Hình 4.4 Mơ tả một cấu trúc mạng cáp IPTV đƣợc tạo thành từ sự kết hợp các thiết bị của công nghệ RF và công nghệ IP. Một số thiết bị phần cứng đƣợc mơ tả trên Hình 4.4 bao gồm Switch hay Router GigE (Gigabit Ethernet), mạng truyền dẫn quang, và bộ điều chế biên.
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
Switch hay Router GigE (Gigabit Ethernet) với GigE đƣợc xem nhƣ là một giao thức vận chuyển đƣợc lựa chọn để kết nối các thành phần mạng IP. GigE thƣờng đƣợc sử dụng cho các ứng dụng địi hỏi dung lƣợng cao, ví dụ nhƣ VoD. Router GigE tập hợp lƣu lƣợng IPTV và cung cấp các kết nối tới mạng truy cập lõi.
Mạng truyền dẫn quang là mạng lõi cung cấp con đƣờng mạng giữa máy chủ hình ảnh trong trung tâm nội dung và các bộ điều chế tại các biên của mạng. Mạng lõi có thể là mạng quang đồng bộ SONET, mạng ATM và mạng ghép kênh phân chia theo mật độ bƣớc sóng DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).
Bộ điều chế biên bao gồm các bộ điều chế đƣợc đặt tại các tổng đài khu vực nhận nội dung IPTV từ mạng lõi, chuyển đổi nội dung từ các gói IP sang RF và phân phối trên mạng HFC tới bộ giải mã STB.
Trong mơ hình trên tất cả nội dung đều đƣợc điều chế thành các sóng mang RF và đƣợc biên dịch thành RF băng thông ngõ ra, thƣờng nằm trong dải từ 50 MHz cho tới 860 MHz. Một số hệ thống hoạt động với tần số lên tới 1 GHz, với các tần số cao thƣờng đƣợc dành riêng cho các dịch vụ thoại và dữ liệu. Từ trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp dịch vụ, một đƣờng trung kế lớn đƣợc sử dụng để phân phối tín hiệu băng rộng tới các Hub phân phối. Từ Hub phân phối, tín hiệu băng thơng rộng đƣợc gửi tới mạng truyền dẫn quang, thơng qua mạng HFC, các tín hiệu băng thông đƣợc gửi tới bộ STB trong nhà khách hàng.
4.5 Phân phối IPTV trên hệ thống Wimax
4.5.1 Đặc điểm
Wimax (Worldwide Interoperability of Microwave Access) là diễn đàn tƣơng tác toàn cầu cho truy cập vi ba. Nó là phiên bản không dây đƣợc chuẩn hóa của Ethernet để thay thế các cơng nghệ có dây (nhƣ các modems cáp, DSL, và các liên lết T1/E1).
Wimax có một số các đặc điểm nhƣ khả năng truyền multicasting, chuyển kênh tức thời, sự chuyển động Jitter, thông tin cộng thêm vào dữ liệu, thiết kế máy thu phát, tiêu thụ nguồn, khả năng hệ thống, khả năng di động, tối đa số thuê bao,
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
phát triển nhanh mạng truy cập băng rộng không dây, và hỗ trợ các xu hƣớng tƣơng lai.
Khả năng truyền multicasting là ƣu điểm lớn nhất của WiMAX. Kỹ thuật multicasting cho phép trạm cơ sở BS (Base Station) gởi các gói hình ảnh đến một tập các trạm. Ví dụ, trực tiếp một chƣơng trình với một số lớn ngƣời xem có thể xem đƣợc chƣơng trình đồng thời. Dùng đặc điểm multicasting của WiMAX, tất cả ngƣời sử dụng đều đƣợc phục vụ chƣơng trình mà chỉ cần một băng thơng nhỏ. Điều này, có thể ứng dụng mở rộng cho bất kỳ chƣơng trình TV nào muốn phục vụ cho nhiều ngƣời xem.
Đặc điểm chuyển kênh tức thời đƣợc hiểu là trên mạng IP, việc chuyển kênh gặp nhiều thách thức hơn vì tại một thời điểm chỉ một dịng truyền hình ảnh đƣợc truyền đến TV. Khi ngƣời xem TV muốn thay đổi kênh, họ nhấn điều khiển để gửi tín hiệu đến bộ định tuyến trên mạng. Sau đó, bộ định tuyến dừng gửi dòng truyền đang thực thi để gửi dòng truyền mới dựa trên yêu cầu kênh. Điều này, tạo ra một thời gian trễ giữa thời gian bộ định tuyến dừng gửi kênh cũ và sau đó bắt đầu gửi kênh yêu cầu mới. Điều này, sẽ thực sự tồi tệ khi bộ định tuyến nhận nhiều yêu cầu chuyển kênh ở cùng thời điểm.
Sự chuyển động Jitter trong Wimax là một vấn đề khác xảy ra khi mạng IP xử lý hình ảnh nhƣ cách thức xử lý dữ liệu bất kỳ trên mạng. Trong mạng IP, dữ liệu đƣợc chia thành các gói nhỏ và sau đó gửi tách biệt. Ở đích đến, tất cả các gói dữ liệu đƣợc tập hợp, lắp ráp lại. Khi truyền hình ảnh trên mạng IP, dữ liệu hình ảnh cũng phải trải qua các quá trình tƣơng tự. Đối với các tập tin dữ liệu thông thƣờng, hệ thống này hoạt động tốt, nhƣng với dữ liệu hình ảnh thì lại xảy ra vấn đề. Các tập tin hình ảnh có dung lƣơng rất lớn và để gửi hồn tất một tập tin sẽ mất nhiều thời gian có thể lên đến vài giờ. Giải pháp là cho phép hình ảnh hoạt động ngay khi nhận đƣợc các gói dữ liệu hình ảnh. Tuy nhiên, do các yếu tố nhƣ thay đổi định tuyến, nghẽn mạng hoặc trơi thời gian, các gói khơng đến đích theo một tốc độ giống nhau hoặc thậm chí sai thứ tự gói. Vấn đề này gọi là sự chuyển động Jitter. Giải pháp cho vấn đề này là dùng một bộ đệm Jitter. Bộ đệm Jitter lƣu các gói khi chúng đƣợc gửi
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
đến. Những gói này đƣợc tập hợp và sắp xếp lại trong bộ đệm,vì thế, có thể chèn đƣợc các gói đến trễ.
Thơng tin cộng thêm vào dữ liệu, tức là, trong hệ thống làm việc theo gói thì mỗi lớp đƣợc cộng thêm một lƣợng thông tin đáng kể vào đầu gói nên làm giảm hiệu quả băng thơng của dữ liệu chính nằm trong phần tải trọng. WiMAX phải đóng gói các khung ở lớp điều khiển truy nhập phƣơng tiện MAC (Media-access Control). Do đó, nó có thể loại bỏ thơng tin tải trọng tiêu đề và kỹ thuật nén theo thứ tự sẽ giảm số lƣợng thông tin cộng thêm ở lớp vật lý và lớp MAC.
Với đặc điểm về việc thiết kế máy thu phát thì các hệ thống WiMAX dùng máy thu phát vơ tuyến có hiệu suất cao. Các thông số của máy thu phát có độ ổn định cao, nhiễu thấp, mức tuyến tính cao và dải động rộng. Bên cạnh đó, để hỗ trợ IPTV và các ứng dụng hình ảnh thì u cầu băng thơng rộng cũng đƣợc đáp ứng.
Tiêu thụ nguồn là một vấn đề quan trọng khác trong thiết kế hệ thống WiMAX nhằm hỗ trợ các dịch vụ IPTV. Một chƣơng trình TV có thể diễn ra trong vài giờ, do đó hệ thống phân phối sẽ tiêu thụ nguồn nhiều. Một cách tốt để giảm tiêu thụ nguồn là thực thi các chế độ hoạt động khác nhau thay đổi theo u cầu (ví dụ, chế độ khơng sử dụng, chế độ ngủ). Một cách khác để tiết kiệm năng lƣợng là dùng máy thu có độ nhạy cao.
Khả năng của hệ thống Wimax, tức là, hệ thống phải có khả năng hỗ trợ nhiều ngƣời sử dụng. Cách tốt để gia tăng khả năng của hệ thống là dùng anten có độ lợi cao có thể phân phối trên nhiều hƣớng đến một lƣợng lớn khách hàng.
Khả năng di động thể hiện ở việc IPTV đƣợc kỳ vọng cung cấp khả năng truy cập mọi nơi với khả năng hỗ trợ di động. Việc cung cấp các dịch vụ đến ngƣời dùng di động luôn gặp nhiều thách thức, đặc biệt là với các dịch vụ đa phƣơng tiện. Tuy nhiên, với ƣu điểm của WiMAX là hỗ trợ truyền dữ liệu ở tốc độ di chuyển cao, đặc điểm mà các hệ thống truyền hình cáp khơng có đƣợc đã tạo ra ƣu thế lớn cho WiMAX.
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
Tối đa số thuê bao trong hệ thống Wimax đòi hỏi rõ ràng, sự thành công của việc triển khai các dịch vụ IPTV đƣợc xác định theo thời gian phát triển và của các hoạt động mang lại lợi nhuận. Việc đạt đƣợc số thuê bao tối đa sớm nhất có thể với chƣơng trình, dịch vụ IPTV triển khai mới là đích đến cho bất kỳ nhà cung cấp dịch vụ nào. Trong thực tế, việc truy cập dựa trên mạng xDSL và cáp băng rộng không phải luôn sẵn sàng đáp ứng nhất là trong một số vùng có khoảng cách địa lý lớn hoặc mật độ ngƣời sử dụng thƣa. Nhƣ một giải pháp mới hiệu quả về kỹ thuật để triển khai mạng truy cập, WiMAX có khả năng phát triển mạng dễ dàng tƣơng tự nhƣ các kỹ thuật mạng khơng dây khác, nhƣng WiMAX có vùng phủ sóng dịch vụ lớn hơn và băng thơng rộng. Chi phí cho phát triển cơ sở hạ tầng và cung cấp dịch vụ có thể giảm đến mức kinh ngạc. Việc phân phối các dịch vụ IPTV trên WiMAX bổ sung cho khả năng cung cấp IPTV hiện nay đó là khả năng cung cấp dịch vụ cho số lƣợng tối đa các thuê bao trên cùng một cơ sở hạ tầng, và đặc biệt là cung cấp khả năng truy cập tốt hơn đến nguốn tài nguyên nội dung hình ảnh cho ngƣời sử dụng di động.
Phát triển nhanh mạng truy cập băng rộng không dây, ở đây, các công ty Viễn thông đã và đang nỗ lực tìm cách để hỗ trợ các dịch vụ ba trong một triple-play hoặc dịch vụ di động quadruple-play. WiMAX đƣợc xem nhƣ một giải pháp để cung cấp các dịch vụ mới nhƣ truy cập mạng băng rộng không dây và thoại di động trên nền IP. Việc triển khai IPTV trên WiMAX có thể đạt đƣợc hiệu quả cao nhƣ giảm chi phí khi cung cấp đƣợc nhiều dịch vụ hơn so với các dịch vụ hiện có trên cùng một cơ sở hạ tầng.
Hỗ trợ các xu hƣớng tƣơng lai nhƣ hỗ trợ di động, cung cấp khả năng truy cập đến các nội dung khơng đƣợc quản lý, hỗ trợ hình ảnh chất lƣợng cao HDTV. Về kỹ thuật, WiMAX đƣợc hỗ trợ về cấp phát băng thông dành riêng, và hỗ trợ nghiêm ngặt QoS cho bốn loại dịch vụ là UGS (Unsolicited Service), rtPS (real-time Polling Service), lƣu lƣợng BE (Best Effort). Việc hỗ trợ rtPS trong truy cập băng rộng không dây sẽ đảm bảo các yêu cầu về băng thông đối với các nội dung đƣợc quản lý của các nhà cung cấp dịch vụ IPTV, đặc biệt là đối với các kênh truyền hình chất
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
lƣợng cao HDTV (High Definition Television) và các kênh truyền hình quảng bá tiêu chuẩn SDTV (Standard Definition Television) có trả tiền. Hiện nay, ngày càng nhiều cổng thông tin trên mạng Internet cung cấp phong phú nguồn nội dung và hình ảnh theo yêu cầu miễn phí, sức thu hút sẽ rất lớn khi cho phép không chỉ các thuê bao IPTV mà còn các ngƣời dùng di động truy cập đến nguồn nội dung không đƣợc quản lý này mà không ảnh hƣởng đến chất lƣợng và hiệu năng của các nội dung có trả tiền khác. Sự kết hợp của các dịch vụ RTPS và BE có thể đƣợc tính tốn để hỗ trợ các yêu cầu này nhằm đạt đƣợc sự linh hoạt và kinh tế nhất mà không làm ảnh hƣởng chất lƣợng của hệ thống phân phối. Việc mở rộng khả năng hỗ trợ các xu hƣớng tƣơng lai của dịch vụ IPTV trên cơ sở hạ tầng mạng truy cập WiMAX tạo ra viễn cảnh phát triển lâu dài hứa hẹn mang đến hiệu quả kinh tế cho hoạt động IPTV.
4.5.2 Cấu trúc hệ thống Wimax
Sơ đồ cấu trúc một hệ thống phân phối IPTV trên WiMAX (đến một thuê bao cố định) minh họa trong Hình 4.5.