một MBONE tương thích với cácứng dụng trên Windows và Unix, thực hiện truyền âm thanh, hình ảnh thông qua cảgiao thức unicast và IP multicast RTP/RTCP Phần mềm này được viết bởi SteveCasner, Karl Auerbach, và Cha Chee Kuan Hệ thống này đã được Cisco Systems muavào năm 1998 và Cisco đã giữ lại tên "IP/TV"

AudioNet bắt đầu tiến hành nghiên cứu live webcasts với WFAA-TV trongtháng năm 1998, và KCTU-LP vào mùng 10 tháng 1 năm 1998

Kingston Communications, một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ở UK, triểnkhai KIT (Kingston Interactive Television), và IPTV qua mạng băng rộng DSL vàotháng 9 năm 1999 sau khi thử nghiệm dịch vụ TV và VoD Nhà cung cấp này đã thêmdịch vụ VoD vào hệ thống trong tháng 10 năm 2001 với hệ thống Yes TV Kingston làmột trong những công ty đầu tiên trên thế giới triển khai IPTV và IP VoD qua mạngADSL

Hiện nay, IPTV đã phát triển hầu khắp các nơi trên thế giớ, từ châu Mỹ, châu

Âu, châu Á Nhất là tại châu Á, với các thị trường như Hàn Quốc, Nhật Bản, TrungQuốc và cả Việt Nam, một trong những nước đang đi đầu đã có nhiều công ty khaithác công nghệ IPTV, dịch vụ này ngày càng phát triển với lượng thuê bao ngày càngtăng Tại thời điểm này ở Việt Nam có ba nhà mạng cung cấp dịch vụ IPTV làwww.mytv.com.vn - 1 sản phẩm của VNPT, hay www.tv.fpt.vn của FPT và cuối cùng

là sản phẩn IPTV của VTC

Từ khi có khái niệm Internet, nhu cầu trong mọi ứng dụng của nó tăng lên từngngày Giống như mọi dịch vụ khác, truyền hình cũng ngày càng được quan tâm Hiệnnay, IPTV không còn là một khái niệm quá mới mẻ

IPTV là tên viết tắt tiếng Anh Internet Protocol Television, là một loại côngnghệ truyền hình mới, sử dụng mạng IP hiện thời để phân phối nội dung audio-videomức độ giải trí đến khách hàng Nó sử dụng các kĩ thuật nén video để làm giảm dữ liệuphát đến phía khách hàng Sau đó, phương tiện số đã nén được chuyển đến khách hàngqua mạng IP tiêu chuẩn Người sử dụng có thể thông qua máy vi tính (PC) hoặc máythu hình cộng với hộp phối ghép set top box để sử dụng dịch vụ IPTV

Theo định nghĩa đưa ra bởi ITU-T Focus Group lần đầu họp tại Geneva (ThụySĩ) tháng 7 năm 2006 : IPTV là các dịch vụ đa phương tiện phân phối truyền hình /audio / text / đồ hoạ / dữ liệu trên các mạng dựa trên nền IP được quản lý để cung cấpchất lượng dịch vụ (QoS) / chất lượng trải nghiệm (QoE), tính bảo mật, tính tương tác

và tính tin cậy

Hình 1.1 Hai cách triển khai dịch vụ

Thay vì nhận tín hiệu truyền hình theo kiểu truyền thống hoặc tín hiệu vệ tinhhoặc qua cáp, IPTV cho phép TV được kết nối trực tiếp vào đường mạng Internet củagia đình thu tín hiệu Có thể thấy dịch vụ truyền hình đã được tích hợp trực tiếp vớidịch vụ kết nối mạng Internet

Hiện có hai phương pháp chính thu tín hiệu truyền hình Internet Thứ nhất, sửdụng máy tính kết nối với dịch vụ truyền hình IPTV để nhận tín hiệu sau đó chuyểnđổi thành tín hiệu truyền hình truyền thống trên những chiếc TV chuẩn Thứ hai, sửdụng một bộ chuyển đổi tín hiệu (set top box - STB) Thực chất bộ chuyển đổi tín hiệunày cũng chỉ đóng vai trò như một chiếc PC như ở phương pháp thứ nhất Cùng với sựphát triển của công nghệ chắc chắn sẽ có những sản phẩm TV có thể kết nối và thunhận tín hiệu truyền hình trực tiếp từ đường truyền Internet.

Hiện nay, việc kết nối Internet không dây không còn là điều khó, do đó các nhàcung cấp dịch vụ hi vọng trong tương lai khách hàng có thể được hưởng những dịch vụcung cấp bởi IPTV không dây

1.1.2 Nguyên tắc hoạt động

Trong các hệ thống quảng bá tiêu chuẩn, tất cả các kênh quảng bá thông thường(ví dụ, CNN, HBO,…) được phân phối đến STB tại nhà (qua cáp, vệ tinh hoặc khôngtrung) Có thể có đến hàng trăm kênh, tất cả đều được phân phối đồng thời STB chỉnhđến kênh yêu cầu theo lệnh điều khiển từ xa của khách hàng Do sự điều chỉnh cục bộnày, sự chuyển kênh diễn ra gần như ngay lập tức

Để giữ băng thông trên đường truyền cuối đến nhà, các hệ thống IPTV đượcthiết kế để phân phối chỉ một kênh được yêu cầu đến STB Có thể có một vài chươngtrình (kênh) được truyền đến các địa chỉ IP khác nhau trong cùng một nhà (có nghĩa làcác STB khác nhau hoăc các bộ nhận IP khác nhau) Để chuyển kênh, các yêu cầu đặcbiệt được gửi vào mạng truy nhập, yêu cầu chuyển kênh Về bản chất, trong các hệthống IPTV, chuyển kênh được tạo ra trong mạng chứ không phải trên STB cục bộ

TV quảng bá sử dụng IP Multicast và IGMP để phân phối chương trình mộtcách hiệu quả thông qua hệ thống Một Multicast được thiết kế để cho phép nhiềungười sử dụng đồng thời truy cập phiên

VoD triển khai các dịch vụ IP unicast sử dụng cơ chế điều khiển RTSP Khi cóyêu cầu của người xem, chương trình được chọn sẽ được định vị từ trong mạng (từmột server) và phát duy nhất đến người sử dụng Điều này hiệu quả cho một mạng cótính riêng tư giữa server và STB của người sử dụng

1.1.3 IPTV và Triple-play

Triple Play là một thuật ngữ dùng để mô tả sự phân phối các dịch vụ thoại,video và dữ liệu tới nhà khách hàng Hiện nay vẫn tồn tại việc phân phối các dịch vụnày tới khách hàng là thông qua các công nghệ truy nhập khác nhau, nhưng Triple Playcung cấp các dịch vụ này thông qua một kết nối đơn đến nhà khách hàng (chẳng hạn

như Fiber to the home) Dịch vụ Triple Play sử dụng hạ tầng IP để cung cấp các dữ

liệu âm thanh, hình ảnh trong cùng một gói dịch vụ Với người dùng, không đòi hỏiphải có đầy đủ các thiết bị kết nối riêng lẻ mà chỉ cần một modem là có thể xem phim

- nghe nhạc, xem lại các kênh truyền hình yêu thích, kết nối dịch vụ Internet, sử dụngđiện thoại với tính tương tác trực tuyến, khả năng tùy chỉnh các phương thức, giaodiện hay phương thức sử dụng phù hợp theo sở thích của từng người dùng Điểm mấuchốt trong Triple Play là 3 nhân tố thoại, video, dữ liệu được tích hợp chung trong mộtgói dịch vụ duy nhất, mang đến cho người sử dụng chất lượng và sự tiện lợi cao IPTV

là một thành phần của Triple Play IPTV được sử dụng để mô tả sự phân bố video quamạng IP

1.1.4 Các đặc điểm cơ bản của IPTV

a Ưu điểm của IPTV

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, truyềnhình, điện thoại cố định và di động, VoIP (Voice over Internet Protocol) mang lại chongười 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 thểtích hợp một chương trình hướng dẫn tương tác cho phép người xem có thể tìm kiếmnội dung chương trình truyền hình theo tựa đề hoặc tên diễn viên Hoặc nhà cung cấpdịch vụ có thể triển khai chức năng “hình-trong-hình” (picture-in-picture) cho phépngười dùng xem nhiều kênh cùng một lúc Người dùng cũng có thể sử dụng TV đểtruy 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 thíchnào đó Một phương thức tương tác khác mà nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể triểnkhai là cung cấp các thông tin mà người xem yêu cầu trực tiếp trong quá trình xemchương trình Ví dụ, người dùng có thể nhận thông tin về đội bóng mà họ đang xem thiđấu trên màn hình Trên thực tế tính tương tác cao hoàn toàn có thể xuất hiện ở cácloại hình truyền hình số khác như truyền hình vệ tinh hay cáp Song để triển khai đượcthì cần phải có sự kết nối tương tác giữa đầu phát sóng và bộ thu sóng Đây là điều màtruyền hình vệ tinh và cáp không có được Muốn triển khai thì hai hình thức truyềnhình này buộc phải kết hợp với các hạ tầng mạng khác như Internet hoặc điện thoại diđộng

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 chuyểnmạch IP để loại bỏ hạn chế này Mọi dữ liệu chương trình truyền hình được lưu trữ tạimột vị trí trung tâm và chỉ có dữ liệu kênh mà người dùng yêu cầu xem là được truyềntải đi Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể bổ sung thêm được nhiềudịch 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 cậpđến 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 hànhnhư một chiếc TV bình thường Tất cả liên kết sẽ trở thành một mạng giải trí gia đìnhhoàn 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 yêucầu xem bất kỳ một chương trình truyền hình nào đó mà họ ưa thích Ví dụ, người xemmuốn xem một bộ phim đã có cách đây vài năm thì chỉ cần thực hiện tìm kiếm và dànhthời gian để xem hoặc ghi ra đĩa xem sau

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 laikhông xa IPTV sẽ chỉ phát truyền hình chất lượng cao Điều này đồng nghĩa với việcngười dùng sẽ thưởng thức các chương trình có chất lượng hình ảnh và âm thanh cao

b Thách thức cho dịch vụ IPTV

Gian lận truy cập Gian lận truy cập là dạng gian lận lâu đời nhất trong dịch vụ

truyền hình trả phí Tình huống này xảy ra khi một cá nhân sử dụng kĩ xảo để phá vỡcác cơ chế truy cập thông thường nhằm tăng lượng truy cập trái phép đến nội dungtruyền hình mà không phải trả tiền hoặc gia tăng thêm sự cho phép truy cập Một ví dụcủa loại thách thức này cho IPTV liên quan đến nhà vận hành và người sử dụng hệthống cáp Các modem cáp bị chỉnh sửa để mở ra truy cập đến mạng Tình huống nàyxảy ra khi có ai đó truy cập chức năng cấu hình của modem cáp thông qua giao diệnphần mềm hoặc, đôi khi truy cập vào cả thành phần phần cứng trong modem cáp, vìthế băng thông và các giới hạn khác bị huỷ bỏ IPTV được phát truyền không chỉ đếncác set top box mà còn đến các máy tính và các thiết bị cầm tay Điều này tạo thuận lợithêm cho quá trình phá vỡ an ninh về nội dung Những kẻ trộm nội dung có thể sửdụng các phần mềm để phá hệ thống mã hoá bảo mật, thậm chí bắt và phân phối lại nộidung, sử dụng các mạng P2P

Quảng bá trái phép Nội dung IPTV được phân phối theo định dạng số, làm đơn

giản hoá công việc của một cá nhân nào đó muốn sao chép hoặc quảng bá nội dung.Với các trạm quảng bá đặt tại từng PC, các hacker sẽ có thể phân phối lại nội dung đếncác máy tính khác trên toàn thế giới; một số trường hợp phổ biến là các cá nhân phátlại một số sự kiện thể thao nhiều người ưa thích và thu tiền như một hình thức thươngmại Các mạng P2P giúp cho việc quảng bá nội dung dễ dàng hơn, từ đó gây khó khăncho mô hình kinh doanh IPTV

Lỗi hỏng truy cập Với truyền hình, người dân mong là chỉ cần bấm một cái nút

là đã có được các nội dung trên màn hình Nếu một cá nhân phá hoại cơ sở hạ tầnghoặc một trong các thành phần dịch vụ, thì các khách hàng sẽ không truy cập đượcdịch vụ, làm cho uy tín dịch vụ sụt giảm Do đó, an ninh và độ tin cậy là hai yếu tố bắtbuộc để đảm bảo dịch vụ luôn sẵn sàng hoạt động và mọi sự cố sẽ được nhanh chóng

xử lý

Lỗi hỏng nội dung Trong IPTV, tín hiệu được gửi đi sử dụng các giao thức IP

bình thường và những kẻ phá hoại có thể kết nối thông qua web và xử lý bộ phậnmiddleware hoặc các server Họ cũng có thể thay đổi dữ liệu trong kho nội dung trướckhi nó được mã hoá bảo mật bởi phần mềm DRM Do đó, các bộ phim hoặc nội dungtrái phép có thể được phát đi

Chất lượng của dịch vụ Cho dù không có các cá nhân phá hoại dịch vụ như các

trường hợp nêu trên, chất lượng vẫn là một thách thức lớn của IPTV khi các dịch vụtruyền hình truyền thống đang thống trị thế giới IPTV phải đối mặt với khả năng mất

dữ liệu cao và sự chậm trễ truyền tín hiệu Nếu như đường kết nối mạng của ngườidùng không thật sự tốt cũng như không đủ băng thông cần thiết thì khi xem chươngtrình sẽ rất dễ bị giật hay việc chuyển kênh có thể tốn khá nhiều thời gian để tải về.Thêm vào nữa nếu máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ không đủ mạnh thì khi số lượngngười xem truy cập vào đông thì chất lượng dịch vụ có thể giảm sút

Tuy nhiên, hi vọng rằng công nghệ mạng Internet càng ngày càng phát triểnmạnh mẽ đẩy băng thông kết nối lên cao hơn sẽ góp phần giúp IPTV khắc phục nhượcđiểm nói trên và biến nó trở thành công nghệ truyền hình của tương lai

1.2 Cấu trúc mạng IPTV

1.2.1 Mạng tổng quát

Hình 1.2 Mạng tổng thể

• Mạng nội dung: Mạng này cung cấp và giới thiệu nội dung gồm xử lý nội

dung truyền hình trực tiếp/truyền hình VoD (theo điểm) và xử lý, giới thiệucác ứng dụng gia tăng (phục vụ tin tức, điện thoại có hình, email, nhắn tin ).Nguồn nội dung truyền hình trực tiếp/truyền hình VoD không qua hệ thống xử

lý nội dung được mã hóa để phù hợp với luồng media theo yêu cầu qua mạngchuyển tải đưa các luồng này cung cấp tới các người dùng đầu cuối

• Mạng Head End: Khi triển khai cùng với hệ thống truyền hình vệ tinh số

hoặc cáp số, dịch vụ IPTV yêu cầu một Video Head end Đây là điểm trongmạng mà tại đó các nội dung tuyến tính (ví dụ: truyền hình quảng bá) hoặctheo yêu cầu (ví dụ: phim truyện) được bắt và định dạng để phân phối quamạng IP Thông thường, Head end sẽ nhận các chương trình quốc gia thôngqua vệ tinh hoặc trực tiếp từ bộ quảng bá hoặc các bộ cài đặt chương trình,hoặc qua bộ tập hợp Một số chương trình có thể được lấy thông qua mộtmạng sợi trên mặt đất Một Head end lấy các kênh riêng và mã hoá thànhdạng số Sau khi mã hoá, mỗi kênh được đóng gói vào IP và gửi qua mạng.Các kênh này thường là luồng Multicast IP Multicast có ưu điểm là nó chophép nhà cung cấp dịch vụ truyền một luồng IP trên kênh quảng bá từ video

….

CPE Đồng

Sợi quang

Không dâyNội dung Head End Quản lý Vận chuyển Truy nhập Nhà

Head end đến mạng truy nhập, điều này có lợi khi nhiều khách hàng muốnchỉnh cùng vào một kênh quảng bá tại cùng một thời điểm (ví dụ hàng ngànngười cùng xem một sự kiện thể thao, văn hoá.)

• Mạng quản lý bao gồm quản lý nội dung, quản lý cáp truyền, tính cước phí,

quản lý các thuê bao, quản lý các hộp ghép nối STB

• Mạng truyền tải: Đây là mạng cáp IP Đối với luồng media có thể dùng

phương thức chuyển đa hướng (multicast) cũng có thể chuyển theo phươngthức đơn kênh Thông thường, truyền hình quảng bá BTV truyền đa hướng tớiuser đầu cuối, truyền hình theo yêu cầu VoD thông qua mạng cáp phân phátnội dung CDN (Content Distribution Network) tới địa điểm người dùng đầucuối

• Mạng truy nhập: Mạng truy nhập là đường truyền từ nhà cung cấp dịch vụ

tới từng gia đình riêng lẻ Đôi khi mạng truy nhập còn được coi là “chặngcuối”, kết nối băng rộng giữa nhà cung cấp dịch vụ và gia đình có thể đượchoàn thành, sử dụng các công nghệ khác nhau Các nhà cung cấp dịch vụ viễnthông đang sử dụng công nghệ DSL (đường dây thuê bao số) để phục vụ cácgia đình cá nhân Họ cũng bắt đầu sử dụng các công nghệ sợi như PON (mạngquang thụ động) để đến các nhà Các mạng IPTV sẽ sử dụng các phiên bảnADSL và VDSL để cung cấp băng thông yêu cầu để chạy các dịch vụ IPTVtại nhà khách hàng Nhà cung cấp dịch vụ sẽ đặt một thiết bị (như là DSLmodem) tại khu vực khách hàng để phân phối kết nối Ethernet đến mạng nhà

• Mạng đầu cuối (còn gọi là mạng cáp gia đình) Theo các nhà khai thác viễn thông,

thì mạng này là mạng tiếp nối băng rộng xDSL, FTTx+LAN hoặc WLAN

1.2.2 Kiến trúc và các thành phần IPTV

Các hệ thống IPTV gồm một số thành phần quan trọng (thường gọi làEcosystem), tất cả đều ảnh hưởng đến QoS và QoE của dịch vụ IPTV Một số thànhphần quan trọng nhất là:

Bộ mã hoá Video

Các bộ mã hoá video có nhiệm vụ biến đổi luồng đầu vào với nhiều định dạng khác nhau thành một luồng nén số Đầu ra video có thể là dạng MPEG-2, MPEG-4 AVC hoặc WM VC-1 Các bộ mã hoá video cũng có nhiệm vụ đóng gói các luồng video vào một định dạng vận chuyển, có thể là lớp thích ứng ATM hoặc các gói IP Các bộ mã hoá video thời gian thực mã hoá các nguồn tín hiệu truyền hình trực tiếp đãtừng có giá rất đắt đỏ Hiện nay giá của chúng đã giảm đáng kể, do đó chúng không còn chiếm phần lớn đầu tư trong Video Head End Hầu hết bộ mã hoá cho truyền hình

35t xu908uh trực tiếp nằm trong Head End cấp quốc gia; tuy nhiên, chúng cũng có mặttrong các Head End của các chương trình cục bộ Thuộc tính kĩ thuật chính của các bộ

mã hoá video là chất lượng mã hoá, tỉ lệ nén, các loại thuật toán mã hoá, và hỗ trợ cho ghép kênh thống kê

Hình 1.3 Kiến trúc mạng IPTV điển hình

Video server

Các video server là các thiết bị trên cơ sở máy tính, kết nối với các hệ thống lưutrữ lớn Nội dung video trước đó đã mã hoá, được lưu trữ trên đĩa hoặc trong các ngânhàng RAM lớn Các video server xếp luồng nội dung video và audio qua unicast hoặcmulticast tới STB Video server chủ yếu được dùng cho VoD; tuy nhiên, chúng cũngđược dùng cho NPVR, cho phép thuê bao ghi lại nội dung từ xa trên một thiết bị ởphía nhà vận hành Thuộc tính kĩ thuật chung của các video server là tính mở rộng,dưới dạng độ lưu trữ, số lượng luồng, phần mềm quản lý và các loại giao diện

Nội dung vệ tinh ISP VoIP

VoD cục bộ Nội dung và

quảng cáo cục bộ

Trạm Hub Video (VHO) Vòng SDH/SONET

Điều khiển dịch vụ đa phương tiện

Điều khiển IMS

STB ONT/ONU

LõiVideo Headend

Hệ thống truy cập có điều kiện (CAS) cho phép thực hiện bảo vệ nội dung.Trước đây, một mạng video số chuyển mạch không yêu cầu CAS vì mạng sẽ thực hiệncác quyền về nội dung Về mặt lý thuyết, điều đó sẽ vẫn đúng nếu thiết bị thực hiệnchức năng multicast cũng có thể xác định được người sử dụng có quyền xem nội dunghay không Trong một số thử nghiệm ban đầu của IPTV, nội dung không được bảo vệ;tuy nhiên, nội dung này cũng không được coi là “tươi mới” Khi IPTV trở thành một

xu hướng, các nhà cung cấp nội dung bắt buộc phải có CAS và quản lý bản quyền số(DRM), DRM không những điều khiển việc xem chương trình thời gian thực, mà cònđiều khiển những gì diễn ra đối với nội dung sau khi được xem một lần Nói chung,hầu hết CAS/DRM là sự kết hợp của việc xáo trộn và mã hoá bảo mật Nguồn videođược xáo trộn sử dụng từ điều khiển Từ điều khiển được gửi qua một bản tin được mãhoá bảo mật tới thiết bị giải mã Mô đun CAS/DRM trên thiết bị giải mã sẽ giải mãbảo mật từ điều khiển Các thuộc tính kĩ thuật của CAS/DRM là: tính mở rộng, khảnăng tích hợp với bộ mã hoá, video server và STB

Hộp phối ghép STB

STB là một bộ phận thiết bị phía khách hàng, có nhiệm vụ giao diện với người

sử dụng, truyền hình và mạng của nó Đối với truyền hình và VoD, STB hỗ trợ mộtEPG cho phép người sử dụng đi lướt qua các chương trình STB biến đổi một tín hiệunén số đã xáo trộn thành tín hiệu được gửi đến ti-vi STB làm chủ middleware và đượcchỉ định trở thành trung tâm của hạ tầng liên lạc trong nhà Thế hệ đầu tiên của STBcung cấp các tính năng tối thiểu (EPG, giải mã và có thể là một số chức năng ghi hình

cá nhân) để giữ cho giá cả không bị đắt Các thuộc tính kĩ thuật của một STB là độ tincậy, hỗ trợ giải mã, kích cỡ ổ đĩa ngoài, các loại giao diện ngoài Giá cả của chiếc STB

là một trong những yếu tố quan trọng nhất đối với bất kỳ nhà vận hành IPTV nào Hệthống MPEG-4 trên chip, với mức tích hợp cao, có thể giúp hạ giá STB

1.3 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV

Một mạng IPTV có thể bao gồm nhiều thành phần cơ bản, nó cung cấp một cấutrúc chức năng cho phép phân biệt và chuyên môn hoá các nhiệm vụ Hình 1.4 Trìnhbày sáu thành phần chính của cấu trúc chức năng được tạo thành bởi các chức năngsau: cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điều khiển IPTV, truyền dẫn IPTV, thuêbao và bảo an

Hình 1.4 Cấu trúc chức năng các thành phần cho dịch vụ IPTV

1.3.1 Cung cấp nội dung

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

1.3.2 Phân phối nội dung

Khối phân phối nội dung bao gồm các chức năng chịu trách nhiệm về việc phânphối 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

1.3.3 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 thíchhợp để thoả mãn nhu cầu của khách hàng Chức năng điều khiển IPTV nhận yêu cầu từthuê bao, liên lạc với chức năng phân phối và vận chuyển nội dung để đảm bảo nộidung được phân phối tới thuê bao Một chức năng khác của điều khiển IPTV là cungcấp hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide), EPG được thuêbao sử dụng để chọn nội dung theo nhu cầu Chức năng điều khiển IPTV cũng sẽ chịutrách nhiệm về quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Rights Management) đượcyêu cầu bởi thuê bao để có thể truy cập nội dung

1.3.4 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 truyềnngược lại các tương tác từ thuê bao tới chức năng điều khiển IPTV

1.3.5 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 phầnchịu trách nhiệm liên lạc thông tin với chức năng truyền dẫn, ví dụ như truy cậpgetway kết nối với DSLAM, hay trình STB sử dụng trình duyệt web để kết nối vớiMiddleware server Trong chức năng này, STB lưu trữ một số các thành phần quantrọng như các key DRM và thông tin xác thực user Khối chức năng thuê bao sẽ sửdụng EPG cho phép khách hàng lựa chọn hợp đồng để truy cập và yêu cầu nó từ cácchức năng điều khiển IPTV Nó cũng nhận các giấy phép số và các key DRM để truycập nội dung

1.3.6 Bảo an

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

1.4 Một số dịch vụ cung cấp bởi IPTV

Phân loại dịch vụ IPTV

Hệ thống IPTV phát triển dựa trên hệ thống mạng băng thông rộng đang triểnkhai, có khả năng cung cấp được các dịch vụ như mô tả ở phần dưới đây

Hình 1.5 Các dịch vụ IPTV được cung cấp

1.4.1 Dịch vụ truyền hình quảng bá

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 mặtđất, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh hoặc kênh truyền hình riêng tới khách hàng

Các kênh truyền hình được thu từ những nguồn thu khác nhau, bao gồm:

 Các kênh truyền hình analog của quốc gia

 Các kênh truyền hình được thu miễn phí từ vệ tinh

 Các kênh truyền hình đã mã hoá từ vệ tinh

 Các kênh truyền hình riêng của nhà cung cấp TV

Với giải pháp IPTV, nhà cung cấp dịch vụ có thể đóng nhiều loại kênh truyềnhình thành các gói nhằm cung cấp cho khách hàng với các gói cước linh hoạt khácnhau Các kênh truyền hình được hỗ trợ tính năng trả tiền theo từng kênh hoặc theotừng thời điểm người xem muốn xem (Pay-per-View – PPV) Set-top-box (STB) cógiao diện hướng dẫn xem chương trình và kế hoạch phát sóng chương trình TV cậpnhật dễ dàng Người xem có thể chuyển kênh thuận tiện trên STB tại đầu cuối củakhách hàng

Time-shifted TV

Tính năng tạm dừng TV là tính năng giúp người xem có thể tạm dừng kênhtruyền hình đang phát và có thể xem tiếp sau đó Ví dụ người xem tạm dừng khi cầnnghe điện thoại, sau khi cuộc gọi kết thúc người xem có thể xem chương trình TV tiếptục từ thời điểm trước đó hoặc xem tiếp như bình thường

Giao diện và chức năng của dịch vụ được thể hiện rõ ràng, trực quan thông quaEPG và STB, thuận tiện cho người sử dụng Người dùng có thể xem tiếp từ thời điểmtạm dừng và hệ thống đáp ứng kênh LiveTV như bình thường

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

Virtual Channel from VoDs

Chức năng này cho phép hệ thống ghép một số nội dung VoD tùy chọn thành mộtkênh riêng và phát trên mạng Sau khi đã kích hoạt, kênh ảo này hoạt động và có đầy

đủ các tính năng như một kênh TV bình thường

Dịch vụ này cho phép biên tập các nội dung VoD cùng thể loại (âm nhạc, thờitrang, thể thao, ) thành một kênh chuyên đề theo thị hiếu của khách hàng Ngườiquản trị có khả năng quản lý và theo dõi các kênh ảo tạo ra

NVoD (Near Video on Demand)

Chức năng này cho phép hệ thống phát một chương trình truyền hình hoặc VoDtùy chọn lặp lại nhiều lần trên các kênh multicast khác nhau Với cùng một nội dungphát 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 truyềnhình hoặc VoD Hỗ trợ khả năng tính cước theo PPV hoặc theo gói dịch vụ.

Mobile TV

Dịch vụ này là hướng phát triển tương lai đảm bảo cung cấp kênh truyền hình,VoD và các dịch vụ của hệ thống IPTV đến các khách hàng 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 cácphương thức tính cước linh động và hiệu quả

1.4.2 Dịch vụ theo nhu cầu

VoD (Video on Demand)

Đối với dịch vụ video theo yêu cầu (VoD), người xem lựa chọn các video (phim,video clip) trực tiếp từ thư viện của nhà cung cấp để xem qua trên TV của khách hàng.Thư viện hỗ trợ tính năng tìm kiếm, hiển thị danh sách và miêu tả các video cùng vớiviệc giới thiệu độ hấp dẫn của video Nhằm khuyến khích khán giả mua phim, ngườixem sẽ được xem qua các bản tóm tắt phim, xem trước các đoạn phim demo rồi mớiquyết định có mua 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 chuyểnnhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X,32X và 64X

Hệ thống cho phép giới thiệu thông tin tóm tắt về các bộ phim và video trên giaodiện của EPG Tùy vào mục đích kinh doanh của nhà cung cấp dịch vụ, người xem cóthể xem nhiều lần bất cứ lúc nào như ở chế độ phát sóng Nhà cung cấp có thể gắnkèm trailer quảng cáo và nội dung demo, hỗ trợ lưu các thông tin VoD ưa thích vàoFavourite, sau đó có thể chọn lại Chức năng khoá chương trình, phim hoặc nội dungkhông dành cho trẻ em

VoD có thể phân loại thành VoD miễn phí (Free on Demand - FoD) và VoD trảtiền

TVoD (TV on Demand)

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

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

Thông tin về cước (nếu có) đối với dịch vụ được hiển thị đúng đắn để khách hàngđưa 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 vềphía trước, chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và64X

Games on Demand (Chơi game theo yêu cầu)

Dịch vụ này cung cấp những trò chơi giải trí đơn giản cho khách hàng Các tròchơi này có thể chơi trực tuyến bằng cách truyền (streaming) từ hệ thống IPTV serverđến STB STB thường phải hỗ trợ Java (JVM) để chơi được các game Hệ thống cóchế độ tính điểm và ghi thông tin người chơi

Hệ thống có khả năng quản lý, tìm kiếm nội dung karaoke theo yêu cầu Tìmkiếm theo tên bài hát hoặc tên ca sỹ, cho phép cập nhật và bổ sung các nội dungkaraoke dễ dàng Hỗ trợ playlist lưu danh sách các bài hát được chọn Hệ thống có chế

độ tính điểm và ghi thông tin người hát Hỗ trợ ghi thông tin bài hát vào thư mụcFavorite

1.4.3 Dịch vụ tương tác

Personal Video Recorder (PVR), Client Personal Video Recording (cPVR)

Trong trường hợp này, thuê bao có thể thu lại các chương trình vào thư mục củamình, 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 ngườithân của họ.

Networked Personal Video Recorder (nPVR)

nPVR là một thành phần mạng để ghi và phát lại nội dung của các kênh truyềnhình Có thể không nhất thiết ghi lại tất cả các kênh truyền hình, nPVR sẽ giới hạntrước chỉ những chương trình được chọn, những chương trình này có thể được ghi lạivới 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 việnnPVR hoặc thông qua EPG chẳng hạn như một biểu tượng hay một icon Trong lúcxem những chương trình do nPVR cung cấp, thuê bao có thể tuỳ thích sử dụng nhữngcác chức năng điều khiển như Play, Pause, FF, RW Nhà cung cấp dịch vụ sẽ thiết lậpcác quy tắc ghi cho mỗi kênh TV riêng, chẳng hạn thời gian lưu trữ cho kênh được ghi

Guess và Voting

Cung cấp tính năng bình chọn trực tiếp và dịch vụ trò chơi dự đoán cho ngườixem qua TV Việc dự đoán, bình chọn được kết hợp thể hiện trực tiếp trên các chươngtrình truyền hình

Cho phép tạo các kịch bản bình chọn hoặc dự đoán dễ dàng và linh động theonhiều tiêu chí khác nhau Chức năng bình chọn có thể thực hiện đồng thời trong khivẫn đang xem chương trình TV Hỗ trợ âm thanh, hình ảnh minh họa cho các đề mục đưa

ra Thao tác bình chọn, dự đoán cần được hỗ trợ thuận tiện thông qua Remote Control

TV –Education

Cung cấp tất cả các dịch vụ học tập, đào tạo theo các nội dung và theo từng lứatuổi 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 kháchhàng

Hệ thống cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ learning mới vào hệthống 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

TV –Commerce

Thương mại qua TV là các dịch vụ tương tác cho phép khách hàng trao đổi, muabán 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 trợcác 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 cungcấp dịch vụ đến khách hàng Hỗ trợ giới thiệu, quảng bá các thông tin sản phẩm trêncác 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 cho Online-Payment

1.4.4 Dịch vụ thông tin và truyền thông

Internet on TV (Web Browser)

Dịch vụ này cho phép người dùng truy cập vào những trang web trên Internet Hệchức năng sẽ có các tính năng cơ bản của trình duyệt web như Back, Refresh, Stop,History và Boookmark,

Các thành phần hệ thống middleware, EPG, STB có cơ chế để duyệt các trangweb và hiển thị thông tin chính xác lên màn hình Nội dung hiển thị có thể thay đổifont chữ theo yêu cầu Hỗ trợ font chữ Unicode

TV – Information

Dịch vụ này cung cấp các thông tin đến khách hàng thông qua hệ thống IPTV Cácthông tin có thể cung cấp rất đa dạng và phong phú, bao gồm tin tức, thông tin thịtrường, mua sắm, thông tin chứng khoán, đấu giá, dự báo thời tiết, thông tin giaothông, …

Cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ thông tin mới vào Hệ thống IPTVhiện tại Các nhà cung cấp nội dung thông tin third-party có thể tích hợp vào hệ thống

để cung cấp dịch vụ

TV Messaging

Chức năng này cho phép người xem TV có thể chat trực tiếp với nhau thông qua

hệ thống IPTV Ngoài chat trực tiếp với nhau, khách hàng có thể chat với các ngườidùng của hệ thống khác như Yahoo, MSN, các tin nhắn SMS

Hệ thống có thể quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile) Quản lýdanh sách bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin, có chế độ thông báo tới người dùng khi

có message mới đến Quản lý thông tin Offline Message

Ngoài ra các tính năng khác sẽ phát triển như hỗ trợ voice chat và video(webcam), STB hỗ trợ bàn phím không dây, font chữ Unicode và tích hợp bộ gõ tiếngViệt

Video Conference

Hội thảo truyền hình cho phép nhiều thuê bao tham gia đối thoại trực tuyến thông quatruyền hình Giải pháp này cho phép tổ chức các cuộc họp, các buổi hội thảo, đào tạotrực tuyến từ xa, người dùng có thể tham gia từ bất cứ vị trí địa lý nào miễn là có kếtnối 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

Video Phone (SIP Phone)

Điện thoại truyền hình thông qua giao thức VoIP thông dụng như SIP, H323 Dịch vụcho phép 2 thuê bao có thể liên lạc bằng hình ảnh và âm thanh với nhau dựa trên chuẩnSIP/IP Các dữ liệu âm thanh và hình ảnh sẽ được STB mã hoá và được gửi thông qua

IP tới từng thuê bao riêng biệt

Hệ thống cung cấp dịch vụ VoIP-Phone cho phép thuê bao IPTV có thể gọi điệncho nhau hoặc gọi ra các mạng điện thoại khác

Hệ thống cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho việc tích hợp hệ thống VoIP-Phone.Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (handset) hỗ trợ cho việc gọi điện thoại Hỗ trợkhả năng mở rộng, tích hợp đến các mạng điện thoại khác như fixed-phone, mobilephone,

1.4.5 Các dịch vụ gia tăng khác

Tin nhắn SMS/MMS

Chức năng này cho phép người dùng TV có thể gửi nhận tin nhắn SMS, MMSđến các mạng di động Cho phép gửi nhận tin nhắn trực tiếp giữa khách hàng của hệthống IPTV và khách hàng của mạng mobile

Hệ thống có giao diện nhập tin nhắn dễ dàng, STB sẽ hỗ trợ bàn phím không dâytrong tương lai Có chế độ cảnh báo người dùng khi có SMS mới đến

TV Mail

Chức năng này giống như một trình email-client Người dùng có thể gửi, nhận,đọc trực tiếp email thông qua màn hình giao diện trên màn hình TV Tuy nhiên hiện tạicác STB cấu hình thấp có hạn chế là không thể gửi được file đính kèm, cần phát triểnkhả năng tích hợp thiết bị đầu vào (USB chẳng hạn ) để upload nội dung

Chức năng này hỗ trợ đầy đủ chuẩn SMTP, POP3 thông dụng Hỗ trợ các tínhnăng email-client cơ bản như: CC, BCC, HTML mail, chèn chữ ký (signature), sắp xếp

message theo các tiêu chí khác nhau Cho phép cấu hình, tạo nhiều tài khoản emailkết nối gửi nhận email đến các mail-server khác nhau Quản lý thông tin AddressBook.

Media Sharing (Photo Album)

Chức năng này cho phép khách hàng thông qua hệ thống IPTV có thể tạo, lưu trữ

và quản lý các album ảnh của mình

Hệ thống album cho phép quản lý theo các category khác nhau Hỗ trợ giao diệnthân thiện, EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện Chức năng tìm kiếm thông tin ảnh, tạo cácthư mục cá nhân (Private)

Video Blog

Dịch vụ này cho phép khách hàng IPTV có thể tạo riêng cho mình một blog cókhả năng lưu trữ các clip video Người dùng có thể soạn thảo, thêm mới các đề mục,bài viết dễ dàng

Hệ thống hỗ trợ quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile), cho phépphân quyền các thành viên khác nhau Khách hàng có thể quản lý danh sách bạn bènhư thêm, xóa, sửa thông tin

Global Monitoring

Dịch vụ này ứng dụng cho theo dõi giao thông, giám sát an ninh và giám sát hộgia đình từ xa Với loại hình dịch vụ này, hệ thống IPTV có thể ứng dụng cho tậpkhách hàng nhóm lớn như các công ty, doanh nghiệp

Hệ thống hỗ trợ giải pháp hoàn chỉnh cho phép tích hợp cung cấp dịch vụ trên hệthống IPTV đã triển khai Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (camera, remote, )phía khách hàng hỗ trợ cho việc monitoring

Game Online (Multiplayer game)

Dịch vụ này cung cấp những trò chơi quy mô lớn, chơi trực tuyến và có nhiềungười chơi tham gia đồng thời

Hệ thống có giải pháp hoàn chỉnh cho các nhà cung cấp game third-party tíchhợp vào hệ thống IPTV đã triển khai để cung cấp dịch vụ Hỗ trợ tính tiền một cáchlinh động và hiệu quả (tính tiền theo thời gian chơi game, các chế độ khuyến mại theoyêu cầu )

Hai mục đích quan trọng nhất của IGMP là:

 Thông báo cho router multicast rằng có một máy muốn nhận multicast traffic củamột nhóm cụ thể

 Thông báo cho router rằng một có một máy muốn rời một nhóm multicast (nóicách khác, có một máy không còn quan tâm đến việc nhận multicast traffic nữa).Các router thường dùng IGMP để duy trì thông tin cho từng cổng của router lànhững nhóm multicast nào router cần phải chuyển và những host nào muốn nhận.Trước khi một host có thể nhận bất kỳ một multicast traffic nào, một ứng dụngmulticast phải được cài đặt và chạy trên host đó Sau khi một host tham gia vào mộtnhóm, phần mềm sẽ tính toán địa chỉ multicast và sau đó card mạng sẽ bắt đầu lắngnghe địa chỉ multicast MAC Trước khi một host hoặc một người dùng muốn tham giavào một nhóm, người dùng cần phải biết nhóm nào đang tồn tại và làm thế nào đểtham gia vào nhóm đó Đối với các ứng dụng mức doanh nghiệp, người dùng chỉ cầnđơn giản nhấp vào một link trên một trang web hoặc địa chỉ multicast có thể cấu hìnhtrước trên client Ví dụ, một người dùng có thể được yêu cầu để log vào một máy chủ

và xác thực bằng tên và người dùng Nếu tên người dùng được xác thực, ứng dụngmulticast sẽ tự động cài trên PC của người dùng, nghĩa là người dùng đã tham gia vàonhóm multicast Khi người dùng không còn muốn dùng ứng dụng multicast nữa, ngườidùng phải rời khỏi nhóm Ví dụ, người dùng đơn giản chỉ cần đóng ứng dụng multicast

để rời khỏi nhóm Đối với cơ chế multicast, một người dùng cần phải tìm ra ứng dụngnào họ muốn chạy, địa chỉ multicast được dùng bởi ứng dụng

Làm thế nào một router biết được các máy cần nghe multicast traffic? Để nhậnmulticast traffic từ một nguồn, cả nguồn và các máy nhận đầu tiên phải gia nhập (join)vào một nhóm multicast Nhóm này được xác định thông qua địa chỉ multicast Một

host có thể tham gia vào một nhóm multicast bằng cách gửi các yêu cầu đến router gầnnhất Tác vụ này được thực hiện thông qua giao thức IGMP IGMPv1 được định nghĩatrong RFC1112 và bản cải tiến của nó, IGMPv2 được định nghĩa trong RFC2236 Khi

có vài host muốn tham gia vào nhóm, giao thức PIM sẽ thông báo cho nhau giữa cácrouter và hình thành nên cây multicast giữa các routers IGMP và ICMP có nhiều điểmtương đồng, cùng chia sẽ một vài chức năng tương tự IGMP cũng đóng gói trong góitin IP (protocol number 2), nhưng IGMP giới hạn chỉ trong một kết nối lớp 2 Để đảmbảo router không bao giờ tiếp tục chuyển gói tin đi, trường TTL của IGMP luôn có giátrị bằng 1

B,Giao thức PIM

Giao thức PIM là giao thức sử lý gói tin multicast độc lập nhau Hiện nay có baloại PIM đang được sử dụng là : PIM-SM , PIM-DM , PIM-SSM

C,Giao thức PIM-SM( Protocol independent multicast – sparse mode)

Giao thức định tuyến chế độ sparse được sử dụng khi có ít số lượng các ứngdụng multicast Các giao thức PIM chế độ sparse không truyền lưu lượng của nhóm tớibất kỳ router nào trừ phi nó nhận được một thông điệp yêu cầu các bản sao của các góitin được gửi tới một nhóm multicast đặc biệt

Một router láng giềng yêu cầu các gói chỉ nhằm một trong hai mục đích :

 Router đã nhận được một yêu cầu nhận gói tin từ một vài router láng giềng

 Một host trên một phân đoạn mạng đã gửi thông điệp IGMP join cho nhóm đó PIM-SM hoạt động với một chiến lược khác hẳn với PIM-DM mặc dù cơ chế củagiao thức không hoàn toàn đối lập PIM-SM giả sử rằng không có máy nào muốn nhậnlưu lượng multicast cho đến khi nào các máy chủ động hỏi Kết quả là, cho đến khinào trong một subnet có một máy yêu cầu nhận multicast thì multicast mới được phânphối vào subnet đó Với PIM-SM, các router downstream phải yêu cầu nhận multicastdùng thông điệp PIM Join Khi các router nhận được các thông điệp này, các routerbên dưới phải định kỳ gửi thông điệp Join lên router upstream Nếu khác đi, routerupstream sẽ không đưa lưu lượng xuống, đặt kết nối vào trong trạng thái prune Tiếntrình này thì ngược lại với tiến trình được dùng trong PIM-DM, trong đó mặc định làphát tán lưu lượng multicast với các router downstream cần phải liên tục gửi thôngđiệp Prune hay thông điệp làm mới trạng thái State refresh để giữ cho một kết nối làtrong trạng thái prune PIM-SM phù hợp khi chỉ có những tỉ lệ nhỏ các phân đoạnmạng nhận lưu lượng multicast

D,Giao thức PIM-DM ( dense mode)

Giao thức PIM-DM thường được sử dụng khi mà lưu lượng luồng multicast là rấtlớn PIM-DM luôn có một cổng trong trạng thái prune trong khoảng ba phút Cácthông điệp prune liệt kê một nguồn và nhóm Đối với giao thức PIM-DM này thì bất

cứ khi nào một router nhận được thông điệp prune nó sẽ tìm một hang (S, G) SPTtrong bảng định tuyến multicast và đánh dấu các cổng trong đó thông điệp prune lànhận được Tuy nhiên , các router cũng thiết lập giá trị prune timer, và thường thì mặcđịnh là khoảng 3 phút, để sao cho trong khoảng 3 phút cổng này được đặt trong trạngthái forwarding Để có thể khắc phục được những tình trạng như là các kết nối bị loại

bỏ, liên kết bị loại bỏ và sau 3 phút thì các link tiếp tục hoạt động thì ở PIM-DM có cơchế làm mới trạng thái stase refresh Các thông điệp làm mới trạng thái đã khắc phụcđược sự yếu kém của PIM-DM trong tiến trình pruning

Trong giao thức PIM-DM các router còn gửi thông điệp Graft để router nhậnđược đưa một cổng vào trạng thái forwarding cho một nhóm multicast nào đó

Giao thức PIM-DM nhận biết các thiết bị láng giềng bằng cách trao đổi các gói

“hello” Thông tin láng giềng này được dùng trước để xây dựng cây đến tất cả các lánggiềng Sau đó, các nhánh của cây sẽ lần lượt được loại bỏ Nếu một dòng multicast bắtđầu, cây sẽ được xây dựng, cây sẽ chỉ tồn tại khi các thành viên tích cực còn tồn tại.Nếu một host mới đăng ký tham gia nhóm, nhánh của phân đoạn mạng đó sẽ đượcđính thêm vào cây

E,Giao thức PIM-SSM

Giao thức PIM-SSM là giao thức mở rộng của PIM Khi sử dụng SSM thì mộtclient có thể nhận luồng multicast trực tiếp từ địa chỉ nguồn PIM-SSM sử dụng chứcnăng của PIM-SM để tạo ra một cây SPT giữa nguồn và đích nhận, tuy nhiên nó xâydựng SPT mà không cần sự giúp đỡ của router RP

Mặc định là nhóm địa chỉ multicast được giới hạn trong dải địa chỉ 232.0.0.0 tới232.255.255.255 Tuy nhiên, chúng ta có thể mở rộng tầm hoạt động của SSM sanglớp dải lớp D bao gồm địa chỉ ở mức cao

Việc cấu hình PIM-SSM có sự khác biệt so với cấu hình PIM-SM truyền thống

Ở đây ta không cần phải chia sẻ tree hay là RP mapping, hoặc là RP –to –RP nguồn lấylại thông qua Multicast source discovery Protocol ( MSDP)

Triển khai SSM là rất dễ dàng Chúng ta chỉ cần cấu hình PIM-SM trên tất cảinterface của router và chỉ định cái nào cần SSM, bao gồm một cách rõ ràng IGMPv3trên Lan Nếu PIM-SM không được cấu hình rõ ràng trên cả nguồn và nhóm thành

viên interface thì gói tin multicast sẽ không được forwarded Trên danh sách hỗ trợIGMPv3 có sử dụng PIM-SSM Như tại ở nguồn, trước khi active và bắt đầu gửi góitin multicast thì quan tâm đến nơi nhân gói tin multicast đó là SSM Trong việc cấuhình mạng theo PIM-SSM , một thuê bao tới một kênh SSM ( sử dụng IGMPv3) sẽthông báo với các thuê bao để join vào nhóm G và nguồn S Kết nối trực tiếp vớirouter PIM-SM , router được phân công nhận làm DR, nhận bản tin từ RPF láng giềng.

Hình 1.6 Quá trình nhận và thông báo tới các thuê bao để join vào group G và

sourse S

Giao thức PIM là giải pháp hỗ trợ truyền tín hiệu multicast Khi mà số lượng cácnhóm multicast cần phải truyền tăng lên thì PIM là một giải pháp quan trọng để quản

lý và giám sát lưu lượng multicast

1.5.2.Giao thức cho dịch vụ unicast

Giao thức RTSP được phát triển bởi IETF và thành lập vào năm 1998 với chuẩnRFC 2326 Đây là giao thức được ứng dụng để điều khiển dữ liệu với thời gian thực.RTSP cung cấp một khung làm việc cho phép điều khiển theo yêu cầu về thời gianthực, giống như audio và video Nguồn dữ liệu có thể bao gồm cả dữ liệu sống và cliplưu trữ Đây là giao thức dành cho phát triển dữ liệu đa phương tiện , cung cấp cáchphân phát các kênh như UDP, TCP và việc đó đảm bảo theo thời gian thực Điều khiểnluồng bởi RTSP có thể sử dụng RTP , nhưng sự hoạt động của RTSP là không phụthuộc vào kỹ thuật vận chuyển để truyền data Giao thức được cố tình giả lập trong cúpháp và hoạt động tới HTTP/1.1, vì mở rộng kỹ thuật tới HTTP có thể là hầu hết cáctrường hợp địa chỉ tới RTSP Tuy nhiên ở RTSP có sự khác biệt quan trọng về lý thuyết

so với HTTP:

 RTSP giới thiệu một số phương pháp mới và có sự khác giao thức xác nhận

 Một RTSP server cần xác định trạng thái bằng cách mặc định hầu hết tất cả cáctrường hợp, tương phản với trạng thái tự nhiên của HTTP

 Dữ liệu mang đi out-of-band bằng giao thức khác.

Đặc điểm của giao thức

Giao thức RTSP có một số những đặc điểm sau đây:

Khả năng mở rộng Phương pháp mới và các thông số có thể dễ dàng thêm vào

RTSP

Dễ dàng phân tích Giao thức RTSP có thể dễ dàng phần tích bằng tiêu chuẩn

HTTP hoặc MIME

Bảo mật RTSP sử dụng kỹ thuật bảo mật web Tất cả kỹ thuật nhận thực đều cơ

bản và chứng thực đều trực tiếp được áp dụng Một số có thể dừng lại hoặc bảo mật ởlớp mạng

Vận chuyển độc lập RTSP có thể sử dụng một trong hai phương pháp truyền

gói tin không tin cậy UDP và đáng tin cậy RDP, hoặc là giao thức luồng tin cậy TCPđược thực hiện ở lớp ứng dụng đáng tin cậy

Khả năng chạy nhiều server Mỗi một luồng media giữa các phần trình diễn có

thể đặt tại các server khác nhau Các client sẽ tự động thiết lập một vài phiên điềukhiển hiện tại với các server media khác nhau Giữa chúng được đồng bộ với nhau ởlớp giao vận

Điều khiển thiết bị ghi Giao thức này có thể điều khiển cả 2 quá trình ghi và

chạy lại thiết bị, hoặc cũng có thể nằm xen kẽ giữa hai mode

Điều khiển luồng và hội nghị ban đầu Điều khiển luồng đã đưa ra từ lời mời

của server tới hội nghị Chỉ có những yêu cầu hội nghị là một trong hai cung cấp hoặc

là có thể sử dụng tạo ra hội nghị riêng Trong thực tế SIP và h323 có thể sử dụng mờimột server tới hội nghị

Phù hợp với những ứng dụng cá nhân RTSP hỗ trợ frame level thông qua

SMPTE cho phép chỉnh sửa từ xa

Proxy và firewall tiện lợi Giao thức nên sẵn sàng sử lý bởi cả hai ứng dụng và

lớp giao vận Một firewall có thể không hiểu cách setup và mở tiện ích cho UDPmedia

Mở rộng giao thức RTSP

Không phải tất cả các server đều có một chức năng giống nhau, các server mediacần thiết sẽ được hỗ trợ các yêu cầu khác nhau Ví dụ:

 Một server có thể chỉ có khả năng Playback theo cách đó thì không cần hỗ trợyêu cầu record.

 Một server có thể không có khả năng tìm kiếm nếu nó chỉ hỗ trợ các sự kiệnsống

 Một số server có thể không hỗ trợ các thông số luồng và theo cách đó nó không

 Một phương pháp mới có thể đưa vào Nếu nhận một bản tin mà không hiểu bảntin yêu cầu gì, nó sẽ trả lời với lỗi 501 (không thể thực hiện) và bên gửi khôngnên cố thử lại Một client có thể sử dụng lựa chọn phương pháp để đòi hỏi vềcách hỗ trợ bởi server Các server nên đưa ra một danh sách các phương pháp mà

nó hỗ trợ sử dụng

 Một phiên bản mới của giao thức có thể được định nghĩa để cho phép hầu hết tất

cả giao diện thay đổi

Bản tin RTSP

Giao thức RTSP là giao thức cơ bản sử dụng ISO 10646 kí tự đặt trong UTE – 8encoding Đường giới hạn bởi CRLF nhưng mà người nhận sẽ nên chuẩn bị để hiểuđược CR và LF bằng chính bản thân giới hạn

Với 10646 kí tự được sắp xếp để tránh sự chồng chéo, nhưng mà nó không xuấthiện các ứng dụng như là US-ASCII đã được sử dụng Nó được mã hóa có thể sử dụngcho giao thức RTCP ISO 8859-1 biên dịch trực tiếp vào Unicode với octer cao nhất làkhông Bản tin RTSP có thể truyền qua các giao thức thấp hơn lớp giao vận

Ứng dụng của giao thức RTSP

Công nghệ IPTV là công nghệ đòi hỏi tín hiệu được truyền đi theo thời gian thực.Chính vì vậy mà giao thức RTSP có ý nghĩa rất quan trọng Giao thức RTSP hộ trợ trong việctruyền tín hiệu multicast để có thể truyền các kênh truyền hình Để có thể xem được các kênhtruyền hình thì tín hiệu nhận được phải theo thời gian thực

1.6 Kết luận chương I

Chương I đã đưa ra khái niệm IPTV, IPTV là một loại công nghệ truyền hìnhmới, sử dụng mạng IP hiện thời để phân phối nội dung đến khách hàng IPTV có nhiều

ưu điểm thể hiện ở sự tích hợp đa dịch vụ, tính tương tác cao Mạng tổng thể IPTVgồm có mạng nội dung, mạng Headend, mạng quản lý, mạng truyền tải, mạng truynhập và mạng đầu cuối Các dịch vụ chính mà IPTV cung cấp là truyền hình theo yêucầu, dịch vụ thông tin, ứng dụng tương tác… IPTV hứa hẹn mang đến cho khách hàngnhững dịch vụ mang tính giải trí cũng như một kho tài nguyên thông tin mà kháchhàng dễ dàng tìm kiếm Ngoài ra, chương I còn chỉ ra các chức năng của dịch vụIPTV,các giao thức mạng

Để tìm hiểu sâu hơn về IPTV ta sẽ đi tìm hiểu cụ thể cách thức phân phối trong mạng

và tình hình phát triển cũng như một số giải pháp IPTV phổ biến trên mạng viễn thônghiện nay ở các chương sau

CHƯƠNG II PHÂN PHỐI TRONG 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 phốitốc độ cao được làm nền móng để phân phối nội dung Mục đích của mạng này làtruyền tải dữ liệu giữa thiết bị khách hàng IPTVCD và trung tâm dữ liệu của các nhàcung cấp dịch vụ Nó cần làm việc này mà không ảnh hưởng tới chất lượng của luồngvideo được phân phối tới thuê bao IPTV, nó cũng quyết định cấu trúc mạng và độ phứctạp được yêu cầu để hỗ trợ các dịch vụ IPTV Cấu trúc một mạng IPTV gồm có ik haiphần là mạng truy cập băng rộng và mạng tập trung hay backbone Các loại mạng mởrộng 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 củachương này là tập trung diễn giải các công nghệ mạng phân phối IPTV Ngoài rachương này cũng phân tích các công nghệ mạng lõi cơ bản triển khai các dịch vụIPTV

2.1 Các loại mạng truy cập băng rộng

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 đầucuối tại nhà thuê bao Có một số định nghĩa được sử dụng để diễn giải về loại mạngnày như mạng mạch vòng (local loop), mạng “last mile”, mạng biên (edge) Nhưngtrong tài liệu này xin sử dụng định nghĩa là mạng truy cập băng rộng Có bốn loạimạng 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 các can nhiễu Do đó, người ta quan tâm tới việc sử dụng mạng cápquang đang có sẵn để triển khai các dịch vụ IPTV Các liên kết cáp quang cung cấpcho khách hàng đầu cuối một kết nối chuyên dụng tốt nhất để thuận tiện cho việc tiếpnhận nội dung IPTV Các công nghệ về sản xuất sợi quang gần đây cho khả năng băngthông 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 đượclắp đặt bởi các công ty viễn thông hoặc công ty cáp Sau đó sợi cáp đồng sẽ được sửdụng 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 trungtâm dữ liệu IPTV tới bộ chia “vùng lân cận” Đây là vị trí node có khoảng cách nhỏhơn 1,5 Km tính từ nhà thuê bao Việc triển khai FTTN cho phép người dùng nhận mộtgói các dịch vụ trả tiền bao gồm truyền hình IPTV, truyền hình chất lượng cao vàvideo 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 cápđồng hoặc cáp đồng trục được sử dụng để nối từ đầu cuối cáp quang trong tủ cáp tới vịtrí 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 kháchhàng đều được kết nối bởi sợi quang này FTTH dựa trên mạng quang có khả năngphân phối dung lượng dữ liệu cao tới người sử dụng trong hệ thống FTTH là hệ thốngthông 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 loạimạng 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 kếtnối điểm – đa điểm Mạng sử dụng các bước sóng khác nhau để truyền dữ liệu từ trungtâm dữ liệu IPTV tới các điểm đích mà không có các thành phần điện Mạng quang thụđộng được xây dựng dựa trên các mạng FTTx theo các tiêu chuẩn quốc tế Tiêu chuẩnG.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 cuốimạng quang ONT (Optical Network Termination) được lắp đặt tại thiết bị đầu cuốingười 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 cuốicủa mỗi hộ gia đình.

Kết cuối đường quang OLT bao gồm cáp quang và các bộ chia quang để địnhtuyến 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 Theotiêu chuẩn G.983 cho phép mạng PON truyền các tín hiệu ánh sáng được số hóa vớikhoảng 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 - điệnhoặc điện – quang Bộ chia quang cũng được sử dụng để kết hợp nhiều tín hiệu quangthành một tín hiệu quang đơn Bộ chia quang cho phép 32 hộ gia đình chia sẻ băngthông của mạng FFTx

Cáp quang và bộ chia quang là các thiết bị thụ động, việc sử dụng các thiết bịthụ 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 vớimạng PON Nó nhận luồng tín hiệu dạng ánh sáng, giám sát địa chỉ được gán trong cácgói tin và chuyển đổi thành tín các tín hiệu điện Kết cuối ONT có thế định vị ở bêntrong hoặc bên ngoài nhà thuê bao, được cung cấp nguồn từ trong nhà và bao gồm cácmạch vòng (bypass) cho phép điện thoại vẫn hoạt động bình thường khi nguồn bịhỏng 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 cápđồng trục để cung cấp các kết nối tới Tivi Kết cuối ONT cũng làm nhiệm vụ chuyểnđổi 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 phốicác dịch vụ IPTV và Internet tốc độ cao cho sáu hộ gia đình khác nhau Như trên hình2.1, một sợi quang đơn được kéo từ trung tâm dữ liệu IPTV tới một bộ chia quang, vịtrí của bộ chia quang được đặt rất gần nhà thuê bao Băng thông trên sợi quang đượcchia sẻ và có khả năng hỗ trợ dung lượng cao từ 622 Mbps tới vài Gbps

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 sóngthứ hai được chỉ định mang các dịch vụ IPTV và bước sóng thứ ba có thể được sửdụng để mang lưu lượng tương tác từ nhà thuê bao trở lại nhà cung cấp dịch vụ Trênhình 2.1 cũng mô tả thiết bị ghép kênh theo bước sóng WDM, WDM được lắp đặt tạitrung 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 tạomột số kênh quang ảo trên một sợi quang đơn Trong WDM, dung lượng của mạngđược tăng lên bằng việc gán bước sóng bắt đầu từ nguồn quang đến các bước sóngriêng biệt trên phổ tần truyền dẫn quang.

Hình 2.1 Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON

Có 3 công nghệ mạng PON là BPON, EPON và GPON hỗ trợ cả truyền hình vôtuyến truyền thống và IPTV Chi tiết cụ thể của mỗi công nghệ được tìm hiểu trong cácphần 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 hướngxuống 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 lạiđường lên là từ ONT được sinh ra tại các khe thời gian để truyền dẫn dữ liệu.Việc gáncác khe thời gian làm giảm bớt sự xung đột lưu lượng giữu các ONT trên mạng; tuynhiên nó làm giảm toàn bộ tốc độ dữ liệu của kênh thông tin hướng lên Lưu ý rằngBPON 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 dựatrên nền ATM hầu hết đề u 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 cáccell, vì thế nó là công nghệ có tốc độ rất cao Các cell được cố dịnh kích thước, mỗicell có 5 byte header và trường thông tin chứa 48 byte dữ liệu Trường thông tin củacell ATM mang nội dung IPTV, ngược lại header chứa thông tin thích hợp để thực hiệnchức năng là giao thức ATM.

ATM đã được phân loại như là giao thức định hướng kết nối, các kết nối giữađầu thu và đầu phát đã được thiết lập trước để truyền dữ liệu video IP trên mạng Khảnăng giữ trước băng thông để cho các ứng dụng nhạy với độ trễ là một đặc tính kháccủa 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 đượccan nhiễu

2.2.1.2 EPON

Mạng quang thụ động EPON là mạng truy cập được phát triển bởi một nhómgọi là EFM (Ethernet in the First Mile) của IEEE và được chấp nhận như là một chuẩnvào năm 2004 Như tên của nó, EPON là mạng PON sử dụng Ethernet làm cơ chếtruyền dẫn Các tốc độ hỗ trợ phụ thuộc vào khoảng cách giữa OLT và ONT Lưu ýrằng 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.984của ITU-T GPON về cơ bản là nâng cấp cho BPON, GPON hỗ trợ cho các tốc độtruyền dẫn hướng xuống cao hơn, cụ thể là 2,5 Gbits hướng xuống và 1,5 Gbits hướnglên, đây là các tốc độ đạt được cho khoảng cách lên tới 20 km Ngoài ra GPON còn hỗtrợ 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 tiếptục cung cấp cho khách hàng các dịch vụ viễn thông truyền thống, trong khi cũng dễdàng giới thiệu các dịch vụ mới như IPTV vào hạ tầng mạng của họ Bảng 2.1 tóm tắtđặc tính của các công nghệ mạng PON được sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV

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

Tiêu chuẩn

ITU-T

Với sự quan tâm phát triển công nghệ mạng PON trong tương lai thành mạngtruy cập dịch vụ đầy đủ, IEEE tiếp tục phát triển mạng PON thế hệ tiếp theo Tại thờiđiểm này, đã bắt đầu có hai công nghệ mạng PON mới đó là WDM-PON và 10G-PON.

2.2.2 Mạng quang tích cực

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

2.3 IPTV phân phối trên mạng ADSL

Trong một vài năm gần đây có một số lớn các công ty điện thoại trên khắp thếgiới tuyên bố tham gia vào thị trường IPTV Sự tham gia của các công ty viễn thôngvào thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đến kết quả là các nhà cung cấp truyền hình cáp

và mạng băng rộng không dây đưa ra các dịch vụ thoại và truy cập Internet để cạnhtranh Đáp lại, các công ty viễn thông đang nắm giữ thuận lợi là hạ tầng mạng DSL bắtđầu đưa ra các dịch vụ truyền hình thế hệ tiếp theo cho thuê bao của họ Chú ý rằngDSL là công nghệ cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ băngthông lớn trên sợi dây cáp đồng đang dùng chỉ để truyền thoại Nó làm biến đổi hạtầng mạng cáp điện thoại đang tồn tại giữa tổng đài nội hạt và điện thoại nhà kháchhàng thành đường dây số tốc độ cao Đây là khả năng cho phép các công ty điện thoại

sử dụng mạng đang có của họ để cung cấp các dịch vụ dữ liệu Internet tốc độ cao chothuê bao

Băng thông là một vấn đề quan trọng trong việc phân phối các dịch vụ IPTV thế

hệ mới Một số mạng băng rộng dựa trên DSL hiện có được kế thừa từ các chuẩn DSL,

nó không chỉ đơn giản là có khả năng hỗ trợ các dịch vụ video tốc độ cao Hầu hết cácmạng đó bị hạn chế trong việc phân phối luồng dữ liệu IP tới mỗi hộ gia đình Trongmột số trường hợp nó không thể gửi tín hiểu truyền hình chất lượng chuẩn trên mạngtruy cập DSL Việc tăng quá trình thực thi được yêu cầu cho IPTV có thể đạt đượcbằng cách triển khai các công nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL Tổng quan vềcác công nghệ và cách thức hoạt động được tìm hiểu trong các phần sau

2.3.1 ADSL

Đường dây thuê bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL là kỹ thuật trong họ xDSLđược sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên các mạng viễn thông thế giới ADSL là côngnghệ kết nối điểm – điểm, nó cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các

dịch vụ băng thông rộng trên đường dây cáp đồng điện thoại đang tồn tại Nó được gọi

là “bất đối xứng” vì thông tin được truyền từ trung tâm dữ liệu tới thiết bị IPTVCDnhanh hơn thông tin được truyền từ IPTVCD tới trung tâm dữ liệu Cũng vì thế đặctính kết nối điểm – điểm của ADSL loại trừ được các biến đổi về băng thông của môitrường mạng chia sẻ

Bằng việc sử dụng các kỹ thuật đặc trưng, ADSL cho phép tốc độ downstream

là 8 Mbps và tốc độ upstream là 1,5 Mbps Bởi vậy, một kết nối ADSL chỉ đủ chođồng thời hai kênh truyền hình quảng bá theo chuẩn MPEG-2 và một kết nối Internettốc độ cao Điểm trở ngại chính của ADSL là phụ thuộc vào khoảng cách tính từ trungtâm dữ liệu của nhà cung cấp tới nhà khách hàng Nếu nhà khách hàng ở gần trung tâm

dữ liệu thì chất lượng dịch vụ tốt hơn những nhà ở xa Dịch vụ ADSL giới hạn khoảngcách trên là 18.000 ft hay 5,5 Km

Các thiết bị ADSL cung cấp một kết nối kỹ thuật số trên mạng PSTN, tuy nhiêntín hiệu truyền là tín hiệu tương tự Các mạch ADSL phải sử dụng tín hiệu tương tự vìmạng mạch vòng nội hạt (local loop) không có khả năng truyền các tín hiệu mã hóadạng số Vì thế, một modem tại trung tâm dữ liệu IPTV chịu trách nhiệm chuyển đổi

dữ liệu số thành các tín hiệu tương tự để có thể truyền được Tương tự, tại nhà kháchhàng cũng có một modem chịu trách nhiệm chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tínhiệu số ban đầu trước khi đi vào thiết bị IPTVCD

Các thiết bị được sử dụng để triển khai dịch vụ IPTV trên mạng ADSL như trênhình 2.2 bao gồm:

Modem ADSL: tại nhà thuê bao có một bộ thu phát ADSL hoặc modem.

Modem thường kết nối bằng cổng USB hoặc giao tiếp Ethernet từ mạng gia đình hoặc

PC tới đường line DSL Đa số modem hiện này đều được tích hợp chức năng địnhtuyến để hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu và truy cập Internet tốc độ cao

Bộ lọc POTS: người dùng được kết nối với Internet bằng kết nối băng thông

rộng ADSL sẽ sử dụng một thiết bị gọi là bộ lọc POTS để lọc tín hiệu dữ liệu từ các tínhiệu thoại Bộ lọc sẽ lọc tín hiệu tới thành tín hiệu tần số thấp đưa tới điện thoại và tần

số cao đưa tới mạng gia đình

DSLAM – Digital Subscriber Line Access Multiplexer: bộ gép kênh truy cập

đường dây thuê bao số Tại mỗi tổng đài khu vực (Regional Office) của nhà cung cấpdịch vụ IPTV, DSLAM nhận các kết nối của thuê bao trên đường dây cáp đồng, tậphợp chúng lại và kết nối trở lại trung tâm dữ liệu IPTV bằng cáp quang tốc độ cao dựatrên mạng đường trục Để triển khai IPTV, DSLAM thường hỗ trợ truyền dẫn đa điểm(multicast) vì thế không cần phải tái tạo lại các kênh cho từng yêu cầu từ một ngườixem IPTV DSLAM chịu trách nhiệm trong việc phân phối nội dung IPTV từ tổng đài

khu vực tới các thuê bao IPTV DSLAM có hai loại là DSLAM lớp 2 và DSLAM nhậnbiết IP.

Hình 2.2 IPTV trên cấu trúc mạng ADSL

o DSLAM lớp 2: hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI và thực hiện các chức

năng như chuyển mạch lưu lượng giữa Ethernet và ATM, chuyển tiếp các lưu lượngmạng ngược dòng (up-stream) và ngăn ngừa can nhiễu giữa các thêu bao IPTV Việcchuyển mạch giữa các mạch ảo ATM và các gói Ethernet ngược dòng được dễ dàngbằng cách sử dụng cơ chế bắc cầu

o DSLAM nhận biết IP: hỗ trợ các giao thức IP hoạt động tại lớp 3 trong mô

hình OSI Các chức năng tiên tiến được tích hợp trong các DSLAM nhận biết IP là táitạo các kênh truyền hình quảng bá và kênh thực hiện theo lệnh Công nghệ ADSL làmột ý tưởng cho các dịch vụ tương tác khác nhau, tuy nhiên, đó không phải là giảipháp tốt nhất để phân phối nội dung IPTV do các nguyên nhân sau:

Tốc độ dữ liệu: tốc độ tối đa của ADSL là 8 Mbps chỉ hỗ trợ sử dụng tốt cho

hai kênh truyền hình chất lượng cao và một số lưu lượng Internet, tuy nhiên, nó sẽkhông thể đáp ứng được cho các nhà cung cấp IPTV khi phân phối các chương trìnhlớn tới thuê bao của họ

 Tính tương tác: vì công nghệ ADSL tốc độ download thấp hơn tốc độ

upload, do vậy nó sẽ hạn chế trong việc cung cấp các dịch vụ ngang hàng peer) yêu cầu băng thông download và upload bằng nhau

(peer-to-Cũng vì thế, các nhà cung cấp dịch vụ mạng đã bắt đầu triển khai các công nghệADSL tiên tiến để khắc phục các hạn chế, và ADSL2 là một trong các công nghệđó