1.5.1 Xử lý nội dung
Cỏc hệ thống xử lý nội dung tiếp nhận cỏc tớn hiệu video thời gian thực từ rất nhiều nguồn khỏc nhau, hỡnh thức của chỳng là một định dạng thớch hợp để STB cú thể giải mó và hiển thị trờn màn hỡnh. Tiến trỡnh này bao gồm cỏc chức năng sau:
- Nộn: Cỏc nguồn video tương tự, quỏ trỡnh nộn số được thực thi trờn mỗi tớn hiệu video trước khi nú được phỏt lờn hệ thống IPTV. Tốc độ cao nhất của dữ liệu video và độ dài của gúi tin được thực hiện sao cho phự hợp với tất cả cỏc nguồn video đầu vào, và để đơn giản húa cụng việc truyền dẫn và cỏc chức năng ghộp kờnh.
- Chuyển mó: Cỏc luồng video tương tự đó được định dạng số, đụi khi
nú cần được chuyển đổi sang thuộc tớnh MPEG hoặc cấp độ luồng thớch hợp với bộ STB. Chuyển mó nội dung định dạng HD cung cấp chuẩn để chuyển mó gốc là MPEG 2 để cú được băng thụng thấp hơn cho mạng DSL.
- Chuyển đổi tốc độ: Bản chất của việc chuyển đổi tốc độ là tiến trỡnh chuyển đổi tốc độ bit của luồng video số tới. Vớ dụ như luồng chuẩn SD là 4,5 Mbps cú thể cần phải giảm xuống 2,5 Mbps để sử dụng trong hệ thống IPTV.
- Nhận dạng chương trỡnh: Mỗi luồng video cần được ghi một nhón duy nhất trong hệ thống IPTV, do đú cỏc thiết bị ghộp kờnh và cỏc bộ STB cú thể xỏc định chớnh xỏc cỏc luồng video. Mỗi chương trỡnh audio hay video bờn trong mỗi luồng truyền dẫn MPEG phải được xử lý để đảm bảo khụng cú sự trựng lẫn chương trỡnh. Việc xử lý nội dung cú thể được thực thi trờn một luồng video trực tiếp hoặc đó được lưu trữ bờn trong video server.
1.5.2 VoD và Video server
Cấu trỳc của hệ thống VoD sử dụng cụng nghệ video-over-IP bao gồm 4 thành phần chớnh. Đầu tiờn, nội dung phải được xử lý cho việc lưu trữ và phõn phối bằng quỏ trỡnh nộn và mật mó tại trạm tiền xử lý nội dung. Một VoD server lưu trữ nội dung và tạo luồng gửi tới thuờ bao. Mỗi thuờ bao sẽ cú một bộ STB để nhận và giải mó nội dung, sau đú đưa lờn màn hỡnh hiển thị. Bộ STB cũng cung cấp cho thuờ bao một danh sỏch cỏc dịch vụ từ thành phần quản lý thuờ bao và hệ thống truy cập cú điều kiện. Đõy là một hệ thống con nhận cỏc lệnh từ thuờ bao, gửi những lệnh thớch hợp tới VoD server và phõn phối cỏc key giải mó cho cỏc bộ STB.
Cỏc video server là yếu tố cần thiết cho mọi hệ thống VoD, do chỳng tạo ra cỏc luồng video trong thực tế và gửi chỳng tới mỗi thuờ bao. Cỏc server cú dung lượng bộ nhớ lớn nhỏ khỏc nhau tựy thuộc vào cỏc ứng dụng khỏc nhau. Trong phần này chỉ để cập đến một số khớa cạnh của cỏc server và cỏch thức chỳng được sử dụng cho việc phõn phối nội dung. Dung lượng lưu trữ nội dung được hỗ trợ trờn một server cú thể lớn hoặc nhỏ. Sẽ khụng phự hợp nếu server lưu trữ nhiều nhưng chỉ phục vụ một số ớt thuờ bao.
Hỡnh 1.7. Cấu hỡnh hệ thống VoD
Khi đầu tư xõy dựng một server, cần phải chỳ ý tới dung lượng của server để cú thể đỏp ứng cỏc yờu cầu đặt ra. Video server cú thể là một trong cỏc loại sau:
- Cỏc server sản xuất được sử dụng trong cụng việc sản xuất cỏc video, vớ dụ như trong cỏc mạng truyền hỡnh. Để cho cỏc đối tượng này, một server cần phải cú được nội dung lý tưởng nhất trong cỏc định dạng khỏc nhau và nhanh chúng phõn phối cỏc file chứa nội dung tới thuờ bao khi họ cần, cỏc server này dung lượng thường rất nhỏ. Thay vào đú, là cỏc thiết bị cú dung lượng lớn và hỗ trợ tốt việc tỡm nội dung, bao gồm cỏc cụng cụ hỗ trợ dữ liệu lớn và dữ liệu đú là cỏc file gồm nhiều phiờn bản.
- Cỏc server cỏ nhõn và cụng ty được sử dụng trong trườnghợp cú sốluồng video để phõn phối đồng thời thấp, vớ dụ như một gian hàng trưng bày của cụng ty cú từ 5 đến 10 người xem cựng một lỳc. Đõy là loại server thường được xõy dựng trờn PC với cỏc phần mềm được chuyờn dụng húa.
- Cỏc nhà cung cấp server cần cỏc server được thiết kế đặc biệt cú khả năng lưu trữ h àng nghỡn giờ nội dung chương trỡnh và khả năng phõn phối tới hàng trăm hoặc hàng nghỡn người xem cựng một lỳc. Dung lượng của cỏc hệ thống này thật sự rất lớn; vớ dụ để cung cấp cho 1000 user cựng một lỳc, với mỗi user là một luồng 2,5 Mbps. Như vậy server cần cú tốc độ dữ liệu xuất ra là 2,5 Gbps.
Hỡnh 1.8 Mụ hỡnh triển khai Server
Cỏc nhà cung cấp sử dụng hai phương thức để phõn phối server trong mạng của họ. Đầu tiờn là phương thức tập trung húa, cỏc server lớn, dung lượng cao được xõy dựng tại những vị trớ trung tõm, chỳng phõn phối nội dung cho thuờ bao thụng qua cỏc liờn kết tốc độ cao kết nối tới mỗi nhà cung cấp dịch vụ nội hạt. Phương thức thứ hai là phõn phối húa server, ở đú cỏc server nhỏ hơn được đặt tại cỏc vị trớ gần thuờ bao và server chỉ cung cấp cho cỏc thuờ bao trong vựng đú. Trung tõm Library server sẽ download cỏc bản
copy nội dung cung cấp cho cỏc Hub server phõn phối cú yờu cầu. Trong phương thức tập trung húa thỡ giảm được số lượng server cần phải xõy dựng, giảm giỏ thành trong việc truyền dẫn và lưu trữ nội dung tại cỏc vị trớ khỏc nhau. Cũn trong phương thức phõn phối húa thỡ giảm được số lượng băng thụng cần thiết giữa cỏc vị trớ. Cả hai phương thức đều được sử dụng trong thực tế, dung lượng của VoD server phụ thuộc vào cấu trỳc hệ thống và sở thớch của người xem.
1.5.3 Cỏc hệ thống hỗ trợ hoạt động
Việc phõn phối cỏc dịch vụ video tới khỏch hàng yờu cầu nhiều thiết bị phần cứng cú độ tin cậy cao. Một phần mềm lớn cũng được yờu cầu để quản lý số lượng cụng việc khổng lồ đú, từ việc thụng bỏo cho khỏch hàng về cỏc chương trỡnh trờn cỏc kờnh broadcast khỏc nhau cho tới dữ liệu cần thiết cho việc lập hoỏ đơn cỏc dịch vụ mà khỏch hàng đó đăng ký. Tập trung lại, cỏc hệ thống phần mềm này gọi là ệ thống hỗ trợ hoạt động OSS (Operations Support Systems) và nú cú thể bao gồm nhiều dạng khỏc nhau. Một số chức năng được cung cấp bởi cỏc hệ thống IPTV OSS như sau:
- Hướng dẫn chương trỡnh điện tử EPG (Electronic Program Guide) cung cấp cho người xem lịch phỏt kờnh broadcast và tờn cỏc chương trỡnh VoD sẵn cú. Hướng dẫn này cú thể bao gồm cả cỏc kờnh broadcast thụng qua việc lựa chọn chương trỡnh hoặc hướng dẫn chương trỡnh tương tỏc cho phộp user lờn lịch cỏc kờnh được phỏt trong tương lai. Một số cỏc nhà khai thỏc dịch vụ IPTV sử dụng cỏc cụng ty bờn ngoài để cung cấp dữ liệu hướng dẫn chương trỡnh.
- Hệ thống phõn quyền được yờu cầu khi cỏc thuờ bao đăng ký xem nội dung thụng qua hệ thống IPTV. Hệ thống này cần cú khả năng kiểm tra thụng tin tài khoản của khỏch hàng, đú là căn cứ để hệ thống phõn quyền cú thể đỏp ứng cỏc yờu cầu của thuờ bao hay khụng. Hệ thống này cần kết nối với hệ thống lập húa đơn thuờ bao. Truy cập nội dung trực tuyến (e-mail, web) được
cung cấp bởi một số hệ thống IPTV, cho phộp user cú thể xem nội dung trờn PC tương tự như xem trờn Tivi nhưng khụng cần bộ giải mó IP STB.
- Hệ thống lập hoỏ đơn và quản lý thuờ bao sẽ bảo quản dữ liệu chớnh về mỗi thuờ bao, bao gồm hợp đồng, cỏc chi tiết hoỏ đơn, cỏc trạng thỏi tài khoản, và cỏc thụng số nhận dạng thiết bị.
- Cỏc hệ thống OSS cú thể là thành phần đầu tư chớnh của cỏc nhà cung cấp dịch vụ IPTV về cả thời gian lẫn tiền bạc. Bởi vỡ nú đảm bảo cỏc phần mềm cần thiết được mua từ nhiều nhà cung cấp khỏc nhau sẽ thực thi đầy đủ cỏc chức năng đó được lựa chọn bởi nhà cung cấp. Việc tớch hợp cỏc hệ thống này cú thể mất nhiều thỏng, và nhiều cụng việc cần được hoàn thành trước khi cung cấp dịch vụ cho số lượng lớn thuờ bao. Hơn nữa, cỏc chi phớ trờn là yếu tố để cố định giỏ dự dịch vụ thu hỳt được 1000 hay 100000 thuờ bao. Cũng như vậy, chi phớ lắp đặt cỏc hệ thống OSS cần được xem xột cẩn thận trong kế hoạch kinh doanh của cỏc nhà cung cấp dịch vụ, việc tớnh toỏn chi phớ lắp đặt OSS nằm trong giai đoạn đầu tiờn của kế hoạch triển khai, cỏc chi phớ này cú thể vượt trội giỏ thành của phần cứng hệ thống cho số lượng thuờ bao thấp hơn.
Hơn nữa, giỏ thành để bảo dưỡng cơ sở dữ liệu sẽ khụng được xem xột khi triển khai mụ hỡnh kinh doanh cho một hệ thống IPTV
TểM TẮT
Chương này chỳng ta đi tỡm hiểu tổng quan về dịch vụ IPTV, chủ yếu là khỏi niệm và cỏc chức năng của nú. IPTV là một hệ thống cho phộp phõn phối cỏc chương trỡnh thực, phim truyện và cỏc nội dung video khỏc trờn cựng một mạng nền IP. Hạ tầng cơ sở IPTV end to end bao gồm cỏc thành phần như mạng phõn phối IPTV, trung tõm dữ liệu IPTV, bộ giải mó STB hoặc cỏc gateway và mạng gia đỡnh.
Ngoài cấu trỳc cơ sở hạ tầng, cấu trỳc mạng IPTV cũn được cụ thể bằng cỏc cấu trỳc chức năng. Cấu trỳc chức năng sẽ cụ thể húa nhiệm vụ
của từng thành phần tham giao vào mạng phõn phối IPTV. Cấu trỳc chức năng bao gồm 6 chức năng cung cấp nội dung, phõn phối nội dung, điều khiển, vận chuyển, thuờ bao và bảo an.
Khi triển khai mạng IPTV để phõn phối nội dung cho thuờ bao thỡ vấn đề cần quan tõm là cỏc cơ chế được sử dụng. Cú ba cơ chế phõn phối là unicast, broadcast, và multicast. Tựy vào dịch vụ phõn phối mà cú cỏc cơ chế phõn phối thớch hợp, vớ dụ như để phõn phối dịch vụ VoD thỡ cần cơ chế multicast, nội dung chỉ được phõn phối cho những thuờ bao cú yờu cầu.
CHƯƠNG 2
CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV
Cỏc nhà khai thỏc mạng IPTV khi đưa vào sử dụng luụn hi vọng nú phỏt triển trờn phạm vi rộng với số lượng lớn người sử dụng.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 một số định nghĩa được sử dụng để diễn giải về loại mạng này như mạng mạch vũng (local loop), mạng “last mile”, mạng biờn (edge). Nhưng trong tài liệu này xin sử dụng định nghĩa là mạng truy cập băng rộng. 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. - Mạng Internet.
Tựy vào nhu cầu thực tế mà nhà cung cấp lựa chọn hệ thống phõn phối.Sau đõy chỳng ta đi vào nghiờn cứu cỏc mạng truy cập củ thể sử dụng trong hạ tầng IPTV.
2.1. 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. Cỏc cụng nghệ về sản xuất sợi quang gần đõy cho khả năng băng thụng lớn hơn, từ đú 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 được lắp đặt bởi cỏc cụng ty viễn thụng hoặc cụng ty cỏp. 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):
Như ta đó biết sợi quang được tập trung tại cỏc node, 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. Việc triển khai FTTN cho phộp người dựng nhận một gúi cỏc dịch vụ trả tiền bao gồm truyền hỡnh IPTV, truyền hỡnh chất lượng cao và video theo yờu cầu.
- 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 lề đường. 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 dựa trờn mạng quang cú khả năng phõn phối dung lượng dữ liệu cao tới người sử dụng trong hệ thống. 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 thụ động và mạng quang tớch cực.
2.1.1. Mạng quang thụ động
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 thành phần điện. Mạng quang thụ động được xõy dựng dựa trờn cỏc mạng FTTx theo cỏc tiờu chuẩn quốc tế. Tiờu chuẩn G.983 của ITU là tiờu chuẩn đang được sử dụng hiện nay.
Mạng PON theo tiờu chuẩn G.983 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 (vớ dụ như DSL) để truyền cỏc tớn hiệu IPTV vào thiết bị đầu cuối của mỗi hộ gia đỡnh.
Kết cuối đường quang OLT bao gồm cỏp quang và cỏc bộ chia quang để định tuyến lưu lượng mạng tới cỏc kết cuối mạng quang ONT.
- 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, khụng biến đổi quang - điện hoặc điện - quang. Bộ chia quang cũng được sử dụng để kết hợp nhiều tớn hiệu quang thành một tớn hiệu quang đơn. Bộ chia quang cho phộp 32 hộ gia đỡnh chia sẻ băng thụng của mạng FFTx.
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 xa để giảm chi phớ vận hành và bảo dưỡng.
Mục đớch chớnh của ONT là cung cấp cho cỏc thuờ bao IPTV một giao diện với mạng PON. Nú nhận luồng tớn hiệu dạng ỏnh sỏng, giỏm sỏt địa chỉ được gỏn trong cỏc gúi tin và chuyển đổi thành tớn hiệu điện. Kết cuối ONT