Nghiên cứu công nghệ truyền hình qua giao thức internet (IPTV)

Họ công nghệ FTTx HAG Home Access Gateway Cổng truy nhập gia đình HDTV High Definition TeleVision Truyền hình độ phân giải cao HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài: Nghiên cứu công nghệ truyền hình qua giao

thức Internet (IPTV)

Giảng viên hướng dẫn : LÊ MINH HIẾU

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NHƯ NGỌC

Lớp : K16B Khoá : 2013-2017

Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 5 /2017

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài: Nghiên cứu công nghệ truyền hình qua

giao thức Internet (IPTV)

Giảng viên hướng dẫn : LÊ MINH HIẾU

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NHƯ NGỌC

Lớp : K16B Khoá : 2013-2017

Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 5 /2017

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Hệ đào tạo: ĐHCQ

1/ Tên đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu công nghệ truyền hình qua giao thức

Internet (IPTV)

2/ Nội dung chính của đồ án:

1/ Tổng quan IPTV và tình hình phát triển IPTV tại Việt Nam

2/ Công nghệ truyền hình trên IP

3/ Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng IPTV

3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

GVHD: LÊ MINH HIẾU SVTH:NGUYỄN NHƯ NGỌC

MỤC LỤC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

LỜI MỞ ĐẦU 1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……….2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN IPTV VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN IPTV Ở VIỆT NAM 3 1.1 Giới thiệu IPTV 3 1.1.1 Khái niệm IPTV 3

1.1.2 Một số đặc điểm IPTV 3

1.1.3 Sự khác biệt giữa IPTV và Internet TV 4

1.2 Mô hình cấu trúc IPTV 5 1.3 Tình hình phát triển IPTV ở Việt Nam 6 1.3.1 Tình hình phát triển dịch vụ IPTV của VNPT 6

1.3.2 Tình hình phát triển dịch vụ IPTV của FPT 8

1.3.3 Tình hình phát triển IPTV của VTC 9

1.4 Các dịch vụ cung cấp bởi IPTV 10 1.4.1 Dịch vụ video IPTV 11

1.4.2 Dịch vụ âm thanh IPTV 13

1.4.3 Dịch vụ trò chơi 14

1.4.4 Dịch vụ thông tin tích hợp 14

1.4.5 Dịch vụ quảng cáo 15

1.4.6 Dịch vụ tương tác 15

1.4.7 Dịch vụ truyền hình hội nghị 16

1.4.8 Dịch vụ gia tăng khác 16

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TRÊN IP 19 2.1 Kiến trúc hệ thống IPTV 19 2.2 Hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 19 2.3 Mạng cung cấp dịch vụ Triple Play 20 2.4 Các chuẩn nén hình ảnh sử dụng cho IPTV 21 2.4.1 Chuẩn nén MJPEG và Wavelet 22

2.4.2 Chuẩn nén MPEG-x và H.26x 23

2.4.3 Chuẩn nén MPEG-2 23

2.4.4 Chuẩn nén MPEG-4: 24

2.4.5 Chuẩn nén H.264/MPEG-4 Part 10/AVC 27

2.5 Giao thức mạng 30 2.6 Mạng truyền tải dịch vụ IPTV 32 2.6.1 Video Sites 33

2.6.2 Các yêu cầu về dịch vụ Video 34

2.6.3 Hướng phát hình ảnh 35

2.6.4 Chuyển tiếp truy nhập Internet 37

2.6.5 Các chức năng DSLAM 39

2.6.6 Các chức năng cổng truy nhập gia đình (HAG) 40

CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG IPTV 43 3.1 Khái niệm QoE và QoS 43 3.2 Các yếu tố đánh giá chất lượng dịch vụ Video 44 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ IPTV 45 3.3.1 Yếu tố chất lượng nguồn tín hiệu video 45

3.3.2 Yếu tố mã hóa tín hiệu 46

3.3.3 Yếu tố độ dài nhóm ảnh (GOP) 47

3.3.4 Yếu tố gói tin 47

3.3.5 Yếu tố thứ tự gói tin 47

3.3.6 Yếu tố mất gói 48

3.3.7 Yếu tố trễ 49

3.3.8 Yếu tố rung pha 49

3.3.9 Yếu tố tranh chấp với các dịch vụ triple-play khác 49

3.3.10 Yêu tố tham số cấu hình 49

3.3.11 Yếu tố máy chủ 49

3.4 Các phương pháp đo chất lượng dịch vụ Video 49 3.4.1 Phương pháp đo chất lượng video định tính 50

3.4.2 Phương pháp đo chất lượng video định lượng 51

3.4.3 Phương pháp đo gián tiếp chất lượng video 53

3.4.4 Phương pháp đo thời gian chuyển kênh 56

3.4.5 Phương pháp đánh giá độ tin cậy 57

3.4.6 Phương pháp kiểm tra độ bảo mật 58

3.4.7 Các điểm đo giám sát chất lượng 59

3.5 Các yêu cầu kỹ thuật đảm bảo chất lượng dịch vụ IPTV 60 3.5.1 Chỉ tiêu chất lượng tín hiệu video 60

3.5.2 Chỉ tiêu thời gian tương tác 62

3.5.3 Chỉ tiêu đồng bộ giữa tín hiệu hình và tiếng 62

3.5.3:Khai thác, quản lý thuê bao MyTV 63

GVHD: LÊ MINH HIẾU SVTH:NGUYỄN NHƯ NGỌC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

ACM Admission Control Mechanism Cơ chế kiểm soát truy cập

ATIS Aliance for Telecommuniction

Industry Standard Tổ chức công nghiệp viễn thông

BRAS Broadband Remote Access Server Máy chủ băng rộng truy cập từ xa

CDP Content Delivery Protocols Giao thức phân phát nội dung

CPE Customer Premises Equipment Thiết bị nhà thuê bao

DHCP Dynamic Host Configuration

DRM Digital Right Management Quản lý quyền sử dụng số

DSLAM Digital Subscriber Line Access

Multiplexer

Thiết bị ghép kênh đường dây thuê bao số

DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá truyền hình số

DVB-H Digital Video Broadcasting –

Handheld

Thiết bị cầm tay hỗ trợ quảng bá truyền hình số

DVR Digital Video Recorder Bộ ghi video số

EPG Electronic Program Guide Hướng dẫn chương trình điện tử

ESG Electronic Service Guide Hướng dẫn dịch vụ điện tử

ETSI European Telecommunications

Sdandards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

FEC Forward Error Correction Hiệu chỉnh lỗi hướng đi

FTTx Fiber To The (Home, Building ) Họ công nghệ FTTx

HAG Home Access Gateway Cổng truy nhập gia đình

HDTV High Definition TeleVision Truyền hình độ phân giải cao

HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản

ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức bản tin điều khiển internet IGMP Internet Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet

IPTV Internet Protocol TeleVision Truyền hình dựa trên IP

IPTVCD IPTV Consumer Device Thiết bị IPTV của người sử dụng

IPTVCM IPTV Communications Model Mô hình thông tin IPTV

ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

ITU-T International Telecommunicatin

MoCA Media over Coax Alliance Kết hợp truyền thông trên cáp đồng

trục

MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia hình ảnh động

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ tiếp theo

PIM Protocol Independent Multicast Giao thức đa hướng độc lập

PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm-điểm

PPPoE Point-to-Point Protocol over Ethernet Giao thức điểm-điểm trên Ethernet

PVR Personal Video Recorder Dịch vụ ghi lại nội dung video theo

nhu cầu cá nhân PSNR Peak Signal-to-Noise Ratio Tỉ số tín hiệu đỉnh trên nhiễu

RG Routing Gateway / Residential

RTCP Real-Time Control Protocol Giao thức điều khiển thời gian thực

GVHD: LÊ MINH HIẾU SVTH:NGUYỄN NHƯ NGỌC

RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức luồng thời gian thực

RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực

RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức điều khiển luồng thời gian

thực

SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SNR Signal Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn

UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu sử dụng

VHO Video Headend Office Trung tâm nguồn video

VSAQ Video Service Audio Quality Chất lượng âm thanh dịch vụ Video

VSCQ Video Service Control Quality Chất lượng điều khiển dịch vụ Video VSMQ Video Service Multimedia Quality Chất lượng đa phương tiện dịch vụ

Video VSPQ Video Service Picture Quality Chất lượng ảnh dịch vụ Video

VSTQ Video Service Transmission Quality Chất lượng truyền dịch vụ Video

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh theo bước sóng quang

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: IPTV là công nghệ của tương lai 4

Hình 2: Mô hình chuẩn IPTV 5

Hình 3: Mô hình IPTV thực tế 6

Hình 4: Cấu hình cung cấp dịch vụ IPTV của VASC 7

Hình 5: Dịch vụ iTV của FPT 9

Hình 6: Kiến trúc chung của một hệ thống IPTV 19

Hình 7: Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 20

Hình 8: Kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ Triple Play 21

Hình 9: Lịch sử và xu hướng phát triển của các chuẩn nén 22

Hình 10: Mô hình các lớp hệ thống MPEG-4 25

Hình 11: So sánh hoạt động của các chuẩn nén 30

Hình 12: So sánh về yêu cầu băng thông, lưu trữ và thời gian tải của các chuẩn nén 30

Hình 13: So sánh các phương thức truyền dẫn 30

Hình 14: So sánh lưu lượng sử dụng giữa Unicast và Multicast 32

Hình 15: Kiến trúc mạng truyền tải dịch vụ IPTV 33

Hình 16: Kiến trúc Lớp 3 của mạng truyền tải dịch vụ Video 35

Hình 17: Kiến trúc chuyển tiếp video 37

Hình 18: Cấu hình chuyển tiếp truy nhập Internet 37

Hình 19: Cấu hình chuyển tiếp thoại 38

Hình 20: Mạng truyền tải biên 39

Hình 21: DSLAM Bridge-Group 40

Hình 22: Phân chia lưu lượng trên các cổng vật lý 41

Hình 23: Mố tương quan giữt QoE và QoS 43

Hình 24: Các yếu tố tác động tới QoE 44

Hình 25: Hệ thống phân phối dịch vụ video đầu cuối-tới-đầu cuối 46

Hình 26: Các loại lỗi lớp vật lý và giao thức 46

Hình 27: Hệ thống đo chất lượng video dựa trên mô hình tham chiếu đầy đủ 52

Hình 28: Giám sát chất lượng video sử dụng mô hình rút gọn 53

Hình 29: Mạng IPTV với rung pha bằng 0 54

Hình 30: Mạng IPTV có rung pha 55

Hình 31: Tính các giá trị MDI tại các điểm khác nhau trong mạng IPTV 56

Hình 32: Cấu hình đo trễ chuyển kênh 57

Hình 33: Kiểm tra bảo mật theo dựa trên DHCP Option 82 59

Hình 34: Kiểm tra ứng dụng firewall 59

Hình 35: Các điểm đo, giám sát chất lượng trong mạng IPTV 60

Hình 36: Giao diện thêm một khách hàng mới 63

GVHD: LÊ MINH HIẾU SVTH:NGUYỄN NHƯ NGỌC

Hình 37: Thêm người sử dụng từ một danh sách dưới dạng file 64

Hình 38: Danh sách khách hàng đang chờ kiểm tra lắp đặt dịch vụ IPTV 65

Hình 39: Giao diện kiểm tra và cập nhật tình trạng lắp đặt 65

Hình 40: Gửi mail thông báo cho khách hàng về khả năng lắp đặt 66

Hình 41: Giao diện thực hiện đồng bộ dữ liệu 66

Hình 42: Giao diện thay đổi gói cước sử dụng 67

Hình 43: Giao diện thay đổi trạng thái sử dụng dịch vụ 67

Hình 44: Giao diện thay đổi bộ giải mã 68

DANH MỤC BẢNG BIỂU B ảng 1: Các dịch vụ IPTV 11

B ảng 2: Yêu cầu về băng thông đối với các chuẩn nén 29

B ảng 3: Các nguyên nhân chính gây mấá gói 48

B ảng 4: Các thang điểác thang đicác phép kiểm tra chất l IPTV 50

B ảng 5: Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-2 61

B ảng 6: Chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-4 AVC/VC-1 61

B ảng 7: Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ HDTV mã MPEG-2 61

B ảng 8: Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ HDTV mã MPEG-4 AVC/VC-1 62

B ảng 9: Chỉ tiêu thời gian tương tác 62

B ảng 10: Chỉ tiêu đồng bộ giữa tín hiệu hình và tiếng 62

1

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay trước sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật với những phát minh quan trọng trong mọi lĩnh vực đã làm cho đời sống con người có những thay đổi to lớn Trong lĩnh vực giải trí phải kể đến các dịch vụ truyền hình vệ tinh, sự tăng trưởng của dịch vụ truyền hình cáp số và đặc biệt là sự ra đời của truyền hình độ nét cao (HDTV) đã để lại dấu ấn trong truyền hình Bên cạnh đó là sự phát triển bùng nổ của Internet, đặc biệt mạng Internet băng thông rộng đã làm thay đổi cả nội dung và kỹ thuật truyền hình Truyền hình giao thức

Internet (IPTV) đang là công nghệ truyền hình của tương lai Với sự hậu thuẫn của viễn thông, IPTV dễ dàng cung cấp nhiều hoạt động tương tác hơn, cung cấp sự cạnh tranh mạnh

mẽ hơn cho các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ truyền hình.IPTV có cơ hội lớn để phát triển nhanh chóng khi mà mạng băng rộng đã có mặt ở khắp mọi nơi Rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớn trên thế giới đang triển khai dịch vụ IPTV và xem đây như một cơ hội mới để thu lợi nhuận từ thị trường hiện có của họ và coi đó như một giải pháp tự bảo vệ trước

sự lấn sân của các dịch vụ truyền hình cáp Ở Việt Nam hiện nay một số nhà cung cấp đang triển khai dịch vụ IPTV trên mạng băng rộng xDSL Trong tương lai gần, truyền hình HDTV

sẽ được ứng dụng triển khai rộng rãi trong nước để cung cấp dịch vụ truyền hình chất lượng cao cho người sử dụng

Tại Việt Nam, hiện nay có rất nhiều nhà khai thác dịch vụ viễn thông lớn đang cạnh tranh nhằm cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ băng thông rộng với chất lượng cao và giá rẻ Họ 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 Đó là các dịch vụ MyTV của VNPT, iTV của FPT

và các dịch vụ IPTV tại các địa phương của VTC với các thương hiệu khác nhau Nhằm mục đích nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV, đồ án này sẽ nghiên cứu về vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ IPTV trên mạng viễn thông cố định Đồ án được xây dựng với bố cục như sau:

Chương 1: Tổng quan IPTVvà tình hình phát triển IPTV ở Việt Nam

Chương 2: Công nghệ tuyền hình trên IP

Chương 3: Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng IPTV

Do đặc điểm công nghệ, thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đề tài chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu lí thuyết Trong thời gian thực hiện đồ án, tác giả đã cố gắng tìm hiểu tài liệu,

và tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự góp ý chân thành của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tạo điều kiện trong quá trình thực hiện đồ án Đặc biệt, xin cảm ơn sự quan tâm của thầy giáo LÊ MINH HIẾU đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Như Ngọc

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

GVHD: LÊ MINH HIẾU 3SVTH: NGUYÊN NHƯ NGỌC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN IPTV VÀ TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN IPTV

Ở VIỆT NAM 1.1 Giới thiệu IPTV

1.1.1 Khái niệm IPTV

IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television - truyền hìnhqua giao thức Internet, Telco Televison hay truyền hình băng rộng, với nghĩa truyền tải truyền hình quảng bá hoặc video theo yêu cầu, chương trình phát thanh có chất lượng cao trên mạng băng rộng Theo quan điểm của đối tượng sử dụng, việc khai thác và xem IPTV cũng giống như dịch vụ Ti vi trả tiền ITU-T (ITU-T FG IPTV) đã chính thức chấp thuận định

nghĩa IPTV như sau:

IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa phương tiện như truyền hình, video, audio, văn bản, số liệu truyền tải trên các mạng dựa trên IP được kiểm soát nhằm cung cấp mức chất lượng dịch vụ, tính tương tác, độ bảo mật và tin cậy theo yêu cầu

Từ quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ, IPTV bao hàm quá trình thu thập, xử lý,

và truyền tải một cách an toàn nội dung video trên hạ tầng mạng dựa trên công nghệ IP Tham gia vào quá trình cung cấp dịch vụ IPTV gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh đến các công ty Viễn thông lớn và các nhà khai thác mạng riêng ở nhiều nơi trên thế giới

1.1.2 Một số đặc điểm IPTV

Hỗ trợ truyền hình tương tác - Các khả năng hoạt động hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra một số lượng lớn các ứng dụng truyền hình tương tác Các loại hình dịch vụ được phân phối qua dịch vụ IPTV có thể bao gồm truyền hình trực tiếp tiêu chuẩn, truyền hình độ trung thực cao (HDTV), các trò chơi trực tuyến,

và kết nối Internet tốc độ cao

Không phụ thuộc thời gian - IPTV khi kết hợp với máy thu video số cho phép tạo chương trình nội dung không phụ thuộc thời gian bằng cơ chế ghi và lưu lại nội dung IPTV và sau đó có thể xem lại

Tăng tính cá nhân - Hệ thống IPTV từ đầu cuối-đến-đầu cuối hỗ trợ thông tin hai chiều và cho phép các đối tượng sử dụng lựa chọn và thiết lập việc xem TV theo sở thích riêng như chương trình và thời gian xem ưa thích

Yêu cầu về băng thông thấp - Thay vì phải truyền tải tất cả các kênh cho mọi đối tượng sử dụng, công nghệ IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần phải phát các kênh mà đối tượng sử dụng yêu cầu Tính năng hấp dẫn này cho phép nhà khai thác mạng tiết kiệm băng thông

Khả năng truy nhập trên nhiều loại thiết bị - Việc xem nội dung IPTV không bị giới hạn là dùng cho các máy thu hình Các khác hàng thường sử dụng máy tính cá nhân và các thiết bị di động để truy cập tới các dịch vụ IPTV

IPTV thường được xem là công nghệ TriplePlay (dữ liệu, âm thanh và hình ảnh) Nhưng trong một môi trường mà thách thức nhân lên theo cấp số mũ và công nghệ phải liên tục được cập nhật, bộ ba dịch vụ nói trên đã chuyển thành bộ tứ khi có thêm xem truyền hình Internet qua điện thoại di động (MobileTV)

Hình 1: IPTV là công nghệ của tương lai

Khả năng của IPTV hứa hẹn mang đến những nội dung kỹ thuật số chất lượng cao như video theo yêu cầu (Video-on-Demand- VoD), hội thảo, truyền hình tương tác/trực tiếp, game, giáo dục từ xa, tin nhắn nhanh qua TV, v.v

1.1.3 Sự khác biệt giữa IPTV và Internet TV

Do đều dược truyền tải trên mạng dựa trên giao thức IP nên đôi khi chúng ta hay hiểu nhầm giữa IPTV và Internet TV Thực tế hai loại hình này có nhiều điểm khác nhau

Hạ tầng mạng khác nhau: đúng như tên gọi, Internet TV dựa trên mạng Internet để truyền tải nội dung video tới đối tượng sử dụng Ngược lại, IPTV sử dụng các mạng riêng bảo mật để truyền tải nội dung video tới đối tượng sử dụng

Giới hạn địa lý: đối tượng sử dụng Internet không truy cập được các mạng do các nhà khai thác viễn thông ở hữu và vận hành và bản thân các mạng này được giới hạn trong vùng địa lý xác định Ngược lại, Internet không bị giới hạn về mặt địa lý, qua mạng

Internet, đối tượng sử dụng có thể truy cập tới dịch vụ Internet TV từ bất cứ vị trí nào trên thế giới

Quyền sở hữu của hạ tầng mạng: khi nội dung video được truyền tải trên Inetrnet, các gói giao thức IP mang nội dung video được truyền tải có thể bị mất hoặc trễ, khi truyền qua các mạng khác nhau Kết quả là, nhà cung cấp dịch vụ video trên internet không thể đảm bảo mức độ hài lòng của khác hàng khi xem TV qua internet so với TV truyền thóng,

TV cáp hay TV qua vệ tinh Trên thực tế, tín hiệu video qua internet đôi khi bị giật trên màn hình và độ phân giải hình ảnh hoàn toàn thấp Nội dung TV cung cấp đến đối tượng

sử dụng theo kiểu “best effort” IPTV được truyền tải trên hạ tầng mạng mà nhà cung cấp dịch vụ sở hữu Việc sở hữu hạ tầng mạng cho phép các nhà khai thác viễn thông thiết lập

hệ thống của mình để hỗ trợ quá trình truyền tải video chất lượng cao từ đầu cuối-tới-đầu cuối

Cơ cấu truy cập: thông thường set-top box được sử dụng để truy cập và giải mã nội dung video qua hệ thống IPTV trong khi đó, truy cập tới dịch vụ internet TV hầu hết đều

sử dụng máy tính cá nhân Loại phần mềm sử dụng trên PC phụ thuộc vào nội dung

internet TV Ví dụ, đoạn file nội dung video được tải về từ internet TV có khi yêu cầu phải

TV Cấu trúc giá thành áp dụng cho IPTV tương tự như mô hình thuê bao hàng tháng được chấp nhận bởi các nhà cung cấp dịch vụ TV trả tiền Nhiều chuyên gia phân tích cho rằng

sự hội tụ của internet TV và IPTV sẽ thành dịch vụ giải trí chủ yếu sau này

Các phương pháp tạo nội dung: các nhà cung cấp internet TV tạo ra phần nội dung video có kích thước xác định và truyền vào các kênh, trong khi đó, các nhà cung cấp dịch

vụ IPTV truyền trên các kênh các phim và các chương trình truyền hình thông thường do các hãng phim và hãng truyền hình lớn cung cấp

Với dung lượng băng thông ngày càng cao và các kỹ thuật nén tiên tiến cùng với như cầu của các nhà khai thác viễn thống muốn cung cấp các dịch vụ video tới người sử dụng của mình là những yếu tố thúc đẩy thị trường IPTV toàn cầu ngày càng phát triển Việt Nam cũng là một trong những thị trường IPTV đầy tiềm năng và hứa hẹn mang lại nhiều lợi nhuận trong những năm sắp tới

1.2 Mô hình cấu trúc IPTV

ITU-T mô tả mô hình chuẩn dịch vụ IPTV như trong hình 1.2 Trong đó, vai trò của bốn thành phần chính là:

* Nhà cung cấp nội dung: sở hữu hoặc được cấp phép để bán nội dung hay quyền

sở hữu nội dung

* Nhà cung cấp dịch vụ: cung cấp dịch vụ IPTV tới người sử dụng Nhà cung cấp dịch vụ dựa trên QoS trong các mạng của nhà cung cấp mạng để đảm bảo QoE các dịch vụ IPTV

* Nhà cung cấp mạng: cung cấp các dịch vụ mạng cho cả người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ Nhà cung cấp mạng cần cam kết không chỉ với nhà cung cấp dịch vụ còn với cả người sử dụng về các tham số mạng

* Người sử dụng: sử dụng và trả tiền cho các dịch vụ IPTV

Hình 2: Mô hình chuẩn IPTV

Mô hình hoàn toàn đơn giản nhưng định nghĩa đơn giản này giúp chúng ta phân biệt hơn nữa các dịch vụ IPTV khi xem xét từng vai trò

Trên thực tế, các mạng video IP là những hệ thống khá phức tạp được cấu thành từ rất nhiều phần tử, đó là một trong những lý do mà chúng khó thiết kế và phát triển Về bản

* Ref: ITU TSB IPTV Consultation meeting (Doc Iptv018e and 20e)

chất các mạng video IP của các nhà khai thác viễn thông là khá phân bố hơn so với các nhà cung cấp mạng video cáp, thường tập trung nhiều chức năng tại trung tâm chính Hình 1.3 minh họa một cấu trúc mạng IPTV tiêu biểu trên thực tế Có thể thấy, trên mạng mạng thực

tế, để truyền tải dịch vụ IPTV từ đầu cuối-tới-đầu cuối cần có sự tham gia của nhiều phần

tử mạng hàng loạt công nghệ Trong các phần tiếp theo, chúng ta sẽ tập trung vào các công nghệ sử dụng trong lớp hạ tầng dịch vụ IPTV, bao gồm các hệ thống nguồn video IP, các máy chủ VoD, các phần mềm trung gian (middlleware), các set-top box và phần mềm bảo mật/quản lý bản quyền là đặc trưng đối với dịch vụ IPTV và một số giao thức mạng liên quan đến quá trình truyền tải nội dung IPTV

Hình 3: Mô hình IPTV thực tế

1.3 Tình hình phát triển IPTV ở Việt Nam

Xu hướng số hóa và hội tụ trong lĩnh vực viễn thông, công nghệ thông tin và truyền hình đã trở thành một làn sóng lan tỏa ở nhiều quốc gia trên toàn thế giới Việc IPTV phát triển ở Việt Nam chính là một hệ quả tất yếu của sự lan tỏa này Đây cũng là hướng đi được Chính phủ chú trọng trong lộ trình đưa Việt Nam trở thành quốc gia mạnh về Truyền thông và Công nghệ thông tin trong thời gian tới Trong sự phát triển ấy

1.3.1 Tình hình phát triển dịch vụ IPTV của VNPT

Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) hiện là nhà cung cấp các dịch

vụ viễn thông và Internet lớn nhất với thị phần rộng nhất tại Việt Nam, chiếm 48% thị phần thuê bao băng rộng tại Việt Nam Mạng NGN của VNPT cho phép triển khai các dịch

vụ đa dạng với giá thành thấp, giảm thiểu thời gian đưa dịch vụ mới ra thị trường, giảm chi phí khai thác mạng và dịch vụ đồng thời nâng cao hiệu quả đầu tư và tạo nguồn doanh thu mới ngoài doanh thu từ các dịch vụ truyền thống như: thoại, truyền dữ liệu tốc độ cao, dịch

vụ đa phương tiện, hiệu suất sử dụng truyền dẫn rất cao NGN cho phép VNPT tăng cường khả năng kiểm soát, bảo mật thông tin và độ tin cậy trong khi giảm thiểu được chi phí vận hành Được xây dựng trên tiêu chí mở, các giao thức chuẩn và giao diện thân thiện, NGN đáp ứng được hầu hết các nhu cầu của nhiều đối tượng sử dụng: doanh nghiệp, văn phòng,

kết nối giữa các mạng máy tính, v.v NGN thống nhất mạng hữu tuyến truyền thống và chuẩn truyền tải âm thanh, hình ảnh, dữ liệu không dây

Ngày 28/9/2009 Công ty VASC thuộc tập đoàn VNPT đã chính thức cung cấp dịch

vụ IPTV với thương hiệu MyTV và “Những gì bạn muốn” Chỉ sau 4 tháng ra ra mắt tính

đến ngày 10/ 3/2010, MyTV đã được cung cấp tới 36 tỉnh/thành với hơn 15.000 thuê bao Đến nay MyTV đã triển khai 64/64 tỉnh thành của Việt Nam chỉ sau hơn 1 năm Đây là một thành công lớn của VNPT Dịch vụ MyTV đã nhận được sự chào đón nồng nhiệt từ người sử dụng đặc biệt là ở khu vực miền Bắc

Cấu hình cung cấp dịch vụ IPTV của VASC như trong Hình 4

Hình 4: Cấu hình cung cấp dịch vụ IPTV của VASC

Các chương trình và dịch vụ đang cung cấp trên MyTV khá phong phú và nhiều tính năng nổi trội Mục tiêu của MyTV là mang lại cho người sử dụng cách thưởng thức

khác biệt: “Truyền hình theo yêu cầu” Các chương trình và dịch vụ đó là:

Truyền hình (Live TV): Live TV tương tự như dịch vụ truyền hình truyền thống Dịch vụ này cung cấp cho người sử dụng những chương trình truyền hình được thu lại từ

hệ thống truyền hình mặt đát, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh và kênh truyền hình riêng Hiện nay hệ thống của MyTV đã cung cấp 71 kênh truyền hình Các nội dung truyền hình được phát theo lịch trình và thời gian cố định như truyền hình truyền thống Nhưng với công nghệ IPTV, người sử dụng không chỉ xem một cách thụ động mà có thể sử dụng

những tính năng ưu việt: tạm dừng, lưu trữ, hướng dẫn chương trình điện tử, khóa chương trình không dành cho trẻ em

Phim theo yêu cầu (VOD): Dịch vụ này cho phép người sử dụng lựa chọn và xem phim lưu lại trên server

Karaoke (KoD): mang đến cho người sử dụng danh sách những bài hát được ưa chuộng trong nước và quốc tế Lời bài hát xuất hiện dưới dạng text trên màn hình TV, Karaoke là một dịch vụ đặc biệt hấp dẫn

Truyền hình theo yêu cầu (TVoD): Dịch vụ này cho phép bạn lựa chọn và xem lại các chương trình đã phát trước đó Với dịch vụ Truyền hình theo yêu cầu, bạn không phải phụ thuộc vào thời gian phát sóng của các đài truyền hình và không bao giờ bỏ lỡ bất cứ một chương trình truyền hình yêu thích nào

Âm nhạc (MoD): Dịch vụ này cho phép người sử dụng lựa chọn và nghe, xem các clip, video clip ca nhạc từ thư viện của nhà cung cấp

Game theo yêu cầu (GoD): Dịch vụ cho phép chơi các game từ danh sách đã được định sẵn đến STB Người dùng trả phí cho việc chơi game

Tiếp thị truyền hình (Tele – Marketing): Mang đến cho người sử dụng sử dụng MyTV các thông tin về sản phẩm, dịch vụ để lựa chọn và mua sắm Với mục đích giới thiệu sản phẩm, dịch vụ này giúp người sử dụng có thể đưa ra quyết định mua sắm chính xác hơn cho mình

Thông tin cần biết (T - Intormation): Người sử dụng có thể sử dụng tính năng này

để tra cứu các thông tin cần thiết Những thông tin trên hệ thống MyTV rất đa dạng và phong phú

Tạm dừng (Time Shift TV): Dịch vụ tạm dừng là dịch vụ kết hợp giữa dịch vụ truyền hình trực tuyến Live TV và dịch vụ theo yêu cầu Với chức năng dịch thời gian, có thể tạm dừng hoặc tua đi tua lại kênh truyền hình đang phát để xem lại sau

Lưu trữ (nPVR): Chức năng nPVR ( Personal Video Recorder ) cho phép người sử dụng ghi chương trình và lưu trữ chúng trong hệ thống lưu trữ của nhà vận hành và xem lại sau đó với đầy đủ chức năng điều khiển VCR

Trả tiền theo từng chuyên mục (iPPV): Là dịch vụ trả tiền theo từng lần xem iPPV

là một giải pháp hiệu quả bởi vì đôi khi bạn chỉ quan tâm đến một số chuyên mục nhất định chứ không muốn xem tất cả các kênh

Quảng cáo (Live channel & Advertising): Quảng cáo trên kênh trực tuyến là dịch

vụ cho phép người sử dụng doanh nghiệp có nhu cầu đặt quảng cáo trên MyTV qua nhiều hình thức: TVC, Panel, Logo, Text

Sóng phát thanh (Broadcast audio channel): Là dịch vụ nghe sóng phát thanh theo yêu cầu Với một danh sách định sẵn có trong hệ thống các chương trình phát thanh được phát trực tiếp theo chuyên đề cụ thể như âm nhạc, chính trị, kinh tế, xã hội Bạn có thể lựa chọn và nghe các chương trình phát thanh trong nước, quốc tế qua hệ thống MyTV

Chia sẻ ảnh và clip (Media sharing): Tính năng này cho phép người sử dụng MyTV có thể tạo, lưu trữ và quản lý các album ảnh, clip của mình

Ngoài ra, các giai đoạn tiếp theo sẽ có các dịch vụ tương tự nhưng với chất lượng cao (High Definition) và thêm một số dịch vụ gia tăng giá trị khác

1.3.2 Tình hình phát triển dịch vụ IPTV của FPT

Dịch vụ IPTV của FPT cung cấp ra thị trường với thương hiệu iTV với slogan:

“Muốn gì xem nấy” Dịch vụ iTV khá đa dạng với nhiều tiện ích giải trí:

Hình 5: Dịch vụ iTV của FPT

• Truyền hình: Các kênh truyền hình trong và ngoài nước đặc sắc, chọn lọc Đặc biệt, tính năng Truyền hình xem lại: cho phép xem lại chương trình đã phát trong vòng 48 giờ của 10 kênh kênh VTV1, VTV2, VTV3, HTV2, HTV3, HTV7, HTV9, VTC3, HTVC – Thuần Việt, HTVC – Movie bất cứ lúc nào, mà không cần lệ thuộc Lịch phát sóng của đài

• Phim truyện: Kho phim mới, phong phú, đủ thể loại, được cập nhật hàng tuần

• Thiếu nhi: Thế giới muôn màu của các thiên thần nhỏ tuổi từ phim, hoạt hình đến

• Văn hóa - Thể thao: Nơi tổng hợp các sự kiện nổi bật bằng các đoạn video clip sống động, chân thực

• Thư giãn: Gồm những clip ngắn với mục đích mang lại những giây phút giải trí thú vị, giúp khán giả quên đi những mệt mỏi hàng ngày

• Đọc báo: Tin tức nóng hổi được cập nhật hàng giờ

• Địa chỉ cần biết: Trang vàng cho những người bận rộn để nhanh chóng tìm thấy thông tin địa điểm cần biết như ăn ở đâu ? Mua gì ? Nhà hàng nào gần nhất ?

1.3.3 Tình hình phát triển IPTV của VTC

Tháng 04 năm 2009, VTC Digicom phối hợp với một số Viễn thông các tỉnh, thành phố đã chính thức bắt đầu triển khai dịch vụ IPTV Cho đến nay dịch vụ IPTV của VTC Digicom cung cấp gần 100 kênh truyền hình trong đó có 30 kênh truyền hình độ phân giải

cao theo chuẩn HD (High Definition), VTC còn xây dựng thành công kho dữ liệu khổng lồ với hơn 3000 bộ phim đặc sắc có thuyết minh phụ đề tiếng Việt, gần 2000 video ca nhạc cùng một hệ thống các phim tài liệu hấp dẫn khác phục vụ cho VoD Đặc biệt IPTV của VTC Digicom sẽ song hành cùng giải ngoại hạng Anh, với tính năng xem lại các trận bóng

đá, các chương trình tổng hợp giải ngoại hạng Anh

Lựa chọn công nghệ nén hiệu quả (MPEG-4) VTC Digicom hiện đã làm chủ hệ thống có thể đáp ứng về năng lực cho 100.000 thuê bao cùng với nền truy nhập băng rộng ADSL 2+ có tốc độ download 25 Mb/s trong khoảng cách 1.5 km, băng thông rộng tới 2.2 MHz Ngoài ra với xu thế “Quang hóa” trên mạng lưới Viễn thông hiện nay thì các nhà cung cấp dịch vụ đã có một hạ tầng tốt hơn hẳn để cung cấp dịch vụ IPTV so với trước đây

So với các nhà cung cấp dịch vụ IPTV khác như FPT và VNPT, VTC có thế mạnh vượt trội về mặt nội dung Nội dung của dịch vụ IPTV sẽ được lấy chủ yếu từ Đài truyền hình KTS VTC – Đây là Đài truyền hình cấp quốc gia, lớn thứ 2 tại Việt Nam Đây là lợi thế rất lớn của VTC trong thời điểm mà vấn đề nội dung các chương trình đang làm đau đầu các nhà cung cấp dịch vụ và chi phí bản quyền truyền hình ngày càng đắt đỏ

Cho đến nay VTC là đơn vị đang là đơn vị đi đầu trong việc nghiên cứu, phát triển

và cung cấp dịch vụ truyền hình số bao gồm Truyền hình kỹ thuật số, Truyền hình độ phân giải cao (VTCHD) và IPTV Định hướng của VTC là tập trung phát triển hệ thống cung cấp nội dung truyền hình số và dịch vụ giá trị gia tăng trên nền viễn thông vốn là thế mạnh của VTC

Do đặc điểm thị trường của từng vùng miền khác nhau (về phong tục, cách hưởng thụ cuộc sống…) nên để đáp ứng nhu cầu đó tại từng địa phương VTC Digicom sẽ hợp tác với các đơn vị Viễn thông của VNPT cung cấp các chương trình truyền hình Tại mỗi địa phương IPTV của VTC sẽ có một thương hiệu riêng để tạo ra sự gần gũi, gắn bó của người dân ở địa phương, giúp họ dễ tiếp cận dịch vụ (IPTV) hơn Bên cạnh đó việc phát triển IPTV ở từng tỉnh thành cũng là đáp án tốt cho bàn toán về sự hạn chế cự ly truyền dẫn của mạng cáp đồng ở Việt Nam hiện nay Việc cung cấp tín hiệu trong phạm vi gần hạn chế đáng kể nhưng hiện tượng gián đoạn khi sử dụng dịch vụ

Hiện VTC đang cung cấp dịch vụ IPTV hợp tác với VNPT:

• VNPT Hải Phòng tên thương hiệu VipTV

• VNPT Ninh Bình với thương hiệu HoaLuTV

• VNPT Thanh Hóa với thương hiệu LamSonTV

• VNPT Nghệ An với thương hiệu SongLamTV

• VNPT Đà Nẵng với thương hiệu SongHan TV

• VNPT Huế với thương hiệu HueTV

• VNPT Bình Định Với thương hiệu TaySonTV

• VNPT Khánh Hòa với thương hiệu FamilyTV

• VNPT Vũng Tàu với thương hiệu MegaVNN

• VNPT Bình Dương với thương hiệu LifeTV

• VNPT Lâm Đồng với thương hiệu MimosaTV

• VNPT TpHCM với thương hiệu SaigonTV

• VNPT Đắk Lắk với thương hiệu BazanTV

1.4 Các dịch vụ cung cấp bởi IPTV

GVHD: LÊ MINH HIẾU 11SVTH: NGUYÊN NHƯ NGỌC

IPTV không chỉ đơn thuần là IP video Trên thực tế, các nhà khai thác viễn thông 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 mạng truyền hình cáp hay vệ tinh 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, nhưng với kinh nghiệm về các dịch vụ thoại và truyền số liệu tốc

độ cao cho phép các nhà khai thác viễn thông cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ tích hợp bổ sung là một phần của gói dịch vụ IPTV lớn

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 viễn thông 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 Bảng 3 mô

tả tổng quan các loại dịch vụ IPTV khác nhau hiện đang được dự kiến và triển khai

đồng/quang, DSL hay FTTx…Các kênh video quảng bá bao gồm các kênh truyền hình quốc gia, địa phương và các kênh trả tiền (như HBO)

Số các kênh quảng bá khu vực 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 viễn thông 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

1.4.1.2 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 các 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 và/hoặc sau khi yêu cầu Nội dung có thể xem ngay được truyền tải dưới dạng unicast trên mạng IP, trong khi nội sung 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

GVHD: LÊ MINH HIẾU 13SVTH: NGUYÊN NHƯ NGỌC

• VoD thuê bao: VoD thuê bao là biến thể của hai dịch vụ trên, cho phép khác hàng quyền xem một số nội dung được đã được cho phép trước đó trong một hoảng thời gian xác định, tận dụng ưu điểm của cả hai nội dung vdeo 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 kiểm soát quá trình chia sẻ nội dung giữa các thiết bị trong nhà thuê bao

• Ghi lại nội dung video và lưu trên mạng (PVR): 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 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 soa với set-top box của người sử dụng

set-1.4.2 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

1.4.2.3 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

1.4.2.4 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

1.4.4 Dịch vụ thông tin tích hợp

Dịch vụ thông tin IPTV tích hợp là lĩnh vực trong đó các nhà khai thác viễn thông

có ưu thế hơn so với các nhà cung cấp đa dịch vụ/truyền hình cáp Các dịch vụ thông tin tích hợp sẽ tận dụng các lợi thế về tài nguyên của các nhà nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khi cung cấp các dịch vụ thoại và truy cập Internet tốc độ cao Các ví dụ về dịch vụ thoại

và Internet tích hợp được mô tả như sau:

• Dịch vụ thông báo bản tin (Message Notification Service): Hiển thị biểu tượng trên TV, thông báo cho thuê bao có lời nhắn (voice mail) trong hộp thư kèm theo dịch vụ thoại cố định và/hoặc di động

• Dịch vụ thiết lập kết nối (Connection Establishment Service): cho phép thuê bao gọi thoại/video từ TV của họ

• Dịch vụ hội nghị thoại/video (Voice/Video Conferencing Service): cho phép thuê bao tham gia và/hoặc khởi tạo hội nghị thoại/video

• Dịch vụ danh bạ (Directory Service): Cung cấp cho thuê bao danh bạ điện thoại điện tử có thể truy cập qua TV

1.4.4.2 Dịch vụ Internet tích hợp

Các dịch vụ Internet tích hợp sẽ cho phép sử dụng TV để sử dụng 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

GVHD: LÊ MINH HIẾU 15SVTH: NGUYÊN NHƯ NGỌC

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

1.4.5 Dịch vụ quảng cáo

Hỗ trợ các quảng cáo quảng bá truyền thống và xen vào cùng với quảng bá cục bộ tại các điểm 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

1.4.6 Dịch vụ tương tác

1.4.6.1 Ghi hình riêng tư (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

1.4.6.2 Ghi hình riêng tư 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

1.4.6.3 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

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

1.4.6.4 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

1.4.6.5 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

1.4.6.6 Tương tác qua di động

Dịch vụ này cho phép thuê bao có thể xem và tương tác hình ảnh thông qua các thiết bị cầm tay như trên màn hình TV Ngoài ra còn có thể cho phép thuê bao từ thiết bị cầm tay của mình điều khiển mọi quá trình tương tác của STB đối với hệ thống qua thiết bị cầm tay của mình

Ví dụ, khi thuê bao đang bận đi công tác nhưng muốn thu một chương trình mà họ thích xem tại một thời điểm nào đó vào bộ nhớ trên STB của mình tại nhà Họ có thể điều khiển từ thiết bị cầm tay của họ trên thiết bị cầm tay

1.4.6.7 Tin nhắn trên ti vi

Chức năng này cho phép người xem TV có thể chat trực với nhau thông qua hệ thống IPTV Ngoài chat trực tiếp với nhau, người sử dụng có thể chat với các người dùng 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 lý danh 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 tiếng Việt

1.4.7 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

1.4.8 Dịch vụ gia tăng khác

1.4.8.1 Tin nhắin SMS/MMS

Chức năng này cho phép người dùng TV có thể gửi nhận tin nhắn SMS, MMS đến các mạng di động Cho phép gửi nhận tin nhắn trực tiếp giữa người sử dụng của hệ thống IPTV và người sử dụng của mạng mobile

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

1.4.8.2 Thư điện tử trên ti vi

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 tại các

GVHD: LÊ MINH HIẾU 17SVTH: NGUYÊN NHƯ NGỌC

STB cấu hình thấp có hạn chế là không thể gửi được file đính kèm, cần phát triển khả 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 tính năng 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 email kết nối gửi nhận email đến các mail-server khác nhau Quản lý thông tin Address Book

1.4.8.3 Chia sẻ truyền thông (an bum ảnh)

Chức năng này cho phép người sử dụng 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 diện thân thiện, EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện Chức năng tìm kiếm thông tin ảnh, tạo các thư mục cá nhân (Private)

1.4.8.4 Ghi nhật ký hình ảnh

Dịch vụ này cho phép người sử dụng IPTV có thể tạo riêng cho mình một blog có khả 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 phép phân quyền các thành viên khác nhau Người sử dụng có thể quản lý danh sách bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin

1.4.8.5 Quan sát toàn cầu

Dịch vụ này ứng dụng cho theo dõi giao thông, giám sát an ninh và giám sát hộ gia đình từ xa Với loại hình dịch vụ này, hệ thống IPTV có thể ứng dụng cho tập người sử dụng 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 hệ thống IPTV đã triển khai Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (camera, remote, ) phía người sử dụng hỗ trợ cho việc monitoring

Kết luận chương 1

Công nghệ truyền hình số tạo ra những cải tiến về cơ bản so với các dịch vụ truyền hình tương tự Sự xuất hiện truyền hình số mang lại những lợi ích rõ rệt về chất lượng hình ảnh, âm thanh và khả năng truy cập tới nhiều dịch vụ giải trí mới

IPTV là phương pháp mới để truyền tải nội dung truyền hình số trên mạng và được xem là một phần của dịch vụ triple-play thường được các nhà khai thác Viễn thông trên thế giới cung cấp Thuật ngữ IPTV mô tả hệ thống có thể truyền tải các chương trình truyền hình trực tiếp, phim và các loại nội dung video tương tác khác trên mạng dựa trên IP Các thành phần cấu tạo nên mạng IPTV này gồm các hệ thống nhỏ như các quá xử lý video, bảo mật mạng truyền tải Cấu trúc hạ tầng mạng IPTV từ đầu cuối-tới-đầu cuối có thể bao gồm tất cả hay một số các thành phần sau:

• Trung tâm số liệu IPTV chịu trách nhiệm xử lý và chuẩn bị nội dung để truyền tải qua mạng băng rộng

• Mạng phân phối IPTV bao gồm nhiều phần tử và công nghệ truyền tải nội dung IPTV từ trung tâm số liệu tới các đối tượng sử dụng

• Thiết bị set-top box được lắp đặt tại nhà các thuê bao cung cấp kết nối giữa TV và mạng truy nhập dựa trên IP

• Mạng trong nhà của người sử dụng cho phép phân phối số liệu, thoại và video giữa các thiết bị khác nhau

GVHD: LÊ MINH HIẾU 19SVTH: NGUYÊN NHƯ NGỌC

CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH TRÊN IP

2.1 Kiến trúc hệ thống IPTV

Hình 6: Kiến trúc chung của một hệ thống IPTV

Kiến trúc IPTV gồm các khối chức năng sau:

* Nguồn nội dung: Nguồn dữ liệu, có chức năng thu nhận các nội dung dữ liệu như phim ảnh từ các nhà sản xuất và các nguồn khác Sau đó, các nội dung này được mã hóa và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để phục vụ cho dịch vụ video theo yêu cầu (VoD)

* Nút dịch vụ IPTV: Các node dịch vụ IPTV, có chức năng nhận các luồng dữ liệu hình ảnh dưới các định dạng khác nhau Các luồng dữ liệu này sẽ được định dạng và đóng gói lại để truyền đi với chất lượng dịch vụ (QoS) đảm bảo Đối với việc quản lý dịch vụ, các node dịch vụ này sẽ trao đổi trực tiếp với thiết bị đầu cuối người sử dụng (CPE), còn đối với các thuê bao các node dịch vụ này trao đổi với dịch vụ IPTV

* Mạng phân phối diện rộng:Mạng phân bố vùng rộng hình thành nên việc phân bổ khả năng, dung lượng và chất lượng của dịch vụ Mạng này cũng gồm các chức năng khác như truyền đa hướng, việc này rất cần thiết cho việc phân bổ các luồng dữ liệu IPTV từ các node dịch vụ đến người sử dụng một cách tin cậy và đúng thời gian Ngoài ra, mạng lõi và mạng truy nhập gồm cả mạng đường trục quang và bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê

bao số (DSLAMs)

* Kết nối người sử dụng:Kết nối truy nhập người sử dụng, đòi hỏi sử dụng các công nghệ DSL tốc độ cao như ADSL2+ và VDSL, thông tin được truyền đến người sử dụng

qua đường điện thoại

* Thiết bị đầu cuối người sử dụng (CPE): Thiết bị đầu cuối người sử dụng cung cấp chức năng kết cuối mạng băng rộng (B-NT) Thiết bị này có thể cung cấp các chức năng

như cổng định hướng, set-top box, internet

* Khách thể IPTV: Là khối chức năng có nhiệm vụ kết cuối lưu lượng IPTV tại đầu cuối người sử dụng Thiết bị này, ví dụ như set-top box, thực hiện chức năng xử lý như thiết lập kết nối và QoS đối với các node dịch vụ, giải mã các luồng tín hiệu hình ảnh, chuyển đổi kênh, hiển thị điều khiển và các kết nối đến các ứng dụng người sử dụng như

truyền hình số tiêu chuẩn (SDTV) hoặc truyền hình số độ nét cao (HDTV)

2.2 Hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV

Hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV sẽ bao gồm các thành phần và thể hiện như trong hình 7

Hình 7: Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV

Hệ thống cung cấp nguồn dữ liệu: Thu, nhận và xử lý các dữ liệu chương trình từ các nguồn khác nhau như vệ tinh, truyền hình mặt đất và các nguồn khác để chuyển sang

hệ thống Headen

Hệ thống đầu cuối (Headend): Thu, điều chế và giải mã nội dung hình ảnh và âm thanh từ các nguồn khác nhau và sử dụng các thiết bị mã hóa để chuyển đổi nội dung này thành các luồng IP multicast ở khuôn dạng mã hóa mong muốn

Hệ thống trung gian (Middleware): có vai trò gắn kết một số thành phần logíc thành một hệ thống phần mềm IPTV/video hoàn chỉnh hơn Hệ thống Middleware cung cấp giao diện người sử dụng cho cả dịch vụ băng rộng và theo yêu cầu Hệ thống này cũng được sử dụng như phần mềm liên kết để tích hợp các sản phẩm từ các nhà cung cấp khác nhau thành một mức ứng dụng.Middleware cung cấp khả năng quản lý thuê bao, nội dung và báo cáo hoàn chỉnh cùng với các chức năng quản lý chương trình điện tử (EPG) và thiết bị đầu cuối người sử dụng (STB), đồng thời vẫn duy trì tính mở cho việc tích hợp các dịch vụ trong tương lai

Hệ thống phân phối nội dung: Bao gồm các cụm máy chủ truyền hình theo yêu cầu (VoD) và các hệ thống quản lý VoD tương ứng, cho phép lưu trữ các nội dung đã được mã hóa và thiết lập các chính sách phân phối nội dung một cách mềm dẻo Hệ thống này cũng cho phép nhà khai thác mở rộng một cách kinh tế, phù hợp với tải và yêu cầu dịch vụ của các thuê bao

Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM): Giúp nhà khai thác bảo vệ nội dung của mình, như trộn các tín hiệu truyền hình hay mã hóa nội dung VoD, khi truyền đi trên mạng Internet và tích hợp với tính năng an ninh tại STB phía thuê bao

Mạng truy nhập: Hạ tầng mạng IP băng rộng để truyền dịch vụ từ nhà cung cấp đến khách hàng

Thiết bị đầu cuối người sử dụng (STB): Thiết bị đầu cuối phía người sử dụng cho phép thu, giải mã và hiển thị nội dung trên màn hình TV STB cũng có thể hỗ trợ HDTV,

có khả năng kết nối với các thiết bị lưu trữ bên ngoài, video phone, truy nhập web

Hệ thống quản lý mạng và tính cước

2.3 Mạng cung cấp dịch vụ Triple Play

Hiện nay, với việc sử dụng các công nghệ mạng truy nhập và chuyển mạch gói dựa trên giao thức IP, các công ty viễn thông có thể giảm chi phí đầu tư đồng thời đưa ra được nhiều loại dịch vụ mới Các nhà cung cấp đường truyền đang nỗ lực để chuyển đổi từ

“kênh sang gói” theo định hướng công nghệ chiến lược của họ để tăng khả năng tạo ra dịch

vụ và cung cấp với giá thành thấp và tạo ra được một cấu trúc mạng IP linh hoạt Sự phát triển của các sản phẩm mới là chìa khóa cho sự chuyển đổi này, cụ thể như các chuyển mạch mềm dùng cho các dịch vụ thoại, các hệ thống Headend số để cung cấp truyền hình

IP, các hệ thống mạch vòng băng rộng cho phép hợp nhất thoại, số liệu và truyền hình trên một hạ tầng mạng truy nhập duy nhất Với sự tác động của các công nghệ gói, các nhà cung cấp dịch vụ có thể duy trì khả năng cạnh tranh bằng cách cung cấp các dịch vụ

"Triple-Play" với thoại - số liệu - truyền hình trên các đường truyền DSL

Hình 8: Kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ Triple Play

Trong kiến trúc mạch vòng nội hạt cung cấp dịch vụ Triple Play, một hệ thống mạch vòng mang các lưu lượng thoại, số liệu và truyền hình từ các RT (Remote Terminal)

sử dụng các đường dây điện thoại tiêu chuẩn với giao diện DSL Các RT được kết nối đến đầu cuối trạm trung tâm (COT) thông qua mạng truy nhập Khách hàng được kết nối trực tiếp trên các đôi cáp đồng đến trạm trung tâm (CO) có thể nhận được tất cả các dịch vụ như nhau trực tiếp từ COT COT cung cấp các truy nhập đến mạng chuyển mạch công cộng (PSTN) thông qua hệ thống chuyển mạch truyền thống hoặc chuyển mạch mềm (dùng cho VoIP), cung cấp truy nhập Internet thông qua thiết bị định tuyến và cung cấp truy nhập đến các dịch vụ truyền hình thông qua kết nối đến Video Headend

Giải pháp này sử dụng công nghệ IP tiêu chuẩn Về mặt kỹ thuật, cách tiếp cận này loại bỏ sự phức tạp của mạng Về mặt kinh tế, giải pháp này giảm đáng kể chi phí xây dựng và vận hành mạng

Xét về khía cạnh lưu lượng, khách hàng kết nối vào mạng tại đầu xa (RT) hay trung tâm (CO) qua các giao tiếp truyền thống như các đường analog/POTS, E1 hay DSL Mọi lưu lượng không phải là IP sẽ được chuyển đổi thành các gói tại RT, ví dụ thoại analog được chuyển thành VoIP RT được kết nối đến CO qua các liên kết Ethernet hoặc POTS theo mọi cấu hình mạng như ring, string, star, v.v phù hợp với cấu hình mạng của nhà cung cấp Lưu lượng IP đi từ RT đến COT tại CO COT kết nối với các thiết bị chuyển mạch Class 5 và kết nối đến thiết bị định tuyến truy nhập Internet, chuyển mạch mềm và đến các Video Headends

2.4 Các chuẩn nén hình ảnh sử dụng cho IPTV

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính và sự ra đời của internet, thì việc tìm

ra một phương pháp nén ảnh nhằm giảm bớt không gian lưu trữ thông tin và truyền thông trên mạng là yêu cầu cấp thiết Các kỹ thuật nén Video đều cố gắng giảm lượng thông tin

cần thiết cho một chuỗi các bức ảnh, mà không làm giảm chất lượng ảnh Mục đích của nén video là giảm bớt số bít khi lưu trữ và truyền bằng cách loại bỏ lượng thông tin dư thừa trong từng frame và dùng kỹ thuật mã hoá để tối thiểu hoá lượng thông tin quan trọng cần lưu giữ Với một thiết bị lưu hình kỹ thuật số thông thường, ảnh sau khi được số hoá sẽ được nén lại Quá trình nén sẽ xử lý các dữ liệu trong ảnh để đưa hình ảnh vào một không gian hẹp hơn như trong thiết bị nhớ kỹ thuật số hoặc qua đường dây điện thoại, Với thị trường lưu hình kỹ thuật số hiện nay, các chuẩn nén phổ biến là Motion JPEG (MJPEG), Wavelet, H.261/ H.263/ H.263+/ H.263++ và MPGE-1/ MPGE-2/ MPGE-4 Nhìn chung,

có hai nhóm tiêu chuẩn chủ yếu: nhóm một gồm định dạng nén MJPEG và Wavelet; và nhóm hai gồm các định dạng chuẩn còn lại Các thuật toán mã hóa của hai nhóm là tương

tự nhau nhưng mục đích của chúng lại khác nhau H.26x series được phát triển cho điện thoại truyền hình trong khi MPEG series được phát triển chính cho việc quảng bá hình ảnh chất lượng cao

Hình 9: Lịch sử và xu hướng phát triển của các chuẩn nén

2.4.1 Chuẩn nén MJPEG và Wavelet

Tính chất chung của các ảnh số là tương quan giữa các pixel ở cạnh nhau lớn, điều này dẫn tới dư thừa thông tin để biểu diễn ảnh Việc dư thừa thông tin dẫn tới việc mã hoá không tối ưu Do vậy, ta cần tìm phương án biểu diễn ảnh với tương quan nhỏ nhất, để giảm thiểu độ dư thừa thông tin của ảnh Có 2 kiểu dư thừa thông tin như sau:

* Dư thừa trong miền không gian: là tương quan giữa không gian pixel của ảnh (các pixel lân cận của ảnh có giá trị gần giống nhau, trừ những pixel ở giáp đường biên ảnh)

* Dư thừa trong miền tần số: là tương quan giữa những dải màu hoặc các dải phổ khác nhau

* Trọng tâm của các nghiên cứu về nén ảnh là giảm bớt một số bit để biểu diễn ảnh bằng việc loại bỏ dư thừa trong miền không gian và miền tần số càng nhiều càng tốt Các chuẩn nén MJPEG và Wavelet đều tuân theo nguyên tắc tìm ra các phần tử dư thừa miền không gian (mỗi Frame nén tự động) Trong khi đó, đặc trưng của các chuẩn nén thuộc nhóm 2 là loại bỏ dư thừa ở cả miền không gian và miền tần số của ảnh

* MJPEG là định dạng nén ảnh lâu đời nhất và đã được dùng phổ biến Khi dùng chuẩn nén MJPEG, ảnh được phân chia thành các khối vuông ảnh, mỗi khối vuông có kích

GVHD: LÊ MINH HIẾU 23SVTH: NGUYÊN NHƯ NGỌC

thước 8 x 8 pixel và biểu diễn mức xám của 64 điểm ảnh Mã hoá biến đổi cosin rời rạc DCT (Discrete Cosin Tranform) trong chuẩn nén này khai thác sự tương đồng giữa các pixel trong mỗi khối, để lấy ra các biểu diễn ảnh với tương quan nhỏ Chuỗi biểu diễn sẽ bị rút ngắn, tuỳ theo mức nén của hệ thống hiện hành với qui trình rút ngắn chuỗi biểu diễn

Vì vậy, hình ảnh sau khi giải nén thường có nhiều sai lệch so với ảnh gốc

Ở chuẩn nén Wavelet, thay vì mã hoá theo từng khối 8 x 8, việc thực hiện trên toàn

bộ bề mặt ảnh, một loạt các bộ phận lọc ở khâu chuyển đổi sẽ phân tích các dữ kiện về từng điểm ảnh và cho ra một tập các hệ số Do chuẩn Wavelet có tác dụng với toàn bộ bề mặt ảnh, nên các sai lệch ở ảnh giải nén sẽ khác với MJPEG Hiệu ứng ghép mảnh không xảy đến với ảnh được quan sát, nhưng độ phân giải hình ảnh giảm cũng như một vài vết

mờ sẽ xuất hiện

Các định dạng Wavelet và MJPEG đều gây ra hiện tượng mất thông tin ở ảnh giải nén Sự dư thừa khả năng lưu ảnh ở mắt người cảm thụ khi dùng chuẩn nén Wavelet ít hơn MJPEG 30%

2.4.2 Chuẩn nén MPEG-x và H.26x

MPEG không phải là một công cụ nén đơn lẻ, ưu điểm của ảnh nén dùng MPEG là

ở chỗ MPEG có một tập hợp các công cụ mã hóa chuẩn, chúng có thể kết hợp với nhau một cách linh động để phục vụ cho một loạt các ứng dụng khác nhau Nguyên lý chung của nén tín hiệu video là loại bỏ sự dư thừa về không gian và sự dư thừa về thời gian, được thực hiện trước hết nhờ sử dụng tính chất giữa các ảnh liên tiếp Chúng ta dùng tính chất này để tạo ra các bức ảnh mới nhờ vào thông tin từ những bức ảnh gửi trước đó Do vậy ở phía bộ mã hóa ta chỉ cần giữ lại những ảnh có sự thay đổi so với ảnh trước, sau đó ta dùng phương pháp nén về không gian trong những bức ảnh sai khác này Nói một cách cụ thể, nguyên lý chung của các chuẩn nén là phỏng đoán trước chuyển động của các frame ở bộ

mã hóa Mỗi frame ở tại một thời điểm nhất định sẽ có nhiều khả năng giống với các frame đứng ngay trước và sau đó Các bộ mã hóa sẽ tiến hành quét lần lượt những phần nhỏ trong mỗi frame (marco blocks) và phát hiện ra marco block nào không thay đổi từ frame này tới frame khác Phía bên thu, tức bộ giải mã đã lưu trữ sẵn những thông tin không thay đổi từ frame này tới frame khác, chúng được dùng để điền thêm vào vị trí trống trong ảnh được khôi phục

Tuy nhiên, do sự tương đồng giữa các frame là rất lớn, nên sự phát hiện ra các sai lệch là rất khó Do vậy ảnh khôi phục khó đạt được như ảnh gốc Điều này đồng nghĩa với việc chất lượng ảnh cũng tương tự như khi dùng chuẩn Wavelet và MJPEG, nhưng dung lượng kênh truyền và không gian lưu trữ của các chuẩn nén H.26x và MPEG-x là nhỏ hơn (ví dụ như không gian lưu trữ của chuẩn H.263 nhỏ hơn Motion JPEG từ 3 tới 5 lần) Sự khác biệt giữa các chuẩn nén này (như ở H.26x và MPEG-x) chủ yếu nằm ở khâu tiên đoán các frame mới và cách thức tính toán sai lệch giữa các frame hiện tại và frame phỏng đoán Chuẩn nén H.26x (gồm các thế hệ H.261, H.262 và H.263, ), thường có tốc độ mã hoá tín hiệu thấp hơn MPEG-x (khoảng 1,5 Mbps với độ phân giải hình 352 x 288) do dùng chủ yếu trong viễn thông Trong khi đó, chuẩn MPEG-2 dùng cho thị trường giải trí có độ phân giải hình cao hơn, và mang lại chất lượng hình ảnh tốt (cao hơn 1,5 Mbps với độ phân giải 352x288 hoặc 6 Mbps cho phân giải hoàn chỉnh)

2.4.3 Chuẩn nén MPEG-2

MPEG-2, ra đời năm 1994, là tên của một nhóm các tiêu chuẩn mã hóa cho tín hiệu

âm thanh và hình ảnh số, được chấp thuận bởi MPEG (Moving Picture Expert Group) và được công bố trong tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 13818 MPEG-2 thường được sử dụng để

mã hóa âm thanh và hình ảnh cho các tín hiệu broadcast bao gồm truyền hình vệ tinh quảng bá trực tiếp và truyền hình cáp MPEG-2 với một số sửa đổi cũng là khuôn dạng được sử dụng bởi các phim DVD thương mại tiêu chuẩn

MPEG-2 bao gồm các phần chính sau:

* MPEG-2 Systems part (part 1) xác định hai khuôn dạng riêng biệt Luồng truyền tải (Transport Stream) được thiết kế để mang âm và hình ảnh số qua các phương tiện không được tin cậy lắm MPEG-2 Transport Stream thường được sử dụng trong các ứng dụng băng rộng, như ATSC và DVB MPEG-2 Systems cũng xác định các luồng chương trình (Program Stream), một khuôn dạng được thiết kế cho các phương tiện có độ tin cậy chấp nhận được như đĩa MPEG-2 Program Stream được sử dụng trong các tiêu chuẩn DVD và SVCD MPEG-2 System được biết đến chính thức là ISO/IEC 13818-1 và ITU-T Rec.H222.0

* MPEG-2 Video part (part 2) tương tự như MPEG-1, nhưng cũng hỗ trợ cho video xen kẽ (interlaced video, khuôn dạng được sử dụng cho các hệ thống truyền hình quảng bá tương tự) MPEG-2 video không tối ưu cho các tốc độ bít thấp (<1 Mbit/s), nhưng lại thực hiện tốt hơn MPEG-1 tại tốc độ 3 Mbit/s và cao hơn Toàn bộ các bộ giải mã Video tuân theo chuẩn MPEG-2 hoàn toàn có khả năng phát lại các luồng video MPEG-1 MPEG-2 Video được biết đến chính thức là ISO/IEC 13818-2 và ITU-T REc H.262

* MPEG-2 Audio part (part 3) cải tiến chức năng âm thanh của MPEG-1 bằng cách cho phép mã hóa các chương trình âm thanh với nhiều hơn hai kênh Part 3 cũng tương thích với chuẩn, cho phép các bộ giải mã âm thanh MPEG-1 giải mã các thành phần âm thanh nổi (stereo)

MPEG-2 được dùng để mã hóa hình ảnh động và âm thanh và để tạo ra ba kiểu khung số liệu (intra frame, forward predictive frame và bidirectional pridicted frame) có thể được sắp xếp theo một trật tự cụ thể gọi là cấu trúc nhóm các hình ảnh (group of picture, GOP)

Một luồng video MPEG-2 được tạo nên bởi một chuỗi các khung số liệu mã hóa hình ảnh Có ba cách để mã hóa một hình ảnh là: intra-coded (I picture), forward predictive (P picture) và bidirectional predictive (B picture) Các hình ảnh của luồng video được phân

ra thành một kênh chứa thông tin về độ sáng (luminance, còn gọi là kênh Y) và hai kênh thành phần màu (chrominance, còn gọi là tín hiệu màu phân biệt Cb và Cr)

MPEG-2 sử dụng các chuẩn mã hóa âm thanh mới, đó là:

* Mã hóa tốc độ bít thấp với tần số lấy mẫu giảm đi một nửa (MPEG-1 Layer 1/2/3 LSF)

* Mã hóa đa kênh, lên đến 5.1 kênh

* MPEG-2 AAC

2.4.4 Chuẩn nén MPEG-4:

MPEG-4 là một chuẩn nén chính được sử dụng để nén dữ liệu về âm thanh và hình ảnh (audio and visual, AV) Được đưa ra vào năm 1998, MPEG-4 được lựa chọn cho nhóm các tiêu chuẩn hình ảnh và âm thanh MPEG-4 được ứng dụng cho web, CD, videophone

và truyền hình quảng bá

MPEG-4 tiếp thu các đặc điểm của MPEG-1 và MPEG-2 và các chuẩn khác liên quan và bổ sung thêm các tính năng mới như hỗ trợ VRML cho 3D, các file bao gồm các vật thể được định hướng (gồm audio, video và VRML)

MPEG-4 thực sự là một dạng nén ảnh mang tính đột phá của công nghệ nén hình đương đại, thể hiện rõ nét ở những tiêu chuẩn sau:

* Áp dụng những tiêu chuẩn có tính mở cao với sự hỗ trợ đắc lực từ ngành công nghiệp an ninh và công nghiệp máy tính

* Khả năng truyền theo dòng và mạng lưới

* Tối thiểu hóa dung lượng kênh truyền và không gian lưu trữ trong khi vẫn giữ được tính trung thực của ảnh

Những chuẩn nén MPEG

MPEG-4 đã được phát triển v

với tiêu chí tập trung phát tri

như phục vụ đắc lực cho các thi

hiển thị trong định dạng nén MPEG

lớp được ghép lại là DMIF Layer và TransMux Layer

DMIF Layer được đ

Intergration Framework), là giao di

thể chạy trên các lớp truyền t

Chỉ giao diện đối với lớp này

các gói dữ liệu và điều khiể

dụng qua các giao thức truyề

nào như (RTP)/UDP/IP, (AAL5)/ATM ho

nối thích hợp nào có thể trở

tới người sử dụng cuối/nhà cung c

một dải của môi trường vận h

Sử dụng công cụ ghép k

TransMux ở dưới cung cấp to

Layer) thì luôn phải tồn tại Ch

25

n nén MPEG-4 có profile dạng đơn giản chiếm lĩnh đa ph

c phát triển và hoàn thiện trở thành định dạng nén hình tiên ti

p trung phát triển những nhân tố giúp tăng cường chất lượng h

c cho các thiết bị giám sát có các frame dạng chữ nhật M

ng nén MPEG-4 cung cấp một mô tả mang tính phân tầ

ữ liệu được đưa vào luồng bit bởi những mật mã đặ

i các luồng dữ liệu

Hình 10: Mô hình các lớp hệ thống MPEG-4

ột cách đồng bộ các luồng thông tin từ nguồn đến đ

ng bộ (Sync Layer) và một lớp phân phối (Delivery Layer) g

à DMIF Layer và TransMux Layer

ợc điểu khiển bởi giao diện DMIF (Delivery Multimedia Intergration Framework), là giao diện giữa ứng dụng và truyền tải Một ứng d

ền tải khác nhau khi được hỗ trợ DMIF

ng di động, được phát triển cùng với ITU-T

* UserCommands với bản tin xác nhận

n lý thông tin MPEG-4 Sync Layer

p “TransMux” cung cấp các dịch vụ truyền tải phù hợp với các y

ày được xác định bởi MPEG-4 trong khi các sắp x

u khiển báo hiệu cần được tiến hành cùng với các phầ

c truyền tải tương ứng Bất kì giao thức truyền tải tồn t (RTP)/UDP/IP, (AAL5)/ATM hoặc luồng truyền tải của MPEG-2 qua m

ể trở thành một ví dụ TransMux đặc trưng Sự lựa chọ

à cung cấp dịch vụ và cho phép MPEG-4 được sử

ận hành

ụ ghép kênh FlexMux là lựa chọn, lớp này có thể bỏ

ấp toàn bộ các chức năng yêu cầu Tuy nhiên, lớp đồ

n tại Chức năng của lớp này như sau:

đa phần thị trường ình tiên tiến, hoàn hảo, ợng hình ảnh, cũng

ật Mỗi bit stream mang tính phân tầng về hình

ặc biệt gọi là

đến đích được xác

i (Delivery Layer) gồm hai

n DMIF (Delivery Multimedia

ứng dụng đơn lẻ có

i nhau: IP, ATM, di

i các yêu cầu về QoS

* Nhận dạng các khối truy nhập, truyền tải timestamps và thông tin tham chiếu nhịp

và nhận dạng dữ liệu mất

* Lựa chọn dữ liệu chèn vào từ các luồng sơ cấp khác thành luồng FlexMux

* Truyền thông tin điều khiển

* Chỉ rõ QoS yêu cầu đối với mỗi luồng sơ cấp và luồng FlexMux

* Chuyển các yêu cầu QoS thành các tài nguyên mạng thực tế

* Kết hợp các luồng sơ cấp với các đối tượng trung gian

* Truyền đi các sắp xếp của các luồng sơ cấp tới kênh FlexMux và TransMux

2.4.4.2 Hệ thống

MPEG-4 được xác định là công cụ của các thuật toán nén tiên tiến đối với các dữ liệu hình ảnh và âm thanh Các luồng dữ liệu (Elementary Streams, ES) là kết quả từ quá trình mã hóa được truyền đi và lưu trữ riêng biệt

Mối quan hệ giữa các thành phần hình ảnh và âm thanh được mô tả thành hai mức chính:

* BIFS (Binary Format for Scenes) mô tả sự sắp xếp về không gian và thời gian của các đối tượng Người xem có thể có khả năng tương tác với các đối tượng, ví dụ sắp xếp lại chúng trên màn ảnh hoặc thay đổi quan điểm về cách xem trong môi trường 3D

* Tại lớp thấp hơn, Object Descriptors (ODs) xác định quan hệ giữa Elementary Streams thích hợp với từng đối tượng (ví dụ luồng âm thanh và hình ảnh của một người trong một cuộc hội nghị truyền hình) ODs cũng cung cấp thêm các thông tin như nhu cầu URL để truy nhập Elementary Stream, các đặc tính của bộ giải mã, vật sở hữu trí tuệ,

2.4.4.3 MPEG-4 Audio

MPEG-4 Audio tạo điều kiện thuận lợi cho một lượng lớn các ứng dụng từ các bài diễn thuyết đơn giản đến các hình ảnh đa kênh chất lượng cao, và từ các âm thanh tự nhiên đến các âm thanh tổng hợp Đặc biệt, MPEG-4 hỗ trợ các biểu diễn hiệu suất cao của các đối tượng hình ảnh bao gồm:

* Các tín hiệu hình ảnh thông thường: Hỗ trợ cho việc mã hóa hình ảnh thông thường từ chất lượng thấp đến cao được cung cấp bởi kĩ thuật mã hóa biến đổi Với chức năng này, một dải rộng các bít và băng tần được bao phủ Bắt đầu tại tốc độ bít 6 kbit/s và băng tần dưới 4kHz và mở rộng tới hình ảnh chất lượng quảng bá từ đơn tới đa kênh Chất lượng cao có thể đạt được với độ trễ thấp Mã hóa hình ảnh tham số (Parametric Audio Coding) cho phép âm thanh với tốc độ thấp

* Các tín hiệu thoại: Mã hóa thoại được tiến hành sử dụng tốc độ từ 2kbit/s tới 24 kbit/s sử dụng công cụ mã hóa thoại Tốc độ bít thấp hơn, ví dụ 1,2 kbit/s, cũng có thể khi

mã hóa tốc độ thay đổi được cho phép Khi sử dụng công cụ HVXC, tốc độ và cường độ có thể được thay đổi dưới sự điều khiển của người sử dụng trong khi phát lại Nếu công cụ CELP được sử dụng, việc thay đổi tốc độ phát lại có thể đạt được bằng cách sử dụng và thêm vào các công cụ để việc xử lí được hiệu quả

2.4.4.4 MPEG-4 Visual

MPEG-4 Visual tiêu chuẩn cho phép mã hóa lai ghép các hình ảnh tự nhiên (căn cứ vào pixel) và các cảnh nhân tạo (lấy ra từ máy tính) Dưới đây là tổng quan về các công cụ

và thuật toán của chuẩn hình ảnh MPEG-4

* Các định dạng được hỗ trợ bởi MPEG-4 Visual:

+ Tốc độ bít: từ 5kbit/s đến lớn hơn 1 Gbit/s + Các định dạng: phát triển không ngừng cũng như các hình ảnh kết hợp chặt chẽ với nhau

+ Giải pháp: điển hình từ sub-QCIF tới giải pháp ‘Studio’ (4k x 4k pixels)

* Hiệu quả nén:

GVHD: LÊ MINH HIẾU 27SVTH: NGUYÊN NHƯ NGỌC

+ Đối với toàn bộ các tốc độ bít được đánh địa chỉ, thuật toán này rất hiệu quả Thuật toán này bao gồm việc kết hợp mã hóa với chất lượng được điều chỉnh giữa

“khả năng chấp nhận” đối với tốc độ nén cao với “near lossless’

+ Nén hiệu quả đối với mạng lưới 2-D và 3-D + Truyền hình truy nhập ngẫu nhiên cho phép các chức năng như tạm dừng, chuyển đổi nhanh của các chương trình truyền hình được lưu trữ

* Tính linh động cao về text, hình ảnh và video

+ Tính linh động và đa dạng của bộ mã hóa cho phép mã hóa các luồng bít phức tạp khác nhau đối với một tex, hình ảnh hoặc video

+ Tính linh động và đa dạng của bộ giải mã các luồng bít văn bản, hình ảnh hoặc video được giải mã bởi bộ giải mã tại các mức độ phức tạp khác nhau Nhìn chung chất lượng khôi phục lại liên quan đến độ phức tạp của bộ giải mã được sử dụng

+ Tính linh động về không gian cho phép bộ giải mã giải mã một tập hợp của toàn bộ luồng bít được phát ra bởi bộ mã hóa để khôi phục lại và hiển thị các tex, hình ảnh và video

+ Tính linh động về thời gian cho phép bộ giải mã giải mã một tập hợp của toàn bộ luồng bít được phát ra bởi bộ mã hóa để khôi phục lại và hiển thị video

+ Tính linh động về chất lượng cho phép một luồng bít được phân tích thành một số các lớp luồng bít có tốc độ bít khác nhau ví dụ như sự kết hợp của một tập hợp các lớp vẫn có thể được giải mã thành một tín hiệu có nghĩa Phân tích luồng bít có thể xảy ra trong quá trình truyền hoặc giải mã Nhìn chung chất lượng khôi phục lại liên quan đến số lượng lớp được sử dụng để giải mã và khôi phục

2.4.5 Chuẩn nén H.264/MPEG-4 Part 10/AVC

H.264 là tiêu chuẩn nén hình ảnh, được biết đến như MPEG-4 Part 10 hoặc AVC (Advanced Video Coding) Phiên bản đầu tiên của H.264/AVC được hoàn thiện vào tháng 5/2003 H.264/AVC tạo ra một tiêu chuẩn có khả năng cung cấp chất lượng hình ảnh tốt tại tốc độ bít thấp hơn các tiêu chuẩn trước đó như MPEG-2, H.263, hoặc MPEG-4 mà không cần tăng độ phức tạp về cấu trúc Hơn nữa tiêu chuẩn này được áp dụng cho các ứng dụng trên các hệ thống và mạng đa chủng loại, gồm tốc độ bít cao và thấp, lưu trữ DVD, quảng

bá, hình ảnh với độ phân giải thấp và cao, các mạng gói RTP/IP, và các hệ thống điện thoại

đa phương tiện ITU-T

H.264 được đặt tên theo dòng tiêu chuẩn H.26x của ITU-T, trong khi AVC theo phía ISO/IEC MPEG Mục đích của H.264 là tạo ra một chuẩn có khả năng cung cấp chất lượng video cao ở tốc độ bit thấp hơn hẳn (bằng một nửa hoặc thấp hơn nữa) so với yêu cầu của các chuẩn trước đó (MPEG-2, H.263 hay MPEG-2 Part 2) mà không làm tăng nhiều sự phức tạp trong thiết triển khai Một mục tiêu khác đó là cho phép tiêu chuẩn được

áp dụng cho nhiều kiểu ứng dụng (cho cả tốc độ bit thấp và cao, và cả độ phân giải video thấp và cao) và có thể làm việc tốt trên nhiều kiểu mạng và hệ thống (quảng bá, lưu trữ DVD, mạng gói RTP/IP, các hệ thống điện thoại đa phương tiện của ITU-T)

JVT gần đây đã hoàn thiện việc phát triển một số mở rộng so với chuẩn ban đầu, được biết đến với tên gọi Mở rộng phạm vi độ trung thực (Fidelity Range Extensions,

FRExt) Các mở rộng này hỗ trợ mã hóa video trung thực cao bằng cách tăng độ chính xác lấy mẫu (bao gồm mã hóa 10 bit và 12 bit) và thông tin mầu sắc độ phân giải cao (bao gồm các cấu trúc lấy mẫu YUV 4:2:2 và YUV 4:4:4) Nhiều đặc điểm khác cũng được thêm vào trong các mở rộng FRExt như chuyển đổi thích ứng giữa các khối 4x4 và 8x8, các ma trận trọng số lượng tử hóa dựa trên cảm biến của các bộ mã hóa cụ thể, hỗ trợ thêm nhiều không gian mầu sắc,

Một số tính năng mới của H.264/MPEG-4 Part 10 cho phép chuẩn này nén các tín hiệu video hiệu quả hơn so với các chuẩn cũ và và linh hoạt hơn cho các ứng dụng trong các môi trường mạng Một số các tính năng quan trọng đó là:

* Bù chuyển động đa hình sử dụng các hình ảnh đã được mã hóa trước đó làm tham chiếu theo cách linh hoạt hơn các chuẩn cũ, cho phép lên tới 32 hình ảnh tham chiếu được

sử dụng (các chuẩn cũ chỉ sử dụng 1, hoặc 2 với trường hợp B picture) Tính năng đặc biệt này cho phép cải thiện tốc độ bit và chất lượng trong hầu hết các trường hợp

* Bù chuyển động block có kích thước biến đổi với kích thước block rộng đến 16x16 và nhỏ đến 4x4, cho phép phân mảnh chính xác các vùng chuyển động

* Cấu trúc cặp macroblock, cho phép các macroblock kích thước 16x16 (so với 16x8 ở MPEG-2)

* Độ chính xác bù chuyển động lên đến 1/4 pixel, cho phép thể hiện chính xác các dịch chuyển của vùng chuyển động

* Đánh số khung, cho phép tạo ra các chuỗi con (điều chỉnh về thời gian bằng cách gộp một ảnh giữa các ảnh khác), phát hiện và giấu các hình bị mất (xảy ra do mất gói trên mạng hoặc lỗi kênh)

* Đếm thứ tự hình, cho phép giữ các hình và các giá trị mẫu theo trật tự trong các hình được giải mã tách biệt với thông tin định thời (cho phép thông tin định thời được chuyển đi và điều khiển độc lập bởi hệ thống mà không ảnh hưởng đến nội dung hình ảnh được giải mã)

Các kỹ thuật này, cùng với nhiều kỹ thuật khác, làm cho H.264 hoạt động tốt hơn

so với các tiêu chuẩn trước, trong nhiều trường hợp và môi trường ứng dụng khác nhau H.264 thường làm việc tốt hơn rất nhiều so với MPEG-2, cho chất lượng tốt hơn ở tốc độ bít chỉ bằng một nửa hoặc thấp hơn so với yêu cầu của MPEG-2 H.264 cung cấp các profile sau:

* Baseline profile (BP): Dùng cho các ứng dụng chi phí thấp đòi hỏi ít tài nguyên hơn, chủ yếu dùng cho các ứng dung hội nghị truyền hình và di động

* Main Profile (MP): Dùng cho các ứng dụng quảng bá và lưu trữ

Extended profile (XP): Có khả năng nén khá cao, giảm thiểu khả năng mất dữ liệu

* High Profile (HiP): Dùng cho các ứng dụng quảng bá và lưu trữ đĩa, đặc biệt cho các ứng dụng truyền hình yêu cầu độ nét cao (HD-DVD, Bluray disc)

* High 10 Profile (Hi10P): Được xây dựng bên trên của HiP, hỗ trợ độ 10 bit trên một mẫu của độ chính xác của hình ảnh được giải mã

* High 4:2:2 Profile (Hi422P): dùng cho các ứng dụng chuyên nghiệp sử dụng video quét xen kẽ, được xây dựng bên trên của Hi10P, hỗ trợ khuôn dạng lấy mẫu sắc độ 4:2:2 trong khi sử dụng 10 bit trên một mẫu của độ chính xác của hình ảnh được giải mã

* High 4:4:4 Profile (Hi444P): được xây dựng bên trên của Hi422P, hỗ trợ lấy mẫu sắc độ 4:4:4, lên đến 12 bit trên một mẫu

MPEG đã tích hợp đầy đủ các hỗ trợ của H.264/AVC vào các hệ thống tiêu chuẩn của mình (MPEG-2 và MPEG-4) và các tập tin đa phương tiện theo tiêu chuẩn ISO

ITU-T đã đưa H.264/AVC vào bộ tiêu chuẩn H.32x cho hệ thống điện thoại đa phương tiện Dựa trên các tiêu chuẩn ITU-T, H.264/AVC được sử dụng rộng rãi cho ứng dụng hội nghị truyền hình, và đã được ứng dụng trong các sản phẩm của các công ty chiếm

ưu thế trên thị trường (như Polycom và Tendberg) Điều quan trọng hơn cả là tất cả các sản phẩm hội nghị truyền hình mới đều hỗ trợ H.264/AVC

H.264 cũng được sử dụng trong nhiều loại dịch vụ Video-on-Demand trên Internet

để cung cấp phim và các show diễn truyền hình trực tiếp đến máy tính và máy thu hình và

có khả năng sẽ thay thế chuẩn mã hóa H.262/MPEG-2 hiện tại đang sử dụng trong các hệ thống truyền hình số quảng bá mặt đất và vệ tinh

Yêu cầu về băng thông của các chuẩn nén:

* So sánh hoạt động của chuẩn nén khác nhau như trong đồ thị dưới đây:

* Có thể thấy được từ đồ thị so sánh ở trên, kỹ thuật mã hóa H.264 rất hiệu quả ở dải băng thông thấp Chất lượng video của chuẩn H.264 tại băng thông 1,5 Mbps tốt hơn so với chuẩn MPEG-2 ở băng thông 3 Mbps Sử dụng chuẩn nén H.264 có thể tiết kiệm được hơn một nửa băng thông

Các lợi ích của H.264/AVC:

* Hiệu quả nén gấp đôi, tốc độ nén bằng một nửa so với chuẩn MPEG-2 yêu cầu đối với hình ảnh chất lượng cao và giảm được được dung lượng lưu trữ cần thiết

* Cho phép nhiều nội dung hơn được truyền đi trên hệ thống có sẵn với tốc độ bít thấp hơn

* Chi phí truyền dẫn thấp hơn do thời gian truyền giảm một nửa

* Chi phí triển khai thấp hơn với công nghệ H.264/AVC xây dựng trên nền tảng tiêu chuẩn, phần cứng xử lí không độc quyền

* Kết hợp hợp với một lớp thích ứng mạng (Network Adaptation Layer) để cung cấp một cách linh hoạt khả năng truyền tải qua mạng chuyển mạch gói và luồng bít, cho phép nâng cấp một cách dễ dàng các giải pháp phân phối dựa trên MPEG-2

* Sử dụng một thiết lập chung về công nghệ giữa mobile và IPTV : luồng

TCP/UDP + H.264/AVC

B ảng 2: Yêu cầu về băng thông đối với các chuẩn nén

Độ nét tiêu chuẩn Độ nét cao Ứng dụng

Tempete CIF 30Hz

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38