Tìm hiểu về công nghệ iptv

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài TÌM HIỂU VỀ CƠNG NGHỆ IPTV Sinh viên thực : NGUYỄN VIỆT ANH : 48K - ĐTVT Lớp Cán hướng dẫn : KS DƯƠNG ĐÌNH TÚ Nghệ An, 01 - 2012 Tìm hiểu công nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IPTV 11 1.1 Khái niệm IPTV 11 1.2 Cấu trúc mạng IPTV 13 1.2.1 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV 13 1.2.2 Cấu trúc chức cho dịch vụ IPTV 14 1.3 Vấn đề phân phối IPTV 18 1.3.1 Unicast 18 1.3.2 Broadcast 19 1.3.3 Multicast 20 1.4 Các công nghệ cho IPTV 21 1.4.1 Vấn đề xử lý nội dung 21 1.4.2 VoD Video server 22 1.4.3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động 25 1.5 Các dịch vụ ứng dụng IPTV 26 1.5.1 Truyền hình quảng bá kỹ thuật số 27 1.5.2 Video theo yêu cầu VoD 27 1.5.3 Quảng cáo có địa 28 TÓM TẮT 29 CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV 31 2.1 Các loại mạng truy cập băng rộng 31 2.2 IPTV phân phối mạng truy cập cáp quang 32 Tìm hiểu cơng nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh 2.2.1 Mạng quang thụ động 33 2.2.2 Mạng quang tích cực 38 2.3 IPTV phân phối mạng ADSL 38 2.3.1 ADSL 39 2.3.2 ADSL2 42 2.3.3 VDSL 43 2.4 IPTV phân phối mạng truyền hình cáp 45 2.4.1 Tổng quan kỹ thuật HFC 47 2.4.2 IPTV phân phối mạng truyền hình cáp 48 2.5 IPTV phân phối mạng Internet 51 2.5.1 Các kênh truyền hình Internet streaming 51 2.5.2 Download Internet 53 2.5.3 Chia sẻ video ngang hàng 54 2.6 Các công nghệ mạng lõi IPTV 54 2.6.1 ATM SONET/SDH 55 2.6.2 IP MPLS 56 2.6.3 Metro Ethernet 58 TÓM TẮT 60 CHƯƠNG 3: QUẢN LÝ MẠNG IPTV 62 3.1 Hệ thống quản lý mạng IPTV 63 3.1.1 Sử dụng giao thức SNMP để quản lý mạng IPTV 65 3.1.2 Quản lý thiết bị trình duyệt web 69 3.2 Quản lý cài đặt 71 3.3 Giám sát thực thi kiểm tra mạng 72 3.4 Quản lý dự phòng 76 3.5 Quản lý không gian địa IP 78 3.6 Xử lý cố IPTV 79 3.7 Quản lý quyền nội dung số 81 Tìm hiểu cơng nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh 3.8 Quản lý chất lượng dịch vụ QoS 82 3.8.1 Độ khả dụng mạng 83 3.8.2 Phân lớp dịch vụ 83 3.8.3 Các cam kết cấp độ dịch vụ 86 TÓM TẮT 87 CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU THIẾT BỊ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM TRONG MẠNG IPTV 89 4.1 Thiết bị phần cứng trung tâm Headend 89 4.1.1 Thiết bị tiếp nhận liệu đầu vào 90 4.1.2 Bộ mã hóa video MPEG 91 4.1.3 Bộ đóng gói IP 92 4.1.4 Bộ chuyển đổi mã video 93 4.1.5 Server quản lý nội dung 93 4.1.6 Kho video 93 4.1.7 Video streaming server 94 4.1.8 Middleware server 94 4.2 Thiết bị mạng gia đình 97 4.2.1 Mạng gia đình 97 4.2.2 Bộ giải mã IP-STB 98 4.3 Các chương trình phần mềm 101 4.3.1 Hướng dẫn chương trình EPG 101 4.3.2 Hệ thống truy cập có điều kiện 102 4.3.3 Hệ thống VoD 103 4.3.4 Hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số 103 4.3.5 Hệ thống quản lý thuê bao lập hóa đơn 104 TÓM TẮT 105 KẾT LUẬN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 Tìm hiểu cơng nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh LỜI NÓI ĐẦU Hiện với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật đem lại tiến vượt bậc hệ thống thông tin liên lạc Sự đời mạng Internet rút ngắn khoảng cách khơng gian, thời gian mà cịn mang lại cho người, quốc gia lợi ích to lớn Với phát triển nhanh chóng mạng Internet băng rộng mang lại nhiều thay đổi khoa học kỹ thuật nói chung truyền hình nói riêng Hiện nay, truyền hình giao thức Internet (IPTV) phát triển mạnh mẽ cơng nghệ truyền hình tương lai Sự vượt trội IPTV tính tương tác hệ thống với người xem, cho phép người xem chủ động thời gian, khả triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu giải trí, thơng tin kinh tế - xã hội, học tập… Được hướng dẫn tận tình thầy Dương Đình Tú, với mong muốn tìm hiểu công nghệ mới, nên em lựa chọn đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tìm hiểu cơng nghệ IPTV” Nội dung đồ án gồm có chương sau:  Chương 1: Tổng quan IPTV Chương trình bày khái niệm IPTV, cấu trúc mạng IPTV, vấn đề phân phối IPTV, công nghệ cho IPTV cuối số dịch vụ ứng dụng IPTV  Chương 2: Các kỹ thuật phân phối mạng IPTV Chương đưa giải pháp triển khai mạng phân phối nội dung IPTV IPTV triển khai mạng sau: mạng truy cập sợi quang, mạng ADSL, mạng truyền hình cáp mạng Internet Ngồi ra, chương cịn tìm hiểu số công nghệ mạng lõi cho mạng IPTV  Chương 3: Quản lý mạng IPTV Chương tìm hiểu hệ thống quản lý mạng IPTV; vấn đề quản lý cài đặt, cố, quản lý dự Tìm hiểu cơng nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh phịng, quản lý QoS Ngồi ra, chương cịn tìm hiểu việc giám sát, kiểm tra xử lý cố mạng IPTV  Chương 4: Tìm hiểu thiết bị phần cứng chương trình phần mềm mạng IPTV Chương tìm hiểu thiết bị phần cứng trung tâm chuyên dụng chương trình phần mềm hệ thống mạng IPTV Do IPTV công nghệ kinh nghiệm thân, thời gian thực hạn chế nên khơng thể tránh thiếu sót Em mong bảo góp ý quý thầy khoa tồn thể bạn lớp để báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, Ngày 01 tháng 01 năm 2012 Sinh Viên: Nguyễn Việt Anh Tìm hiểu công nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 So sánh công nghệ mạng PON: BPON, EPON GPON 37 Bảng 2.2 So sánh công nghệ mạng DSL 45 Bảng 2.3 Các chuẩn OC SONET 56 Bảng 2.4 Định dạng MPLS header 57 Tìm hiểu công nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình hệ thống IPTV end-to-end 13 Hình 1.2 Cấu trúc chức cho dịch vụ IPTV 15 Hình 1.3 Các thành phần cấu trúc chức 17 Hình 1.4 Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV 19 Hình 1.5 Các kết nối sử dụng kỹ thuật multicast 20 Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống VoD 23 Hình 1.7 Mơ hình triển khai server 24 Hình 2.1 Mạng IPTV FTTH sử dụng cơng nghệ PON 35 Hình 2.2 IPTV cấu trúc mạng ADSL 41 Hình 2.3 Mạng HFC end-to-end 48 Hình 2.4 Mơ hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP RF 50 Hình 2.5 Cấu trúc mạng kênh truyền hình Internet 52 Hình 2.6 Hạ tầng mạng lõi IPTV 55 Hình 2.7 Topology mạng lõi MPLS 58 Hình 2.8 Sử dụng EVC để cung cấp kết nối IPTV qua lõi mạng 59 Hình 3.1 Hệ thống SNMP đơn giản 67 Hình 3.2 Liên kết hệ thống quản lý mạng IPTV 69 Hình 3.3 Cấu trúc quản lý dựa trình duyệt web 70 Hình 3.4 Thiết kế mạng hỗ trợ dự phịng 77 Hình 3.5 Mơ hình khối hệ thống DRM đơn giản 81 Hình 3.6 Ví dụ sử dụng ba hàng đợi có quyền ưu tiên 84 Hình 4.1 Cấu trúc trung tâm Headend IPTV 90 Hình 4.2 Cấu trúc hệ thống Middleware IPTV 95 Hình 4.3 Cấu trúc IP-STB 98 Hình 4.4 Tiến trình xử lý IP-STB 101 Tìm hiểu cơng nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AON Asymmetric Digital Subscriber Line Active Optical Network Đường dây thuê bao số bất đối xứng Mạng quang tích cực ATM Asynchronnuos Transfer Mode truyền dẫn bất đồng ADSL Mode Broadband Passive Optical Network Conditional Access System Mạng quang thụ động băng rộng Cable Modem Termination System Central Processing Unit Hệ thống kết cuối modem cáp Giao thức cấu hình Host động DRM Dynamic Host Configuration Protocol Digital Rights Management DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số BPON CAS CMTS CPU DHCP Hệ thống truy cập có điều kiện Đơn vị xử lý trung tâm Quản lý quyền nội dung số DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer DVB Digital Video Broadcasting Bộ ghép kênh truy cập đường dây thuê bao số Quảng bá video số DVD Digital Video Disc Đĩa video kỹ thuật số DWDM EPG Dense Wavelength Division Multiplexing Electronic Program Guide Ghép kênh phân chia theo mật độ bước sóng Chỉ dẫn chương trình điện tử EPON Ethernet PON Mạng quang thụ động Ethernet ETSI EVC European Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Telecommunications Standard Âu Institute Ethernet Virtual Connection Kết nối ảo Ethernet FTP File Transfer Protocol Giao thức vận chuyển file FTTC Fiber To The Curd Cáp quang tới lề đường FTTH Fiber To The Home Cáp quang tới hộ gia đình FTTN Fiber To The Neighbourhood Cáp quang tới vùng lân cận FTTRO Fiber To The Regional Office Cáp quang tới tổng đài khu vực Tìm hiểu công nghệ IPTV Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh GIE Gigabit Ethernet Giao thức Gigabit Ethernet GPON Gigabit PON Mạng quang thụ động Gigabit HD High Definition Định dạng chất lượng cao HDTV High Definition Television Truyền hình chất lượng cao HFC Hybrid Fiber Coaxial Hỗn hợp cáp quang/đồng trục HTTP Hyper Text Transfer Protocol HTTPS IP Hyper Text Transfer Protocol Secure Internet Protocol Giao thức vận chuyển siêu văn Giao thức HTTP bảo đảm IPTV Internet Protocol Television Giao thức Internet Truyền hình giao thức Internet IPTVCD IPTV Cunsumer Device Thiết bị khách hàng IPTV IRD Integrated Receiver Decoder Bộ giải mã đầu thu tích hợp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU-T Tổ chức viễn thông quốc tế tiêu chuẩn viễn thông LSR International Telecommunications Union – Telecommunication Label Switch Router LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn MEF Metre Ethernet Forum Diễn đàn Metro Ethernet MIB Base Information Management Moving Picture Experts Group Multi-Protocol Label Switching Network Management System Cơ sở thông tin quản lý OC National Television System Committee Optical Carrier Ủy ban hệ thống truyền hình quốc gia (Mỹ) Sóng mang quang OSS Operational Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động OLT Optical Line Termination Kết cuối đường quang ONT Optical Network Termination Kết cuối mạng quang MPEG MPLS NMS NTSC Tìm hiểu cơng nghệ IPTV Router chuyển mạch nhãn Nhóm chuyên gia ảnh động Chuyển mạch nhãn đa giao thức Hệ thống quản lý mạng 10 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh 4.1.4 Bộ chuyển đổi mã video Bộ chuyển đổi mã video nhận liệu từ máy thu vệ tinh liệu nội gán vào server Chức chuyển mã video làm phiên dịch loại mã khác Server chuyển đổi dạng nội dung từ số mã xác định trước cho nội dung đầu MPEG2, MPEG-4 mã riêng nhà cung cấp dịch vụ IPTV lựa chọn Tiến trình chuyển đổi mã nhận luồng nội dung mã hóa chuyển chúng thành luồng mã khác với tốc độ bit thấp loại định dạng mà chất lượng không giảm nhiều Với chuyển đổi mã này, luồng khác từ vệ tinh thông tin quảng cáo nội gửi tới đóng gói IP dạng luồng mã hóa theo chuẩn ưu tiên Một số giải thuật sử dụng để khôi phục lại nội dung gốc, gỡ bỏ số liệu mà không tốn nhiều lực xử lý tiến trình tạo luồng nội dung có chất lượng với chuẩn mã hóa khác 4.1.5 Server quản lý nội dung Server quản lý nội dung điều khiển luồng thông tin từ đóng gói IP video streaming server, việc lưu trữ tất video thích hợp vào kho video gửi liệu tới hệ thống DRM Các yêu cầu từ Middleware server phục vụ server quản lý nội dung Đây liệu yêu cầu dẫn phục vụ để giảm bớt qua video streaming server 4.1.6 Kho video Kho video sử dụng để lưu trữ nội dung chuẩn bị cho ứng dụng truyền broadcast Kho lưu trữ bao gồm thư viện video thư viện đa phương tiện server, đảm bảo truy cập nhanh chóng tin cậy nội dung yêu cầu Kho video thành phần lưu trữ tất tài sản số thuộc Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 94 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh quyền sở hữu nhà khai thác IPTV Hầu hết tài sản số lưu trữ đây, người xâm nhập cố gắng truy cập server để ăn cắp nội dung Nội dung thường lưu trữ mà khơng có mật mã sở liệu hay bảo vệ DRM Một số giải pháp DRM hỗ trợ việc mật mã nội dung lưu trữ, sau key phân phối tới thuê bao Có phiên khác DRM khơng hỗ trợ tùy chọn này, nội dung mật mã trước phát broadcast 4.1.7 Video streaming server Video streaming server làm theo lệnh từ Middleware server VoD server, nhận thơng tin từ DRM server quản lý nội dung với mã MPEG-2, MPEG-4 mã tương tự nhà cung cấp dịch vụ IPTV lựa chọn Video streaming server cung cấp nội dung mã hóa phân phối tới STB thông qua giao thức TCP/IP Các thành phần hỗ trợ TCP UDP, tạo luồng multicast phụ thuộc vào dạng ứng dụng giải pháp triển khai nhà cung cấp dịch vụ IPTV Các server khác có khả tạo luồng riêng biệt Phụ thuộc vào lực xử lý, số server điều khiển vài ngàn thuê bao thời điểm 4.1.8 Middleware server Middleware server mặt trước hệ thống IPTV Tất STB liên lạc với Middleware server để yêu cầu nội dung riêng biệt Việc liên lạc thường sử dụng giao thức HTTP Một chương trình trình duyệt bên STB liên lạc với Middleware server, download hướng dẫn chương trình EPG gửi yêu cầu tới Middleware server Middleware server lệnh cho streaming server gửi nội dung tới đích Các thuê bao liên lạc thơng qua STB u cầu nội dung từ Middleware client Một Middleware Tìm hiểu công nghệ IPTV 95 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh server lệnh cho VoD server cung cấp nội dung cho thuê bao riêng lẻ, sau STB VoD server liên lạc với IPTV middleware hoạt động cầu nối số hệ thống ứng dụng Chính xác hơn, tương tác với DSLAM, server nội dung, STB, VoD server, DRM ứng dụng kinh doanh hệ thống khác Hình 4.2 trình bày cấu trúc middleware cách thức tương tác với thành phần lõi mạng IPTV Hệ thống IPTV Middleware có hai thành phần chức lõi số chức mạng dựa vào hệ điều hành chuẩn cung cấp giao diện web để liên lạc với STB Các chức lõi bao gồm quản lý, điều khiển giao dịch phiên tồn tại, xác thực user số chức khác Các chức lõi chịu trách nhiệm trì EPG chức khác, xếp hoạt động với hệ thống bên ngồi, ví dụ quản lý nội dung, DRM, VoD ứng dụng kinh doanh Hình 4.2 Cấu trúc hệ thống middleware IPTV Tìm hiểu công nghệ IPTV 96 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh Một số hệ thống bên tương tác với hệ thống Middleware sau:  DSLAM: số DSLAM cho phép middleware server chia sẻ liệu xác thực với nó, làm thuận tiện cho tiến trình xác thực truy cập thuê bao tới VLAN nội dung trao đổi thông tin vị trí vật lý STB thuê bao sử dụng Middleware cung cấp cho STB thông tin VLAN tồn tại, STB cần phải gia nhập vào danh sách để truy cập nội dung  Server nội dung: Middleware server nhận thông tin từ server nội dung nội dung sẵn sàng sử dụng sử dụng thông tin để chuẩn bị EPG  STB: Có số cấp độ tương tác khác Middleware server STB STB cấu hình để kiểm tra VLAN thời điểm khởi động hệ điều hành VLAN cung cấp yêu cầu nâng cấp cho hệ điều hành Một Middleware server kiểm tra xong, STB dẫn để download nâng cấp yêu cầu Hầu hết STB sử dụng trình duyệt web để download EPG thông tin sở từ Middleware server Các key DRM liệu quan trọng khác cung cấp trực tiếp Middleware server, STB hướng dẫn tới ứng dụng DRM để thu key  VoD streaming: Middleware nhận yêu cầu từ STB mục EPG bao gồm nội dung VoD pay-per-view Đây tương tác Middleware VoD để khởi động streaming nội dung unicast tới thuê bao  Quản lý DRM: ứng dụng Middleware lấy lại key giấy phép số sử dụng STB, số trường hợp STB tìm đến liệu yêu cầu liệu trực tiếp từ DRM server Tìm hiểu công nghệ IPTV 97 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh  Các ứng dụng kinh doanh: middleware server tương tác với ứng dụng kinh doanh để user xác thực có hiệu lực, chức lập hóa đơn tốn, thơng tin tài khoản yêu cầu thuê bao 4.2 Thiết bị mạng gia đình 4.2.1 Mạng gia đình Mạng gia đình bao gồm thiết bị đầu cuối mạng, điểm truy cập từ mạng Thiết bị đầu cuối kết nối tới modem, modem chuyển đổi thông tin thành dạng IP, số trường hợp splitter sử dụng để cung cấp dịch vụ thoại mạng điện thoại công cộng sử dụng Một gateway sử dụng để tách dịch vụ IP (dữ liệu, video, thoại), gateway thường có firewall, dịch vụ DHCP dịch vụ mạng khác yêu cầu để cải thiện dịch vụ Khách hàng yêu cầu giải mã STB hầu hết trường hợp, cung cấp nhà cung cấp dịch vụ Trong số trường hợp, máy tính cá nhân sử dụng để kết nối trực tiếp tới mạng mà khơng cần STB Ngồi cịn có thiết bị khác kết cuối thoại cho mạng PSTN VoIP, router truy cập khơng dây Mạng gia đình nằm ngồi phạm vi chế bảo an thiết lập nhà cung cấp dịch vụ IPTV.Nhưng sữ có số thiết bị đứng DSLAM Tivi, chịu trách nhiệm mang lưu lượng an toàn tới STB giữ liên lạc với nhà cung cấp dịch vụ IPTV để đảm bảo cấu hình để tránh truy cập khơng xác thực Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 98 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh 4.2.2 Bộ giải mã IP-STB Bộ giải mã STB dựa IP sử dụng để kết nối IPTV Headend với Tivi Chức thiết bị để giải thích biên dịch yêu cầu từ thuê bao gửi tin (dựa IP) tới Headend, yêu cầu nội dung dịch vụ đặc biệt STB nhận nội dung mã hóa phải giải mật mã giải mã chúng để hiển thị hình Tivi Hình 4.3 Cấu trúc IP-STB Trên hình 4.3 trình bày cấu trúc thơng thường IP-STB, bao gồm thành phần tham khảo STB tiên tiến Một số mơ hình thay tìm thấy với chức tương tự Các phát triển công nghệ đem lại thành phần rõ ràng bên STB Các thành phần STB bao gồm:  CPU: IP-STB có chipset với lực xử lý nhớ bị giới hạn so sánh với chuẩn PC Các nhà sản xuất lựa chọn CPU sở Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 99 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh để cung cấp đủ lực xử lý tốt chức thời gian đáp ứng hợp lý  Core System: phần cứng lõi bao gồm thành phần điện tử khác hỗ trợ hoạt động IP-STB, thông tin trao đổi thành phần, nhớ hầu hết tính quan trọng chip chuyên dụng dùng để lưu trữ key DRM yêu cầu để truy cập cho việc xác thực Với chip chuyên dụng sử dụng để lưu key, rủi ro việc truy cập không xác thực giảm xuống  Các thiết bị ngoại vi: có số thiết bị ngoại vi kết nối tới STB, bao gồm cáp mạng, đầu video, thành phần phát tia hồng ngoại để điều khiển từ xa, USB công nghệ lưu trữ  DRM CAS: STB yêu cầu thành phần chuyên dụng để giao tiếp với chức liên kết DRM Nó cần thiết cho việc yêu cầu nâng cấp key DRM, giải mật mã nội dung cung cấp nội dung mã hóa tới thành phần khác Ngoài ra, STB cần xác thực lại thân với hệ thống truy cập có điều kiện CAS để truy cập nội dung Nhà cung cấp dịch vụ IPTV phải đảm bảo ứng dụng DRM CAS thích hợp tải vào STB Yêu cầu đặc biệt làm khó cho thị trường mở dịch vụ IPTV Nó khơng chắn thuê bao tới switch nhà cung cấp dịch vụ IPTV mà không cần thay đổi STB Ngồi ra, khơng chắn tập hợp nội dung hoạt động thị trường mà nội dung từ nhiều nhà sản xuất nhà cung cấp dịch vụ IPTV, nhà cung cấp có hệ thống DRM khác Theo thời gian, chuẩn triển khai để đảm bảo việc tương thích hệ thống DRM CAS Trong lúc đó, thuê bao liên kết tới nhà cung cấp dịch vụ IPTV mà họ đăng ký sử dụng  Driver cho MPEG-2 & MPEG-4: STB cần số driver cho chuẩn MPEG-2, MPEG-4 số mã khác để giải mã luồng nội dung tới để hiển thị hình Tivi Nhìn chung, nhà cung cấp dịch vụ Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 100 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh IPTV phải đảm bảo mã thích hợp tải vào STB Các mã sử dụng Headend tải vào STB  Operating System & driver: Các hệ điều hành nhẹ sử dụng cho STB Một số hệ điều hành có quyền nguồn mở sử dụng cho chức Một điểm tiên tiến hệ điều hành tính mềm dẻo, chúng hỗ trợ tìm duyệt email, hỗ trợ nối mạng báo tin Là chuẩn hệ điều hành, có rủi ro virus tác động tới hoạt động STB Nó vấn đề quan trọng copy chủ (master) hệ điều hành cấu hình xác, cần sửa chữa trước phát hành STB Ngồi ra, tất port khơng cần thiết phải khóa  Middleware client: client đặc biệt liên lạc với Middleware server Client sử dụng trình duyệt web để thay đổi thơng tin với Middleware server download hướng dẫn chương trình EPG để hiển thị cho thuê bao Middleware client bao gồm chức DRM số trường hợp  Video Capture - Decode: chức nhận luồng nội dung từ chức DRM giải mã liệu MPEG-4 thành định dạng sử dụng Định dạng NTSC/PAL để hiển thị hình Tivi  Web Brower: Middleware server có khuynh hướng hoạt động web server Một số trình thực thi cung cấp tất truy cập sử dụng SSL (HTTPS, port 443) Web Brower STB sử dụng để truy cập nội dung hiển thị thông tin cho thuê bao Hình 4.4 miêu tả tiến trình IP-STB, tiến trình bắt đầu với yêu cầu IP thu nhận nội dung, chức web brower, tương tác Middleware giải mật mã nội dung Tiếp theo giải mã hóa luồng nội dung mã hóa NTSC/PAL chuẩn thích hợp cuối cấp nội dung để hiển thị hình Tivi Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 101 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh Hình 4.4 Tiến trình xử lý IP-STB 4.3 Các chương trình phần mềm Phần mềm thực thi số chức bên mạng IPTV Như máy tính cá nhân, hệ thống IPTV đơn giản khơng thực chức khơng có phần mềm Trong phần này, tìm hiểu số chức phần mềm thường có hệ thống IPTV 4.3.1 Hướng dẫn chương trình EPG Hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide) chương trình hiển thị hình thơng báo cho người xem nội dung sẵn có kênh Nó bao gồm kênh broadcast truyền tới tất người xem lúc nội dung VoD cho người xem riêng biệt Thơng tin hướng dẫn chương trình cung cấp nhà cung cấp mạng IPTV hầu hết trường hợp, đưa nhà cung cấp bên ngồi Có hai dạng EPG sử dụng chủ yếu Đầu tiên hướng dẫn chương trình hiển thị theo danh sách, nội dung kênh sẵn sàng hiển thị số kênh theo thứ tự chuyển động hình Tivi Cách Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 102 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh xếp không yêu cầu tương tác từ người xem gây khó chịu cho người xem Dạng thứ hai EPG gọi hướng dẫn chương trình tương tác Trong cách xếp kênh lựa chọn nội dung hiển thị hình Tivi Tuy nhiên, trường hợp này, người xem có khả thao tác danh sách kênh điều khiển từ xa Người xem điều khiển để xem kênh khác nhau, họ xem chương trình phát thời gian tới Các nhà khai thác hệ thống có hai lựa chọn để điều khiển chức EPG:  Sử dụng STB thông minh Trong trường hợp này, liệu cho hướng dẫn tương tác phát broadcast tới tất STB theo định kỳ Mỗi STB chịu trách nhiệm lưu trữ thông tin tạo hiển thị Cơng việc nàyhồn thành cho phép đáp ứng nhanh chóng lệnh người xem loại bỏ gánh nặng lên thiết bị trung tâm phải xử lý tất lệnh từ nhiều người xem  Trong trường hợp khác, việc xử lý hướng dẫn chương trình tương tác tập trung tổng đài khu vực Trong cấu trúc này, STB gửi lệnh người xem (upstream) nhận thông tin hiển thị (downstream) Hệ thống có cải tiến làm giảm số lượng cơng việc phải xử lý STB, bất lợi số lượng liên lạc STB tổng đài khu vực nhiều 4.3.2 Hệ thống truy cập có điều kiện Hệ thống truy cập có điều kiện CAS (Conditional Access System) giám sát user xem nội dung chương trình Ví dụ, người đăng ký thuê bao kênh phim truyện phép truy cập nội dung kênh Nó liên hệ với trình thực thi hệ thống IPTV, hệ Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 103 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh thống cần đảm bảo luồng nội dung không phân phối cho user không xác thực Ngược lại với phương pháp yêu cầu hệ thống truyền hình vệ tinh truyền hình cáp Ở đó, tất người xem nhận tất kênh Trong hệ thống này, nội dung phải đổi tần, mật mã cách khác để người không xác thực xem nội dung 4.3.3 Hệ thống VoD Hệ thống VoD cung cấp cho người xem nội dung xem theo cách họ Nó bao gồm file nội dung lưu trữ server hiển thị điều khiển user Phần mềm cho hệ thống VoD cần để thực thi số chức số liên kết với module phần mềm khác Các nhan đề sẵn sàng sử dụng cần lên danh sách diễn giải theo cách EPG Một số yêu cầu phí cần tập hợp lại Một kết nối mạng cần thiết lập VoD server giải mã STB người xem để phân phối nội dung Các key thích hợp cho việc giải mã nội dung mật mã cần gửi tới STB thông qua hệ thống DRM Các lệnh người xem (pause, forward, rewind) từ hệ thống Middleware cần khôi phục lại xử lý nhanh chóng để điều khiển cách thức nội dung hiển thị Tất cần diễn nhanh để hồi đáp tương tác user 4.3.4 Hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số Hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số DRM thiết kế để bảo vệ quyền nhà sản xuất nội dung Nó thường bao gồm số dạng mật mã để xem nội dung key thích hợp Key thường số dạng giá trị số giám sát hoạt động thiết bị giải mật mã Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 104 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh Ngoài ra, hệ thống DRM cần đảm bảo việc phân phối key thích hợp tới STB người xem xác thực Với key này, STB giải mật mã nội dung hiển thị cách xác Việc phân phối key cần đảm bảo để ngăn ngừa user không xác thực 4.3.5 Hệ thống quản lý thuê bao lập hóa đơn Thu nhập nhà cung cấp IPTV phụ thuộc vào lực, hệ thống chức quản lý thuê bao việc tập hợp liệu cần thiết cho việc chuẩn bị hóa đơn cách xác Dưới danh sách tóm tắt chức thường yêu cầu:  Liên kết thiết bị: thuê bao riêng biệt liên kết với phận phần cứng, ví dụ STB Độ xác tiến trình yếu tố cần thiết để đảm bảo STB triển khai xác số nhiệm vụ kết hợp với STB thực tế liên kết với thuê bao  Thuộc tính (profile) dịch vụ th bao: dịch vụ mà thuê bao lệnh, ví dụ kênh nội dung phí Hệ thống cần theo dõi xác thuê bao gọi để thêm gỡ bỏ dịch vụ, cài đặt điều khiển STB điều chỉnh cho hợp lý  Lịch sử đăng ký sử dụng thuê bao: ghi chép lại chi tiết đặc trưng số lần đăng ký dịch vụ, ví dụ đăng ký sử dụng nội dung VoD  Ghi lại gọi dịch vụ gửi thơng tin sửa chữa: có tác động lớn lên cấp độ phục vụ thuê bao Độ xác yếu tố cần thiết, thuê bao nói yêu cầu nhân viên kỹ thuật sửa chữa tới dịch vụ họ phục hồi Nó giúp nhân viên kỹ thuật hiểu cố thông báo thuê bao bước sẵn sàng nắm bắt cách ly lỗi Tìm hiểu công nghệ IPTV 105 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh Hệ thống quản lý thuê bao lập hóa đơn cho dạng nội dung riêng biệt để yêu cầu trả tiền trực tiếp cho nhà sản xuất Nó trả hàng tháng thuê bao cho kênh trả tiền kênh đưa hệ thống VoD Các nhà cung cấp IPTV khơng có hệ thống lập hóa đơn tốt vi phạm hợp đồng yêu cầu trả tiền cho nhà sản xuất nội dung TÓM TẮT Thiết bị hệ thống IPTV bao gồm thiết bị trung tâm liệu Headend mạng gia đình Thiết bị trung tâm Headend gồm có: tiếp nhận liệu nội dung, Middleware server, server quản lý nội dung, hệ thống DRM…Mỗi thiết bị chịu trách nhiệm chức đó, tất liên kết với thơng qua tiến trình hoạt động cung cấp dịch vụ Thiết bị quan trọng mạng gia đình giải mã IP-STB, cầu nối Headend Tivi nhà khách hàng IP-STB thực chức gửi yêu cầu từ thuê bao tới trung tâm Headend giải mã nội dung gửi tới từ Headend để hiển thị lên hình Đi kèm với thiết bị phần cứng chương trình phần mềm, khơng có chương trình phần mềm quản lý hệ thống khơng thể hoạt động Một số phần mềm trung tâm liệu Headend bao gồm: hướng dẫn chương trình EPG, hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số DRM, hệ thống quản lý lập hóa đơn,… Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 106 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh KẾT LUẬN Có thể thấy IPTV cơng nghệ có khả mang tới lợi nhuận lớn cho nhà cung cấp viễn thơng IPTV thay đổi phương thức xem chương trình truyền hình cách mạng việc tạo nội dung Khách hàng lợi lớn từ dịch vụ IPTV, họ thích thú với nội dung chương trình linh hoạt họ lựa chọn Các ứng dụng tương tác theo yêu cầu không cho phép khách hàng lựa chọn chương trình giải trí mà cịn cung cấp cơng cụ để học tập Truyền hình IP khai thác sử dụng nhiều định dạng khác IPTV nhìn nhận phương thức cho nhà cung cấp nội dung mở rộng thị trường IPTV không đơn giản đưa chương trình truyền hình thơng thường kết nối hay thiết bị khác Với chi phí thấp việc sản xuất nội dung cho phép nhà cung cấp IPTV đưa nhiều chương trình, từ thể thao, thời chương trình đào tạo Tivi, nhiều chương trình khác Để triển khai thác dịch vụ IPTV cần phải có tảng mạng băng rộng chất lượng an tồn Bên cạnh đó, việc quản lý mạng IPTV vào hoạt động vấn đề cần phải đặc biệt chú, hiệu mạng cao hay thấp phụ thuộc vào yếu tố Hiện IPTV nhân tố quan trọng thị trường truyền hình thu phí, tương lai nhà cung cấp IPTV cho dịch vụ thu hút nhiều khách hàng Vì IPTV cơng nghệ mới, nội dung luận văn chưa trình bày cụ thể hết phần đề khúc mắc Các vấn đề cần tìm hiểu thêm kỹ thuật nén liệu, giao thức sử dụng để phân phối mạng IPTV số thiết bị chun dụng khác Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 107 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Việt Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ThS.Đặng Quốc Anh, “Đo thử đánh giá lắp đặt ADSL ” Trung tâm đào tạo bưu viễn thơng II, 2005 [2] ThS.Nguyễn Việt Hùng, “Cơng nghệ truy cập mạng NGN ” Trung tâm đào tạo bưu viễn thơng I, 2007 [3] David Ramirez, “IPTV Security– Protecting High Value Digital Contents” First edition, John Wiley & Sons Ltd, 2008 [4] Gilbert Held, “UnderstandingIPTV” First edition, Auerbach Publications, 2007 [5] Gerard O’Driscoll, “Next Generation IPTV Services and Technologies ” First edition, John Wiley & Sons, Inc, 2008 [6] Wes Simpson, “Video Over IP” Second edition, Elsevier Inc, 2008 [7] Wes Simpson & Howard Greenfield, “IPTV and Internet Video: New Markets in Television Broadcast” First edition, Elsevier Inc, 2007 [8] Các báo mạng Internet Tìm hiểu cơng nghệ IPTV 108 ... chương cịn tìm hiểu số cơng nghệ mạng lõi cho mạng IPTV  Chương 3: Quản lý mạng IPTV Chương tìm hiểu hệ thống quản lý mạng IPTV; vấn đề quản lý cài đặt, cố, quản lý dự Tìm hiểu cơng nghệ IPTV Đồ... mạng IPTV, vấn đề phân phối IPTV, công nghệ cho IPTV cuối số dịch vụ ứng dụng IPTV  Chương 2: Các kỹ thuật phân phối mạng IPTV Chương đưa giải pháp triển khai mạng phân phối nội dung IPTV IPTV... muốn tìm hiểu cơng nghệ mới, nên em lựa chọn đồ án tốt nghiệp với đề tài: ? ?Tìm hiểu cơng nghệ IPTV? ?? Nội dung đồ án gồm có chương sau:  Chương 1: Tổng quan IPTV Chương trình bày khái niệm IPTV,