4.4.1. Tổng quan về mạng truyền hình cáp HFC.
HFC (hybrid fiber-optic coaxial) : là lựa chọn của hầu hết các công ty cung cấp dịch vụ truyền hình cáp và điện thoại để truyền dẫn các tín hiệu video, data, voice đến thuê bao.
Cấu trúc của một mạng HFC bao gồm 3 phần chính: - Hệ thống trung tâm (headend)
- Phần cáp quang (gọi là phần truyền tải – transport segment)
- Phần cáp đồng trục (gọi là phần phân phối tín hiệu – signal distribution segment)
Sơ đồ tổng thể một mạng HFC :
Hình 4.1 Sơ đồ tổng thể một mạng HFC
Hệ thống trung tâm (Headend) :
Chức năng : hệ thống trung tâm là nơi thu/phát - xử lý - quản lý tín hiệu của toàn bộ một mạng HFC. Hệ thống trung tâm bao gồm các thiết bị sau
76
Chức năng : dùng để giải điều chế tín hiệu thu từ truyền hình quảng bá (thƣờng để thu các kênh truyền hình của địa phƣơng) thu bằng anten, sau đó điều chế lại thành tín hiệu thích hợp cho dải tín hiệu của truyền hình cáp.
Đặc điểm kỹ thuật :
Input : VHF I (47...75 Mhz) VHF II (75...100 Mhz)
VHF III (174...230 Mhz) UHF IV/V (470...862 Mhz) Output : tín hiệu A/V
Noise figure : 10 dB Trở kháng : 75
Đầu thu vệ tinh :
Chức năng : có chức năng nhƣ một bộ giải điều chế. Đầu thu vệ tinh sẽ thu tín hiệu từ vệ tinh (phổ biến là 2 băng tần C và Ku), giải điều chế thành tín hiệu AV. Sau đó tín hiệu này sẽ đƣợc điều chế lại cho phù hợp với hệ thống tín hiệu cáp.
Điều chế (Modulator)
Chức năng : tín hiệu A/V sau đầu thu hoặc từ bộ giải điều chế sẽ đƣợc điều chế lại với tần số sóng mang do thích hợp (điều này tuỳ thuộc vào ngƣời quản lý của hệ thống). Mỗi kênh trên hệ thống sẽ đƣợc điều chế với một tần số sóng mang khác nhau (điều này có nghĩa là mỗi kênh tƣơng đƣơng với một bộ điều chế).
Đặc điểm kỹ thuật :
Input : tín hiệu A/V (lấy từ đầu thu vệ tinh hoặc bộ giải điều chế) Output : Tín hiệu RF
Chuẩn truyền hình : B/G Trở kháng : 75
Tần số : 45...862 Mhz (tùy vào series thiết bị) Mức đầu ra tín hiệu : max 106 dBV
Các bộ cộng thụ động (passive combiner)
Chức năng : trong hệ thống headend, các bộ cộng thụ động dùng để cộng các kênh truyền hình sau khi đƣợc điều chế thành 1 dải tín hiệu RF duy nhất. Dải tín hiệu
77
này sau đó sẽ đƣợc đƣa vào bộ phát quang, phát đi toàn bộ hệ thống quang của mạng HFC
Đặc điểm kỹ thuật : thông thƣờng có bộ cộng 2,4,8
Độ suy hao : (với 8-way combiner Blankom) từ 45...450 Mhz : 14...15 dB từ 450...862 Mhz : 15..17 dB
Máy phát quang (optical-transmitter) :
Chức năng : là thiết bị dùng để chuyển đổi toàn bộ dải tín hiệu RF sau khi điều chế thành tín hiệu quang và phát vào hệ thống quang của mạng HFC.
Đặc điểm kỹ thuật : phát tại bƣớc sóng 1310nm và 1550nm
Máy thu quang (optical-reciever):
Chức năng : là thiết bị dùng để thu tín hiệu quang từ một nơi nào đó, sau đó chuyển thành dải tín hiệu RF của hệ thống cáp.
Đặc điểm kỹ thuật :
Mức input (optical) : -10…+3 dBm Mức output (RF) : > 49 dBmV
Hệ thống cáp quang (Transport segment):
Hệ thống cáp quang có thể đƣợc thiết kế theo 2 mô hình : - Hình sao (star)
- Hình vòng (ring)
Mạng HFC luôn luôn sử dụng các sợi quang đơn mode, sợi đa mode không truyền nhiều kênh video tại cùng một thời điểm đƣợc và có độ suy hao cao hơn đáng kể
Chức năng chính của hệ thống cáp quang là vận chuyển tín hiệu từ headend đi đến những khoảng cách xa với độ suy hao tín hiệu thấp và đảm bảo chất lƣợng dải tín hiệu. Điểm khác biệt duy giữa hai cấu trúc trên là việc định tuyến (routing) cáp quang. Cấu trúc vòng đem lại sự định tuyến đa dạng, vì thế độ tin cậy của mạng cao hơn. Khi đó tất cả các node quang có thể nhận tín hiệu từ 2 hƣớng và có thể phát tín hiệu đƣờng về theo 2 hƣớng. Điều này rất quan trọng khi triển khai mạng ngoài trời, phụ thuộc vào điều kiện của thời tiết, hệ thống giao thông, giúp cho mạng có thể hoạt động liên tục mỗi khi gặp sự cố.
78
Tuy nhiên có nhiều tuyến đồng nghĩa với việc phải sử dụng nhiều sợi cáp quang, vì thế mà tiền đầu tƣ sẽ cao hơn khi sử dụng mạng quang theo hình ring.
Hệ thống cáp quang gồm máy phát/máy thu quang (đặt tại headend), các node quang và cáp quang.
Hệ thống cáp quang kết thúc tại vị trí các node quang. Tại đây tín hiệu quang sẽ đƣợc chuyển thành dải tín hiệu RF, truyền dẫn trên hệ thống cáp đồng trục
Hệ thống cáp đồng trục (Signal Distribution segment):
Mô hình của hệ thống cáp đồng trục luôn là mô hình tree-and-branch
Chức năng chính của hệ thống cáp đồng trục là phân phối tín hiệu đến các thuê bao trong phạm vi nhỏ (vì độ suy hao của hệ thống cáp đồng trục cao hơn nhiều so với hệ thống cáp quang).
Dải tần làm việc : 0 đến 1000 MHz
Hệ thống bao gồm các thiết bị tích cực (khuyếch đại), các thiết bị thụ động (tap- off,splitter, DC), các loại cáp đồng trục
Đối với các loại cáp đồng trục, cần ghi nhớ đặc điểm về độ suy hao : - đƣờng kính cáp càng nhỏ, độ suy hao càng lớn
- cùng một loại cáp, tại tần số càng cao thì độ suy hao càng cao Giới hạn khoảng cách cáp cung cấp thuê bao (tính từ tap-off) :
Cáp cung cấp thuê bao thƣờng là cáp 6. Dựa vào bảng đặc tính suy hao tại các tần số khác nhau của các loại cáp thuê bao, ta sẽ tính đƣợc khoảng cách giới hạn cáp cung cấp thuê bao để đảm bảo chất lƣợng tín hiệu
Các loại cáp 6 có độ suy hao gần nhƣ giống nhau tại cùng một tần số, nên ta sẽ lấy ví dụ tính cho loại CATVR-6 :
- với 100ft. cáp CATVR 6 có độ suy hao là 5.8 dB (tại tần số 750 MHz) và 0.67 dB (tại tần số 5 MHz.)
- với 150ft. cáp CATVR 6 sẽ có độ suy hao là : 1.5 x 5.8 = 8.7 dB tại 750MHz
1.5 x 0.67 = 1.0 dB tại 5 MHz
giữa tần số cao và thấp chênh lệch nhau 7.7 dB - với 250ft. cáp CATVR 6 độ suy hao là :
79
2.5 x 5.8 = 14.5 dB tại 750 MHz 2.5 x 0.67 = 1.675 dB tại 5 MHz
giữa tần số cao và thấp chênh lệch nhau 12.8 dB
Để đảm bảo chất lƣợng của dải tìn hiệu cung cấp đến thuê bao thì độ chênh lệch giữa tần số cao và tần số thấp không quá 6dB. Nhƣ vậy, giới hạn khoảng cách cáp cung cấp thuê bao (từ tap-off đến thuê bao) đƣợc khuyến cáo là không quá 150ft. (45m
4.4.2.Hệ thống IPTV Trên mạng Cáp VTVCab.
Hệ thống đƣợc thiết kế thử nghiệm và cung cấp dịch vụ Live TV và VoD. -Dịch vụ VoD: Chất lƣợng Video trung bình, tôc độ bit khoảng 300 – 500Kbps -Dịch vụ Live TV: Tốc độ streaminh của server là 2Mb
Sơ đồ cấu trúc hệ thống.
Hình 4.2 Sơ đồ hệ thống thử nghiệm IPTV của VTVCab
Danh sách thiết bị trên hệ thống.
Server IBM x3650_MKM
- Vai trò:
+Streaming server: live streaming và VoD +Encoder: encode file tạo kênh quảng bá
80 +IP public: 125.214.1.30 / 255.255.255.0 +Default Gateway: 125.214.1.1 +DNS: 208.67.222.222 / 208.67.220.220 Server IBM x336_VCTV - Vai trò +DHCP server +TFTP server, ToD CMTS CUDA 3000_VCTV
- Vai trò của CMTS - Cable Modem Terminator System là làm trung gian chuyển tiếp tín hiệu mạng truyền hình cáp HFC sang hạ tầng mạng IP.
PC do
- Vai trò:
+Chạy thử dịch vụ IPTV trên mang HFC +Đo đạc tham số mạng
+Cable modem
+Đây là nhóm thiết bị gắn trực tiếp với thuê bao đầu cuối. Mỗi một Cabble Modem đều có sẵn cổng giao tiếp RF và cổng RJ-45 để giao tiếp với thiết bị máy tính kết nối cục bộ hay STB
4.4.3. Nhận xét, đánh giá chất lƣợng dịch vụ.
-Để có chất lƣợng IPTV và VOD tốt thì chất lƣợng mạng HFC phải tốt.
-Đối với mạng HFC đạt đƣợc băng thông 2Mpbs thì chạy đƣợc tín hiệu SD- VOD
-Đối với mạng HFC đạt đƣợc băng thông 4Mpbs thì chạy đƣợc tín hiệu HD 720p
-Đối với mạng HFC đạt đƣợc băng thông >4Mpbs thì chạy đƣợc tín hiệu 3D -Tại một node quang cùng một thời điểm 30 User cùng sủ dung dịch vụ đảm bảo chất lƣợng VOD khá tốt.
-Chất lƣợng kênh live TV phụ thuộc nhiều vào chất lƣợng bộ mã Encoder. -Băng thông down của hệ thống tăng tỉ lệ thuận với số lƣợng client. RAM của server tiêu tốn không đáng kể khi có số lƣợng client tăng lên.
81
-Năng lực phần cứng của hệ thống hoàn toàn có thể đáp ứng số lƣợng user cao hơn nữa.
-Chất lƣợng dịch vụ IPTV chủ yếu bị ảnh hƣởng bởi tín hiệu mạng cáp HFC. Khi mạng HFC không ổn định thì tín hiệu IPTV không thể hoạt động bình thƣờng.
-Mạng IPTV triển khai trên nền mạng HFC tiềm ẩn nhiều nguy cơ rủi ro nhƣ: +Đứt kết nối do đƣờng truyền vật lý (đứt cáp quang, cáp đồng trục)
+Nhiễu vật lý đối với cáp đồng trục.
+Năng lực đáp ứng của hệ thống tỷ lệ nghịch với số lƣợng thuê bao do tất cả thuê bao dùng chung một đƣờng tín hiệu lên và xuống.
-Để khắc phục vấn đề trên chúng ta phải tiến hành nâng cấp, cải tạo mạng hiện có, tiến hành quang hóa dần thay thế cho cáp đồng trục.
4.5. Kết luận.
Xu hƣớng 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 hƣớng đi đƣợc Chính phủ chú trọng trong lộ trình đƣa Việt Nam trở thành quốc gia mạnh về Công nghệ thông tin.
82
KẾT LUẬN
Phân hệ đa phƣơng tiện IP (IMS) đƣợc xây dựng nhằm cung cấp, kết hợp các dịch vụ đa phƣơng tiện và hội tụ di động-cố định. Trong đó IPTV là dịch vụ đƣợc phát triển trên nền IMS đặc trƣng cho sự hội tụ giữa thoại, số liệu và băng rộng. Luận văn đã làm rõ 1 số vấn đề sau:
-Tìm hiểu đƣợc về khái niệm IPTV, cấu trúc và các thành phần mạng IPTVcùng với các phƣơng thức truyền phát tín hiệu IPTV.
-Tổng hợp đƣợc những khái niệm cơ bản về IMS. Cấu trúc chức năng các phầntử trong IMS, và các giao thức quan trọng sử dụng trong IMS, IMS/NGN.
-Phân tích và đánh giá các giao thức cho các dịch vụ IPTV triển khai trên nền IMS/NGN. Đƣa ra đƣợc các ƣu điểm của các dịch vụ IPTV trên nền IMS/NGN so với các nền mạng non-NGN, non-IMS. Giới thiệu cách thức báo hiệu phiên và phƣơng tiện cho các dịch vụ IPTV trên nền IMS, IMS/NGN sử dụng giao thức SIP và RTSP. Lƣợc đồ báo hiệu VOD trên nền IMS/NGN.
-Đƣa ra một số khuyến nghị đối với việc triển khai IPTV IMS và giải pháp IMS của 1 số hãng và tình hình phát triển công nghệ IPTV tại Việt Nam. Hiện nay phân hệ đa phƣơng tiện IP – IMS, nền tảng IMS/NGN và các dịch vụ IPTV trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam vẫn đang trong tiến trình phát triển và hoàn thiện cả về cơ sở hạ tầng và giao thức sử dụng trong hệ thống. Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cô và các bạn.
Em xin cảm ơn cô Hồ Anh Túy và các thầy cô trong trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hƣớng dẫn em trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn!
83
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. An IMS-based VOD Service Supporting Session Continuation – Jonatan Johansson
[2].Investigation of IMS in an IPTV context by Tobias Gustafsson
[3].Công nghệ IPTV trên IMS-NGN – TS. Lê Nhật Thăng, KS. Bùi Vân Anh, KS. Nguyễn Thu Hiên, Th.S Vũ Thúy Hà, Th.S Nguyễn Xuân Hoàng
[4].The 3G IP multimedia subsystem (IMS) – Merging the Internet and the Cellular Worlds, second edition, Gonzalo Camarillo and Miguel A.Garcia – Martin, 2006[
5].IP Multimedia Subsystem (IMS) Handbook, edited by Syed A.Ahson MohammadIlyas, 2009.
[6].The IMS, IP Multimedia Concepts and Services, second edition, Miikka Poiksellka,Georg Mayer, Hisham Khartabil, and Aki Niemi, 2006.
[7]. IMS in Next Generation Networks, Thomas T. Towle, 2005.
[8]. Architecture and Service Enablers for Quadplay, Thomas Magedanz, 2008. [9]. A guide to IPTV: The Technologies, the Challenges and How to Test IPTV,Tektronix, 2007.
[10]. TS. Trần Tuấn Hƣng (2009), “Từ QoS đến QoE: Vấn đề cần quan tâm khi cung cấp các dịch vụ viễn thông” Tạp chí Công nghệ thông tin & Truyền thông.
[11]. Các bài báo trên Internet về Giải pháp IPTV trền IMS [12]. Giải pháp của Alcatel lucent, Huawie về IMS