Kết luận chƣơng II

Chƣơng II đã giới thiệu và tìm hiểu về mô hình IMS và các phần tử chính nhƣ CSCF, HSS, MRCF… Các giao thức quan trọng sử dụng trong IMS nhƣ khởi tạo phiên SIP, mô tả phiên SDP, truyền tải thời gian thực RTP và điều khiển RTP. Các nội dung này là nền tảng để làm cơ sở nghiên cứu thêm về vấn đề IMS/NGN hỗ trợ các dịch vụ IPTV đảm bảo mạng đa phƣơng tiện cùng với mạng tích hợp hội tụ và di động trong chƣơng sau.

CHƢƠNG 3: CÔNG NGHỆ IPTV TRÊN NỀN IMS – NGN 3.1 Giới thiệu chung.

Nhu cầu của khách hàng hiện nay là mong đợi các dịch vụ TV của họ đƣợc cá nhân hóa theo ý nguyện của họ, đƣợc tƣơng tác, với chất lƣợng cao và truy nhập đƣợc từ bất kỳ thiết bị nào, cho dù đó là máy thu hình, máy điện thoại di động (ĐTDĐ) hay máy tính cá nhân. Giới trẻ ngày hôm nay là “các công dân số” đã quá quen thuộc với các phƣơng tiện truyền thông xã hội, với video theo yêu cầu (VoD) và Web di động. Họ đã bắt đầu quen với việc kết nối tới các dịch vụ Internet và các nội dung số của họ từ bất kỳ loại thiết bị nào, vào bất kỳ lúc nào và tại bất kỳ nơi nào họ đang có mặt. Trong khi đó các khách hàng đang mua sắm các máy thu hình mới có độ phân giải cao (HDTV) với các hộp STB (set-top box) số đính k m để có thể thu đƣợc truyền hình số. Đã đến lúc các nhà khai thác viễn thông phải thâm nhập các cung đoạn thị trƣờng mới bằng sự trợ giúp của các dịch vụ truyền hình. Bên cạnh đó xu hƣớng phát triển mạng thế hệ sau NGN hiện nay là chuyển từ Softswitch sang IMS do IMS đem lại khả năng cung ứng dịch vụ đa phƣơng tiện cho ngƣời sử dụng đầu cuối mà không bị phụ thuộc vào vị trí, công nghệ truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của ngƣời sử dụng. IMS hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp của cả ba loại hình dịch vụ nói trên - Tripple Play mà điển hình là dịch vụ IPTV) [11].

Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã bắt đầu triển khai các dịch vụ triple play trên DSL, trong đó IPTV là một thành phần dịch vụ quan trọng. Giải pháp phát triển dịch vụ là rất cần thiết để giữ chân khách hàng, phát triển thị trƣờng chia sẻ và tăng lợi nhuận cho các dịch vụ quảng bá trên thị trƣờng băng rộng đang cạnh tranh ngày càng dữ dội. Tuy nhiên mỗi dịch vụ trong nhóm dịch vụ triple play này (nhƣ IPTV, VoIP) lại có cơ cấu điều khiển dịch vụ, các hệ thống hỗ trợ tính cƣớc và điều hành riêng của nó, điều này làm tăng sự phức tạp của toàn thể kiến trúc dịch vụ triple play. Hơn nữa, các nhà cung cấp dịch vụ cần phải phân biệt dịch vụ của mình với các nhà cung cấp dịch vụ khác có cùng nhóm dịch vụ. Trong phần này sẽ nghiên cứu về các nền tảng tƣơng tác dịch vụ IPTV và IMS nhằm làm giảm độ phức tạp của mạng và mô hình kiến trúc của IPTV trên nền IMS.

Kiến trúc IPTV trên nền IMS có thể cung cấp các dịch vụ IPTV đƣợc điều khiển và xử lý bởi IMS và có thể chuyển tiếp độc lập các dịch vụ IPTV với mạng truyền tải IP bên dƣới. Để tìm hiểu rõ hơn về kiến trúc này, trƣớc hết ta tìm hiểu quá trình phát triển của IPTV theo hƣớng NGN.

Với IPTV dựa trên IMS, IMS/NGN đƣợc tiêu chuẩn hoá, các nhà khai thác có thể cung cấp các dịch vụ IPTV cá nhân hóa đƣợc triển khai tới cá nhân ngƣời dùng với các nội dung IPTV tƣơng tác, cũng nhƣ các dịch vụ kết hợp truyền thông và giải trí. Cuối cùng, điều này dẫn đến các dịch vụ IPTV hội tụ mà chúng cho phép ngƣời dùng chuyển các phiên truyền hình giữa các thiết bị, thí dụ nhƣ tiếp tục xem một chƣơng trình truyền hình từ máy thu hình sang chiếc ĐTDĐ.

IPTV dựa trên IMS, IMS/NGN đƣợc xây dựng trên một kiến trúc Băng rộng Đầy đủ Dịch vụ (Full Service Broadband) cho phép các nhà khai thác sát nhập các mạng di động và cố định của họ. IMS cung cấp việc điều khiển thống nhất, sự quản lý năng động để hỗ trợ tất cả các dịch vụ truyền thông, giải trí và thông tin mà một nhà khai thác chọn để cung cấp dù qua truy nhập di động hay cố định. Chƣơng này tìm hiểu về IPTV trên nền IMS/NGN, kiến trúc chức năng các thành phần, và tìm hiểu về dịch vụ VoD trên nền IMS/NGN – lƣợc đồ truyền tín hiệu.

3.2 Các giai đoạn phát triển IPTV theo hƣớng IMS – NGN.

Nền IPTV trên cơ sở IMS có thể đƣợc định nghĩa nhƣ sau: nền IPTV trên cơ sở IMS là kiến trúc nền dịch vụ cho phép cung cấp các dịch vụ IPTV đƣợc điều khiển và xử lý bởi phân hệ lõi IMS và truyền phát độc lập với các mạng truyền tải IP cơ sở. Tồn tại ít nhất 3 mức phát triển kiến trúc IPTV sau đây [3]:

+ Kiến trúc non-NGN-based IPTV.

+ Kiến trúc IPTV dựa trên NGN non-IMS. + Kiến trúc IPTV dựa trên IMS-NGN.

Hình 3.1. Các bƣớc phát triển của IPTV

+ Kiến trúc non-NGN-based IPTV.

+ Kiến trúc IPTV dựa trên NGN non-IMS. + Kiến trúc IPTV dựa trên IMS-NGN.

3.2.1 Kiến trúc non-NGN-based IPTV.

Các giải pháp IPTV trên cơ sở non-NGN (hầu hết các giải pháp có giá trị hiện nay đều có mặt trên thị trƣờng). Vài hoạt động tƣơng tác với NGN, nhƣng hầu hết lớp điều khiển dịch vụ và ứng dụng riêng biệt đƣợc thực hiện cho các dịch vụ IPTV (IPTVmiddleware)

Kiến trúc triple play thông thƣờng thƣờng bao gồm các phần sau: - Miền nền dịch vụ:

+ Middleware IPTV (non-NGN);

+ NGN dành cho nền IPTV (IPTV NGN trên nền non-IMS); + Nền IPTV trên cơ sở IMS (IPTV NGN trên cơ sở IMS). - Mạng truyền tải;

- Mạng truy nhập;

- Mạng gia đình và CPEs (thiết bị gia đình khách hàng). Kiến trúc IPTV thông thƣờng đƣợc mô tả nhƣ hình vẽ sau đây:

Miền nền dịch vụ cho việc cung cấp các dịch vụ triple play thƣờng chứa một vài hoặc ít hơn sự độc lập các phần kiến trúc dịch vụ triple play phức tạp:

- Phân hệ thu nội dung cho phép nhận, xử lý và mã hóa nội dung từ các nguồn mở rộng để định nghĩa mã hóa phƣơng tiện và đóng gói (bộ thu và bộ mã hóa, IPTV đầu cuối, đầu vào và tiền xử lý VoD).

- Phân hệ phân phối nội dung có nhiệm vụ phục hồi, bảo vệ, phân phối, lƣu trữ và truyền phát nội dung bằng cách đƣợc ƣa thích hơn tới hệ thống ngƣời dùng đầu cuối(thiết bị ngƣời dùng).

- Middleware IPTV chứa các server ứng dụng điều khiển và quản lý toàn bộ cácthiết bị IPTV (các server, cơ sở dữ liệu, các hệ thống kết cuối trƣớc và sau, giao diện hệ thống mở rộng, ví dụ hệ thống hỗ trợ hoạt động và hệ thống hỗ trợ kinh doanh), ngƣời dùng, và các dịch vụ. Phần nền dịch vụ cũng có thể là các ứng dụng IPTV thêm vàohoặc các cổng cho phép hoạt động tƣơng tác giới hạn với các hệ thống khác (ví dụ,VoIP, NGN).

Hình 3.2: Kiến trúc IPTV thông thƣờng

- Lựa chọn dịch vụ và phân hệ đƣợc tìm ra cho phép một ngƣời dùng đọc và tìm kiếm, qua cổng TV ngƣời dùng, gần với nội dung hoặc thông tin dịch vụ (metadata) mà họ muốn xem (có thể là một phần của middleware IPTV).

- VoD, nPVR, hoặc các phân hệ khác tạo thành các thiết bị phân hệ chuẩn hóa đƣợc yêu cầu cho các dịch vụ chuyên dụng (ví dụ, VoD hoặc dịch vụ ghi hình cá nhântrên cơ sở mạng). Vì triple play chứa ba loại dịch vụ - video, thoại, và dữ liệu – kết nối tới các dịchvụ Internet và một nền dịch vụ thoại (nhƣ, qua cổng VoIP) cũng đƣợc yêu cầu.

3.2.2. Kiến trúc IPTV dựa trên NGN non-IMS

Kiến trúc IPTV trên cơ sở NGN. Cho phép tƣơng tác và hợp tác làm việc qua các điểm tham chiếu chuẩn giữa các ứng dụng IPTV và vài thành phần NGN chung

đang tồn tại. Những thành phần này gồm các yếu tố điều khiển truyền tải cho việc thừa nhận nguồn và điều khiển phân hệ (RACS) hoặc phân hệ gắn với mạng TISPAN (NASS).Cách tiếp cận này sử dụng một phân hệ dành cho IPTV trong NGN để cung cấp tất cả các chức năng yêu cầu IPTV cần thiết.

NGN dành riêng kiến trúc phân hệ IPTV tiếp cận thêm vào phân hệ IPTV chuẩn hóa là miền chức năng tại kiến trúc R2 NGN TISPAN. Đây là sự tích hợp vào NGN qua các điểm tham chiếu tiêu chuẩn và truyền phát các yêu cầu mức dịch vụ, trong khi cho phép thực hiện nội linh hoạt và mở rộng các loại dịch vụ mới.

3.2.3 Kiến trúc IPTV dựa trên IMS-NGN.

Kiến trúc IPTV trên nền IMS. Xác định các chức năng IPTV đƣợc hỗ trợ bởi phân hệ IMS và thực hiện những chức năng này để cho phép tái sử dụng các chức năng IMS và cũng tạo sự khởi tạo dịch vụ và điều khiển trên cơ sở SIP (giao thức khởi tạo phiên).

Trong phần này, chúng ta trình bày nền IPTV trên cơ sở IMS/NGN cho phép cung cấp các dịch vụ IPTV đƣợc điều khiển và xử lý bởi IMS và để truyền phát các dịch vụ IPTV độc lập với các lớp mạng truyền tải dƣới IP. IPTV trên cơ sở IMS có một số ƣu điểm, nhƣ là hỗ trợ tính di động, tƣơng tác với dịch vụ NGN, các dịch vụ cá nhân, và sự thích nghi phƣơng tiện, cũng nhƣ sự tích hợp các dịch vụ thoại, dữ liệu, hình ảnh và di động là các dịch vụ quadruple-play. Hơn nữa, bằng việc thực hiện và tái sử dụng cácchức năng IMS đang tồn tại để hỗ trợ các dịch vụ IPTV, ta có thể dùng lại các khái niệm NGN cho các vấn đề sau:

- Đăng ký và nhận thực ngƣời dùng đƣợc tích hợp (cho việc truy nhập đơn, đồng nhất thực thể ngƣời dùng);

- Quản lý thuê bao dài hạn của ngƣời dùng, tập trung hóa profile ngƣời dùng, và cá nhân hóa dịch vụ và chính sách ngƣời dùng linh hoạt;

- Quản lý phiên, định tuyến, dịch vụ trigger, đánh số;

- Tƣơng tác với các dịch vụ NGN (hiện diện, tin nhắn, quản lý nhóm, …); - Hỗ trợ chuyển vùng;

- Đồng nhất tính cƣớc và hóa đơn.Hơn nữa, IPTV trên nền IMS/NGN cho phép sự tƣơng thích các luồng dữ liệu IPTV với các nguồn mạng có giá trị và khả năng của các đầu cuối ngƣời dùng. Vì vậy, ngƣời dùng có thể truy nhập các dịch vụ IPTV không chỉ tại nhà mà còn khi đang di chuyển sử dụng một thiết bị di động. Vì vậy, IPTV trên nền IMS cho phép IPTV hội tụ cố định và di động.

IPTV trên nền IMS/NGN cũng cho phép điều khiển linh hoạt các dịch vụ IPTV,nhờ điều khiển phiên trên cơ sở SIP. Ví dụ, ngƣời dùng có thể sử dụng đầu cuối IMS để điều khiển bộ ghi IPTV từ xa. Sự chuyển vùng của các phiên IPTV hoạt động giữa các màn hình khác nhau – ví dụ, từ một laptop tới một thiết bị TV – có thể là một cách dùng ƣa thích khác của các dịch vụ IPTV trên nền IMS/NGN.

3.2.4. Các chức năng trên cơ sở IMS – NGN dùng cho IPTV.

Kiến trúc chức năng của IPTV trên nền IMS đƣợc trình bày trong phần này chứa các khối chức năng chính và các điểm tham chiếu định nghĩa trong nội dung IPTV trên nền IMS/NGN ETSI TISPAN (bao gồm các chức năng điều khiển dịch vụ, các chức năng điều khiển phƣơng tiện, và các chức năng phân phối phƣơng tiện). Kiến trúc chức năng IPTV trên nền IMS (hình 3.3). Kiến trúc chức năng phát triển ứng dụng IPTV trên IMS-NGN bao gồm các chức năng chính và các điểm tham chiếu đƣợc định nghĩa trong ETSI TISPAN bao gồm các chức năng điều khiển dịch vụ, chức năng điều khiển và phân phối phƣơng tiện.

Thiết bị ngƣời dùng (UE ) có thể giao tiếp với các server ứng dụng IPTV (bao gồm các chức năng điều khiển dịch vụ) thông qua nhiều giao diện khác nhau thực hiện cácmục đích khác nhau, cụ thể, thông qua giao diện Gm tới lõi IMS để quản lý phiên, thông qua giao diện Ut để cấu hình hồ sơ dịch vụ, hay qua giao diện Xa để tƣơng tác với các tính năng lựa chọn dịch vụ.

Hình 3.3: Kiến trúc IPTV trên nền IMS/NGN

Mỗi UE có ít nhất bốn giao diện dành cho việc điều khiển phƣơng tiện thông qua Xc và phân phối phƣơng tiện thông qua Xd , cũng nhƣ giao diện Gm tới IMS- NGN và giao diện ảo Xt tới các máy chủ ứng dụng IPTV. Các giao diện Ut và Gm hoàn toàn tƣơng thích với các đặc tính kỹ thuật của 3GPP IMS. Máy chủ ứng dụng IPTV sử dụng giao diện điều khiển dịch vụ IMS (ISC) để giao tiếp với các chức năng điều khiển dịch vụ IMS-NGN. Các chức năng điều khiển phƣơng tiện (MCF) có thể điều khiển các chức năng phân phối năng lƣợng qua điểm tham chiếu Xp cho phép xây dựng một cơ sở hạ tầng phân phối phƣơng tiện đƣợc cấp phát và có thể thay đổi phạm vi hạ tầng.

a) Chức năng điều khiển dịch vụ đa phƣơng tiện (MSCF)

Chức năng này xử lý yêu cầu về IPTV, nó đóng vai trò là phần tử điều khiển phiên và dịch vụ của tất cả các dịch vụ IPTV. Thành phần chức năng này cũng chịu trách nhiệm tƣơng tác với lõi IMS-NGN trên lớp điều khiển dịch vụ. Chức năng điều khiển dịch vụ chứa tất cả các chức năng phục vụ cho mỗi dịch vụ IPTV và do đó có thể sử dụng lại nhƣ các chức năng server ứng dụng IPTV cụ thể, hay nhƣ các phần tử có chức năng riêng biệt phụ thuộc vào khả năng thực hiện. (Do đó, chúng ta sử dụng thực thể chức năng riêng biệt gọi là Chức năng điều khiển dịch vụ đa phƣơng tiện - MSCF).

Nhiệm vụ chung của MSCF là:

- Thiết lập phiên và điều khiển dịch vụ cho các ứng dụng IPTV;

- Tƣơng tác với lõi IMS và S-CSCF để thực hiện các yêu cầu IPTV (tiếp nhận, phê chuẩn và thực hiện các yêu cầu dịch vụ IPTV của ngƣời dùng);

- Cho phép dịch vụ và phê chuẩn yêu cầu ngƣời dùng về nội dung đƣợc lựa chọn dựa trên thông tin hồ sơ ngƣời dùng;

- Lựa chọn các chức năng điều khiển/phân phối phƣơng tiện IPTV phù hợp; - Thực hiện điều khiển tín dụng.

MSCF có thể sử dụng hồ sơ IPTV để điều chỉnh theo yêu cầu khách hàng. Chẳng hạn, có thể sử dụng danh sách kênh đã đƣợc đặt mua để lọc ra danh sách các kênh giới thiệu cho khách hàng.

b) Chức năng điều khiển phƣơng tiện IPTV (IMCF).

Chức năng phƣơng tiện IPTV bao gồm chức năng điều khiển phƣơng tiện (MCF)và chức năng phân phối phƣơng tiện (MDF). Một nguyên lý thiết kế quan trọng đối với chức năng này là kiến trúc phân phối phƣơng tiện phân cấp và linh hoạt.

Chức năng chính của các MCF nhƣ sau: - Lựa chọn các MDF thích hợp;

- Truyền bá nội dung tới các mạng phân bố;

- Quản lý việc phân bố quyền sở hữu (một gói nội dung) giữa các MDF và thiết bị ngƣời dung;

- Chức năng điều khiển bảo vệ nội dung (chính sách cấp phép điều khiển qua IMDF), phê chuẩn việc đăng ký nội dung đặc biệt cho ngƣời sử dụng);

- Áp dụng chính sách quản lý phân bố (theo giới hạn về không gian riêng hoặc tạm thời);

- Quản lý lƣu trữ trong hệ thống phân phối;- Ánh xạ ID nội dung và vị trí nội dung trong IMDF riêng;

- Quản lý tƣơng tác với UE (ví dụ: xử lý các lệnh ghi hình hay các lệnh IGMP); -Quản lý việc giữ lại các sự kiện đang chiếu trực tiếp (Ghi hình cá nhân mạng – PRV, dịch thời mạng TV – “time-shift”);

- Phát thông tin tính cƣớc.

c) Chức năng phân phối phƣơng tiện IPTV (IMDF)

Ban đầu MDF chỉ chịu trách nhiệm phân phối phƣơng tiện tới thiết bị ngƣời dùng(trong miền IPTV, phƣơng tiện có thể là video, voice, data). Hiện nay tính năng phân phối phƣơng tiện đƣợc mở rộng thành 3 phần tử chức năng sau:

- Interconnect (I-IMDF): chức năng này xử lý nội dung phƣơng tiện và nhập nội dung CoD, metadata và nhà cung cấp dịch vụ, đồng thời tiếp nhận các luồng trực tiếp từ đầu cuối IPTV hay tiếp nhận trực tiếp từ các nguồn tài nguyên của nhà cung cấp nội dung.

- Serving (S-IMDF): chức năng này xử lý quy trình của nội dung (mã hoá, bảo vệnội dung, chuyển mã sang các dạng thức khác), lƣu trữ nội dung và metadata cùng với việc truyền bá thông tin nội dung trong IPTV IMS.

- Primary (P-IMDF): chức năng này là điểm liên lạc sơ cấp, nó cung cấp các

Chuẩn nén dùng trong IPTV

Kiến trúc phân hệ IMS