Thành phần trung tõm hạ tầng IPTV là Headend bao gồm một số thành phần nhận nội dung, chuyển đổi và phõn phối lại nội dung tới thuờ bao. Headend được triển khai bằng cỏch sử dụng một headend trung tõm và cỏc Headend khu vực, phương thức này sẽ làm cho cụng việc phõn phối nội dung broadcast dễ dàng hơn, cỏc Headend khu vực gần thuờ bao hơn và làm giảm cỏc nguy cơ tiềm ẩn. Headend hoạt động nhưđiểm tập trung của hạ tầng, nhận tất cả cỏc yờu cầu từ thuờ bao, cung cấp nội dung tới cỏc STB phự hợp.
Thờm nữa, tất cả cỏc ứng dụng liờn kết cụng việc được sử dụng để cung cấp, lập húa đơn và quản trị khỏch hàng đều được giữ hoặc liờn kết tới Headend. Headend nhận cỏc dữ liệu liờn tiếp trong cỏc định dạng và phương tiện khỏc nhau, bao gồm trực tiếp từ studio nội bộ, nội dung từ bờn cung cấp thứ ba, cỏc truyền dẫn phỏt lại, nội dung từ vệ tinh và thụng tin video nội bộ. Do cú cỏc nguồn khỏc nhau, một số
nội dung là tớn hiệu tương tự nờn khụng thể truyền tới mạng IP. Sau đú nội dung
được mó húa và đúng gúi để cú thể truyền trờn mạng dựa trờn giao thức TCP/IP. Cỏc thành phần thờm vào cũn cú ứng dụng DRM và cỏc hệ thống quản lý nội dung. Tất cả thụng tin liờn lạc với thuờ bao đều được sắp xếp bởi Middleware server nhận cỏc yờu cầu từ cỏc STB khỏc nhau.
Hỡnh 2.8. Cấu trỳc trung tõm Headend IPTV
Thờm nữa, tất cả cỏc ứng dụng liờn kết cụng việc được sử dụng để cung cấp, lập húa đơn và quản trị khỏch hàng đều được giữ hoặc liờn kết tới Headend. Headend nhận cỏc dữ liệu liờn tiếp trong cỏc định dạng và phương tiện khỏc nhau, bao gồm trực tiếp từ studio nội bộ, nội dung từ bờn cung cấp thứ ba, cỏc truyền dẫn phỏt lại, nội dung từ vệ tinh và thụng tin video nội bộ. Do cú cỏc nguồn khỏc nhau, một số
nội dung là tớn hiệu tương tự nờn khụng thể truyền tới mạng IP. Sau đú nội dung
được mó húa và đúng gúi để cú thể truyền trờn mạng dựa trờn giao thức TCP/IP. Cỏc thành phần thờm vào cũn cú ứng dụng DRM và cỏc hệ thống quản lý nội dung. Tất cả thụng tin liờn lạc với thuờ bao đều được sắp xếp bởi Middleware server nhận cỏc yờu cầu từ cỏc STB khỏc nhau [8].
a) Thiết bị tiếp nhận dữ liệu đầu vào
Nội dung được tiếp nhận tại Headend của nhà cung cấp dịch vụ bao gồm: nội dung thu từ vệ tinh, nội dung mất phớ, nội dung được mó húa trước và nội dung thu từ hệ thống vụ tuyến nội bộ. Để thu được cỏc dạng nội dung trờn, Headend cần cú cỏc thiết bị chuyờn dụng cho từng loại.
được gọi chung là bộ giải mó đầu thu tớch hợp IRD (Integrated Receiver Decoder). Nội dung được phỏt broadcast bởi cỏc vệ tinh dịch vụ cố định với cụng suất tương đối thấp và yờu cầu ăngten vệ tinh lớn cho việc tiếp nhận. Headend nhận cỏc tớn hiệu vụ tuyến và sử dụng IRD để điều chỉnh và khuếch
đại tớn hiệu. Một khi tớn hiệu đó được khuếch đại, IRD cú thể tiến lờn giải mó tớn hiệu. IRD cú thể nhận cả tớn hiệu tương tự và tớn hiệu số. Cỏc tớn hiệu tương tự sẽ được gửi tới bộ mó húa video MPEG, và tớn hiệu số cú thể được gửi tới bộ chuyển
đổi mó để kết hợp với thụng tin quảng cỏo nội bộ.
Nội dung mất phớ: Nội dung này là cỏc nội dung mất phớ pay-per-view trong cỏc
định dạng tương tự và cần được mó húa bởi bộ mó húa MPEG trước khi được gửi tới bộđúng gúi IP.
Nội dung đó được mó húa trước:Đõy là nội dung đó được mó húa trong cỏc loại mó cú thể chấp nhận, được hỗ trợ bởi cỏc bộ STB và cỏc phần mềm client. Nội dung này cú thểđược gửi trực tiếp tới bộđúng gúi IP.
Nội dung thu từ hệ thống vụ tuyến nội bộ: Đõy là nội dung được phỏt broadcast bởi cỏc trạm nội bộ và đó gửi tới cỏc bộ thu PAL/NTSC trước khi nú cú thểđược sử dụng.
Tất cả nội dung sẽ được xử lý tuần tự bởi cỏc thiết bị: bộ mó húa video MPEG, bộđúng gúi IP và bộ chuyển đổi mó video.
b) Bộ mó húa video MPEG
Bộ mó húa video MPEG (hay getway tiếp nhận) là nhiệm vụ của hệ thống ghi nhận, quản lý ghi nhận và server nhận/phõn phối được sử dụng để nhận dữ liệu và tạo nội dung được định dạng chớnh xỏc. Để thu được nội dung phự hợp, tớn hiệu tương tự phải đi qua cỏc bộ mó húa video MPEG để tạo ra nội dung trong định dạng số sẵn sàng được sửa đổi và phỏt broadcast. Tiến trỡnh này được đảm bảo bởi bộ
nộn/giải nộn, và tiến trỡnh này là cầu nối giữa dữ liệu và bộđiều chế cho truyền dẫn. Thụng tin siờu dữ liệu (metadata) sẽ bao gồm cỏc header, dữ liệu mật mó và dữ liệu
được yờu cầu khỏc để đảm bảo truyền dẫn chớnh xỏc. Cỏc thuật toỏn sử dụng để
liệu cần để truyền video, tỡnh trạng mất và lỗi dữ liệu, cỏc yờu cầu về băng thụng, cỏc bộ nhớđệm được sử dụng và cỏc đặc tớnh khỏc nữa. Một số mó chuẩn được cỏc nhà cung cấp dịch vụ IPTV sử dụng như sau:
MPEG-2: mó này cũng được ITU đưa ra với tờn là H.262. MPEG-2 được sử
dụng cho phỏt broadcast video số, cỏc hệ thống phõn phối cỏp và mó húa DVD (Digital Video Disc).
MPEG-4: được biết tới với tờn là H.264. MPEG-4 thớch hợp với cỏc tiến bộ
trong kỹ thuật nộn so với cỏc mó đó cú trước đõy. Đầu ra của bộ mó húa video MPEG là video số sẵn sàng đểđúng gúi IP, mật mó hoặc lưu trữ.
c) Bộđúng gúi IP
Chức năng của bộ đúng gúi IP là nhận cỏc luồng video đó được mó húa và chuẩn bị truyền broadcast trờn mạng IP. Nú cho phộp luồng IP đó mó húa được
đúng thành cỏc gúi IP cú thể vận chuyển qua mạng. Một số chuẩn hỗ trợ truyền dẫn video, vớ dụ như giao thức truyền dẫn thời gian thực RTP. RTP được tạo ra để hỗ
trợ cỏc truyền dẫn ứng dụng thời gian thực như audio và video. Nú khụng đảm bảo chất lượng của dịch vụ hoặc việc phõn chia tài nguyờn mạng, nhưng nú bao gồm một số chức năng nhưđịnh lại thời gian, phỏt hiện sự mất mỏt, bảo an và nhận dạng nội dung. Bộđúng gúi IP nhận lưu lượng từ ba nguồn chớnh: nội dung được mó húa trước được gửi trực tiếp, nội dung được mó húa từ cỏc bộ mó húa video MPEG và từ đầu ra bộ truyền đổi mó video. Đầu ra bộ đúng gúi IP gửi tới video streaming server. Cỏc gúi cú thể truyền broadcast hoặc gửi tới DRM và cơ sở dữ liệu nội dung.
d) Bộ chuyển đổi mó video
Bộ chuyển đổi mó video nhận dữ liệu từ mỏy thu vệ tinh và dữ liệu nội bộ được gỏn vào cỏc server. Chức năng chớnh của bộ chuyển mó video là làm phiờn dịch giữa cỏc loại mó khỏc nhau. Server này cú thể chuyển đổi cỏc dạng nội dung từ
một số mó được xỏc định trước và cho nội dung đầu ra là MPEG-2, MPEG-4 hoặc một mó riờng do cỏc nhà cung cấp dịch vụ IPTV lựa chọn. Tiến trỡnh chuyển đổi mó sẽ nhận cỏc luồng nội dung đó được mó húa và chuyển chỳng thành một luồng mó
khỏc với tốc độ bit thấp hơn hoặc loại định dạng mà chất lượng khụng giảm nhiều. Với bộ chuyển đổi mó này, cỏc luồng khỏc nhau từ vệ tinh hoặc thụng tin quảng cỏo nội bộ cú thể được gửi tới bộ đúng gúi IP dưới dạng cỏc luồng mó húa theo cỏc chuẩn được ưu tiờn hơn.
e) Server quản lý nội dung
Server quản lý nội dung sẽ điều khiển luồng thụng tin từ bộ đúng gúi IP và video streaming server, việc lưu trữ tất cả video thớch hợp vào kho video hoặc gửi dữ liệu tới hệ thống DRM. Cỏc yờu cầu từ Middleware server cú thể được phục vụ
bởi server quản lý nội dung. Đõy sẽ là dữ liệu yờu cầu hoặc chỉ dẫn phục vụđể giảm bớt khi đi qua video streaming server.
f) Kho video
Kho video được sử dụng để lưu trữ nội dung chuẩn bị cho cỏc ứng dụng truyền broadcast. Kho lưu trữ bao gồm một thư viện video và thư viện đa phương tiện trờn cỏc server, đảm bảo truy cập nhanh chúng và tin cậy nội dung được yờu cầu. Kho video là thành phần lưu trữ tất cả tài sản số thuộc quyền sở hữu của nhà khai thỏc IPTV. Hầu hết tài sản số sẽ được lưu trữ tại đõy, và những người xõm nhập sẽ cố gắng truy cập server này để ăn cắp nội dung. Nội dung thường được lưu trữ mà khụng cú mật mó cơ sở dữ liệu hay bảo vệ DRM. Một số giải phỏp DRM sẽ
hỗ trợ việc mật mó nội dung trong khi được lưu trữ, và sau đú cỏc key cú thể được phõn phối tới thuờ bao. Cú cỏc phiờn bản khỏc của DRM sẽ khụng hỗ trợ tựy chọn này, và nội dung sẽđược mật mó trước khi phỏt broadcast.
g) Video streaming server
Video streaming server làm theo cỏc lệnh từ Middleware server và VoD server,và nú cũng nhận thụng tin từ DRM và server quản lý nội dung với cỏc mó là MPEG-2, MPEG-4 hoặc cỏc mó tương tự được nhà cung cấp dịch vụ IPTV lựa chọn. Video streaming server cung cấp cỏc nội dung đó được mó húa và được phõn phối tới bộ STB thụng qua giao thức TCP/IP. Cỏc thành phần này hỗ trợ TCP và UDP, và tạo luồng multicast phụ thuộc vào dạng ứng dụng và giải phỏp được triển khai bởi nhà cung cấp dịch vụ IPTV. Cỏc server khỏc nhau sẽ cú khả năng tạo luồng
riờng biệt. Phụ thuộc vào năng lực xử lý, một số server cú thể điều khiển vài ngàn thuờ bao tại cựng một thời điểm.
h) Middleware server
Middleware server là mặt trước của hệ thống IPTV. Tất cả cỏc bộ STB đều liờn lạc với Middleware server để yờu cầu nội dung riờng biệt. Việc liờn lạc thường sử dụng giao thức HTTP. Một chương trỡnh trỡnh duyệt bờn trong STB sẽ liờn lạc với Middleware server, download hướng dẫn chương trỡnh EPG và gửi cỏc yờu cầu tới Middleware server. Middleware server sẽ ra lệnh cho streaming server gửi nội dung tới đớch. Cỏc thuờ bao cú thể liờn lạc thụng qua STB và yờu cầu nội dung từ
Middleware client. Một khi Middleware server đó ra lệnh cho VoD server cung cấp nội dung cho cỏc thuờ bao riờng lẻ, thỡ sau đú STB và VoD server cũng cú thể liờn lạc với nhau. IPTV middleware hoạt động như một cầu nối giữa một số hệ thống và cỏc ứng dụng. Chớnh xỏc hơn, nú tương tỏc với DSLAM, cỏc server nội dung, cỏc bộ STB, VoD server, DRM và cỏc ứng dụng kinh doanh giữa cỏc hệ thống khỏc. Hệ
thống IPTV Middleware cú hai thành phần chớnh đú là cỏc chức năng lừi vào một số
chức năng mạng dựa vào hệđiều hành chuẩn và cung cấp giao diện web để liờn lạc với STB. Cỏc chức năng lừi bao gồm quản lý, điều khiển cỏc giao dịch và cỏc phiờn
đang tồn tại, xỏc thực user và một số chức năng khỏc. Cỏc chức năng lừi chịu trỏch nhiệm duy trỡ EPG và cỏc chức năng cơ bản khỏc, cũng như sắp xếp cỏc hoạt động với hệ thống bờn ngoài, vớ dụ như quản lý nội dung, DRM, VoD và cỏc ứng dụng kinh doanh. Một số hệ thống bờn ngoài tương tỏc với hệ thống Middleware như sau:
DSLAM: Một số DSLAM cho phộp middleware server chia sẻ dữ liệu xỏc thực với nú, làm thuận tiện cho tiến trỡnh xỏc thực truy cập của thuờ bao mới tới cỏc VLAN nội dung cũng như trao đổi thụng tin về vị trớ vật lý của bộ STB được thuờ bao sử dụng. Middleware cung cấp cho bộ STB thụng tin về cỏc VLAN đang tồn tại, STB cần phải gia nhập vào danh sỏch để truy cập nội dung.
Server nội dung: Middleware server sẽ nhận thụng tin từ server nội dung đối với cỏc nội dung sẵn sàng được sử dụng và sẽ sử dụng thụng tin này để chuẩn bị EPG.
STB. STB được cấu hỡnh để kiểm tra VLAN tại mỗi thời điểm nú khởi động hệđiều hành của nú. VLAN này sẽ cung cấp cỏc yờu cầu nõng cấp cho hệ điều hành. Một khi Middleware server đó được kiểm tra xong, STB cú thể được chỉ dẫn để
download cỏc nõng cấp được yờu cầu. Hầu hết cỏc bộ STB sẽ sử dụng trỡnh duyệt web để download EPG và thụng tin cơ sở từ Middleware server. Cỏc key DRM và dữ liệu quan trọng khỏc cú thểđược cung cấp trực tiếp bởi Middleware server, hoặc STB cú thể được hướng dẫn tới ứng dụng DRM để thu được key. Middleware sẽ
nhận cỏc yờu cầu từ STB trờn cỏc mục EPG bao gồm nội dung VoD và pay-per- view. Đõy sẽ là một tương tỏc giữa Middleware và VoD để khởi động streaming nội dung unicast tới thuờ bao.
Quản lý DRM: Ứng dụng Middleware sẽ lấy lại cỏc key và cỏc giấy phộp số được sử dụng bởi STB, trong một số trường hợp STB sẽ tỡm đến dữ liệu yờu cầu dữ
liệu trực tiếp từ DRM server.
Cỏc ứng dụng kinh doanh: middleware server sẽ tương tỏc với cỏc ứng dụng kinh doanh để user được xỏc thực và cú hiệu lực, cỏc chức năng lập húa đơn và thanh toỏn, và thụng tin tài khoản được yờu cầu bởi thuờ bao.
2.4.2. Thiết bị mạng gia đỡnh a) Mạng gia đỡnh