Hiện nay IPTV được nhỡn nhận như là con đường tốt nhất để phõn phối cỏc dịch vụ truyền hỡnh kỹ thuật số cho khỏch hàng. Bản chất của IPTV là một mạng phõn phối tốc độ cao được làm nền múng để phõn phối nội dung. Mục đớch của mạng này là truyền tải dữ liệu giữa thiết bị khỏch hàng IPTVCD và trung tõm dữ liệu của cỏc
nhà cung cấp dịch vụ. Nú cần làm việc này mà khụng ảnh hưởng tới chất lượng của luồng video được phõn phối tới thuờ bao IPTV, nú cũng quyết định cấu trỳc mạng và độ phức tạp được yờu cầu để hỗ trợ cỏc dịch vụ IPTV. Cấu trỳc một mạng IPTV gồm cú hai phần là: mạng truy cập băng rộng và mạng tập trung (backbone). Cỏc loại mạng mở rộng khỏc bao gồm cỏc hệ thống cỏp, điện thoại cỏp đồng, mạng khụng dõy và vệ tinh cú thểđược sử dụng để phõn phối cỏc dịch vụ mạng IPTV tiờn tiến. Phần chớnh của mục này tập trung vào cỏc cụng nghệ mạng phõn phối IPTV.
- Cỏc loại mạng truy cập băng rộng: Một thỏch thức cơ bản đặt ra đối với cỏc nhà cung cấp dịch vụ là việc cung cấp đủ dung lượng băng thụng trong mạng “sống” giữa mạng lừi backbone và thiết bị đầu cuối tại nhà thuờ bao. Cú bốn loại mạng truy cập cú dõy dẫn băng rộng khỏc nhau cú khả năng cung cấp đủ cỏc yờu cầu về băng thụng của dịch vụ IPTV là: Mạng truy cập cỏp quang, mạng DSL, mạng cỏp truyền hỡnh và mạng Internet.
1.4.3.1. IPTV phõn phối trờn mạng truy cập cỏp quang
Đối với IPTV thỡ yờu cầu về băng thụng lớn nhưng chi phớ hoạt động phải thấp và trỏnh được cỏc can nhiễu. Do đú, người ta quan tõm tới việc sử dụng mạng cỏp quang đang cú sẵn để triển khai cỏc dịch vụ IPTV. Cỏc liờn kết cỏp quang cung cấp cho khỏch hàng đầu cuối một kết nối chuyờn dụng tốt nhất để thuận tiện cho việc tiếp nhận nội dung IPTV và cú thể thực thi một trong cỏc cấu trỳc mạng sau:
- Cỏp quang tới khu vực văn phũng (FTTRO – Fiber to the regional office): Sợi quang từ trung tõm dữ liệu IPTV tới khu vực văn phũng một cỏch gần nhất và qua bộ chuyển quang /điện sau đú sợi cỏp đồng sẽ được sử dụng để truyền tớn hiệu tới người dựng đầu cuối IPTV trong khu vực văn phũng đú.
- Cỏp quang tới vựng lõn cận (FTTN – Fiber to the neighborhood): FTTN đũi hỏi thiết lập sợi quang từ trung tõm dữ liệu IPTV tới bộ chia “vựng lõn cận”. Đõy là vị trớ node cú khoảng cỏch nhỏ hơn 1,5 Km tớnh từ nhà thuờ bao.
- Cỏp quang tới lề đường (FTTC – Fiber to the curd ): Sợi quang được lắp đặt từ trung tõm dữ liệu IPTV tới cỏc tủ cỏp được đặt tại lềđường. Từ đú một sợi dõy cỏp đồng hoặc cỏp đồng trục được sử dụng để nối từ đầu cuối cỏp quang trong tủ
cỏp tới vị trớ thiết bị IPTV của nhà thuờ bao.
- Cỏp quang tới nhà khỏch hàng (FTTH – Fiber to the home): Với sợi quang tới nhà khỏch hàng, toàn bộ cỏc định tuyến từ trung tõm dữ liệu IPTV tới nhà khỏch hàng đều được kết nối bởi sợi quang này. FTTH là hệ thống thụng tin song kờnh và hỗ trợ tớnh năng tương tỏc của cỏc dịch vụ IPTV.
Việc phõn phối những cấu trỳc mạng này thường được triển khai bằng hai loại mạng khỏc nhau một chỳt đú là mạng quang thụđộng và mạng quang tớchcực.
a) Mạng quang thụđộng
Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là cụng nghệ mạng kết nối điểm – đa điểm. Mạng sử dụng cỏc bước súng khỏc nhau để truyền dữ liệu từ
trung tõm dữ liệu IPTV tới cỏc điểm đớch mà khụng cú cỏc thiết bị sử dụng nguồn
điện. Mạng quang thụ động được xõy dựng dựa trờn cỏc mạng FTTx theo cỏc tiờu chuẩn quốc tế. Mạng PON theo tiờu chuẩn G.983 của ITU bao gồm một kết cuối
đường quang OLT (Optical Line Termination) được đặt tại trung tõm dữ liệu IPTV và một số cỏc kết cuối mạng quang ONT (Optical Network Termination) được lắp
đặt tại thiết bị đầu cuối người dựng. Trong trường hợp này, cỏc kỹ thuật truyền tải dữ liệu tốc độ cao trờn cỏp đồng được sử dụng để truyền cỏc tớn hiệu IPTV vào thiết bịđầu cuối của mỗi hộ gia đỡnh. Kết cuối đường quang OLT bao gồm cỏp quang và cỏc bộ chia quang đểđịnh tuyến lưu lượng mạng tới kết cuối mạng quang ONT [1].
- Cỏp quang: kết cuối OLT và cỏc ONT khỏc nhau được kết nối với nhau bằng cỏp quang. Với truyền dẫn bằng cỏp quang thỡ can nhiễu thấp và băng thụng cao. Theo tiờu chuẩn G.983 cho phộp mạng PON truyền cỏc tớn hiệu ỏnh sỏng được số
húa với khoảng cỏch tối đa là 20 Km mà khụng sử dụng bộ khuếch đại.
- Bộ chia quang: Bộ chia quang được sử dụng để chia tớn hiệu tới thành những tớn hiệu đơn lẻ mà khụng thay đổi trạng thỏi của tớn hiệu. Bộ chia quang cũng được sử dụng để kết hợp nhiều tớn hiệu quang thành một tớn hiệu quang đơn.
Cỏp quang và bộ chia quang là cỏc thiết bị thụ động, việc sử dụng cỏc thiết bị
thụ động để truyền dẫn cỏc bước súng qua mạng mà khụng cần cung cấp nguồn từ
cho cỏc thuờ bao IPTV một giao diện với mạng PON. Nú nhận luồng tớn hiệu dạng ỏnh sỏng, giỏm sỏt địa chỉđược gỏn trong cỏc gúi tin và chuyển đổi thành tớn cỏc tớn hiệu điện. Kết cuối ONT cú thế định vị ở bờn trong hoặc bờn ngoài nhà thuờ bao,
được cung cấp nguồn từ trong nhà và bao gồm cỏc mạch vũng (bypass) cho phộp
điện thoại vẫn hoạt động bỡnh thường khi nguồn bị hỏng. Phần lớn cỏc kết cuối ONT gồm cú một giao diện Ethernet cho đường dữ liệu, một cổng RJ-11 cho kết nối vào hệ thống điện thoại gia đỡnh và một giao diện cỏp đồng trục để cung cấp cỏc kết nối tới tivi. Kết cuối ONT cũng làm nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu thành tớn hiệu quang để truyền trờn mạng PON. Cụng nghệ mạng PON bao gồm cỏc loại APON, BPON, EPON, GPON và GEPON hỗ trợ cho IPTV.
b) Mạng quang tớch cực
Mạng quang tớch cực AON (Active optical network) sử dụng cỏc thiết bị chuyển mạch cú sử dụng nguồn điện giữa trung tõm dữ liệu IPTV và đầu cuối người dựng. Trong thực tế, cấu trỳc mạng AON sử dụng cỏc chuyển mạch Ethernet đặt tại vị trớ giữa trung tõm dữ liệu IPTV và điểm kết cuối của mạng cỏp quang và tớn hiệu được chuyển mạch point to point [1].
1.4.3.2. IPTV phõn phối trờn mạng ADSL
Trong một vài năm gần đõy cú một số lớn cỏc cụng ty viễn thụng trờn khắp thế giới tuyờn bố tham gia vào thị trường IPTV. Sự tham gia của cỏc cụng ty viễn thụng vào thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đến kết quả là cỏc nhà cung cấp truyền hỡnh cỏp và mạng băng rộng khụng dõy đưa ra cỏc dịch vụ thoại và truy cập Internet
để cạnh tranh. Đỏp lại, cỏc cụng ty viễn thụng đang nắm giữ thuận lợi là hạ tầng mạng DSL bắt đầu đưa ra cỏc dịch vụ truyền hỡnh thế hệ tiếp theo cho thuờ bao của họ. Chỳ ý rằng DSL là cụng nghệ cho phộp cỏc nhà cung cấp viễn thụng phõn phối cỏc dịch vụ băng thụng lớn trờn sợi dõy cỏp đồng đang dựng chỉ để truyền thoại. Một số mạng băng rộng dựa trờn DSL hiện cú được kế thừa từ cỏc chuẩn DSL cú khả năng hỗ trợ cỏc dịch vụ video tốc độ cao. Tuy nhiờn cỏc mạng đú bị hạn chế
trong việc phõn phối luồng dữ liệu IP tới mỗi hộ gia đỡnh. Trong một số trường hợp nú khụng thể gửi tớn hiểu truyền hỡnh chất lượng chuẩn trờn mạng truy cập DSL.
Việc tăng quỏ trỡnh thực thi được yờu cầu cho IPTV cú thểđạt được bằng cỏch triển khai cỏc cụng nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL.
a) ADSL
Đường dõy thuờ bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL là cụng nghệ kết nối
điểm – điểm, nú cho phộp cỏc nhà cung cấp viễn thụng phõn phối cỏc dịch vụ băng thụng rộng trờn đường dõy cỏp đồng điện thoại đang tồn tại. Nú được gọi là “bất đối xứng” vỡ thụng tin được truyền từ trung tõm dữ liệu tới thiết bị IPTVCD nhanh hơn thụng tin được truyền từ IPTVCD tới trung tõm dữ liệu. ADSL cho phộp tốc độ
downstream là 8 Mbps và tốc độ upstream là 1,5 Mbps. Điểm trở ngại chớnh của ADSL là phụ thuộc vào khoảng cỏch tớnh từ trung tõm dữ liệu của nhà cung cấp tới nhà khỏch hàng. Nếu nhà khỏch hàng ở gần trung tõm dữ liệu thỡ chất lượng dịch vụ
tốt hơn những nhà ở xa. Dịch vụ ADSL giới hạn khoảng cỏch trờn là 5,5 Km. Cỏc thiết bị ADSL cung cấp một kết nối kỹ thuật số trờn mạng PSTN, tuy nhiờn tớn hiệu truyền là tớn hiệu tương tự. Cỏc mạch ADSL phải sử dụng tớn hiệu tương tự vỡ mạng mạch vũng nội hạt (local loop) khụng cú khả năng truyền cỏc tớn hiệu mó húa dạng số. Vỡ thế, một modem tại trung tõm dữ liệu IPTV chịu trỏch nhiệm chuyển đổi dữ
liệu số thành cỏc tớn hiệu tương tự để cú thể truyền được. Tương tự, tại nhà khỏch hàng cũng cú một modem chịu trỏch nhiệm chuyển đổi cỏc tớn hiệu tương tự thành tớn hiệu số ban đầu trước khi đi vào thiết bị IPTVCD. Cỏc thiết bịđược sử dụng để
triển khai dịch vụ IPTV trờn mạng ADSL như trờn hỡnh 1.5 bao gồm:
- Modem ADSL: Modem thường kết nối bằng cổng USB hoặc giao tiếp Ethernet từ mạng gia đỡnh hoặc PC tới đường line DSL. Đa số modem hiện này đều được tớch hợp chức năng định tuyến để hỗ trợ cỏc dịch vụ dữ liệu và truy cập Internet tốc
độ cao.
- Bộ lọc POTS: người dựng được kết nối với Internet bằng kết nối băng thụng rộng ADSL sẽ sử dụng một thiết bị gọi là bộ lọc POTS để lọc tớn hiệu dữ liệu từ cỏc tớn hiệu thoại. Bộ lọc sẽ lọc tớn hiệu tới thành tớn hiệu tần số thấp đưa tới điện thoại và tần số cao đưa tới mạng gia đỡnh.
đường dõy thuờ bao số. Tại mỗi tổng đài khu vực (Regional Office) của nhà cung cấp dịch vụ IPTV, DSLAM nhận cỏc kết nối của thuờ bao trờn đường dõy cỏp đồng, tập hợp chỳng lại và kết nối trở lại trung tõm dữ liệu IPTV bằng cỏp quang tốc độ
cao dựa trờn mạng đường trục. Để triển khai IPTV, DSLAM thường hỗ trợ truyền dẫn đa điểm (multicast) và chịu trỏch nhiệm trong việc phõn phối nội dung IPTV từ
tổng đài khu vực tới cỏc thuờ bao IPTV. DSLAM cú hai loại là DSLAM lớp 2 và DSLAM nhận biết IP.
Hinh 1.5. IPTV trờn cấu trỳc mạng ADSL
- DSLAM lớp 2 hoạt động tại lớp 2 trong mụ hỡnh OSI và thực hiện cỏc chức năng như chuyển mạch lưu lượng giữa Ethernet và ATM, chuyển tiếp cỏc lưu lượng mạng ngược dũng (up-stream) và ngăn ngừa can nhiễu giữa cỏc thuờ bao IPTV.
- DSLAM nhận biết IP hỗ trợ cỏc giao thức IP hoạt động tại lớp 3 trong mụ hỡnh OSI. Cỏc chức năng tiờn tiến được tớch hợp trong cỏc DSLAM nhận biết IP là tỏi tạo cỏc kờnh truyền hỡnh quảng bỏ và kờnh thực hiện theo lệnh.
Cụng nghệ ADSL là một ý tưởng cho cỏc dịch vụ tương tỏc khỏc nhau, tuy nhiờn, đú khụng phải là giải phỏp tốt nhất để phõn phối nội dung IPTV do cỏc nguyờn nhõn sau:
- Tốc độ dữ liệu: tốc độ tối đa của ADSL là 8 Mbps chỉ hỗ trợ sử dụng tốt cho hai kờnh truyền hỡnh chất lượng cao và một số lưu lượng Internet nờn sẽ khụng thể đỏp ứng được cho cỏc nhà cung cấp IPTV khi phõn phối cỏc chương trỡnh lớn tới
thuờ bao của họ.
- Tớnh tương tỏc: vỡ cụng nghệ ADSL tốc độ download thấp hơn tốc độ upload, do vậy nú sẽ hạn chế trong việc cung cấp cỏc dịch vụ ngang hàng (peer-to-peer) yờu cầu băng thụng download và upload bằng nhau. Do đú, cỏc nhà cung cấp dịch vụ
mạng bắt đầu triển khai cỏc cụng nghệ ADSL tiờn tiến để khắc phục cỏc hạn chế, và ADSL2 là một trong cỏc cụng nghệđú.
b) ADSL2
Cú 3 loại khỏc nhau của họ ADSL2:
- ADSL2: ADSL2 là phiờn bản đầu tiờn của ADSL2 được phờ chuẩn bởi ITU vào năm 2003. ADSL2 bao gồm một số cải tiến so với chuẩn ADSL gốc cú cỏc tốc
độ download cao hơn và khoảng cỏch từ tổng đài trung tõm tới modem của thuờ bao xa hơn [3].
- ADSL2+: Cú tốc độ lờn tới 20 Mbps và hoạt động tốt trong khoảng 1,5 Km tớnh từ tổng đài trung tõm tới modem nhà thuờ bao [3].
- ADSL(Reach): Khoảng cỏch lờn tới 6 Km tớnh từ tổng đài trung tõm gần nhất tới nhà thuờ bao [3].
c) VDSL
Đường dõy thuờ bao số tốc độ cao VDSL (Very high speed Digital Subscriber Line) dựa trờn những nguyờn lý cơ bản như cụng nghệ ADSL2+. Nú loại trừ được hiện tượng “thắt cổ chai” và hỗ trợ khả năng tốc độ rất lớn cho phộp cỏc nhà cung cấp dịch vụ đủđiều kiện để đưa ra cho cỏc thuờ bao IPTV rất nhiều dịch vụ để lựa chọn bao gồm cả VoD và truyền hỡnh quảng bỏ định dạng HD. VDSL cũng được thiết kếđể hỗ trợ cỏc truyền dẫn của chuyển mạch ATM và lưu lượng IP trờn cỏp đồng, điều đú rất cú lợi cho cỏc nhà cung cấp khi họ muốn kế thừa cỏc mạng ATM trờn hạ tầng mạng IP. Một số thành viờn trong họ gia đỡnh VDSL như
sau:
- VDSL1: Đõy là cụng nghệ được thụng qua năm 2004. Nú hoạt động tại tốc độ
giới hạn cao hơn 55 Mbps cho kờnh hướng xuống và 15 Mbps cho hướng lờn. Tuy nhiờn nú chỉ hoạt động được trong khoảng cỏch ngắn.[3]
VDSL2: Là một cải tiến từ VDSL1 và được định nghĩa trong kiến nghị G.993.2 của ITU-T. Nú cú thể được chia nhỏ thành VDSL2 (Long Reach) cú thể cung cấp cho cỏc thuờ bao IPTV tốc độ truy cập băng rộng là 30 Mbps cỏch tổng đài trung tõm từ 1,2 – 1,5 km và VDSL2 (Short Reach) cú tốc độ 100 Mbps cho kờnh hướng xuống trong khoảng cỏch 350 m, tốc độ kờnh hướng lờn khụng đạt được 100 Mbps [3].
Cỏc đặc tớnh mới của VDSL2 như cải thiện chất lượng dịch vụ QoS và cải tiến kỹ thuật mó húa tất cả đều thớch hợp để phõn phối cỏc ứng dụng triple-play. Điểm tớch cực chớnh của DSL cho cỏc hệ thống IPTV trong thực tế là nú lợi dụng mạng dõy dẫn đang tồn tại trờn thế giới hiện nay. Điểm tiờu cực là tất cả cỏc mạng DSL
đều phải cõn bằng giữa khoảng cỏch và dung lượng băng thụng, tức là tốc độ của DSL sẽ giảm nếu khoảng cỏch từ thuờ bao tới tổng đài trung tõm tăng lờn.
1.4.3.3. IPTV phõn phối trờn mạng truyền hỡnh cỏp
Cỏc mạng truyền hỡnh cỏp truyền thống CATV (Cable Television) đó cú
được sự vượt trội trong việc phõn phối hàng trăm kờnh truyền hỡnh đồng thời tới hàng ngàn user. Cỏc hệ thống này dễ dàng thờm cỏc thuờ bao mới bằng cỏch tỏch và khuếch đại tớn hiệu. Trong quỏ khứ, tớnh tương tỏc đó bị giới hạn hoặc khụng được sử dụng tại tất cả cỏc hệ thống, tất cả nội dung chỉ gửi trực tiếp tới người xem. Ngày nay cỏc nhà khai thỏc CATV đó bắt đầu tỡm kiếm cỏc hệ thống phõn phối video với nhiều cải tiến, điều đú cho phộp họ đưa ra dịch vụ triple-play video, voice và dịch vụ dữ liệu. Cụng nghệ IP là cụng nghệ nền tảng cho việc hội tụ cỏc dịch vụ khỏc.
Để hiểu việc phõn phối nội dung IPTV trờn mạng truyền hỡnh cỏp về mặt cụng nghệ
trong vấn đề này, trước tiờn ta cần cú cỏc khỏi niệm cơ bản về mạng hỗn hợp HFC.
- Tổng quan về kỹ thuật HFC: Nếu mạng truyền hỡnh cỏp cú thể sử dụng trờn cỏc vựng đặc thự thỡ khỏch hàng cú thể truy cập IPTV từ mạng dựa trờn kỹ thuật cỏp