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.
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).
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.
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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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.
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.
dùng chuẩn nén MJPEG, ảnh được phân chia thành các khối vuông ảnh, mỗi khối vuông có kích 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%.