BTL-Nhom3-KTPTVTH

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT PHÁT THANH VÀ TRUYỀN HÌNH Đề tài IPTV quản lí chất lượng dịch vụ cho dịch vụ hỗ trợ IPTV VANETs Nhóm thực hiện: Nhóm Nguyễn Thái Lâm B17DCVT201 Đỗ Thái Bình Dương B17DCVT089 Đỗ Cường Quốc B17DCVT295 Đoàn Trần Tuấn Quang B17DCVT289 Nguyễn Vũ Doanh B17DCVT065 Giảng viên hướng dẫn: Vũ Thị Thúy Hà Hà Nội, tháng năm 2021 Mục lục I- TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1 KHÁI NIỆM IPTV 1.2 CẤU TRÚC MẠNG IPTV 1.2.1 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV 1.2.2 Cấu trúc chức cho dịch vụ IPTV 1.3 VẤN ĐỀ PHÂN PHỐI IPTV 1.3.1 IP Unicast 1.3.2 IP Broadcast 1.3.3 IP Multicast 10 1.4 CÁC CÔNG NGHỆ CHO IPTV 11 1.4.1 Vấn đề sử lý nội dung 11 1.4.2 VoD Video server 12 1.4.3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động 14 1.5 CÁC DỊCH VỤ VÀ ỨNG DỤNG CỦA IPTV 15 1.5.1 Truyền hình quảng bá kỹ thuật số 16 1.5.2 Video theo yêu cầu VoD 16 1.5.3 Quảng cáo có địa 16 II- QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CHO CÁC DỊCH VỤ HỖ TRỢ IPTV TRONG VANETS: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT 18 GIỚI THIỆU 18 1.1 Tính báo 20 1.2 Bối cảnh tài liệu liên quan 21 1.2.1 Tổng quan Mạng dành cho phương tiện đặc điểm 22 1.2.2 Công nghệ IPTV 23 1.2.3 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ CỦA HỆ THỐNG IPTV 25 1.2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO IPTV QOS 27 1.3 Mô hệ thống IPTV VANETs 29 1.3.1 Thử nghiệm, kết thảo luận 31 1.4 Kết luận 37 I- TỔNG QUAN VỀ IPTV Truyền hình dựa giao thức Internet IPTV (Internet Protocol Television) chế để truyền tải luồng nội dung truyền hình dựa tảng mạng sử dụng giao thức IP Lợi ích chế khả phân phối nhiều loại tín hiệu truyền hình khác nhau, tăng tính tương tác cải tiến để tương tác cải tiến để tương thích với mạng thuê bao tồn Sự phát triển nhanh chóng mạng Internet băng rộng làm thay đổi nội dung kỹ thuật truyền hình Sự vượt trội kỹ thuật truyền hình IPTV tính tương tác hệ thống với người xem, cho phép người xem chủ động thời gian khả triển khai dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu người sử dụng Đây xu hướng hội tụ mạng viễn thông giới 1.1 KHÁI NIỆM IPTV IPTV truyền hình sử dụng giao thức IP hệ thống dịch vụ truyền hình số cung cấp tới thuê bao sử dụng giao thức IP kết nối băng rộng IPTV thường cung cấp với dịch vụ VoD cung cấp cung với dịch vụ Internet khác truy cập Web VoIP Khi bắt đầu IPTV gọi truyền hình giao thức Internet hay Telco TV Truyền hình băng rộng Thực chất tất tên sử dụng để nói đến việc phân phối truyền hình băng rộng chất lượng cao nội dung âm hình ảnh theo yêu cầu mạng băng rộng IPTV định nghĩa chung cho việc áp dụng để phân phối kênh truyền hình truyền thơng, phim truyện, nội dung video theo yêu cầu mang riêng “Theo tổ chức Liên Hiệp Viễn Thông Quốc Tế ITU IPTV dịch vụ đa phương tiện bao gồm truyền hình, video, audio, văn bản, đồ họa liệu qua mạng IP quản lý để cung cấp mức độ yêu cầu chất lượng dịch vụ trải nghiệm, tính bảo mật, tính tương tác độ tin cậy.” IPTV có số điểm đặ trưng sau:  Hỗ trợ truyền hình tương tác: Khả hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ phân phối đầy đủ ứng dụng truyền hình tương tác Các dạng dịch vụ IPTV phân phối bao gồm chuẩn truyền hình trực tiếp, truyền hình hình ảnh chất lượng cao HDTV (High Definition Television), trò chơi tương tác truy cập Internet tốc độ cao  Dịch thời gian: IPTV kết hợp với ghi hình video số cho phép dịch chuyển thời gian để xem nội dung chương trình, kỹ thuật ghi hình lưu trữ nội dung để xem lại sau  Tính cá nhân: Một hệ thống IPTV từ kết cuối đến kết cuối(end-to- end) hỗ trợ thông tin có tính hai chiều cho phép user xem chương trình theo sở thích, thói quen…Hay cụ thể cho user xem họ muốn vào lúc  Yêu cầu băng thông thấp: Để thay cho việc phân phối kênh cho user, công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ phân phối kênh mà user yêu cầu Đây điểm hấp dẫn cho phép nhà khai thác mạng bảo toàn băng thơng họ  Nhiều thiết bị sử dụng được: Việc xem nội dung IPTV không giới han việc dùng Tivi Khách hàng sử dụng PC họ thiết bị di động để truy cập dịch vụ IPTV Nhưng nhược điểm “chí mạng” IPTV khả liệu cao chậm trễ truyền tín hiệu Nếu đường kết nối mạng người dùng không thật tốt không đủ băng thông cần thiết xem chương trình dễ bị giật hay việc chuyển kênh tốn nhiều thời gian để tải Thêm vào máy chủ nhà cung cấp dịch vụ khơng đủ mạnh số lượng người xem truy cập vào đông làm cho chất lượng dịch vụ giảm sút Tuy nhiên công nghệ mạng Internet ngày phát triển mạnh mẽ đẩy băng thơng kết nối lên cao góp phần giúp IPTV khắc phục nhược điểm nói biến thành cơng nghệ truyền hình tương lai 1.2 CẤU TRÚC MẠNG IPTV 1.2.1 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV Hình 1.1 Mơ hình hệ thống IPTV end-to-end 1.2.1.1 Trung tâm liệu IPTV Trung tâm liệu IPTV nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm truyền hình địa phương, nhà tập hợp nội dung, nhà sản xuất nội dung, qua đường cáp, trạm số mặt đất hay vệ tinh Ngay nhận nội dung, số thành phần phần cứng khác từ thiết bị mã hóa máy chủ video tới định tuyến IP thiết bị bảo mật giành riêng sử dụng để chuẩn bị nội dung video cho việc phân phối qua mạng dựa IP Ngoài ra, hệ thống quản lý thuê bao yêu cầu quản lý hồ sơ phí thuê bao người sử dụng 1.2.1.2 Mạng truy cập băng thông rộng Việc truy cập dịch vụ IPTV yêu cầu kết nối điểm-điểm(one-to- one).Việc triển khai IPTV diện rộng số lượng kết nối one-to-one tăng lên Do đó, u cầu băng thơng mạng lớn Những tiến công nghệ mạng cho phép nhà cung cấp viễn thông đáp ứng số lượng lớn độ rộng băng thông mạng Riêng mạng truyền hình cáp sử dụng hỗn hợp cáp đồng trục cáp quang đa ứng cho việc truyền tải nội dung IPTV 1.2.1.3 Thiết bị khách hang IPTV (IPTVCD) IPTVCD( IPTV Consumer Device) thành phần quan trọng cho phép người sử dụng truy cập dịch vụ IPTV IPTVCD kết nối tới mạng băng rộng, chúng đảm nhiệm chức giải mã, xử lý luồng tín hiệu tới dựa gói IP IPTVCD hỗ trợ kỹ thuật tiên tiến để tối thiểu hóa loại trừ hồn tồn ảnh hưởng vấn đề mạng xử lý nội dung IPTV Các loại IPTVCD phổ biến RG, IP set-top-box Trong RG modem ADSL modem cáp mạng truyền hình cáp hai chiều HFC 1.2.1.4 Mạng gia đình Mạng gia đình liên kết thiết bị kỹ thuật số bên khu vực có diện tích nhỏ Nó cải thiện thơng tin cho phép chia sẻ tài nguyên thành viên gia đình Mục đích mạng gia đình cung cấp quyền truy cập thông tin tiếng nói, âm thanh, liệu, giải trí, thiết bị kỹ thuật số xung quanh nhà Với mạng gia đình, khách hàng tiết kiệm tiền thời gian việc chia sẻ thiết bị phần cứng tốt dễ dàng, thông qua kết nối Internet băng rộng 1.2.2 Cấu trúc chức cho dịch vụ IPTV Một mạng IPTV bao gồm nhiều thành phần bản, cung cấp cấu trúc chức cho phép phân biệt chuyên môn hố nhiệm vụ Hình 1.2 Cấu trúc chức cho dịch vụ IPTV 1.2.2.1 Cung cấp nội dung Tất nội dung sử dụng dịch vụ IPTV, bao gồm VoD truyền hình quảng bá phải thông qua chức cung cấp nội dung, chức tiếp nhận, chuyển mã mã hóa tạo nên luồng video số có khả phân phối qua mạng IP 1.2.2.2 Phân phối nội dung Khối phân phối nội dung bao gồm chức chịu trách nhiệm việc phân phối nội dung mã hố tới th bao Thơng tin nhận từ chức vận truyển điều khiển IPTV giúp phân phối nội dung tới thuê bao cách xác Chức phân phối nội dung bao gồm việc lưu trữ copy nội dung để tiến hành nhanh việc phân phối, lưu trữ tạm thời (cache) cho VoD ghi video cá nhân Khi chức thuê bao liên lạc với chức điều khiển IPTV để yêu cầu nội dung đặc biệt, gửi tới chức phân phối nội dung để có quyền truy cập nội dung 1.2.2.3 Điều khiển IPTV Các chức điều khiển IPTV trái tim dịch vụ Chúng chịu trách nhiệm việc liên kết tất chức khác đảm bảo dịch vụ hoạt động cấp độ thích hợp để thoả mãn nhu cầu khách hàng Chức điều khiển IPTV nhận yêu cầu từ thuê bao, liên lạc với chức phân phối vận chuyển nội dung để đảm bảo nội dung phân phối tới thuê bao Một chức khác điều khiển IPTV cung cấp hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide), EPG thuê bao sử dụng để chọn nội dung theo nhu cầu Chức điều khiển IPTV chịu trách nhiệm quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Rights Management) yêu cầu thuê bao để truy cập nội dung 1.2.2.4 Chức vận chuyển IPTV Sau nội dung yêu cầu từ thuê bao chấp nhận, chức vận chuyển IPTV chịu trách nhiệm truyền tải nội dung tới thuê bao, thực truyền ngược lại tương tác từ thuê bao tới chức điều khiển IPTV 1.2.2.5 Chức thuê bao Chức thuê bao bao gồm nhiều thành phần nhiều hoạt động khác nhau, tất sử dụng thuê bao để truy cập nội dung IPTV Một số thành phần chịu trách nhiệm liên lạc thông tin với chức truyền dẫn, ví dụ truy cập getway kết nối với ghép kênh truy cập đường dây thuê bao số DSLAM, hay trình STB (bộ giải mã) sử dụng trình duyệt web để kết nối với Middleware server Trong chức này, STB lưu trữ số thành phần quan trọng key DRM thông tin xác thực user Khối chức thuê bao sử dụng EPG cho phép khách hàng lựa chọn hợp đồng để truy cập yêu cầu từ chức điều khiển IPTV Nó nhận giấy phép số key DRM để truy cập nội dung Hình 1.3 Các thành phần cấu trúc chức 1.3 VẤN ĐỀ PHÂN PHỐI IPTV Các kiểu lưu lượng mạng IP thời gian thực khác tạo loại dịch vụ IP khác VoIP truy cập Internet tốc độ cao Với loại dịch vụ có đặc điểm riêng nội dung, cần phải có phương thức phân phối thích hợp Hiện có ba phương thức dùng để phân phối nội dung IPTV qua mạng IP unicast, broadcast multicast IP Unicast: Được sử dụng để truyền liệu (hay gói liệu) từ máy phát (sender) đến máy thu đơn giản IP Broadcast: Được sử dụng để gửi liệu từ máy phát (sender) đến toàn mạng Subnetwork gồm nhiều máy thu IP Multicast: Được sử dụng để cung cấp liệu từ máy phát đến nhóm máy thu cài đặt theo cấu hình thống nhất, thành viên nhóm thuộc mạng phân tán khác Tuy nhiên, vấn đề truyền dẫn video môi trường mạng, yêu cầu phải phân phối liệu từ điểm đến nhiều điểm, dòng liệu cần truyền từ máy phát sender đến nhiều máy thu có nhu cầu xem đồng thời, lại khơng phép đến tồn máy kết nối mạng subnetwork (để giảm lưu lượng lưu thông mạng), nên giải pháp IP Boradcast thường sử dụng thực tế Các ứng dụng truyền dẫn truyền hình mạng thường sử dụng phương pháp IP Unicast IP Multicast, IP Multicast giải pháp ứng dụng phổ biến 1.3.1 IP Unicast Một số ứng dụng truyền thông chương trình truyền hình mạng giai đoạn đầu sử dụng phương pháp truyền liệu IP Unicast Trong truyền unicast, luồng video IPTV gửi tới IPTVCD Vì thế, có nhiều user IPTV muốn nhận kênh video tương tự IPTVCD cần tới luồng unicast riêng rẽ Một luồng truyền tới điểm đích qua mạng IP tốc độ cao Nguyên tắc thực thi unicast mạng IP dựa việc phân phối luồng nội dung định hướng tới user đầu cuối Từ góc độ kỹ thuật này, việc cấu hình thực thi dễ dàng Nhưng ứng dụng mang nhiều hạn chế ứng dụng nhiều lý sau: Băng thơng mạng bị lãng phí Dịch vụ khó mở rộng số lượng máy thu tăng lên Không thể sử dụng dịch vụ bị giới hạn thời gian, cung cấp đến máy thu phải theo trình tự xếp hàng Hình 1.4 Các kết nối Unicast cho nhiều user IPTV Như hình 1.4, nhiều user IPTV truy cập kênh IPTV thời điểm, số kết nối định hướng thiết lập qua mạng.Trong ví dụ này, server cần cung cấp kết nối tới thuê bao có yêu cầu truy cập Kênh 10,với tổng số năm luồng riêng rẽ server nội dung kết thúc router đích 1.3.2 IP Broadcast Các mạng IP hỗ trợ chức truyền broadcast, mặt giống kênh IPTV đưa tới thiết bị truy cập kết nối vào mạng băng rộng Khi server cấu hình truyền broadcast, kênh IPTV gửi tới tất thiết bị IPTVCD kết nối vào mạng bất chấp th bao có u cầu kênh hay khơng Đây vấn đề tài nguyên IPTVCD bắt buộc phải hoạt động để xử lý gói tin không mong muốn Một vấn đề khác mà broadcast không phù hợp cho ứng dụng IPTV thực tế kỹ thuật truyền thông tin không hỗ trợ việc định tuyến Từ lâu, hầu hết mạng mở rộng việc sử dụng router, truyền Broadcast khơng sử dụng định tuyến Đây lý làm mạng thiết bị IPTVCD khác tràn ngập tất kênh gửi tới tất người + Năng lượng khả lưu trữ: không giống mobile ad hoc network bị hạn chế nguồn điện, VANETs đặc trưng lượng lớn thường đến từ pin xe có khả lưu trữ xử lý cao + Ràng buộc độ trễ lớn: Các điều kiện an tồn tai nạn, kìm hãm ứng dụng phương tiện yêu cầu gửi tin nhắn đến nút thích hợp Do đó, vấn đề tốc độ liệu cao VANETs liên quan so với vấn đề hạn chế độ trễ lớn + Tương tác với cảm biến bo mạch: người ta thường giả định nút VANETs trang bị cảm biến bo mạch cung cấp thơng tin hữu ích để tạo thành liên kết kết nối sử dụng việc xác định định tuyến + Nhiều mơi trường kết nối: thường có mơi trường kết nối VANETs: tình giao thơng đường cao tốc giao thơng thành phố Tình sau (tính thành phố) cho phức tạp nhiều, tình đường cao tốc coi thẳng tiến phức tạp bị hạn chế với chuyển động chiều 1.2.2 Công nghệ IPTV Công nghệ IPTV cơng nghệ phát triển nhanh chóng nhằm mục đích tạo điều kiện cho việc tiếp xúc với video âm giải trí Nó cung cấp quyền truy cập để phân phối truyền hình kỹ thuật số phát sóng dịch vụ đa phương tiện tương tác khác qua phương tiện truyền tải giao thức internet an toàn từ thiết bị đầu cuối đến máy tính TV người dùng IPTV sử dụng giao thức internet qua kết nối băng thông rộng để cung cấp dịch vụ với kết nối internet người dùng thuê bao Điều thực cách sử dụng mạng gốc qua phân bổ băng thơng chun dụng Do đó, IPTV định nghĩa hệ thống dịch vụ truyền hình kỹ thuật số cung cấp cho thuê bao khác kết nối băng thông rộng thơng qua giao thức internet [23] Thuật ngữ IPTV có nghĩa rộng chia thành hai phần, phần IP phần thứ hai TV + IP từ viết tắt giao thức Internet; định định dạng gói xếp địa theo hệ thống cho mạng IP giao thức chung cung cấp chế truyền liệu để quản lý luồng gói tin thiết bị đầu cuối kết nối với Internet Trong hệ thống IPTV, tín hiệu video âm chia thành nhiều gói IP để truyền thành cơng qua mạng IP [23] +TV (truyền hình) định phương tiện truyền thông hoạt động thông qua việc truyền tải nội dung âm hình ảnh [23] Sự kết hợp hai thành phần định phương tiện truyền thông video âm thông qua mạng IP 1.2.2.1 IPTV Packetization Nói chung, để truyền liệu đa phương tiện qua mạng IP nào, liệu cần mã hóa, nén tạo nhịp độ Q trình chuyển đổi liệu nghe nhìn thành gói theo giao thức cụ thể gọi Packetization Packetization định định dạng phương pháp mà nội dung âm video gửi qua mạng IP Tín hiệu IPTV chuỗi hình ảnh tạo thành từ khung chia thành nhiều đoạn gói IP truyền với tốc độ từ 15 đến 60 khung hình / giây qua mạng 23 IP Để truyền khung qua mạng IP, khung cần nén lại, chia thành phân đoạn nhỏ gọi đơn vị truyền tải, đơn vị truyền tải đóng gói gói truyền tải (RTP), sau vào UDP cuối thành gói IP trước lúc truyền qua mạng IP Hình 2, minh họa điển hình gói video IP gửi qua mạng IP Tuy nhiên, mối quan tâm chúng tơi báo nằm điều xảy với tốc độ IPTV chúng di chuyển mạng, giới thiệu người đọc đến [24], để biết thêm thơng tin chun sâu mã hóa IPTV Packetization 1.2.2.2 Truyền trực tiếp Iptv qua mạng không dây IPTV khơng dây nhằm mục đích làm mở rộng IPTV dịch vụ liên quan khác có sẵn cho người dùng nơi, thiết bị vào lúc Mục tiêu đòi hỏi công nghệ mạng không dây tiên tiến, hỗ trợ tính chất thích ứng mạng, dịch vụ nội dung nghe nhìn, để đáp ứng nhu cầu người dùng vị trí sở thích họ Nhiệm vụ khó khăn tín hiệu mạng khơng dây chất không đáng tin cậy dễ bị nhiễu, thông lượng hạn chế, tỷ lệ gói cao độ trễ đầu cuối thay đổi [25,26] Việc hỗ trợ ứng dụng IPTV chí cịn trở nên khó khăn IPTV ứng dụng thời gian thực địi hỏi luồng thơng tin ổn định liên tục có giới hạn thời gian gửi gói Hình 3, minh họa điển hình kiến trúc hệ thống IPTV hỗ trợ ứng dụng VoD (Video theo u cầu) phát sóng truyền hình kỹ thuật số [27] Các thành phần là: + Thiết bị đầu cuối: nơi mà hầu hết kênh IPTV từ kênh truyền hình quốc gia vào mạng Đầu nhận truyền hình TV nội dung theo yêu cầu từ nguồn khác chuyển thành dạng truyền qua mạng IP, đầu bao gồm vệ tinh, mã hóa, máy chủ truyền hình TV, trình quản lý thuê bao, phần mềm trung gian, máy chủ VOD, v.v + Mạng lõi: thường sử dụng để vận chuyển nhóm kênh mã hóa đến mạng truy nhập + Mạng truy nhập: liên kết từ điểm phân phối IPTV (mạng lõi) đến người dùng (thuê bao cá nhân) Đầu cuối + Cơ sở người dùng: nơi kết thúc chức mạng băng thông rộng 1.2.2.3 Thiết kế cấu IPTV VANETs Công nghệ IPTV cơng nghệ phát triển nhanh chóng nhằm mục đích tạo điều kiện cho việc tiếp xúc với video âm giải trí Nó cho phép phân phối Truyền hình kỹ thuật số phát sóng dịch vụ đa phương tiện tương tác khác phương tiện truyền tải giao thức internet an toàn từ điểm truyền đến máy tính TV người dùng IPTV sử dụng giao thức internet qua kết nối băng thông rộng để cung cấp dịch vụ với kết nối internet người dùng thuê bao Điều thực cách sử dụng mạng gốc, phần băng thông chuyên dụng Do đó, IPTV định nghĩa hệ thống dịch vụ truyền hình kỹ thuật số cung cấp cho thuê bao khác kết nối băng thông rộng thông qua giao thức internet [23] Thiết kế cấu trúc dịch vụ IPTV cơng nghệ VANET (Hình 4), kịch sở hạ tầng trạm gốc triển khai đường cao tốc cho tín hiệu chúng chồng lên để tránh bị vùng phủ sóng đường Tất trạm gốc kết nối với Internet Hình Internet kết nối với máy chủ tạo 24