Tim Hieu Cong Nghe Iptv

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc của mình, em xin gửi lời cảm ơn đến: Thầy Lê Duy Khánh, người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành nội

dung báo cáo luận văn tốt nghiệp. Quý thầy cô trong Học viện công nghệ bưu chính viễn thông cơ sở tại

TPHCM, đặc biệt là các thầy cô khoa Điện tử - Viễn thông II, những người đã tận tình giảng dậy trang bị kiến thức để em hoàn thành được báo cáo luận văn tốt nghiệp. Và những kiến thức đó cũng sẽ là nền tảng cho tương lai nghề nghiệp của em sau này.

Gia đình và các bạn lớp D07VTH1, những người đã động viên và chia sẻ với em trong suốt thời gian học tập tại Học viện.

Cảm ơn mọi người rất nhiều! Trần Trung Hiếu

i

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, truyền hình dựa trên giao thức Internet IPTV đang phát triển mạnh mẽ

và tiến tới vị trí chủ chốt trong công nghiệp truyền hình thu phí, và đó cũng là dịch vụ thu hút được sự chú ý của rất nhiều các công ty viễn thông trên thế giới. IPTV là một hệ thống nhiều tiện ích, bạn có thể nhận cả tín hiệu truyền hình và video song song với các dịch vụ đa phương tiện khác trên cùng một kết nối Internet. Cụ thể, IPTV sử dụng một kết nối băng rộng và một hệ thống mạng phân phối các chương trình truyền hình sử dụng giao thức IP.

Trên thế giới IPTV đã được triển khai mạnh mẽ và thu được lợi nhuận rất lớn. Tại Việt Nam, IPTV được công ty FPT cung cấp đầu tiên vào tháng 3 năm 2006, và đầu tháng 5 năm 2009, VNPT bắt đầu cung cấp IPTV tại Hải Phòng. Như vậy, có thể thấy thị trường IPTV tại Việt Nam mới chỉ ở giai đoạn bắt đầu vì thế tiềm năng phát triển là rất lớn.

Với sự hướng dẫn của thầy Lê Duy Khánh và mong muốn hiểu được công nghệ mới, sau một thời gian tìm hiểu em đã hoàn thành được cuốn báo cáo luận văn tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu công nghệ IPTV”. Nội dung của báo cáo gồm có phần Lý thuyết và Thực hành được trình bày trong 4 chương như sau:

Chương I: Tổng quan về IPTV. Chương này trình bày khái niệm về IPTV, cấu

trúc mạng IPTV, vấn đề phân phối IPTV, các công nghệ cho IPTV và cuối cùng là một số dịch vụ và ứng dụng của IPTV.

Chương II: Các giải pháp phân phối mạng IPTV. Chương này đưa ra các giải pháp triển khai mạng phân phối nội dung IPTV. IPTV có thể được triển khai trên các mạng sau: mạng truy cập sợi quang, mạng ADSL, mạng truyền hình cáp và mạng Internet. Ngoài ra, chương này còn tìm hiểu một số công nghệ mạng lõi cho mạng IPTV.

Chương III: Quản lý mạng IPTV. Chương này tìm hiểu về hệ thống quản lý mạng IPTV; các vấn đề về quản lý cài đặt, các sự cố, quản lý dự phòng, quản lý QoS. Ngoài ra, chương này còn tìm hiểu việc giám sát, kiểm tra và xử lý các sự cố trên mạng IPTV.

Chương IV: Tìm hiểu thiết bị phần cứng và chương trình phần mềm trong mạng IPTV. Chương này tìm hiểu về các thiết bị phần cứng trong trung tâm dữ liệu Headend và mạng gia đình. Bên cạnh đó là các phần mềm chuyên dụng trong hệ thống mạng IPTV và một số chương trình Media Player để xem nội dung trên máy tính cá nhân.

Do IPTV là công nghệ mới và khả năng kiến thức còn hạn chế nên các lập luận,

đánh giá, trình bày trong báo cáo chưa được rõ ràng. Tuy vậy, nội dung báo cáo có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn muốn tìm hiểu và nắm rõ một số vấn đề cơ bản của công nghệ IPTV. Và qua đó cũng mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các bạn đọc để báo cáo được hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện Trần Trung Hiếu

ii

MỤC LỤC

Trang LỜI MỞ ĐẦU ...........................................................................................................i MỤC LỤC.................................................................................................................ii Danh mục hình vẽ......................................................................................................iv Danh mục bảng biểu ..................................................................................................iv Chương I TỔNG QUAN VỀ IPTV ...........................................................................1

1.1 Khái niệm IPTV ..............................................................................................1 1.2 Cấu trúc mạng IPTV ........................................................................................2

1.2.1 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV .....................................................................2 1.2.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV ....................................................3

1.3 Vấn đề phân phối IPTV ...................................................................................6 1.3.1 Unicast ...................................................................................................6 1.3.2 Broadcast ..............................................................................................7 1.3.3 Multicast ................................................................................................7

1.4 Các công nghệ cho IPTV ................................................................................7 1.4.1 Vấn đề xử lý nội dung.............................................................................8 1.4.2 VoD và Video server .............................................................................9 1.4.3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động ................................................................11

1.5 Các dịch vụ và ứng dụng của IPTV ..................................................................11 1.5.1 Truyền hình quảng bá kỹ thuật số ...........................................................12 1.5.2 Video theo yêu cầu VoD .........................................................................12 1.5.3 Quảng cáo có địa chỉ...............................................................................12

TÓM TẮT ..............................................................................................................13 Chương II CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV ........................................14 2.1 Các loại mạng truy cập băng rộng ........................................................................14

2.2 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang ................................................14 2.2.1 Mạng quang thụ động .............................................................................15 2.2.2 Mạng quang tích cực...............................................................................18

2.3 IPTV phân phối trên mạng ADSL.....................................................................18 2.3.1 ADSL .....................................................................................................19 2.3.2 ADSL2 ...................................................................................................21 2.3.3 VDSL .....................................................................................................21

2.4 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp.......................................................22 2.4.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC ....................................................................23 2.4.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp.............................................24

2.5 IPTV phân phối trên mạng Internet ..................................................................26 2.5.1 Các kênh truyền hình Internet streaming.................................................26 2.5.2 Download Internet .................................................................................28 2.5.3 Chia sẻ video ngang hàng .......................................................................28

2.6 Các công nghệ mạng lõi ...................................................................................28 2.6.1 ATM và SONET/SDH............................................................................29 2.6.2 IP và MPLS ............................................................................................30 2.6.3 Metro Ethernet........................................................................................31

TÓM TẮT ..............................................................................................................32

iii

Chương III QUẢN LÝ MẠNG IPTV .......................................................................33

3.1 Hệ thống quản lý IPTV ....................................................................................33 3.1.1 Sử dụng giao thức SNMP để quản lý IPTV ............................................35 3.1.2 Quản lý thiết bị bằng trình duyệt web .....................................................38

3.2 Quản lý cài đặt..................................................................................................39 3.3 Giám sát thực thi và kiểm tra mạng ..................................................................40 3.4 Quản lý dự phòng .............................................................................................42 3.5 Quản lý không gian địa chỉ IP...........................................................................43 3.6 Xử lý các sự cố IPTV .......................................................................................44 3.7 Quản lý quyền nội dung số ...............................................................................45 3.8 Quản lý chất lượng dịch vụ QoS.......................................................................46

3.8.1 Độ khả dụng của mạng............................................................................46 3.8.2 Phân lớp dịch vụ .....................................................................................47 3.8.3 Các cam kết cấp độ dịch vụ.....................................................................48

TÓM TẮT ..............................................................................................................49 Chương IV TÌM HIỂU THIẾT BỊ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM TRONG MẠNG IPTV ....................................51

4.1 Thiết bị phần cứng trung tâm Headend .............................................................51 4.1.1 Thiết bị tiếp nhận dữ liệu đầu vào ...........................................................51 4.1.2 Bộ mã hóa video MPEG .........................................................................53 4.1.3 Bộ đóng gói IP ........................................................................................53 4.1.4 Bộ chuyển đổi mã video..........................................................................53 4.1.5 Server quản lý nội dung ..........................................................................54 4.1.6 Kho video ...............................................................................................54 4.1.7 Video Streaming server ..........................................................................54 4.1.8 Middleware server ..................................................................................54

4.2 Thiết bị mạng gia đinh......................................................................................56 4.2.1 Mạng gia đình..........................................................................................56 4.2.2 Bộ giải mã IP-STB .................................................................................56

4.3 Các chương trình phần mềm .............................................................................59 4.3.1 Hướng dẫn chương trình EPG.................................................................59 4.3.2 Hệ thống truy cập có điều kiện................................................................60 4.3.3 Hệ thống VoD.........................................................................................60 4.3.4 Hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số..........................................60 4.3.5 Hệ thống quản lý thuê bao và lập hóa đơn...............................................61

4.4 Các chương trình Media Player ........................................................................61 4.1 Microsoft ...................................................................................................61 4.2 RealNetwork..............................................................................................62 4.3 Apple Computer ........................................................................................63

TÓM TẮT ..............................................................................................................64

KẾT LUẬN ...............................................................................................................65 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .........................................................................................66 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................69

iv

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình hệ thống IPTV end-to-end.............................................................2 Hình 1.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV .......................................................4 Hình 1.3 Các thành phần của cấu trúc chức năng .......................................................5 Hình 1.4 Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV ................................................6 Hình 1.5 Các kết nối được sử dụng trong kỹ thuật multicast .....................................8 Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống VoD................................................................................9 Hình 1.7 Mô hình triển khai server ............................................................................10 Hình 2.1 Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON................................................16 Hình 2.2 IPTV trên cấu trúc mạng ADSL ..................................................................20 Hình 2.3 Mạng HFC end-to-end ................................................................................24 Hình 2.4 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP và RF.....................26 Hình 2.5 Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet ..............................................27 Hình 2.6 Hạ tầng mạng lõi IPTV ...............................................................................29 Hình 2.7 Topology mạng lõi MPLS...........................................................................31 Hình 2.8 Sử dụng các EVC để cung cấp kết nối IPTV qua lõi mạng ..........................32 Hình 3.1 Hệ thống SNMP đơn giản ...........................................................................36 Hình 3.2 Liên kết hệ thống quản lý mạng IPTV ........................................................38 Hình 3.3 Cấu trúc quản lý dựa trên trình duyệt web ...................................................39 Hình 3.4 Thiết kế mạng hỗ trợ dự phòng....................................................................42 Hình 3.5 Mô hình khối hệ thống DRM đơn giản ........................................................46 Hình 3.6 Ví dụ sử dụng ba hàng đợi có quyền ưu tiên ...............................................48 Hình 4.1 Cấu trúc trung tâm Headend IPTV ..............................................................52 Hình 4.2 Cấu trúc hệ thống Middleware IPTV ...........................................................55 Hình 4.3 Cấu trúc IP-STB .........................................................................................57 Hình 4.4 Tiến trình xử lý của IP-STB ........................................................................59

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 So sánh các công nghệ mạng PON: BPON, EPON và GPON .....................18 Bảng 2.2 So sánh các công nghệ mạng DSL ..............................................................23 Bảng 2.3 Các chuẩn OC SONET ...............................................................................29 Bảng 2.4 Định dạng MPLS header.............................................................................30

Báo cáo luận văn tốt nghiệp Chương I: Tổng quan về IPTV

Trần Trung Hiếu D07VTH1 1

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ IPTV

Truyền hình kỹ thuật số là tiến bộ quan trọng nhất trong công nghệ truyền hình từ khi phương tiện này được tạo ra trong thế kỷ trước. Truyền hình kỹ thuật số đưa ra cho khách hàng nhiều sự lựa chọn và tạo ra nhiều tương tác hơn. Hệ thống truyền hình quảng bá tương tự đã được sử dụng rất tốt trong hơn 60 năm qua. Trong giai đoạn đó, người xem phải trải qua sự chuyển tiếp từ truyền hình đen trắng sang truyền hình màu đã yêu cầu người xem phải mua các Tivi màu mới, và các kênh quảng bá phải có các máy phát mới, các thiết bị sản xuất chương trình mới. Ngày nay, với sự phát triển của ngành công nghiệp truyền hình sẽ đưa truyền hình thông thường sang thời đại của truyền hình kỹ thuật số. Hầu hết các hoạt động của truyền hình phải được nâng cấp và triển khai dựa trên kỹ thuật số để đưa tới cho khách hàng các dịch vụ kỹ thuật số tinh vi hơn. Một kỹ thuật mới được gọi là truyền hình dựa trên giao thức Internet IPTV (Internet Protocol – based Television). Như tên gọi, IPTV được miêu tả như là một cơ chế để truyền tải luồng nội dung truyền hình dựa trên nền tảng là một mạng sử dụng giao thức IP. Lợi ích của cơ chế này là khả năng phân phối nhiều loại tín hiệu truyền hình khác nhau, tăng các tính năng tương tác và cải tiến để tương thích với các mạng thuê bao đang tồn tại. Trong chương này sẽ trình bày khái niệm về IPTV, cấu trúc mạng IPTV, vấn đề phân phối IPTV, các công nghệ cho IPTV, cuối cùng là các ứng dụng và dịch vụ của IPTV. 1.1 Khái niệm IPTV

Công nghệ IPTV đang giữ phần quan trọng và có hiệu quả cao trong các mô hình kinh doanh truyền hình thu phí. Nhưng thực chất nghĩa của từ viết tắt IPTV là gì và ảnh hưởng của nó đối với người xem truyền hình như thế nào?

Khi mới bắt đầu IPTV được gọi là Truyền hình giao thức Internet (Internet Protocol Television) hay Telco TV hoặc Truyền hình băng rộng (Broadband Television). Thực chất tất cả các tên đều được sử dụng để nói đến việc phân phối truyền hình băng rộng chất lượng cao hoặc nội dung âm thanh và hình ảnh theo yêu cầu trên một mạng băng rộng. IPTV là một định nghĩa chung cho việc áp dụng để phân phối các kênh truyền hình truyền thống, phim truyện, và nội dung video theo yêu cầu trên một mạng riêng. Từ góc nhìn của người sử dụng thì IPTV chỉ hoạt động như một chuẩn dịch vụ truyền hình trả tiền. Từ góc nhìn của nhà cung cấp thì IPTV bao gồm việc thu nhận, xử lý và phân phối chính xác nội dung truyền hình tới thuê bao thông qua một hạ tầng mạng sử dụng IP. Theo định nghĩa được đưa ra bởi hiệp hội viễn thông quốc tế tập trung vào nhóm IPTV thì IPTV là các dịch vụ đa phương tiện (ví dụ như dữ liệu truyền hình, video, âm thanh, văn bản, đồ họa) được phân phối trên một mạng IP có sự quản lý để cung cấp các mức yêu cầu về chất lượng của dịch vụ, an toàn, có tính tương tác và tin cậy. IPTV có một số điểm đặc trưng sau:

Hỗ trợ truyền hình tương tác: khả năng của hệ thống IPTV cho phép các nhà

cung cấp dịch vụ phân phối đầy đủ các ứng dụng của truyền hình tương tác. Các dạng dịch vụ IPTV có thể được phân phối bao gồm chuẩn truyền hình trực tiếp, truyền hình hình ảnh chất lượng cao HDTV (High Definition Television), các trò chơi tương tác và truy cập Internet tốc độ cao.



Dịch thời gian: IPTV kết hợp với một bộ ghi hình video số cho phép dịch

chuyển thời gian để xem nội dung chương trình, đây là một kỹ thuật ghi hình và lưu trữ nội dung để có thể xem lại sau.

Tính cá nhân: một hệ thống IPTV end-to-end hỗ trợ thông tin có tính hai chiều và cho phép các user xem các chương trình theo sở thích, thói quen…Hay cụ thể hơn là cho các user xem cái gì họ muốn vào bất kỳ lúc nào.

Yêu cầu băng thông thấp: để thay thế cho việc phân phối mọi kênh cho mọi user, công nghệ IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chỉ phân phối các kênh mà user đã yêu cầu. Đây là đặc điểm hấp dẫn cho phép các nhà khai thác mạng bảo toàn được băng thông của họ.

Nhiều thiết bị có thể sử dụng được: việc xem nội dung IPTV không giới hạn cho Tivi. Khách hàng có thể sử dụng PC của họ và các thiết bị di động để truy cập các dịch vụ IPTV.

1.2 Cấu trúc mạng IPTV

Có rất nhiều tài liệu trình bày cấu trúc của mạng IPTV, trong phần này trình bày cấu trúc mạng IPTV theo hai vấn đề. Thứ nhất là cơ sở hạ tầng của mạng IPTV, đưa ra các thành phần của một hệ thống IPTV end-to-end. Vấn đề thứ hai là cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV, nội dung phần này nói lên chức năng của từng thành phần cụ thể tham giao vào công việc phân phối nội dung IPTV.

1.2.1 Cơ sở hạ tầng của mạng IPTV

Hình 1.1 là mô hình một hệ thống IPTV end-to-end.

Hình 1.1 Mô hình hệ thống IPTV end-to-end

1.2.1.1 Trung tâm dữ liệu IPTV

Trung tâm dữ liệu IPTV (IPTV Data Center) hay Headend là nơi nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm video nội bộ, các bộ tập trung nội dung, các nhà sản xuất nội dung và các kênh truyền hình vệ tinh, mặt đất, truyền hình cáp. Mỗi lần



nhận như vậy, một số thành phần phần cứng khác nhau như bộ giải mã, các server video, các router IP và các phần cứng bảo an chuyên dụng đều được sử dụng để chuẩn bị nội dung sẽ được phân phối trên mạng IP. Cộng với một hệ thống quản lý thuê bao IPTV về thuộc tính (profile) và hóa đơn thanh toán. Chú ý rằng, vị trí vật lý của trung tâm dữ liệu IPTV sẽ được xác định bởi nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hạ tầng mạng. 1.2.1.2 Mạng phân phối băng rộng

Việc phân phối các dịch vụ IPTV theo yêu cầu kết nối one-to-one, nếu trong trường hợp việc triển khai IPTV trên diện rộng thì số kết nối one-to-one sẽ tăng lên. Do đó, yêu cầu về băng thông trên mạng là khá lớn. Những tiến bộ về công nghệ mạng cho phép các nhà cung cấp viễn thông có được một số lượng lớn các mạng băng rộng. Riêng mạng truyền hình cáp thì sử dụng hỗn hợp cả cáp đồng trục và cáp quang để đáp ứng cho việc phân phối nội dung IPTV.

1.2.1.3 Thiết bị khách hàng IPTVCD

Thiết bị khách hàng IPTVCD (IPTV Consumer Device) là các thành phần cho phép user truy cập dịch vụ IPTV. IPTVCD kết nối tới mạng băng rộng, chúng đảm nhiệm chức năng giải mã, xử lý các luồng tín hiệu tới từ mạng IP. IPTVCD được hỗ trợ các kỹ thuật tiên tiến để tối thiểu hóa hoặc loại trừ hoàn toàn ảnh hưởng của các vấn đề về mạng khi xử lý nội dung IPTV. Có rất nhiều dạng IPTVCD như gateway cho khu dân cư, bộ giải mã set-top boxes, bảng điều khiển trò chơi… 1.2.1.4 Mạng gia đình

Mạng gia đình liên kết các thiết bị kỹ thuật số bên trong một khu vực có diện tích nhỏ. Nó cải thiện thông tin và cho phép chia sẻ tài nguyên giữa các thành viên trong gia đình. Mục đích của mạng gia đình là cung cấp quyền truy cập thông tin giữa các thiết bị kỹ thuật số xung quanh nhà thuê bao. Với mạng gia đình, khách hàng có thể tiết kiệm tiền và thời gian do việc chia sẻ các thiết bị phần cứng rất tốt và dễ dàng, thông qua các kết nối Internet băng rộng. 1.2.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV

Một mạng IPTV có thể bao gồm nhiều thành phần cơ bản, nó cung cấp một cấu trúc chức năng cho phép phân biệt và chuyên môn hoá các nhiệm vụ. Hình 1.2 chính bày sáu thành phần chính của cấu trúc chức năng được tạo thành bởi các chức năng sau: cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điều khiển IPTV, truyền dẫn IPTV, thuê bao và bảo an. 1.2.2.1 Cung cấp nội dung

Tất cả nội dung được sử dụng bởi dịch vụ IPTV, bao gồm VoD và truyền hình quảng bá sẽ phải thông qua chức năng cung cấp nội dung, ở đó các chức năng tiếp nhận, chuyển mã và mã hóa sẽ tạo nên các luồng video số có khả năng được phân phối qua mạng IP. 1.2.2.2 Phân phối nội dung

Khối phân phối nội dung bao gồm các chức năng chịu trách nhiệm về việc phân phối nội dung đã được mã hoá tới thuê bao. Thông tin nhận từ các chức năng vận truyển và điều khiển IPTV sẽ giúp phân phối nội dung tới thuê bao một cách chính xác. Chức năng phân phối nội dung sẽ bao gồm cả việc lưu trữ các bản copy của nội



dung để tiến hành nhanh việc phân phối, các lưu trữ tạm thời (cache) cho VoD và các bản ghi video cá nhân. Khi chức năng thuê bao liên lạc với chức năng điều khiển IPTV để yêu cầu nội dung đặc biệt, thì nó sẽ gửi tới chức năng phân phối nội dung để có được quyền truy cập nội dung.

Chứ

c năng thuê bao

Hình 1.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV

1.2.2.3 Điều khiển IPTV Các chức năng điều khiển IPTV là trái tim của dịch vụ. Chúng chịu trách nhiệm

về việc liên kết tất cả các chức năng khác và đảm bảo dịch vụ hoạt động ở cấp độ thích hợp để thoả mãn nhu cầu của khách hàng. Chức năng điều khiển IPTV nhận yêu cầu từ thuê bao, liên lạc với chức năng phân phối và vận chuyển nội dung để đảm bảo nội dung được phân phối tới thuê bao. Một chức năng khác của điều khiển IPTV là cung cấp hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide), EPG được thuê bao sử dụng để chọn nội dung theo nhu cầu. Chức năng điều khiển IPTV cũng sẽ chịu trách nhiệm về quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Rights Management) được yêu cầu bởi thuê bao để có thể truy cập nội dung. 1.2.2.4 Chức năng vận chuyển IPTV

Sau khi nội dung yêu cầu từ thuê bao được chấp nhận, chức năng vận chuyển IPTV sẽ chịu trách nhiệm truyền tải nội dung đó tới thuê bao, và cũng thực hiện truyền ngược lại các tương tác từ thuê bao tới chức năng điều khiển IPTV. 1.2.2.5 Chức năng thuê bao

Chức năng thuê bao bao gồm nhiều thành phần và nhiều hoạt động khác nhau, tất cả đều được sử dụng bởi thuê bao để truy cập nội dung IPTV. Một số thành phần chịu trách nhiệm liên lạc thông tin với chức năng truyền dẫn, ví dụ như truy cập getway kết nối với DSLAM, hay trình STB sử dụng trình duyệt web để kết nối với Middleware server. Trong chức năng này, STB lưu trữ một số các thành phần quan trọng như các key DRM và thông tin xác thực user. Khối chức năng thuê bao sẽ sử dụng EPG cho



phép khách hàng lựa chọn hợp đồng để truy cập và yêu cầu nó từ các chức năng điều khiển IPTV. Nó cũng nhận các giấy phép số và các key DRM để truy cập nội dung. 1.2.2.6 Bảo an

Tất cả các chức năng trong mô hình IPTV đều được hỗ trợ các cơ chế bảo an tại các cấp độ khác nhau. Chức năng cung cấp nội dung sẽ có bộ phận mật mã được cung cấp bởi nhà cung cấp nội dung. Chức năng phân phối nội dung sẽ được đảm bảo thông qua việc sử dụng DRM. Các chức năng điều khiển và vận chuyển sẽ dựa vào các chuẩn bảo an để tránh các thuê bao không được xác thực có quyền sửa đổi và truy cập nội dung. Chức năng thuê bao sẽ bị giới hạn sử dụng các cơ chế bảo an được triển khai tại STB và Middleware server. Tóm lại, tất cả các ứng dụng và các hệ thống hoạt động trong môi trường IPTV sẽ có các cơ chế bảo an luôn sẵn sàng được sử dụng để trách các hoạt động trái phép.

Các thành phần trong môi trường IPTV sẽ tương ứng với các chức năng. Ví dụ, chức năng điều khiển IPTV bao gồm các thành phần Middleware và quản lý quyền nội dung số DRM. Khi phân phối các nhiệm vụ, một nhóm phụ trách các chức năng điều khiển IPTV sẽ có khả năng sắp xếp tất cả các ứng dụng tương ứng với các thành phần cho chức năng đó. Hình 1.3 mô tả các thiết bị thực hiện các chức năng trong môi trường IPTV.

Hình 1.3 Các thành phần của cấu trúc chức năng



1.3 Vấn đề phân phối IPTV

Các kiểu lưu lượng mạng IP thời gian thực khác nhau được tạo ra bởi các loại dịch vụ trên nền IP khác nhau như VoIP và truy cập Internet tốc độ cao. Với mỗi loại dịch vụ có những đặc điểm riêng về nội dung, vì thế cần phải có những phương thức phân phối thích hợp. Hiện nay có ba phương thức dùng để phân phối nội dung IPTV qua mạng IP là unicast, broadcast và multicast. 1.3.1 Unicast

Trong truyền unicast, mọi luồng video IPTV đều được gửi tới một IPTVCD. Vì thế, nếu có nhiều hơn một user IPTV muốn nhận kênh video tương tự thì IPTVCD sẽ cần tới một luồng unicast riêng rẽ. Một trong các luồng đó sẽ truyền tới các điểm đích qua mạng IP tốc độ cao. Nguyên tắc thực thi của unicast trên mạng IP là dựa trên việc phân phối một luồng nội dung được định hướng tới mỗi user đầu cuối. Từ góc độ của kỹ thuật này, thì việc cấu hình thực thi khá dễ dàng; tuy nhiên nó không có hiệu quả về băng thông mạng. Hình 1.2 trình bày việc thiết lập các kết nối khi có 5 thuê bao IPTV truy cập một kênh broadcast trên mạng tốc độ cao hai chiều (two-way).

Mạng băng rộng IP lõi

RouterPhân phối

Router biên 2

Router biên 1

Thiết bị truy cập

mạng băng rộng

Thiết bị truy cập mạng băng rộng

Server nội dung

IPTV

IP STB

`

Gateway

IP STB

IP STB

IP STB

Gateway

Gateway

Gateway

Gateway 5 Kênh 10 IPTV

Trung tâm dữ liệu IPTV

Tổng đài Khu vực 1

Digital home 1


Digital home 4

Digital home 3

Digital home 2

Digital home 5

Hình 1.4 Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV

Như trên hình 1.4, khi nhiều user IPTV truy cập cùng một kênh IPTV tại cùng

một thời điểm, thì một số các kết nối định hướng được thiết lập qua mạng. Trong ví dụ này, server cần cung cấp kết nối tới mọi thuê bao có yêu cầu truy cập Kênh 10, với tổng số là năm luồng riêng rẽ bắt đầu từ server nội dung và kết thúc tại router đích.



Năm kết nối này sau đó được định tuyến tới các điểm đích của nó. Các kết nối được kéo dài tới hai tổng đài khu vực (Regional Office), với ba kết nối tới tổng đài khu vực 1 và hai kết nối tới tổng đài khu vực 2. Sau đó các kết nối được thiết lập giữa các router tại tổng đài khu vực với các getway đặt trong năm hộ gia đình. Đây là phương thức truyền dẫn IP video tốt cho các ứng dụng theo yêu cầu như VoD, ở đó mỗi thuê bao nhận một luồng duy nhất. 1.3.2 Broadcast

Các mạng IP cũng hỗ trợ chức năng truyền broadcast, về mặt nào đó giống như kênh IPTV được đưa tới mọi thiết bị truy cập được kết nối vào mạng băng rộng. Khi một server được cấu hình truyền broadcast, một kênh IPTV gửi tới tất cả các thiết bị IPTVCD được kết nối vào mạng bất chấp thuê bao có yêu cầu kênh đó hay không. Đây sẽ là vấn đề chính do các tài nguyên IPTVCD bắt buộc phải hoạt động để xử lý các gói tin không mong muốn. Một vấn đề khác mà broadcast không phù hợp cho các ứng dụng IPTV là trong thực tế kỹ thuật truyền thông tin này không hỗ trợ việc định tuyến. Từ lâu, hầu hết các mạng đã mở rộng việc sử dụng các router, nhưng nếu truyền broadcast thì không sử dụng định tuyến. Đây là lý do làm mạng và các thiết bị IPTVCD khác bị tràn ngập khi tất cả các kênh được gửi tới tất cả mọi người. 1.3.3 Multicast

Trong phạm vi triển khai IPTV, mỗi nhóm multicast được truyền broadcast các kênh truyền hình và các thành viên của nhóm tương đương với các thiết bị IPTVCD. Vì thế, mỗi kênh IPTV chỉ được đưa tới IP-STB muốn xem kênh đó. Đây là cách hạn chế được lượng tiêu thụ băng thông tương đối thấp và giảm gánh nặng xử lý trên server. Hình 1.5 mô tả tác động của việc sử dụng kỹ thuật multicast trong ví dụ phân phối cho năm thuê bao truy cập Kênh 10 IPTV cùng một lúc.

Như hình 1.5, chỉ bản copy đơn (single) được gửi từ server nội dung tới router phân phối. Router này sẽ tạo ra hai bản copy của luồng thông tin tới và gửi chúng tới các router đặt tại các tổng đài khu vực theo các kết nối IP định hướng. Sau đó, mỗi router sẽ tạo ra các bản copy khác để cung cấp cho các thuê bao muốn xem. Vai trò quan trọng của phương thức này là làm giảm số kết nối IP và dung lượng dữ liệu đi ngang qua mạng. Đây là phương thức thường được các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để phát quảng bá các chương trình trực tiếp và là một kỹ thuật có hiệu suất cao cho hạ tầng mạng IP đang tồn tại. Phương thức này không có lợi trong tuyến hướng lên (upstream) luồng thông tin giữa các thiết bị IPTVCD và broadcast server. Cần chú ý rằng, việc phát multicast nội dung IPTV thường phức tạp hơn nhiều nếu so sánh với mô hình thông tin unicast và broadcast. 1.4 Các công nghệ cho IPTV

Có nhiều công nghệ khác nhau được yêu cầu để thực thi đầy đủ hệ thống IPTV trong thực tế, một số công nghệ chung đã được diễn giải trong các tài liệu khác. Trong phần này chỉ đề cập tới một số công nghệ cơ bản được sử dụng cho các ứng dụng IPTV.



Mạng băng rộng IP lõi

RouterPhân phối

Router biên 2

Router biên 1

Thiết bị truy cập

mạng băng rộng

Thiết bị truy cập mạng băng rộng

Server nội dung

IPTV

IP STB

`

Gateway

IP STB

IP STB

IP STB

Gateway

Gateway

Gateway



Digital home 1

Tổng đài Khu vực 2 Digital home 5

Digital home 4

Digital home 3

Digital home 2

Gateway

1 Kênh 10 IPTV

Hình 1.5 Các kết nối được sử dụng trong kỹ thuật multicast

1.4.1 Vấn đề xử lý nội dung Các hệ thống xử lý nội dung tiếp nhận các tín hiệu video thời gian thực từ rất

nhiều nguồn khác nhau, hình thức của chúng là một định dạng thích hợp để STB có thể giải mã và hiển thị trên màn hình. Tiến trình này bao gồm các chức năng sau:

Nén: các nguồn video tương tự, quá trình nén số được thực thi trên mỗi tín

hiệu video trước khi nó được phát lên hệ thống IPTV. Tốc độ cao nhất của dữ liệu video và độ dài của gói tin được thực hiện sao cho phù hợp với tất cả các nguồn video đầu vào, và để đơn giản hóa công việc truyền dẫn và các chức năng ghép kênh.

Chuyển mã: các luồng video tương tự đã được định dạng số, đôi khi nó cần được chuyển đổi sang thuộc tính MPEG hoặc cấp độ luồng tới thích hợp với các bộ STB. Chuyển mã nội dung định dạng HD cung cấp các chuẩn để chuyển mã gốc là MPEG-2 thành H.264 để có được băng thông thấp hơn cho các mạng DSL.

Chuyển đổi tốc độ: bản chất của việc chuyển đổi tốc độ là tiến trình chuyển đổi tốc độ bit của luồng video số tới. Ví dụ như luồng chuẩn SD là 4,5 Mbps có thể cần phải giảm xuống 2,5 Mbps để sử dụng trong hệ thống IPTV.

Nhận dạng chương trình: mỗi luồng video cần được ghi một nhãn duy nhất trong hệ thống IPTV, do đó các thiết bị ghép kênh và các bộ STB có thể xác định chính xác các luồng video. Mỗi chương trình audio hay video bên trong



mỗi luồng truyền dẫn MPEG phải được xử lý để đảm bảo không có sự trùng lẫn chương trình.

Việc xử lý nội dung có thể được thực thi trên một luồng video trực tiếp hoặc đã

được lưu trữ bên trong video server. 1.4.2 VoD và Video server

Cấu trúc của hệ thống VoD sử dụng công nghệ video-over-IP trên hình 1.6 bao gồm 4 thành phần chính. Đầu tiên, nội dung phải được xử lý cho việc lưu trữ và phân phối bằng quá trình nén và mật mã tại trạm tiền xử lý nội dung. Một VoD server lưu trữ nội dung và tạo luồng gửi tới thuê bao. Mỗi thuê bao sẽ có một bộ STB để nhận và giải mã nội dung, sau đó đưa lên màn hình hiển thị. Bộ STB cũng cung cấp cho thuê bao một danh sách các dịch vụ từ thành phần quản lý thuê bao và hệ thống truy cập có điều kiện. Đây là một hệ thống con nhận các lệnh từ thuê bao, gửi những lệnh thích hợp tới VoD server và phân phối các key giải mã cho các bộ STB.

Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống VoD

Các video server là yếu tố cần thiết cho mọi hệ thống VoD, do chúng tạo ra các luồng video trong thực tế và gửi chúng tới mỗi thuê bao. Các server có dung lượng bộ nhớ lớn nhỏ khác nhau tùy thuộc vào các ứng dụng khác nhau. Trong phần này chỉ để cập đến một số khía cạnh của các server và cách thức chúng được sử dụng cho việc phân phối nội dung. Dung lượng lưu trữ nội dung được hỗ trợ trên một server có thể lớn hoặc nhỏ. Sẽ không phù hợp nếu server lưu trữ nhiều nhưng chỉ phục vụ một số ít thuê bao.

Khi đầu tư xây dựng một server, cần phải chú ý tới dung lượng của server để có thể đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Video server có thể là một trong các loại sau:

Các server sản xuất được sử dụng trong công việc sản xuất các video, ví dụ

như trong các mạng truyền hình. Để cho các đối tượng này, một server cần



phải có được nội dung lý tưởng nhất trong các định dạng khác nhau và nhanh chóng phân phối các file chứa nội dung tới thuê bao khi họ cần, các server này dung lượng thường rất nhỏ. Thay vào đó, là các thiế bị có dung lượng lớn và hỗ trợ tốt việc tìm nội dung, bao gồm các công cụ hỗ trợ dữ liệu lớn và dữ liệu đó là các file gồm nhiều phiên bản.

Các server cá nhân và công ty được sử dụng trong trường hợp có số luồng video để phân phối đồng thời thấp, ví dụ như một gian hàng trưng bày của công ty có từ 5 đến 10 người xem cùng một lúc. Đây là loại server thường được xây dựng trên PC với các phần mềm được chuyên dụng hóa.

Các nhà cung cấp server cần các server được thiết kế đặc biệt có khả năng lưu trữ hàng nghìn giờ nội dung chương trình và khả năng phân phối tới hàng trăm hoặc hàng nghìn người xem cùng một lúc. Dung lượng của các hệ thống này thật sự rất lớn; ví dụ để cung cấp cho 1000 user cùng một lúc, với mỗi user là một luồng 2,5 Mbps. Như vậy server cần có tốc độ dữ liệu xuất ra là 2,5 Gbps.

Các nhà cung cấp sử dụng hai phương thức để phân phối server trong mạng của

họ, như trên hình 1.7. Đầu tiên là phương thức tập trung hóa, các server lớn, dung lượng cao được xây dựng tại những vị trí trung tâm, chúng phân phối nội dung cho thuê bao thông qua các liên kết tốc độ cao kết nối tới mỗi nhà cung cấp dịch vụ nội hạt. Phương thức thứ hai là phân phối hóa server, ở đó các server nhỏ hơn được đặt tại các vị trí gần thuê bao và server chỉ cung cấp cho các thuê bao trong vùng đó. Trung tâm Library server sẽ download các bản copy nội dung cung cấp cho các Hub server phân phối có yêu cầu. Trong phương thức tập trung hóa thì giảm được số lượng server cần phải xây dựng, giảm giá thành trong việc truyền dẫn và lưu trữ nội dung tại các vị trí khác nhau. Còn trong phương thức phân phối hóa thì giảm được số lượng băng thông cần thiết giữa các vị trí. Cả hai phương thức đều được sử dụng trong thực tế, dung lượng của VoD server phụ thuộc vào cấu trúc hệ thống và sở thích của người xem.

Hình 1.7 Mô hình triển khai server



1.4.3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động

Việc phân phối các dịch vụ video tới khách hàng yêu cầu nhiều thiết bị phần cứng có độ tin cậy cao. Một phần mềm lớn cũng được yêu cầu để quản lý số lượng công việc khổng lồ đó, từ việc thông báo cho khách hàng về các chương trình trên các kênh broadcast khác nhau cho tới dữ liệu cần thiết cho việc lập hoá đơn các dịch vụ mà khách hàng đã đăng ký. Tập trung lại, các hệ thống phần mềm này gọi là hệ thống hỗ trợ hoạt động OSS (Operations Support Systems) và nó có thể bao gồm nhiều dạng khác nhau. Một số chức năng được cung cấp bởi các hệ thống IPTV OSS như sau:

Hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide) cung cấp

cho người xem lịch phát kênh broadcast và tên các chương trình VoD sẵn có. Hướng dẫn này có thể bao gồm cả các kênh broadcast thông qua việc lựa chọn chương trình hoặc hướng dẫn chương trình tương tác cho phép user lên lịch các kênh được phát trong tương lai. Một số các nhà khai thác dịch vụ IPTV sử dụng các công ty bên ngoài để cung cấp dữ liệu hướng dẫn chương trình.

Hệ thống phân quyền được yêu cầu khi các thuê bao đăng ký xem nội dung thông qua hệ thống IPTV. Hệ thống này cần có khả năng kiểm tra thông tin tài khoản của khách hàng, đó là căn cứ để hệ thống phân quyền có thể đáp ứng các yêu cầu của thuê bao hay không. Hệ thống này cần kết nối với hệ thống lập hoá đơn thuê bao.

Truy cập nội dung trực tuyến (e-mail, web) được cung cấp bởi một số hệ thống IPTV, cho phép user có thể xem nội dung trên PC tương tự như xem trên Tivi nhưng không cần bộ giải mã IP STB.

Hệ thống lập hoá đơn và quản lý thuê bao sẽ bảo quản dữ liệu chính về mỗi thuê bao, bao gồm hợp đồng, các chi tiết hoá đơn, các trạng thái tài khoản, và các thông số nhận dạng thiết bị.

Các hệ thống OSS có thể là thành phần đầu tư chính của các nhà cung cấp dịch vụ

IPTV về cả thời gian lẫn tiền bạc. Bởi vì nó đảm bảo các phần mềm cần thiết được mua từ nhiều nhà cung cấp khác nhau sẽ thực thi đầy đủ các chức năng đã được lựa chọn bởi nhà cung cấp. Việc tích hợp các hệ thống này có thể mất nhiều tháng, và nhiều công việc cần được hoàn thành trước khi cung cấp dịch vụ cho số lượng lớn thuê bao. Hơn nữa, các chi phí trên là yếu tố để cố định giá dù dịch vụ thu hút được 1000 hay 100000 thuê bao. Cũng như vậy, chi phí lắp đặt các hệ thống OSS cần được xem xét cẩn thận trong kế hoạch kinh doanh của các nhà cung cấp dịch vụ, việc tính toán chi phí lắp đặt OSS nằm trong giai đoạn đầu tiên của kế hoạch triển khai, các chi phí này có thể vượt trội giá thành của phần cứng hệ thống cho số lượng thuê bao thấp hơn. Hơn nữa, giá thành để bảo dưỡng cơ sở dữ liệu sẽ không được xem xét khi triển khai mô hình kinh doanh cho một hệ thống IPTV. 1.5 Các dịch vụ và ứng dụng của IPTV

Các ứng dụng cho triển khai IPTV cung cấp việc phân phối truyền hình quảng bá số cũng như dịch vụ VoD. Như vậy, nó cho phép các nhà cung cấp đưa ra dịch vụ gọi là “triple play” bao gồm truyền hình, thoại và dữ liệu. Hạ tầng mạng IPTV cũng cung cấp hầu hết các ứng dụng video cộng thêm sau khi việc lắp đặt hạ tầng mạng tại các vị trí phù hợp. Nhưng trong phần này chỉ trình bày một số dịch vụ đã được triển khai bởi



các nhà cung cấp dịch vụ IPTV tại Việt Nam. Đó là truyền hình quảng bá kỹ thuật số, dịch vụ VoD và quảng cáo có địa chỉ.

1.5.1 Truyền hình quảng bá kỹ thuật số

Khách hàng sẽ nhận được truyền hình số thông thường bằng IPTV. Truyền hình quảng bá số được phân phối tới thuê bao thông qua truyền hình cáp đã được nâng cấp hoặc hệ thống vệ tinh. Sự khởi đầu của các công nghệ DSL tốc độ cao hơn như ADSL2 và ADSL2+ đã mang đến một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực này. Với các công nghệ tốc độ cao này cho phép IPTV có thêm độ tin cậy và tính cạnh tranh với các dịch vụ truyền hình thu phí khác.

IPTV có đầy đủ khả năng để đưa ra các dịch vụ chất lượng cao khác nhau và nhiều dịch vụ hơn so với các nhà cung cấp truyền hình thu phí cáp và vệ tinh trong quá khứ. Một lợi ích khác của IPTV là nó có nhiều nội dung và số kênh lớn hơn để lựa chọn, tùy thuộc vào sở thích của khách hàng. Đặc biệt khách hàng có thể tự chọn lựa nguồn nội dung đa dạng này.

Chức năng của truyền hình quảng bá thông thường, truyền hình cáp và vệ tinh là cung cấp tất cả các kênh đồng thời tới nhà thuê bao. Tuy nhiên, IPTV chỉ phân phối các kênh mà khách hàng muốn xem và nó có khả năng cung cấp không giới hạn số kênh này. Khách hàng sẽ tự do điều khiển những gì họ muốn xem và xem vào bất cứ lúc nào họ muốn. Đây là đặc tính vốn có và có thể xảy ra của IPTV vì nó có sự kết hợp của khả năng tương tác hai chiều trên nền mạng IP. 1.5.2 Video theo yêu cầu VoD

VoD là dịch vụ cung cấp các chương trình truyền hình dựa trên các yêu cầu của thuê bao. Các dịch vụ truyền hình được phát đi từ các bộ lưu trữ phim truyện, chương trình giáo dục hay tin tức thời sự thời gian thực. Ứng dụng VoD cung cấp cho từng thuê bao riêng lẻ để chọn nội dung video và họ xem nó vào lúc thích hợp nhất.

Khi hạ tầng mạng IPTV đầu tiên được thiết kế thì các ứng dụng và các dịch vụ tạo lợi nhuận như điện thoại video, hội thoại truyền hình, đào tạo từ xa và camera giám sát an ninh tại nhà đều có thể cung cấp cho khách hàng. Có thêm một số dịch vụ và đặc tính tiên tiến hơn so với hệ thống truyền hình quảng bá truyền thống. 1.5.3 Quảng cáo có địa chỉ

Thông tin tin nhắn đặc biệt hoặc nội dung đa phương tiện giữa thiết bị và khách hàng dựa trên địa chỉ của họ gọi là quảng cáo có địa chỉ. Địa chỉ được công bố của khách hàng có thể biết được thông qua việc xem xét kỹ profile của người xem. Nó được thực hiện bởi lệnh để xác định dù tin nhắn quảng cáo phù hợp hoặc không phù hợp với người nhận. Vì thế, quảng cáo có địa chỉ cho phép tính toán nhanh chóng và chính xác hiệu quả của chiến dịch quảng cáo.

Sự hợp tác của người xem là diện mạo của quảng cáo có địa chỉ. Ngay khi truyền hình IP được bắt đầu, các hệ thống truyền hình IP có thể hỏi hoặc nhắc nhở người xem khai báo tên của họ từ danh sách đã đăng ký. Đổi lại, người xem sẽ muốn chọn tên chương trình của họ. Tại đây, tên chương trình đã có một profile và các tin nhắn quảng cáo có thể được lựa chọn, cách xem tốt nhất là kết nối tới profile của người xem. Bởi vì, các đặc tính tiên tiến đã được đưa ra của truyền hình IP ví dụ như các cuộc gọi tới, e-mail và hướng dẫn chương trình đều nhớ các kênh ưu thích, người xem có thể thực sự xem chúng.



Thu nhập được tạo ra bằng cách gửi các tin nhắn quảng cáo có địa chỉ tới người xem, với các profile đặc biệt có thể lớn gấp 10 đến 100 lần thu nhập từ quảng cáo quảng bá thông thường. Khả năng gửi các quảng cáo thương mại tới một số người xem đặc biệt cho phép các nhà quảng cáo cố định được quỹ đầu tư chính xác cho quảng cáo có địa chỉ. Nó cũng cho phép các nhà quảng cáo thử nghiệm một số quảng cáo thương mại khác trong cùng một vùng tại cùng một thời điểm.

TÓM TẮT

IPTV là một hệ thống cho phép phân phối các chương trình thời gian thực, phim truyện và các dạng nội dung video tương tác khác trên một mạng nền IP. Hạ tầng mạng IPTV end-to-end có thể bao gồm tất cả hoặc một số thành phần sau:

Trung tâm dữ liệu IPTV là nơi chịu trách nhiệm xử lý và điều chế nội dung để

phân phối trên một mạng băng rộng. Mạng phân phối IPTV bao gồm nhiều kỹ thuật để truyền tải nội dung IPTV từ

trung tâm dữ liệu tới người sử dụng. Bộ giải mã STB hoặc các gateway được đặt tại nhà thuê bao để cung cấp các

kết nối từ Tivi tới mạng truy cập IP. Mạng gia đình có khả năng phân phối dữ liệu, thoại và video giữa các thiết bị

khác nhau.

Ngoài cấu trúc cơ sở hạ tầng, cấu trúc mạng IPTV còn được cụ thể bằng các cấu trúc chức năng. Cấu trúc chức năng sẽ cụ thể hóa nhiệm vụ của từng thành phần tham giao vào mạng phân phối IPTV. Cấu trúc chức năng bao gồm 6 chức năng: cung cấp nội dung, phân phối nội dung, điều khiển, vận chuyển, thuê bao và bảo an.

Khi triển khai mạng IPTV để phân phối nội dung cho thuê bao thì vấn đề cần quan tâm là các cơ chế được sử dụng. Có ba cơ chế phân phối là unicast, broadcast, và multicast. Tùy vào dịch vụ phân phối mà có các cơ chế phân phối thích hợp, ví dụ như để phân phối dịch vụ VoD thì cần cơ chế multicast, nội dung chỉ được phân phối cho những thuê bao có yêu cầu.

IPTV là một dịch vụ mới, do đó sẽ có các công nghệ để hỗ trợ triển khai. Các công nghệ cho dịch vụ IPTV đó là vấn đề xử lý nội dung, các VoD và Video server, và các hệ thống hỗ trợ hoạt động. Trong đó, công nghệ xử lý nội dung, cụ thể là các tiến bộ trong kỹ thuật nén dữ liệu và các hệ thống hỗ trợ hoạt động là các công nghệ mới phát triển.

Khi triển khai dịch vụ IPTV, các nhà khai thác đã thấy được khả năng cung cấp nhiều loại dịch vụ và tính toán được doanh thu từ dịch vụ này. Doanh thu đó đạt từ rất nhiều dịch vụ và ứng dụng, nhưng hiện nay có ba loại dịch vụ và ứng dụng mang lại lợi nhuận chính đó là truyền hình kỹ thuật số, VoD và quảng cáo có địa chỉ.

Báo cáo luận văn tốt nghiệp Chương II: Các kỹ thuật phân phối mạng IPTV


CHƯƠNG II

CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV

Hiện nay IPTV được nhìn nhận như là con đường tốt nhất để phân phối các dịch vụ truyền hình kỹ thuật số cho khách hàng. Bản chất của IPTV là một mạng phân phối tốc độ cao được làm nền móng để phân phối nội dung. Mục đích của mạng này là truyền tải dữ liệu giữa thiết bị khách hàng IPTVCD và trung tâm dữ liệu của các nhà cung cấp dịch vụ. Nó cần làm việc này mà không ảnh hưởng tới chất lượng của luồng video được phân phối tới thuê bao IPTV, nó cũng quyết định cấu trúc mạng và độ phức tạp được yêu cầu để hỗ trợ các dịch vụ IPTV. Cấu trúc một mạng IPTV gồm có hai phần là mạng truy cập băng rộng và mạng tập trung hay backbone. Các loại mạng mở rộng khác bao gồm các hệ thống cáp, điện thoại cáp đồng, mạng không dây và vệ tinh có thể được sử dụng để phân phối các dịch vụ mạng IPTV tiên tiến. Phần chính của chương này là tập trung diễn giải các công nghệ mạng phân phối IPTV. Ngoài ra chương này cũng phân tích các công nghệ mạng lõi cơ bản triển khai các dịch vụ IPTV. 2.1 Các loại mạng truy cập băng rộng

Một thách thức cơ bản đặt ra đối với các nhà cung cấp dịch vụ là việc cung cấp đủ dung lượng băng thông trong mạng “sống” giữa mạng lõi backbone và thiết bị đầu cuối tại nhà thuê bao. Có một số định nghĩa được sử dụng để diễn giải về loại mạng này như mạng mạch vòng (local loop), mạng “last mile”, mạng biên (edge). Nhưng trong tài liệu này xin sử dụng định nghĩa là mạng truy cập băng rộng. Có bốn loại mạng truy cập (có dây dẫn) băng rộng khác nhau có khả năng cung cấp đủ các yêu cầu về băng thông của dịch vụ IPTV là:

Mạng truy cập cáp quang Mạng DSL Mạng cáp truyền hình Mạng Internet Các nhà cung cấp khác nhau lựa chọn các hệ thống phân phối tùy thuộc vào điều

kiện tài nguyên mạng và nhu cầu thực tế. Các phần sau đưa ra một cách tổng quát các loại mạng truy cập băng rộng được sử dụng trong hạ tầng mạng IPTV end-to-end.

2.2 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang

Đối với IPTV thì yêu cầu về băng thông lớn nhưng chi phí hoạt động phải thấp và tránh được các can nhiễu. Do đó, người ta quan tâm tới việc sử dụng mạng cáp quang đang có sẵn để triển khai các dịch vụ IPTV. Các liên kết cáp quang cung cấp cho khách hàng đầu cuối một kết nối chuyên dụng tốt nhất để thuận tiện cho việc tiếp nhận nội dung IPTV. Các công nghệ về sản xuất sợi quang gần đây cho khả năng băng thông lớn hơn, từ đó có thể thực thi một trong các cấu trúc mạng sau:



Cáp quang tới khu vực văn phòng (FTTRO – Fiber to the regional office):

sợi quang từ trung tâm dữ liệu IPTV tới khu vực văn phòng một cách gần nhất được lắp đặt bởi các công ty viễn thông hoặc công ty cáp. Sau đó sợi cáp đồng sẽ được sử dụng để truyền tín hiệu tới người dùng đầu cuối IPTV trong khu vực văn phòng đó.

Cáp quang tới vùng lân cận (FTTN – Fiber to the neighborhood): như ta đã biết sợi quang được tập trung tại các node, FTTN đòi hỏi thiết lập sợi quang từ trung tâm dữ liệu IPTV tới bộ chia “vùng lân cận”. Đây là vị trí node có khoảng cách nhỏ hơn 1,5 Km tính từ nhà thuê bao. Việc triển khai FTTN cho phép người dùng nhận một gói các dịch vụ trả tiền bao gồm truyền hình IPTV, truyền hình chất lượng cao và video theo yêu cầu.

Cáp quang tới lề đường (FTTC – Fiber to the curd ): sợi quang được lắp đặt từ trung tâm dữ liệu IPTV tới các tủ cáp được đặt tại lề đường. Từ đó một sợi dây cáp đồng hoặc cáp đồng trục được sử dụng để nối từ đầu cuối cáp quang trong tủ cáp tới vị trí thiết bị IPTV của nhà thuê bao.

Cáp quang tới nhà khách hàng (FTTH – Fiber to the home): với sợi quang tới nhà khách hàng, toàn bộ các định tuyến từ trung tâm dữ liệu IPTV tới nhà khách hàng đều được kết nối bởi sợi quang này. FTTH dựa trên mạng quang có khả năng phân phối dung lượng dữ liệu cao tới người sử dụng trong hệ thống. FTTH là hệ thống thông tin song kênh và hỗ trợ tính năng tương tác của các dịch vụ IPTV.

Việc phân phối những cấu trúc mạng này thường được triển khai bằng hai loại

mạng khác nhau một chút đó là mạng quang thụ động và mạng quang tích cực. 2.2.1 Mạng quang thụ động

Mạng quang thụ động PON (Passive Optical Network) là công nghệ mạng kết nối điểm – đa điểm. Mạng sử dụng các bước sóng khác nhau để truyền dữ liệu từ trung tâm dữ liệu IPTV tới các điểm đích mà không có các thành phần điện. Mạng quang thụ động được xây dựng dựa trên các mạng FTTx theo các tiêu chuẩn quốc tế. Tiêu chuẩn G.983 của ITU là tiêu chuẩn đang được sử dụng hiện nay.

Mạng PON theo tiêu chuẩn G.983 bao gồm một kết cuối đường quang OLT (Optical Line Termination) được đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và một số các kết cuối mạng quang ONT (Optical Network Termination) được lắp đặt tại thiết bị đầu cuối người dùng. Trong trường hợp này, các kỹ thuật truyền tải dữ liệu tốc độ cao trên cáp đồng được sử dụng (ví dụ như DSL) để truyền các tín hiệu IPTV vào thiết bị đầu cuối của mỗi hộ gia đình.

Kết cuối đường quang OLT bao gồm cáp quang và các bộ chia quang để định tuyến lưu lượng mạng tới các kết cuối mạng quang ONT.

Cáp quang: kết cuối OLT và các ONT khác nhau được kết nối với nhau bằng

cáp quang. Với truyền dẫn bằng cáp quang thì can nhiễu thấp và băng thông cao. Theo tiêu chuẩn G.983 cho phép mạng PON truyền các tín hiệu ánh sáng được số hóa với khoảng cách tối đa là 20 Km mà không sử dụng bộ khuếch đại.



Bộ chia quang: Bộ chia quang được sử dụng để chia tín hiệu tới thành những

tín hiệu đơn lẻ mà không thay đổi trạng thái của tín hiệu, không biến đổi quang - điện hoặc điện – quang. Bộ chia quang cũng được sử dụng để kết hợp nhiều tín hiệu quang thành một tín hiệu quang đơn. Bộ chia quang cho phép 32 hộ gia đình chia sẻ băng thông của mạng FFTx.

Cáp quang và bộ chia quang là các thiết bị thụ động, việc sử dụng các thiết bị thụ

động để truyền dẫn các bước sóng qua mạng mà không cần cung cấp nguồn từ xa để giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng.

Mục đích chính của ONT là cung cấp cho các thuê bao IPTV một giao diện với mạng PON. Nó nhận luồng tín hiệu dạng ánh sáng, giám sát địa chỉ được gán trong các gói tin và chuyển đổi thành tín các tín hiệu điện. Kết cuối ONT có thế định vị ở bên trong hoặc bên ngoài nhà thuê bao, được cung cấp nguồn từ trong nhà và bao gồm các mạch vòng (bypass) cho phép điện thoại vẫn hoạt động bình thường khi nguồn bị hỏng. Phần lớn các kết cuối ONT gồm có một giao diện Ethernet cho đường dữ liệu, một cổng RJ-11 cho kết nối vào hệ thống điện thoại gia đình và một giao diện cáp đồng trục để cung cấp các kết nối tới Tivi. Kết cuối ONT cũng làm nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu thành tín hiệu quang để truyền trên mạng PON.

Hình 2.1 miêu tả cấu trúc mạng PON cơ bản được xây dựng để hỗ trợ phân phối các dịch vụ IPTV và Internet tốc độ cao cho sáu hộ gia đình khác nhau. Như trên hình 2.1, một sợi quang đơn được kéo từ trung tâm dữ liệu IPTV tới một bộ chia quang, vị trí của bộ chia quang được đặt rất gần nhà thuê bao. Băng thông trên sợi quang được chia sẻ và có khả năng hỗ trợ dung lượng cao từ 622 Mbps tới vài Gbps.

Hình 2.1 Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON



Mạng PON trên hình 2.1 cũng mô tả 3 loại bước sóng truyền dẫn khác nhau.

Bước sóng đầu tiên được sử dụng để mang lưu lượng Internet tốc độ cao. Bước sóng thứ hai được chỉ định mang các dịch vụ IPTV và bước sóng thứ ba có thể được sử dụng để mang lưu lượng tương tác từ nhà thuê bao trở lại nhà cung cấp dịch vụ. Trên hình 2.1 cũng mô tả thiết bị ghép kênh theo bước sóng WDM, WDM được lắp đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV và bên trong kết cuối OLT cho phép mạng PON hỗ trợ truyền dẫn nhiều kênh song song hoặc nhiều bước sóng trên một sợi quang. Như vậy, sẽ tạo một số kênh quang ảo trên một sợi quang đơn. Trong WDM, dung lượng của mạng được tăng lên bằng việc gán bước sóng bắt đầu từ nguồn quang đến các bước sóng riêng biệt trên phổ tần truyền dẫn quang.

Có 3 công nghệ mạng PON là BPON, EPON và GPON hỗ trợ cả truyền hình vô tuyến truyền thống và IPTV. Chi tiết cụ thể của mỗi công nghệ được tìm hiểu trong các phần sau. 2.2.1.1 BPON

Mạng quang thụ động băng rộng PON dựa trên tiêu chuẩn G.983 của ITU-T. Đây là topology mạng FTTx hỗ trợ các tốc độ dữ liệu lên đến 622 Mbps cho hướng xuống và 155 Mbps cho hướng lên. Như vậy, đây là phương thức truyền bất đối xứng, do luồng dữ liệu xuống trong truyền dẫn point-to-point là giữa OLT và ONT, ngược lại đường lên là từ ONT được sinh ra tại các khe thời gian để truyền dẫn dữ liệu.Việc gán các khe thời gian làm giảm bớt sự xung đột lưu lượng giữu các ONT trên mạng; tuy nhiên nó làm giảm toàn bộ tốc độ dữ liệu của kênh thông tin hướng lên. Lưu ý rằng BPON cũng có thể được cấu hình để hỗ trợ lưu lượng dữ liệu đối xứng.

BPON sử dụng chuyển mạch ATM như là giao thức vận chuyển. Các mạng dựa trên nền ATM hầu hết đều phân phối các ứng dụng dữ liệu, thoại và video ở tốc độ cao. Chuyển mạch ATM chia tất cả thông tin truyền đi thành các block nhỏ gọi là các cell, vì thế nó là công nghệ có tốc độ rất cao. Các cell được cố dịnh kích thước, mỗi cell có 5 byte header và trường thông tin chứa 48 byte dữ liệu. Trường thông tin của cell ATM mang nội dung IPTV, ngược lại header chứa thông tin thích hợp để thực hiện chức năng là giao thức ATM.

ATM đã được phân loại như là giao thức định hướng kết nối, các kết nối giữa đầu thu và đầu phát đã được thiết lập trước để truyền dữ liệu video IP trên mạng. Khả năng giữ trước băng thông để cho các ứng dụng nhạy với độ trễ là một đặc tính khác của mạng ATM. Đây là đặc tính thường được sử dụng để phân phối các dịch vụ IPTV. Việc phân phối các kênh riêng biệt cho các dịch vụ khác nhau giúp loại bỏ được can nhiễu. 2.2.1.2 EPON

Mạng quang thụ động EPON là mạng truy cập được phát triển bởi một nhóm gọi là EFM (Ethernet in the First Mile) của IEEE và được chấp nhận như là một chuẩn vào năm 2004. Như tên của nó, EPON là mạng PON sử dụng Ethernet làm cơ chế truyền dẫn. Các tốc độ hỗ trợ phụ thuộc vào khoảng cách giữa OLT và ONT. Lưu ý rằng các mạng EPON chỉ hỗ trợ lưu lượng mạng Ethernet.



2.2.1.3 GPON

Mạng quang thụ động GPON là hệ thống truy cập dựa trên tiêu chuẩn G.984 của ITU-T. GPON về cơ bản là nâng cấp cho BPON, GPON hỗ trợ cho các tốc độ truyền dẫn hướng xuống cao hơn, cụ thể là 2,5 Gbits hướng xuống và 1,5 Gbits hướng lên, đây là các tốc độ đạt được cho khoảng cách lên tới 20 km. Ngoài ra GPON còn hỗ trợ các giao thức như Ethernet, ATM và SONET, và các đặc tính bảo an được cải tiến.

GPON cung cấp các hỗ trợ đa giao thức cho phép các nhà khai thác mạng tiếp tục cung cấp cho khách hàng các dịch vụ viễn thông truyền thống, trong khi cũng dễ dàng giới thiệu các dịch vụ mới như IPTV vào hạ tầng mạng của họ. Bảng 2.1 tóm tắt đặc tính của các công nghệ mạng PON được sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV.

Với sự quan tâm phát triển công nghệ mạng PON trong tương lai thành mạng truy cập dịch vụ đầy đủ, IEEE tiếp tục phát triển mạng PON thế hệ tiếp theo. Tại thời điểm này, đã bắt đầu có hai công nghệ mạng PON mới đó là WDM-PON và 10G-PON.

Bảng 2.1 So sánh các công nghệ mạng PON: BPON, EPON và GPON Tiêu chuẩn ITU-T Tốc độ dữ liệu Giao thức truyền dẫn BPON G.983 Up: 155 Mbps Chủ yếu là ATM và IP trên Down: 622 Mbps Ethernet cũng được sử dụng GPON G.984 Up: 1,5 Gbps Ethernet và SONET Down: 2,5 Gbps EPON P802.3ah Up: 1,25 Gbps Gigabit Ethernet Down: 1,25 Gbps

2.2.2 Mạng quang tích cực

Mạng quang tích cực AON (Active optical network) sử dụng các thành phần điện giữa trung tâm dữ liệu IPTV và đầu cuối người dùng. Trong thực tế, cấu trúc mạng AON sử dụng các chuyển mạch Ethernet đặt tại vị trí giữa trung tâm dữ liệu IPTV và điểm kết cuối của mạng cáp quang. 2.3 IPTV phân phối trên mạng ADSL

Trong một vài năm gần đây có một số lớn các công ty điện thoại trên khắp thế giới tuyên bố tham gia vào thị trường IPTV. Sự tham gia của các công ty viễn thông vào thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đến kết quả là các nhà cung cấp truyền hình cáp và mạng băng rộng không dây đưa ra các dịch vụ thoại và truy cập Internet để cạnh tranh. Đáp lại, các công ty viễn thông đang nắm giữ thuận lợi là hạ tầng mạng DSL bắt đầu đưa ra các dịch vụ truyền hình thế hệ tiếp theo cho thuê bao của họ. Chú ý rằng DSL là công nghệ cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ băng thông lớn trên sợi dây cáp đồng đang dùng chỉ để truyền thoại. Nó làm biến đổi hạ tầng mạng cáp điện thoại đang tồn tại giữa tổng đài nội hạt và điện thoại nhà khách hàng thành đường dây số tốc độ cao. Đây là khả năng cho phép các công ty điện thoại sử dụng mạng đang có của họ để cung cấp các dịch vụ dữ liệu Internet tốc độ cao cho thuê bao.

Băng thông là một vấn đề quan trọng trong việc phân phối các dịch vụ IPTV thế hệ mới. Một số mạng băng rộng dựa trên DSL hiện có được kế thừa từ các chuẩn DSL,



nó không chỉ đơn giản là có khả năng hỗ trợ các dịch vụ video tốc độ cao. Hầu hết các mạng đó bị hạn chế trong việc phân phối luồng dữ liệu IP tới mỗi hộ gia đình. Trong một số trường hợp nó không thể gửi tín hiểu truyền hình chất lượng chuẩn trên mạng truy cập DSL. Việc tăng quá trình thực thi được yêu cầu cho IPTV có thể đạt được bằng cách triển khai các công nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL. Tổng quan về các công nghệ và cách thức hoạt động được tìm hiểu trong các phần sau. 2.3.1 ADSL

Đường dây thuê bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL là kỹ thuật trong họ xDSL được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên các mạng viễn thông thế giới. ADSL là công nghệ kết nối điểm – điểm, nó cho phép các nhà cung cấp viễn thông phân phối các dịch vụ băng thông rộng trên đường dây cáp đồng điện thoại đang tồn tại. Nó được gọi là “bất đối xứng” vì thông tin được truyền từ trung tâm dữ liệu tới thiết bị IPTVCD nhanh hơn thông tin được truyền từ IPTVCD tới trung tâm dữ liệu. Cũng vì thế đặc tính kết nối điểm – điểm của ADSL loại trừ được các biến đổi về băng thông của môi trường mạng chia sẻ.

Bằng việc sử dụng các kỹ thuật đặc trưng, ADSL cho phép tốc độ downstream là 8 Mbps và tốc độ upstream là 1,5 Mbps. Bởi vậy, một kết nối ADSL chỉ đủ cho đồng thời hai kênh truyền hình quảng bá theo chuẩn MPEG-2 và một kết nối Internet tốc độ cao. Điểm trở ngại chính của ADSL là phụ thuộc vào khoảng cách tính từ trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp tới nhà khách hàng. Nếu nhà khách hàng ở gần trung tâm dữ liệu thì chất lượng dịch vụ tốt hơn những nhà ở xa. Dịch vụ ADSL giới hạn khoảng cách trên là 18.000 ft hay 5,5 Km.

Các thiết bị ADSL cung cấp một kết nối kỹ thuật số trên mạng PSTN, tuy nhiên tín hiệu truyền là tín hiệu tương tự. Các mạch ADSL phải sử dụng tín hiệu tương tự vì mạng mạch vòng nội hạt (local loop) không có khả năng truyền các tín hiệu mã hóa dạng số. Vì thế, một modem tại trung tâm dữ liệu IPTV chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu số thành các tín hiệu tương tự để có thể truyền được. Tương tự, tại nhà khách hàng cũng có một modem chịu trách nhiệm chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ban đầu trước khi đi vào thiết bị IPTVCD.

Các thiết bị được sử dụng để triển khai dịch vụ IPTV trên mạng ADSL như trên hình 2.2 bao gồm:

Modem ADSL: tại nhà thuê bao có một bộ thu phát ADSL hoặc modem.

Modem thường kết nối bằng cổng USB hoặc giao tiếp Ethernet từ mạng gia đình hoặc PC tới đường line DSL. Đa số modem hiện này đều được tích hợp chức năng định tuyến để hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu và truy cập Internet tốc độ cao.

Bộ lọc POTS: người dùng được kết nối với Internet bằng kết nối băng thông rộng ADSL sẽ sử dụng một thiết bị gọi là bộ lọc POTS để lọc tín hiệu dữ liệu từ các tín hiệu thoại. Bộ lọc sẽ lọc tín hiệu tới thành tín hiệu tần số thấp đưa tới điện thoại và tần số cao đưa tới mạng gia đình.

DSLAM – Digital Subscriber Line Access Multiplexer: bộ gép kênh truy cập đường dây thuê bao số. Tại mỗi tổng đài khu vực (Regional Office) của nhà cung cấp dịch vụ IPTV, DSLAM nhận các kết nối của thuê bao trên đường



dây cáp đồng, tập hợp chúng lại và kết nối trở lại trung tâm dữ liệu IPTV bằng cáp quang tốc độ cao dựa trên mạng đường trục. Để triển khai IPTV, DSLAM thường hỗ trợ truyền dẫn đa điểm (multicast) vì thế không cần phải tái tạo lại các kênh cho từng yêu cầu từ một người xem IPTV. DSLAM chịu trách nhiệm trong việc phân phối nội dung IPTV từ tổng đài khu vực tới các thuê bao IPTV. DSLAM có hai loại là DSLAM lớp 2 và DSLAM nhận biết IP.

Hình 2.2 IPTV trên cấu trúc mạng ADSL

o DSLAM lớp 2: hoạt động tại lớp 2 trong mô hình OSI và thực hiện các

chức năng như chuyển mạch lưu lượng giữa Ethernet và ATM, chuyển tiếp các lưu lượng mạng ngược dòng (up-stream) và ngăn ngừa can nhiễu giữa các thêu bao IPTV. Việc chuyển mạch giữa các mạch ảo ATM và các gói Ethernet ngược dòng được dễ dàng bằng cách sử dụng cơ chế bắc cầu.

o DSLAM nhận biết IP: hỗ trợ các giao thức IP hoạt động tại lớp 3 trong mô hình OSI. Các chức năng tiên tiến được tích hợp trong các DSLAM nhận biết IP là tái tạo các kênh truyền hình quảng bá và kênh thực hiện theo lệnh.

Công nghệ ADSL là một ý tưởng cho các dịch vụ tương tác khác nhau, tuy nhiên, đó không phải là giải pháp tốt nhất để phân phối nội dung IPTV do các nguyên nhân sau:

Tốc độ dữ liệu: tốc độ tối đa của ADSL là 8 Mbps chỉ hỗ trợ sử dụng tốt cho

hai kênh truyền hình chất lượng cao và một số lưu lượng Internet, tuy nhiên,



nó sẽ không thể đáp ứng được cho các nhà cung cấp IPTV khi phân phối các chương trình lớn tới thuê bao của họ.

Tính tương tác: vì công nghệ ADSL tốc độ download thấp hơn tốc độ upload, do vậy nó sẽ hạn chế trong việc cung cấp các dịch vụ ngang hàng (peer-to-peer) yêu cầu băng thông download và upload bằng nhau.

Cũng vì thế, các nhà cung cấp dịch vụ mạng đã bắt đầu triển khai các công nghệ

ADSL tiên tiến để khắc phục các hạn chế, và ADSL2 là một trong các công nghệ đó. 2.3.2 ADSL2

Các chuẩn của họ ADSL2 được đưa ra để đáp ứng các yêu cầu về băng thông, hỗ trợ cho các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn như IPTV. Có 3 loại khác nhau của họ ADSL2:

ADSL2: ADSL2 là phiên bản đầu tiên của ADSL2 được phê chuẩn bởi ITU

vào năm 2003. ADSL2 bao gồm một số cải tiến so với chuẩn ADSL gốc là đặt tên khác, các tốc độ download cao hơn và khoảng cách từ tổng đài trung tâm tới modem của thuê bao xa hơn.

ADSL2+: ADSL2+ được chuẩn hóa sau ADSL2. Đây là chuẩn xây dựng trên ADSL2 và cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mạng đưa ra các tốc độ lên tới 20 Mbps và hoạt động tốt trong khoảng 1,5 Km tính từ tổng đài trung tâm tới modem nhà thuê bao.

ADSL(Reach): công nghệ phát triển ADSL2 để vượt lên khoảng cách 1,5 Km tính từ tổng đài trung tâm tới nhà thuê bao được gọi là ADSL mở rộng hay viết tắt là RE-ADSL2 (ADSL- Reach). RE-ADSL2 đã được chuẩn hóa năm 2003 cho phép các nhà cung cấp dịch vụ IPTV tăng khoảng cách lên tới 6 Km tính từ tổng đài trung tâm gần nhất tới nhà thuê bao. Nó là công nghệ tốt nhất thực thi được trong giới hạn về khoảng cách và tốc độ trên các sợi cáp đồng.

2.3.3 VDSL Đường dây thuê bao số tốc độ cao VDSL (Very high speed Digital Subscriber

Line) dựa trên những nguyên lý cơ bản như công nghệ ADSL2+. Nó là công nghệ DSL mới nhất và phức tạp nhất tại thời điểm này, và nó đã được phát triển để khắc phục các khuyết điểm của các phiên bản công nghệ truy cập ADSL trước đây. Nó loại trừ được hiện tượng “thắt cổ trai” và hỗ trợ khả năng tốc độ rất lớn cho phép các nhà cung cấp dịch vụ đủ điều kiện để đưa ra cho các thuê bao IPTV rất nhiều dịch vụ để lựa chọn bao gồm cả VoD và truyền hình quảng bá định dạng HD. VDSL cũng được thiết kế để hỗ trợ các truyền dẫn của chuyển mạch ATM và lưu lượng IP trên cáp đồng, điều đó rất có lợi cho các nhà cung cấp khi họ muốn kế thừa các mạng ATM trên hạ tầng mạng IP. Một số thành viên trong họ gia đình VDSL như sau:

VDSL1: đây là công nghệ được thông qua năm 2004. Nó hoạt động tại tốc độ

giới hạn cao hơn 55 Mbps cho kênh hướng xuống và 15 Mbps cho hướng lên. Tuy nhiên nó chỉ hoạt động được trong khoảng cách ngắn.



VDSL2: là một cải tiến từ VDSL1 và được định nghĩa trong kiến nghị

G.993.2 của ITU-T. Nó có thể được chia nhỏ thành VDSL2 (Long Reach) và VDSL2 (Short Reach).

VDSL2 (Long Reach): do thực tế DSL phụ thuộc vào chiều dài của vòng nội hạt (local loop), một phiên bản VDSL được tạo ra để phân phối các dịch vụ IPTV cho số lượng lớn khách hàng, trong khi vẫn được hưởng khả năng truy cập băng rộng tốc độ cao. VDSL với các cải tiến về khoảng cách có thể cung cấp cho các thuê bao IPTV tốc độ truy cập băng rộng là 30 Mbps cách tổng đài trung tâm từ 1,2 – 1,5 km.

VDSL2 (Short Reach): dựa trên điều chế DMT, công nghệ này sử dụng 4096 tone, chia ra thành các băng tần 4 KHz và 8 KHz. Chuẩn VDSL2 sử dụng kỹ thuật ghép kênh cho phép nó hoạt động ở tốc độ cao gấp 12 lần so với chuẩn ADSL, tốc độ đó là 100 Mbps cho kênh hướng xuống trong khoảng cách 350 m. Mặc dù tốc độ kênh hướng lên không đạt được 100 Mbps, nhưng các tốc độ đó đã vượt trội hơn so với các tốc độ kênh hướng lên của ADSL2+. Các cấp độ thực thi đạt được với giả thiết là không có can nhiễu trên sợi cáp đồng và chất lượng của cáp là tốt nhất. Khả năng để cung cấp cho thuê bao IPTV tốc độ 100 Mbps để truy cập dịch vụ cho phép các nhà khai thác bắt đầu đưa ra các dịch vụ tương tác tiên tiến khác cho khách hàng của họ.

Các đặc tính mới của VDSL2 như cải thiện chất lượng dịch vụ QoS và cải tiến kỹ

thuật mã hóa tất cả đều thích hợp để phân phối các ứng dụng triple-play. Lợi ích quyết định giúp củng cố vị trí vững chắc của VDSL trong công nghệ DSL là tính tương thích ngược và khả năng phối hợp với các phiên bản trước của mạng ADSL. Điều này cho phép các nhà cung cấp IPTV giải quyết ổn thỏa và có hiệu quả trong việc phát triển các mạng thế hệ mới dựa trên nền VDSL.

Có hai phương thức chính được các nhà cung cấp dịch vụ IPTV sử dụng để tích hợp VDSL2 vào hạ tầng mạng đang có của họ. Phương thức thứ nhất là thêm các thiết bị VDSL2 mới tại các tổng đài khu vực và cho phép DSLAM chạy song song với hệ thống DSLAM ADSL đang có. Phương thức thứ hai là đặt thiết bị VDSL2 gần thuê bao IPTV. Bảng 2.2 so sánh đặc tính của các công nghệ DSL được sử dụng để truyền tải tín hiệu IPTV.

Điểm tích cực chính của DSL cho các hệ thống IPTV trong thực tế là nó lợi dụng mạng dây dẫn đang tồn tại trên thế giới hiện nay. Điểm tiêu cực là tất cả các mạng DSL đều phải cân bằng giữa khoảng cách và dung lượng băng thông, tức là tốc độ của DSL sẽ giảm nếu khoảng cách từ thuê bao tới tổng đài trung tâm tăng lên. 2.4 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp

Các mạng truyền hình cáp truyền thống CATV (Cable Television) đã có được sự vượt trội trong việc phân phối hàng trăm kênh truyền hình đồng thời tới hàng ngàn user. Mỗi user có thể chọn một kênh bất kỳ trong hàng trăm kênh chỉ đơn giản bằng cách dò Tivi hoặc thông qua bộ giải mã STB. Các hệ thống này dễ dàng thêm các thuê bao mới bằng cách tách và khuếch đại tín hiệu. Trong quá khứ, tính tương tác đã bị giới hạn hoặc không được sử dụng tại tất cả các hệ thống, tất cả nội dung chỉ gửi trực tiếp tới người xem.



Bảng 2.2 So sánh các công nghệ DSL

Công nghệ DSL

Downstream (Mbps)

Upstream (Mbps)

Khoảng cách lớn nhất

(km)

Các dịch vụ được hỗ trợ

ADSL 8 1 5,5 km Một kênh video SD nén MPEG-2, truy cập Internet tốc độ cao và các dịch vụ VoIP

ADSL2 12 1 5,5 km Hai kênh video SD nén MPEG-2 hoặc một kênh HD, truy cập Internet

tốc độ cao và các dịch vụ VoIP ADSL2

+ 25 1 6 km Năm kênh video SD MPEG-2 hoặc

hai kênh HD MPEG-4, truy cập Internet tốc độ cao và các dịch vụ

VoIP ADSL-Reach

25 1 6 km Năm kênh video SD MPEG-2 hoặc hai kênh HD MPEG-4, truy cập

Internet tốc độ cao và các dịch vụ VoIP

VDSL1 55 15 Vài trăm mét Mười hai kên video SD MPEG-2 hoặc năm kênh HD MPEG-4, truy cập Internet tốc độ cao và các dịch

vụ VoIP VDSL2 (Long Reach)

30 30 1,2 – 1,5 km Bảy kênh video SD MPEG-2 hoặc ba kênh HD MPEG-4, truy cập


VDSL2 (Short Reach)

100 100 350 m Mười hai kênh video SD MPEG-2 hoặc 10 kênh HD MPEG-4, truy cập


Ngày nay các nhà khai thác CATV đã bắt đầu tìm kiếm các hệ thống phân phối

video với nhiều cải tiến, điều đó cho phép họ đưa ra dịch vụ triple-play video, voice và dịch vụ dữ liệu. Công nghệ IP là công nghệ nền tảng cho việc hội tụ các dịch vụ khác. Các nhà khai thác truyền hình cáp đã có những đầu tư quan trọng để nâng cấp mạng của họ, hỗ trợ cho việc triển khai các dịch vụ tiên tiến IPTV. Để hiểu việc phân phối nội dung IPTV trên mạng truyền hình cáp về mặt công nghệ trong vấn đề này, trước tiên ta cần có các khái niệm cơ bản về mạng hỗn hợp HFC.

2.4.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC

Nếu mạng truyền hình cáp có thể sử dụng trên các vùng đặc thù thì khách hàng có thể truy cập IPTV từ mạng dựa trên kỹ thuật cáp quang, cáp đồng trục hỗn hợp HFC (hybrid fiber/coax). Kỹ thuật HFC nói đến một số cấu hình mạng hỗn hợp của cáp quang và cáp đồng trục được sử dụng để phân phối lại các dịch vụ truyền hình kỹ thuật số. Các mạng xây dựng dựa trên kỹ thuật HFC có một số đặc tính thuận lợi chuyển giao cho các dịch vụ thế hệ mới như sau:

Mạng HFC có khả năng truyền dẫn đồng thời cả tín hiệu số và tín hiệu tương

tự. Đây là đặc tính rất quan trọng cho các nhà khai thác mạng. Mạng HFC có thể chung hòa giữa việc tăng dung lượng và các yêu cầu tin cậy

của một hệ thống IPTV. Đặc điểm tăng được dung lượng của hệ thống HFC



cho phép các nhà khai thác mạng triển khai thêm các dịch vụ mà không cần phải thay đổi toàn bộ cấu trúc mạng.

Đặc tính vật lý của cáp đồng trục và cáp quang hỗ trợ mạng hoạt động ở tốc độ vài Gbps.

Như trên hình 2.3 ta thấy cấu trúc của mạng HFC gồm có đường trục chính là cáp

quang kết nối theo các node quang tới mạng cáp đồng trục. Node quang hoạt động như một giao tiếp, nó kết nối các tín hiệu upstream và downstream đi ngang qua mạng cáp quang và cáp đồng trục. Phần mạng cáp đồng trục của mạng HFC sử dụng topology cây-phân nhánh, các thuê bao truyền hình kết nối tới mạng HFC theo một thiết bị đặc biệt gọi là bộ chia cáp Tap. Tín hiệu truyền hình số được phát từ trung tâm dữ liệu tới các node quang. Node quang phân phối tín hiệu thông qua cáp đồng trục, bộ khếch đại và bộ chia cáp Tap tới khách hàng.

Hình 2.3 Mạng HFC end-to-end 2.4.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp

Những cuộc thảo luận trong lĩnh vực công nghiệp truyền hình cáp về vấn đề truyền tải lưu lượng qua một mạng dựa trên nền IP đã và đang tiếp tực diễn ra. Do sự cạnh tranh về thị trường kinh doanh truyền hình thu phí từ các nhà cung cấp viễn thông và những hiệu quả lớn về băng thông khi sử dụng kỹ thuật phân phối IP, dẫn tới các nhà khai thác mạng truyền hình cáp phải hướng tới sử dụng mô hình mạng IP để phân phối nội dung tới người dùng.

Việc chuyển một mạng dựa trên tần số vô tuyến RF(Radio Frequency) sang mạng chuyển mạch video số SDV (Switched Digital Video) trên nền IP, dù bằng cách nào thì vẫn cần phải lắp đặt một số thiết bị mới từ các router tới bộ giải mã IP STB (Set-



top box) và các switch tốc độ cao. Một số ưu thế của việc triển khai sang mạng chuyển mạch SDV:

Một số lượng lớn băng thông của mạng sẽ được dự trữ bởi vì nhà khai thác

chỉ nhận được yêu cầu phát một kênh truyền hình đơn lẻ tới bộ giải mã STB. Đây rõ ràng là sự trái ngược với các hệ thống cũ mà ở đó tất cả các kênh đều được phát quảng bá trên mạng và các kênh không sử dụng vẫn chiếm giữ băng thông.

Băng thông dư thừa cho phép các nhà khai thác mạng cáp truyền hình có thể phân phối các dịch vụ và nội dung IPTV tới thuê bao của họ.

Những nhà khai thác mạng cáp truyền hình có thể đo đạc và giám sát một cách chính xác nội dung đã xem của mỗi thuê bao. Đây là một đặc tính quan trọng cho các nhà khai thác muốn tạo thêm doach thu bằng quảng cáo.

Hình 2.4 mô tả một cấu trúc mạng IPTV cáp được tạo thành từ sự kết hợp các

thiết bị của công nghệ RF và công nghệ IP. Một số thiết bị phần cứng được mô tả trên hình 2.4 bao gồm: Switch hay Router GigE: GiE (Gigabit Ethernet) nổi lên như là một giao thức

vận chuyển được lựa chọn để kết nối các thành phần mạng IP. GigE thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi dung lượng cao, ví dụ như VoD. Router GigE tập hợp lưu lượng IPTV và cung cấp các kết nối tới mạng truy cập lõi.

Mạng truyền dẫn quang: mạng lõi cung cấp con đường mạng giữa video server 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 bước sóng DWDM.

Bộ điều chế biên: các bộ điều chế được 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.

Trên đây chỉ là một ví dụ về triển khai IPTV cáp quy mô lớn và sử dụng cấu trúc

theo bậc thông qua việc thiết lập các trung tâm dữ liệu phân phối theo vùng. Trong mô hình trên tất cả nội dung đều được điều chế thành các sóng mang RF và được biên dịch thành RF băng rộng ngõ ra, thường nằm trong dải từ 50 cho tới 860 MHz. Một số hệ thống hoạt động với tần số lên tới 1 GHz, với các tần số cao thường được dành riêng cho các dịch vụ thoại và dữ liệu.

Từ trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp, một đường trung kế lớn được sử dụng để phân phối tín hiệu băng rộng tới các Hub phân phối. Từ Hub phân phối, tín hiệu băng thông rộng được gửi tới mạng truyền dẫn quang, thông qua mạng HFC, các tín hiệu băng rộng được gửi tới các bộ STB trong nhà khách hàng.



Hình 2.4 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP và RF

2.5 IPTV phân phối trên mạng Internet

Từ lúc truyền hình được phát minh, một số công nghệ đã được phát triển để phân phối tín hiệu truyền hình tới khách hàng trên toàn thế giới. Một số mạng cơ bản là vô tuyến, ADSL, cáp quang và mạng truyền hình cáp. Trong thời gian gần đây nhất có một mạng cũng cho phép khách hàng xem truyền hình quảng bá và nội dung video theo yêu cầu, đó là mạng Internet.

Lợi dụng tốc độ băng thông rộng kết hợp với các tiến bộ trong trong kỹ thuật nén dữ liệu và có nhiều chương trình để lựa chọn hơn, đó là một số lý do tại sao số lượng khách hàng đã sử dụng Internet để giải trí tăng lên. IPTV triển khai trên mạng Internet có thể là một trong các dạng ứng dụng sau. 2.5.1 Các kênh truyền hình Internet streaming

Việc phân phối các kênh truyền hình trên Internet là một ứng dụng rộng rãi của IPTV, bao gồm nội dung video được streaming từ một server tới các thiết bị client có khả năng xử lý và hiện thị nội dung video. Các loại thiết bị được sử dụng để xem các kênh truyền hình Internet thường là PC hoặc PC trung tâm đa phương tiện. Các kênh truyền hình Internet được streaming cũng có thể đưa vào điện thoại di động hoặc bộ giải mã STB. Nội dung các kênh truyền hình Internet được streaming cũng có thể được phân phối theo thời gian thực và người xem có thể xem lại theo cách xem truyền thống. Quá trình kỹ thuật streaming kênh truyền hình Internet thường bắt đầu tại server streaming, tại đó nội dung video được đóng vào trong các gói IP, nén lại và phát qua



mạng Internet tới PC client. PC có các phần mềm, thường là một chương trình tìm duyệt (browser), giải nén nội dung video và phát ra video còn “sống”. Khoảng thời gian từ lúc chọn kênh truyền hình tới lúc xem được thường ngắn và phụ thuộc tốc độ kết nối có thể có giữa server và client. Mô hình cấu trúc mạng được sử dụng để phân phối kênh truyền hình trên Internet như trên hình 2.5.

Hình 2.5 Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet

Việc triển khai tất cả các kênh truyền hình Internet sẽ yêu cầu một server

streaming, server này sẽ hỗ trợ các chức năng sau: Lưu trữ và khôi phục nội dung video nguồn. Điều khiển tốc độ các gói video IP được phân phối tới thiết bị của người xem. Thực hiện chuyển tiếp và chuyển ngược các lệnh yêu cầu từ người xem truyền

hình Internet. Một server streaming đơn làm việc tốt khi phân phối số lượng ít các kênh truyền

hình tới một số thuê bao được giới hạn. Để hỗ trợ cho việc phân phối nhiều kênh tới hàng trăm hoặc hàng ngàn thuê bao IPTV, thì cần phải triển khai một số lượng lớn server streaming trên các đường mạng khác nhau.

Công việc streaming nội dung video hầu hết đều cần phải bảo mật vì nội dung không được lưu trữ trên thiết bị truy cập của khách hàng. Vì thế, việc sao chép nội dung trái phép cần phải được ngăn chặn. Một lợi thế khác của IPTV là khả năng hoạt động hiệu quả trên các kết nối có băng thông thấp và người xem có khả năng bắt đầu xem nội dung tại mọi điểm trong luồng IPTV.

Cái để phân chia việc phân phối truyền hình Internet khác với các cơ chế phân phối khác được diễn giải trong chương này là các vị trí cổng Internet không thuộc sở hữu của nhà cung cấp IPTV hoặc điều khiển cơ sở hạ tầng sử dụng cho việc cung cấp các dịch vụ video IP tới người sử dụng Internet. Cơ sở hạ tầng mạng này thuộc quyền sở hữu của các nhà cung cấp truyền hình cáp hoặc các công ty viễn thông.



2.5.2 Download Internet

Như tên gọi, IPTV cho phép khách hàng download và xem nội dung theo yêu cầu. Hầu hết các dịch vụ download Internet đều phải trả tiền hoặc trả theo dung lượng download, các dịch vụ bao gồm tin tức nội bộ và bản tin thời tiết, phim điện ảnh, phim nội bộ và âm nhạc, chỉ dẫn giải trí và các quảng cáo được phân loại. Một số vị trí cổng Internet trực tuyến gần đây bắt đầu tiến hành đưa ra các thư viện nội dung chương trình IPTV có thể download cho người sử dụng Internet. Trong hầu hết các trường hợp, mọi người đều sử dụng PC để xem các chương trình download, tuy nhiên, một số công ty bắt đầu cung cấp thiết bị giải mã STB cho những khách hàng không muốn xem trên PC. Một số đặc điểm của công nghệ IPTV end-to-end dựa trên các dịch vụ download Internet:

Các giao thức mạng: chuẩn giao thức truyền tập tin FTP và giao thức truyền

siêu văn bản HTTP thường được sử dụng để truyền nội dung IPTV từ server tới client. Việc sử dụng các giao thức trên để giảm thiểu khả năng nội dung IPTV bị ngăn chặn bởi firewall.

Công nghệ server: chuẩn phần mềm Web server thường được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu về nội dung video.

Tốc độ mạng: thời gian để download một bộ phim trên Internet phụ thuộc vào tốc độ của kết nối băng rộng và chất lượng nội dung video. Các bộ phim điện ảnh định dạng SD và các chương trình download tương đối nhanh so với nội dung video dạng HD. Mặc dù băng rộng là dạng kết nối được ưu thích hơn nhưng vẫn có thể sử dụng các liên kết dial-up chậm hơn để truy cập các dịch vụ download Internet.

Các nhu cầu về lưu trữ: cả server và client đều yêu cầu khả năng lưu trữ tiên tiến để hỗ trợ xử lý các tập tin IPTV lớn. Một số ứng dụng của download Internet cho phép các thuê bao IPTV ghi lại một bản copy nội dung video đã được download vào đĩa DVD và xem bằng đầu DVD.

2.5.3 Chia sẻ video ngang hàng

Ứng dụng chia sẻ video ngang hàng peer-to-peer cho phép nhiều user xem, chia sẻ và tạo nội dung video trực truyến. Việc sử dụng ứng dụng chia sẻ video peer-to-peer không phức tạp và nó thường là download và cài đặt một số phần mềm chuyên dụng. Khi phần mềm hoạt động được trên PC, người dùng chỉ cần click vào các link để download một file video. Khi tiến trình download đã bắt đầu, phần mềm ứng dụng chia sẻ video peer-to-peer được thiết lập các kết nối và bắt đầu lấy nội dung video được yêu cầu từ các nguồn khác nhau. Khi file video được download và ghi đầy đủ vào ổ cứng thì có thể xem nội dung.

2.6 Các công nghệ mạng lõi IPTV

Hạ tầng mạng IPTV đòi hỏi phải truyền tải được một số lượng lớn nội dung video tốc độ cao giữa trung tâm dữ liệu IPTV và mạng phân phối băng thông rộng. Một số chuẩn truyền dẫn mạng lõi có các khả năng bảo vệ cần thiết để đảm bảo độ tin cậy cao. Mỗi chuẩn có một số đặc tính riêng biệt về tốc độ truyền dẫn tín hiệu và khả năng mở rộng. Có ba loại công nghệ truyền dẫn mạng lõi chính được sử dụng làm hạ tầng mạng



IPTV là ATM trên nền SONET/SDH, IP trên MPLS và Metro Ethernet. Như miêu tả trên hình 2.6, các công nhệ mạng lõi cung cấp việc kết nối giữa trung tâm dữ liệu IPTV và các mạng truy cập khác nhau.

Hình 2.6 Hạ tầng mạng lõi IPTV

2.6.1 ATM và SONET/SDH Như đã biết, ATM có thể hỗ trợ các ứng dụng như IPTV đòi hỏi băng thông cao

và các truyền dẫn có độ trễ thấp. ATM hoạt động trên các mạng khác nhau bao gồm cả cáp đồng trục và cáp xoắn đôi, tuy nhiên nó chạy tốc độ tốt nhất là trên cáp quang. Lớp vật lý gọi là mạng quang đồng bộ SONET (Synchronuos Optical Network) thường được sử dụng để truyền tải các cell ATM trên mạng lõi.

SONET là giao thức cung cấp truyền dẫn tốc độ cao sử dụng cáp quang. Thuật ngữ SDH (Synchronous Digital Hierarchy) được đưa ra cho công nghệ truyền dẫn quang theo tiêu chuẩn Châu Âu. Tốc độ tín hiệu SONET được đo bằng các chuẩn sóng mang quang OC (Optical Carrier). Bảng 2.3 là các tốc độ truyền dẫn đang sử dụng gọi là cấp độ OC.

SONET sử dụng ghép kênh phân chia theo thời gian TDM (Time Division Multiplexing) để truyền nhiều luồng dữ liệu cùng một lúc. Với TDM, mạng SONET định rõ băng thông cho vị trí khe thời gian cụ thể trên dải tần số. Việc gán trước các khe thời gian như vậy sẽ hoạt động bất chấp có dữ liệu được truyền hay không.

Bảng 2.3 Các chuẩn OC SONET Cấp độ OC Tốc độ truyền dẫn tín hiệu

OC-1 (tốc độ cơ sở) 51,84 Mbps OC-3 155,52 Mbps OC-12 622,08 Mbps OC-24 1,224 Gbps OC-48 2,488 Gbps OC-192 10 Gbps OC- 256 13,271 Gbps OC-768 40 Gbps



Trong môi trường IPTV, thiết bị SONET nhận một số luồng bit và kết hợp thành

một luồng đơn, các tốc độ được kết hợp thành một tốc độ chung. Ví dụ, bốn luồng lưu lượng IPTV có tốc độ 1 Gbps sẽ được kết hợp thành luồng 4 Gbps sau đó được chuyển tiếp lên mạng cáp quang.

2.6.2 IP và MPLS

Một số lớn các công ty viễn thông đã bắt đầu triển khai giao thức Internet IP trên mạng lõi của họ. Mặc dù IP nguyên bản không bao giờ được thiết kế với các đặc tính như QoS hoặc khả năng phân biệt lưu lượng, giao thức làm việc tốt nhất khi nó kết hợp với một công nghệ gọi là chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching). MPLS cho phép mạng hỗ trợ việc phân phối có hiệu quả các dạng lưu lượng video khác nhau trên một nền mạng chung.

MPLS được thiết kế và xây dựng bằng việc sử dụng các router chuyển mạch nhãn LSR (Label Switch Router) tiên tiến. Các router này chịu trách nhiệm thiết lập các tuyến kết nối có định hướng tới các đích riêng biệt trên mạng IPTV. Các tuyến ảo này được gọi là các tuyến chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path) và được cấu hình với đầy đủ tài nguyên để chắc chắn truyền dẫn trôi chảy lưu lượng IPTV thông qua mạng MPLS. Việc sử dụng LSP làm đơn giản hóa và tăng tốc độ định tuyến các gói thông qua mạng vì việc giữ gói để kiểm tra chỉ xuất hiện tại các lối vào của mạng và không yêu cầu tại mỗi router hop.

Chức năng chính khác của LSR là xác định các kiểu lưu lượng mạng. Đây là điều đạt được bằng việc thêm MPLS header vào phần đầu của mỗi gói tin IPTV. Các thành phần của MPLS header được giải thích trong bảng 2.4.

Bảng 2.4 Định dạng MPLS header

Tên trường bit

Độ dài trường bit (bit) Chức năng

Nhãn 20 Chứa các chi tiết riêng biệt của hop tiếp theo cho mỗi gói IPTV .

Các bit dự trữ 3 Được dự trữ cho user khác.

Stacking bit 1 Một header có thể chứa một hoặc nhiều nhãn. Một khi Stacking bit được thiết lập, LSR sẽ nhận dạng được nhãn sau cùng trong gói.

Thời gian sống TTL 8 Đây là giá trị được copy từ trường TTL trong IP header.



Hình 2.7 Topology mạng lõi MPLS

Trong khi lưu lượng IPTV đi ngang qua mạng, MPLS thiết lập cho các router một

số bảng định tuyến nội bộ gọi là cơ sở thông tin nhãn LIB (Label Information Bases) được tham khảo để xác định chi tiết cụ thể hop kế tiếp theo suốt tuyến. Ngoài việc tham khảo bảng, một nhãn mới được được ứng dụng để đóng gói và được chuyển tiếp tới cổng ra router thích hợp. Lợi ích khác của mạng MPLS là hỗ trợ các cấp độ phục hồi nhanh khi mạng xuất hiện lỗi. Hình 2.7 miêu tả header được thêm vào LSR ở lối vào và được gỡ bỏ bởi LSR ở lối ra. 2.6.3 Metro Ethernet

Một công nghệ khác có thể được triển khai trong mạng lõi là Metro Ethernet. Một liên minh của các nhà cung cấp dịch vụ, cung cấp thiết bị và các công ty về mạng nổi tiếng đã được thành lập với tên gọi là MEF (Metro Ethernet Forum). MEF chịu trách nhiệm thiết lập các chi tiết kỹ thuật tích hợp các công nghệ Ethernet vào mạng backbone dung lượng cao và các mạng lõi. Ngoài việc phát triển các chi tiết kỹ thuật, MEF còn chứng nhận thiết bị Ethernet để sử dụng trong hạ tầng mạng của các nhà cung cấp dịch vụ. Các đặc điểm kỹ thuật và hoạt động của các mạng lõi dựa trên Metro Ethernet bao gồm:

Các thiết bị khác nhau phải thích hợp đặc trưng về công nghệ mạng lõi, đó là

khả năng phục hồi nhanh, hiệu suất thực thi cao và năng mở rộng. Một số thành phần mạng Metro Ethernet hiện đại có thể hoạt động tại tốc độ

lên tới 100 Gbps với khoảng cách xa. Nó cung cấp cho các nhà cung cấp dịch vụ một nền tảng mạng lý tưởng có khả năng phân phối các dịch vụ giá trị gia tăng mới như IPTV cho khách hàng ở khoảng cách xa tính từ tổng đài khu vực.

Nó thực thi cơ chế hồi phục tinh vi các lỗi xảy ra trên mạng, do đó đảm bảo các dịch vụ như IPTV không bị ảnh hưởng do đứt quãng.

Các công nghệ Metro Ethernet hỗ trợ sử dụng việc kết nối các mạch ảo được định hướng, điều đó cho phép các nhà cung cấp dịch vụ IPTV bảo đảm việc phân phối nội dung video chất lượng cao bên trong mạng lõi. Các liên kết



chuyên dụng này được gọi là các kết nối ảo Ethernet EVC (Ethernet Virtual Connection). Hình 2.8 trình bày cách sử dụng 4 EVC để cung cấp kết nối giữa trung tâm dữ liệu IPTV và một số tổng đài khu vực.

Mạng lõi IP băng rộngRouter

phân phối

DSLAM 1

SERVER nội dungIPTV

DSLAM 4

DSLAM 3

DSLAM 2

EVC3

EVC4

EVC1

EVC2


Tổng đài khu vực 1



Hình 2.8 Sử dụng các EVC để cung cấp kết nối IPTV qua lõi mạng Ngoài các đặc điểm kỹ thuật bên trên, đặc điểm giảm hiện tượng mất gói và trễ

thấp của Metro Ethernet làm cho nó trở lên lý tưởng hơn trong công nghệ mạng lõi để truyền tải các dịch vụ IPTV. TÓM TẮT

Ngày nay, các nhà khai thác viễn thông đã có nhiều công nghệ mạng để chọn lựa khi quyết định triển khai các dịch vụ IPTV. Mỗi mạng đều có đặc điểm kỹ thuật riêng, và cũng có điểm mạnh và điểm yếu khi được sử dụng để mang tín hiệu IPTV.

Các khả năng băng thông gần như không bị hạn chế của mạng cáp quang là các ý tưởng tuyệt vời cho việc phân phối các dịch vụ IPTV. Các công nghệ ADSL2 và VDSL cung cấp tốc độ băng thông cao. Đó là các giải pháp có khả năng mở rộng và phù hợp cho việc phân phối các ứng dụng tiên tiến của IPTV tới người sử dụng.

Khả năng phân phối hiệu quả truyền hình trên mạng Internet công cộng là thay đổi cơ bản của công nghệ truyền hình số toàn cầu. Việc bảo đảm chất lượng của dịch vụ là vấn đề lớn nhất của các nhà cung cấp dịch vụ khi phân phối IPTV qua mạng Internet công cộng. Độ trễ, tắc nghẽn mạng và sự sửa đổi của các gói IP chỉ là một số tình trạng của các kênh truyền hình Internet.



Để chọn lựa một mạng phân phối IPTV có chất lượng tốt nhất, các nhà cung cấp

viễn thông cũng cần phải có các lựa chọn chính xác đối với công nghệ mạng lõi. Hiện nay có ba công nghệ mạng lõi sử dụng cho hệ thống IPTV là ATM trên nền SONET/SDH, IP trên MPLS và Ethernet. Các công nghệ mạng lõi khác nhau về cách thức hoạt động, nhưng mục đích chung đều là đáp ứng các yêu cầu cho mạng phân phối nội dung IPTV.

Báo cáo luận văn tốt nghiệp Chương III: Quản lý mạng IPTV


CHƯƠNG III

QUẢN LÝ MẠNG IPTV

Việc phân phối dịch vụ truyền hình trên mạng IP trở thành các thách thức về mặt công nghệ và thương mại cho các nhà cung cấp dịch vụ IPTV. Một trong những thách thức xuất hiện đầu tiên trong hoạt động của mạng IPTV hàng ngày, đó là nhà cung cấp dịch vụ cần phải có năng lực quản lý lưu lượng video và các thành phần hạ tầng mạng IP. Các nhà cung cấp IPTV cần phải có một hệ thống quản lý mạng NMS (Network Management System), đó là các bộ phận giám sát và nhận dạng các sự cố có thể ảnh hưởng tới việc phân phối các dịch vụ truyền hình tới khách hàng. Một thách thức khác đối với nhà cung cấp là vấn đề cài đặt một dịch vụ IPTV khá phức tạp và tạo ra các áp lực cho tài nguyên mạng của nhà cung cấp dịch vụ. Vì thế, cần phải lập danh sách và chuyên môn hóa các bước cài đặt.

Ngoài việc quản lý và cung cấp các dịch vụ, các nhà khai thác mạng IPTV cũng cần phải bảo đảm việc tiếp nhận dịch vụ của khách hàng thuận lợi hơn so với các dịch vụ được đưa ra từ các nhà khai thác truyền hình thu phí khác là truyền hình cáp và vệ tinh. Tại hầu hết các cấp độ cơ bản, các nhà khai thác mạng cần phải đảm bảo khách hàng của họ nhận được đầy đủ các hồi đáp cho các yêu cầu thay đổi. Đây là các yêu cầu cơ bản từ thuê bao, tuy nhiên, việc thực thi chức năng này có thể là vấn đề khó giải quyết đối với các nhà khai thác mạng, đặc biệt là các mạng IPTV lớn. Để tránh được các thách thức trên, trong phần này đưa ra một số chức năng hoạt động và kỹ thuật để thành công trong việc triển khai IPTV.

Quản lý mạng chỉ rõ các kỹ thuật và các thủ tục được sử dụng để giảm sát và điều khiển mạng. Nó bao gồm một số nhiệm vụ khác nhau:

Hệ thống quản lý mạng IPTV. Quản lý cài đặt. Giảm sát thực thi và kiểm tra mạng. Quản lý dự phòng. Quản lý không gian địa chỉ IP. Xử lý các sự cố IPTV. Quản lý quyền nội dung số. Quản lý các yêu cầu QoS. Chúng ta sẽ tìm hiểu các nhiệm vụ quản lý mạng IPTV trong phần tiếp theo.

3.1 Hệ thống quản lý mạng IPTV

Các mạng phân phối IPTV ngày nay tạo ra nguồn thu nhập khổng lồ cho các nhà khai thác. Tuy nhiên việc quản lý hệ thống IPTV end-to-end lại là nhiệm vụ khó khăn. Thỉnh thoảng, hệ thống có thể mang đến các vần đề ảnh hưởng rất lớn cho nhà cung cấp dịch vụ IPTV. Để giảm thiểu rủi ro và sự cố về mạng, các nhà khai thác sử dụng hệ thống quản lý mạng NMS để giám sát cấu trúc mạng IPTV end-to-end. Các công cụ được sử dụng để đảm bảo cấu trúc mạng IPTV end-to-end đạt được thời gian hoạt động hơn 99,999% và đảm bảo tín hiệu video chất lượng cao tới được khách hàng. Nhờ đó, các kỹ thuật và thiết bị khác nhau được kết hợp lại thành một hệ thống IPTV



end-to-end, trung tâm hoạt động của mạng IPTV sẽ chứa một số các hệ thống khác nhau để quản lý các phần của mạng khác nhau. Các chức năng được thực thi bởi hệ thống quản lý IPTV có thể bao gồm:

Quan sát mạng 24/7: một hệ thống quản lý mạng NMS bao gồm các bản đồ hiển

thị thông tin các tình trạng của một số thành phần mạng như:

Các thiết bị và server trung tâm dữ liệu IPTV Các thiết bị mạng lõi IP Các thiết bị mạng truy cập Thiết bị khách hàng IPTV Các mạng gia đình

Tối ưu hóa mạng: NMS giúp đỡ quá trình tối ưu hóa tài nguyên mạng, hỗ trợ tăng khả năng tích hợp các dịch vụ dựa trên nền mạng IP.

Hỗ trợ nhân viên kỹ thuật: NMS tập hợp các bản tin lỗi từ các thành phần hệ

thống IPTV end-to-end để hỗ trợ nhân viên kỹ thuật nhận biết nhanh và giải quyết các sự cố có thể xảy ra hàng ngày trên mạng IPTV.

Báo cáo: NMS tập hợp các trạng thái của các thành phần cơ bản của mạng thành

một báo cáo hệ thống cho phép người quản lý mạng IPTV:

Theo dõi và đánh giá các đoạn đứt quãng của dịch vụ IPTV. Kiểm tra “sức khỏe” của các thành phần mạng Nhận dạng các vấn đề tiềm tàng trên mạng thông qua phân tích chiều

hướng dữ liệu. Ghi nhận việc sử dụng mạng trong các giai đoạn đặc biệt chú ý.

Minh họa các thành phần mạng bằng đồ thị: các giao diện trực giác đặc trưng

cung cấp một đồ thị hoặc bản đồ các trạng thái có thể xảy ra đối với các thành phần hạ tầng mạng IPTV end-to-end.

Quản lý các lỗi của server trung tâm: các server IPTV giữ vai trò chiến lược vô

cùng quan trọng trong mạng truyền hình băng rộng. Khi các server bị down, nhiều thiết bị IPTVCD không có khả năng hoạt động chính xác dẫn đến kết quả là giảm doanh thu của nhà khai thác IPTV. Việc giám sát các server trong thời gian thực là yêu cầu giảm thời gian bị down. NMS hỗ trợ việc giám sát server bằng cách gửi các thông báo cảnh báo và các sự cố tới nhân viên kỹ thuật.

Quản lý cấu hình: NMS sẽ lưu trữ các mục thông tin cấu hình của mỗi thiết bị

được kết nối vào mạng IPTV trong cơ sở dữ liệu. Các dạng thông tin này có thể là địa chỉ IP hay các phiên bản Middleware của mỗi thiết bị giải mã STB. NMS cho phép nhân viên kỹ thuật thay đổi các tham số trên.

Quản lý băng thông: IPTV là một ứng dụng tốn băng thông. Vì thế cần phải chú

ý đặc biệt trong việc giám sát số lượng băng thông được sử dụng cho các ứng dụng. NMS cho phép các nhà cung cấp dịch vụ giữ quyền điều khiển chặt chẽ



việc sử dụng băng thông mạng và tối ưu hóa mạng của họ cho các ứng dụng trên nền IPTV.

Ưu tiên hóa lưu lượng: IPTV là ứng dụng nhạy với độ trễ. Để cải thiện chất

lượng dịch vụ được phân phối tới user đầu cuối, NMS cho phép các nhà cung cấp dịch vụ ưu tiên hóa nội dung video trên các ứng dụng không nhạy với độ trễ như ứng dụng tìm kiểm trên Internet và lưu lượng các ứng dụng ngang hàng. Một số cải tiến của NMS cũng hỗ trợ việc ưu tiên hóa lưu lượng mạng trong khoảng thời gian nào đó trong ngày.

Quản lý các nhật ký mạng: đây là chức năng chịu trách nhiệm ghi và lưu trữ nhật

ký của các sự kiện xuất hiện trong thời gian hoạt động của mạng IPTV. Thông tin nhật ký được lưu trữ giữa các NMS khác nhau, bao gồm:

Các chi tiết login và logout của các user IPTV. Các chi tiết thay đổi cầu hình của hệ thống và thiết bị IPTVCD. Các chi tiết hoạt động của thiết bị mạng.

Các thách thức cho những người quản lý hệ thống IPTV kết hợp với dữ liệu từ các NMS khác nhau để thu được một cái nhìn tổng thể chính xác về quá trình thực thi của mạng. Thêm nữa, những người quản lý cũng cần khả năng hỗ trợ các phần cứng khác chạy phần mềm NMS đóng gói tại trung tâm dữ liệu IPTV. Một hệ thống quản lý IPTV thường sử dụng giao thức quản lý mạng đơn giản SNMP (Simple Network Management Protocl) để điều khiển và giám sát các thiết bị được kết nối vào mạng.Ngoài ra việc quản lý thiết bị bằng trình duyệt web cũng được sử dụng. 3.1.1 Sử dụng giao thức SNMP để quản lý mạng IPTV

Giao thức quản lý mạng đơn giản SNMP là phương thức mạnh mẽ để giảm sát và điều khiển các thiết bị trên cả mạng IP và non-IP. Nó là một cấu trúc để xác định các thông số cần quản lý của thiết bị. SNMP phiên bản gốc được triển khai vào năm 1988 cho các thiết bị trên mạng IP, từ đó nó đã được làm thích nghi với rất nhiều thiết bị và giao thức khác. Các công cụ thương mại khác đều sẵn sàng xây dựng các hệ thống SNMP.

Tại cấp độ cơ bản nhất, SNMP là một giao thức truyền tin xác định cách thức thực thi của hệ thống, dữ liệu hoạt động và các lệnh được tập hợp từ các thiết bị này. Hình 3.1 trình bày cách bố trí của hệ thống SNMP cơ bản.Các thành phần của hệ thống bao gồm:

Network manager là bộ phận chịu trách nhiệm về các hoạt động chính xác

của mạng. Management console là thành phần được trang bị cho Network manager, nó

chịu trách nhiệm tập hợp thông tin về mạng, hiển thị thông tin và thực hiện các lệnh quản lý mạng.

Network management software chạy trên manager console để thực hiện các nhiệm vụ như hiển thị các trạng thái mạng, các cảnh báo đăng nhập và gửi các lệnh tới các thiết bị mạng. Phần mềm này sử dụng quản lý SNMP để thu thập thông tin từ các thiết bị mạng khác nhau.



SNMP manager chịu trách nhiệm về thông tin quản lý các thiết bị được quản lý, giữ các bản ghi chép về các trạng thái hiện tại của mạng trên cơ sở dữ liệu chủ được gọi là cơ sở thông tin quản lý MIB (Management information base).

SNMP được sử dụng để truyền đạt thông tin tới các thiết bị khác nhau hình thành mạng, một số SNMP được trình bày trên hình 3.1.

Thiết bị 1 và 2 đều được quản lý trực tiếp do chúng đều được trang bị một SNMP agent và một module cơ sở dữ liệu MIB nội bộ. SNMP agent chịu trách nhiệm tập hợp và lưu trữ trạng thái thiết bị vào trong cơ sơ dữ liệu MIB để trả lời các lệnh và các yêu cầu cho dữ liệu MIB từ SNMP manager. SNMP agent cũng có thể phát ra các yêu cầu đặc biệt (gọi là traps) tới SNMP manager trong các trường hợp đặc biệt, ví dụ như các yêu cầu khởi động lại hệ thống ngay lập tức.

Thiết bị 3 và 4 không có SNMP, vì thế có một thiết bị đặc biệt gọi là proxy agent quản lý chúng. Proxy agent chứa đựng phần mềm SNMP agent và một module MIB biên dịch dữ liệu từ các thiết bị được gắn vào. Proxy agent phải tập hợp dữ liệu từ mỗi thiết bị bằng mọi cách có thể, ví dụ như các cồng serial trên thiết bị, giám sát các giao tiếp hoặc các phương thức khác.

Hình 3.1 Hệ thống SNMP đơn giản Một trong những lợi ích lớn nhất của hệ thống SNMP là tập hợp dữ liệu và các

chức năng hiển thị có thể được tự động hóa. Dữ liệu từ mỗi thiết bị có thể được tập hợp một cách định kỳ để phân tích mọi hoạt động có thể xảy ra. Ví dụ, SNMP thường được sử dụng để tập hợp dữ liệu thực thi mạng như số lượng gói bị mất và hiển thị nó cho Network manager. Hiện tượng nghẽn trên một liên kết vượt quá giới hạn, liên kết này có thể thay đổi màu sắc trên màn hình Management console và có thể bắt đầu nhấp nháy. Nó sẽ báo hiệu cho Network manager điều tra nguyên nhân của việc tắc



nghẽn và thực hiện một số hoạt động chính xác hơn, ví dụ như gửi đi nhân viên sửa chữa hoặc cấu hình lại mạng để gửi các gói theo một tuyến khác.

Trong môi trường IPTV các dạng dữ liệu được tập hợp từ mạng IPTV rơi vào ba

loại riêng biệt sau: Các cảnh báo: các cảnh báo sẽ thông báo cho nhân viên kỹ thuật tại trung tâm

dữ liệu IPTV về hoạt động bất thường trên mạng. Các cảnh báo được sử dụng bởi bộ phận kỹ thuật để nhận dạng nguồn dịch vụ bị mất.

Tình trạng hiện hành: dữ liệu các tình trạng hiện hành của mạng được tập hợp lại trên cơ sở thông thường để xác định các thành phần mạng IPTV có hoạt động hay không.

Các thống kê: các thống kê mạng ví dụ như các cấp độ lưu lượng mạng được tập hợp lại bởi hệ thống quản lý trên cơ sở thông thường. Mạng IP có thể thực thi tốt hoặc xấu. Dữ liệu thống kê được tập hợp bởi hệ thống quản lý, và nhân viên kỹ thuật sử dụng nó để tối ưu hóa tiến trình thực thi mạng IPTV. Mạng được tối ưu hóa cải thiện tốc độ phân phối cho dịch vụ IPTV và VoD.

Các ứng dụng và cơ sơ dữ liệu được lưu trữ trên một server và sử dụng các kết

nối theo thứ tự, các giao tiếp dành riêng, hoặc giao tiếp Ethernet để truyền thông tin với các thiết bị mạng IPTV:

Các server IPTV Thiết bị xử lý video trung tâm dữ liệu IPTV Thiết bị IPTVCD Các router IP DSLAM Hệ thống kết cuối modem cáp CMTS (Cable Modem Termination System) Mỗi thiết bị được tải trước một module phần mềm agent quản lý SNMP, chức

năng chính của agent quản lý là cung cấp thông tin về thiết bị IPTV tới ứng dụng server. Đây là thông tin được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu thường trú cơ sở thông tin quản lý MIB. Thông tin trong MIB được chuẩn hóa để các dạng NMS khác nhau có thể sử dụng được nó.

Hình 3.2 mô tả thông tin giữa server quản lý SNMP và các SNMP agent dựa trên một số lệnh. Một trong các lệnh là get và get next được nhận từ mạng IPTV, SNMP agent thực hiện lệnh được yêu cầu và gửi trả lại thông tin đã được yêu cầu. Thêm vào thông tin yêu cầu tập hợp và trả lời, phần mềm SNMP agent cũng chịu trách nhiệm gửi các cảnh báo ngoài các lệnh đặc biệt nhận từ SNMP manager. Các cánh báo sử dụng các trap, một SNMP agent có thể thông báo các sự kiện hoặc các lỗi xuất hiện tại các router, cho phép các nhà quản lý IPTV có thể quản lý các thiết bị mạng.



Hình 3.2 Liên kết hệ thống quản lý mạng IPTV

3.1.2 Quản lý thiết bị bằng trình duyệt web

Quản lý thiết bị bằng trình duyệt web cho phép một thiết bị mạng vẫn được quản lý từ vị trí khác thông qua sử dụng chuẩn trình duyệt web. Thông tin về thiết bị được hiển thị trong cửa số chương trình tìm duyệt, và các sửa đổi cho hoạt động của thiết bị hay cấu hình có thể được thiết lập thông qua các giao diện người dùng chuẩn. Khả năng này của thiết bị chỉ có ở sản phẩm của một số nhà sản xuất.

Hầu hết các thiết bị mạng hiện đại đều chứa một bộ vi xử lý thực hiện một số nhiệm vụ khác nhau, ví dụ như điều khiển hoạt động thiết bị và truyền tin ra bên ngoài thông qua các giao tiếp. Thông tin này có thể chỉ đơn giản là bật sáng giao diện thiết bị, hoặc phứ tạp hơn là tự động quản lý cảnh báo và thông báo cho hệ thống. Một số thiết bị sử dụng các giao diện IP cho hoạt động chuẩn của nó, đầu tiên là chức năng web server. Đây là server cho phép truy cập web từ xa để thông tin với bộ xử lý của thiết bị cho một số chức năng. Một trong rất nhiều chức năng được thực thi trên web server là quản lý thiết bị. Hình 3.3 mô tả các chức năng làm việc cùng với nhau.

Trong hình 3.3, thiết bị phía bên tay phải là một thiết bị mạng, có thể là bộ mã hoá video MPEG với một kết nối IP, là một switch với port IP quản lý hoặc một số thiết bị khác. Phần mềm bên trong thiết bị thực hiện chức năng web server, giám sát port 80 từ phía tới của giao tiếp IP và xử lý các yêu cầu của giao thức HTTP. Các yêu cầu này có thể đến từ một số user khác nhau với các quyền truy cập khác nhau. Để đáp ứng các yêu cầu này, server sẽ cung cấp các trang web được thiết kế theo yêu cầu cho phép user xem thông tin quan trọng về thiết bị.



Hình 3.3 Cấu trúc quản lý dựa trên trình duyệt web

Ví dụ trong hình 3.3, có ba lớp truy cập được cung cấp: nhân viên quản lý mạng,

nhân viên bảo dưỡng và user đã được xác thực. Nhân viên quản lý mạng có toàn quyền truy cập để theo dõi mọi mặt của thành phần mạng và có thể sửa đổi cấu hình của thiết bị. Nhân viên bảo dưỡng có thể quan sát tất cả các trạng thái và cấu hình của thiết bị nhưng không thể thay đổi cấu hình. User đã được xác thực có thể bị giới hạn về quyền quan sát các trạng thái của thiết bị và không được phép thay đổi cấu hình. Các lớp truy cập khác nhau thường được thực hiện chung trên phần mềm web server thông qua việc sử dụng username và password được truyền dẫn trên các kết nối đảm bảo (HTTPS).

Các trang web của thiết bị thường có một cách trình bày cố định nhưng có thể thay đổi nhanh chóng các trạng thái thông tin được chứa trong chúng. Thông tin này có thể hiển thị đầy đủ tất cả các thông số hoạt động của thiết bị. Dữ liệu cấu hình cũng có thể truy cập như dữ liệu địa chỉ mạng, các đặc tính của thiết bị được kích hoạt hoặc không được kích hoạt, các card hoạt động hiện tại hoặc đang ngừng, và danh sách các username và password được phép truy cập thiết bị.

Quản lý dựa trên trình duyệt web có lợi cho việc quản lý một mạng bao gồm nhiều thiết bị phân tán trên phạm vi rộng trong thực tế khi mạng chia sẻ phức tạp. 3.2 Quản lý cài đặt

Do sự phức tạp và việc lựa chọn các sản phẩm có thể có trên mạng, việc cài đặt, quản lý các sự cố của dịch vụ và một số lý do trực tiếp của kết cuối dịch vụ có thể là thách thức đặc biệt và xử lý tốn kém cho các nhà khai thác mạng trên toàn cầu. Việc cài đặt mạng IPTV có thể bao gồm rất nhiều công việc khác nhau, trong phần này trình bày một số cài đặt chung như sau:

Phân phối địa chỉ: trong thực tế, các nguồn video được cố định các địa chỉ

IP, vì thế các thiết bị IPTVCD có thể xác định chúng. Việc phân phối địa chỉ IP được nói rõ hơn trong phần tiếp theo.

Cài đặt nguồn video: đây là công việc thực hiện sớm nhất trong tiến trình cài đặt vì thế các thiết bị có thể được kiểm tra với video thực khi chúng đã được cài đặt. Các nguồn multicast thường cần băng thông thấp hơn so với các nguồn unicast để gửi bản sao luồng video tới mỗi thiết bị người xem.



Cài đặt các phần mềm client: hầu hết các phần mềm media player mất phí đều tự cài đặt, và hầu hết các PC có khả năng cài bằng tay các chương trình này.

Cái đặt các phần cứng client: khi các bộ giải mã IP-STB hoặc các thiết bị client được cài đặt, một số nhà cung cấp dịch vụ quyết định đưa nhân viên kỹ thuật tới nhà khác hàng. Điều này cho phép các công việc kiểm tra mạng được thực hiện đầy đủ và các hỗ trợ khác được cài đặt chính xác.

Cấu hình multicast: nếu phương thức multicast được sử dụng trong IPTV, một phần của tiến trình cài đặt phải kiểm tra lại tất cả các thiết bị mạng có khả năng tạo luồng multicast. Tiến trình này có thể yêu cầu phần mềm hoặc các chương trình nâng cấp phần cứng trong các thiết bị mạng, ví dụ như các router.

Cấu hình hạ tầng hệ thống quản lý mạng: một cải tiến lớn của các mạng IPTV trên nền IP đó là các mạng vật lý giống nhau có thể được sử dụng để gửi và nhận các lệnh quản lý mạng và truyền dẫn video, với điều kiện là được cung cấp khả năng thông tin hai chiều (two-way).

Quản lý việc di dời và lắp đặt lại thiết bị: mỗi lần các thiết bị được di dời hoặc lắp đặt lại thì cần phải cấu hình lại hệ thống để đảm bảo không có các thông báo lỗi về vị trí vật lý của thiết bị.

3.3 Giám sát thực thi và kiểm tra mạng

Giám sát thực thi là quan sát quá trình vận hành của mạng để có được các hoạt động chính xác. Tất cả các loại vận hành đều có thể được giảm sát, từ việc đếm các lỗi trên một liên kết dữ liệu cho tới việc theo dõi số lượng người xem nội dung cùng một lúc. Nếu tiến trình thực thi không đạt được các yêu cầu đã quy định trước thì các cảnh báo sẽ được phát ra để phục vụ cho việc dự đoán các lỗi sớm nhất có thể.

Thông thường, việc giám sát là trách nhiệm được thực hiện bởi nhiều thành phần. Đầu tiên các thiết bị sẽ thu thập số liệu về các hoạt động của chính bản thân mỗi thiết bị, và hệ thống quản lý tập trung sẽ biên dịch các dữ liệu này để phân tích định kỳ. Trong một số hệ thống, dữ liệu được lưu trữ trên mỗi thiết bị và chỉ được sử dụng khi nhân viên kỹ thuật hệ thống quyết định nhận nó. Sau đó, bộ xử lý tập trung sẽ phân tích dữ liệu liệu tới và thông báo cho nhân viên kỹ thuật khi thiết bị lỗi. Một số dạng dữ liệu được thu thập và phân tích bởi hệ thống giám sát thực thi như sau:

Lỗi bit: một số loại mạng bao gồm một byte kiểm tra tổng hoặc kiểm tra chẵn

lẻ sẽ chỉ ra các bit hoặc các gói tin đã bị thay đổi. Các cấp độ sóng mang quang OC: một số tín hiệu nhận được có thể được sử

dụng để đo các cấp độ sóng mang quang tới. Các gói mất: trong trường hợp nghẽn mạng, một số thiết bị sẽ không gửi được

hết số gói, vì thế luồng tín hiệu sẽ bị mất các gói đó. Thông qua việc giám sát số lượng gói bị mất tại các vị trí khác nhau trong mạng, các nhà khai thác mạng sẽ xác định được dung lượng cần tăng lên, số lượng router cần xây dựng thêm cho dịch vụ hoặc các liên kết cần phải được bảo dưỡng.

Các trạng thái của thuê bao: tất cả các loại dữ liệu thu thập về thuê bao được phân tích để xác định xem có vấn đề gì xảy ra với các kết nối từ phía thuê bao hay không, từ đó sớm phát cảnh bảo về các sự cố trên mạng.



Các hoạt động đăng nhập của user: dữ liệu này có thể chỉ ra các user đang gặp sự cố khi truy cập hệ thống hoặc user đã gian lận về quyền truy cập, ví dụ như có nhiều user giống nhau truy cập vào hệ thống tại nhiều vị trí khác nhau trong cùng một thời điểm.

Giám sát hệ thống bảo an: thông qua việc thu thập dữ liệu về quá trình thực thi của hệ thống bảo an, các nhà khai thác có thể xác định các firewall đang làm việc chính xác, các nguồn tấn công mạng từ bên trong hoặc bên ngoài, cung cấp các cảnh bảo về virus. Thông tin này cũng có thể được sử dụng sau khi một lỗ thủng bảo an được xác định để tìm ra cách ngăn ngừa các sự cố bảo an trong tương lai.

Việc giám sát thực thi làm việc để ngăn ngừa các sự cố mạng do một vài thiết bị

có hiện tượng giảm hiệu suất thực thi trước khi chúng ngừng hoạt động hoàn toàn. Ví dụ, trong mạng quang, công suất phát của nguồn laser sẽ giảm dần trước khi mất hoàn toàn, vì thế việc giám sát sẽ cảnh báo cho nhân viên kỹ thuật thay thế thiết bị lỗi trước khi nó làm mạng ngừng hoạt động. Tương tự, một router có thể phát hiện ra luồng tín hiệu tới có tỷ lệ lỗi bit tăng, từ đó nó đánh dấu luồng tín hiệu đã có sự cố hoặc các kết nối dữ liệu đang giảm chất lượng.

Hệ thống trung tâm dữ liệu IPTV được tạo nên bởi nhiều thành phần phức tạp và ngày càng nhiều dịch vụ hơn, vì thế vấn các đề về mạng phải được phát hiện và giải quyết nhanh hơn. Để tăng tối đa thời gian chạy hệ thống và đảm bảo các dịch vụ được phân phối tới khách hàng với chất lượng cao nhất, thì vấn đề giám sát và kiểm tra cần được tiến hành trên cơ sở hạ tầng mạng. Việc giám sát chặt chẽ mạng IPTV sẽ có một số lợi ích sau:

Cho phép các nhà quản lý mạng nhận ra các kiểu lưu lượng mạng, từ đó cho

biết sự đứt quãng hoặc sự giảm sút chất lượng hình ảnh sắp xảy ra. Việc phát hiện ra các vấn đề tiềm tàng làm giảm bớt khả năng xảy ra các đoạn đứt quãng lớn hoặc giảm sút đột ngột chất lượng video.

Sửa chữa ngay lập tức sự đứt quãng mạng dù là nhỏ nhất. Mang đến cho nhóm kỹ thuật khả năng ước tính phạm vi sự cố mạng khi nó

xuất hiện. Cấp độ nguy hiểm của sự cố sẽ ra lệnh cho các tài nguyên nào được sử dụng đề xác định vị trí sự cố. Ví dụ, nếu sự cố giảm sút nhẹ trong chất lượng tín hiệu video thì chiến lược sửa chữa sự cố sẽ khác so với các lỗi của server VoD tại trung tâm dữ liệu IPTV.

Để đảm bảo các user IPTV xem được chất lượng cao, có thể tiến hành một số

kiểm tra các thành phần mạng IPTV như sau: Thiết bị truy cập: thường tiến hành kiểm tra các thành phần phần cứng và phần

mềm đã được cài đặt gần nhất, để các user IPTV có thể được xem với chất lượng như mong đợi và tối ưu hóa việc phân phối các dịch vụ IPTV đa điểm và đơn điểm. Các nội dung tiến hành kiểm tra bao gồm:

Kiểm tra tốc độ dữ liệu di chuyển trong mạng thiết bị truy cập thuê bao. Đánh giá các lỗi và các vấn đề thực thi xuất hiện do giao thức IP, các lớp

đóng gói và vận chuyển video của mô hình thông tin IPTV.



Mạng lõi IP: thường tiến hành kiểm tra tất cả phần mềm và phần cứng được sử dụng để phân phối các dịch vụ IPTV. Các thông số cấu hình mạng có thể luôn thay đổi, khi đó có ảnh hưởng tới các luồng IPTV được phân phối. Vì thế các nhà quản lý mạng phải tiến hành kiểm tra định kỳ các cấp độ thực thi luồng thông tin khi có sự thay đổi xuất hiện trên mạng. Các thay đổi có thể xuất phát từ việc mạng có thêm một switch hay có sự thay đổi firmware của các thiết bị.

Thiết bị trung tâm dữ liệu IPTV: các thiết bị khác nhau được cài đặt tại trung

tâm dữ liệu IPTV cần được kiểm tra đầy đủ để đảm bảo nó có khả năng phân phối nhiều dịch vụ IPTV tới số lượng lớn thiết bị IPTVCD một cách chắc chắn và hiệu suất cao. Kế hoạch kiểm tra cũng cần thực hiện thường xuyên trên nội dung cung cấp bởi các nhà cung cấp nội dung để đảm bảo đạt được các cấp độ chất lượng với các thông số đã thỏa thuận.

Thiết bị IPTVCD: kiểm tra các thiết bị IPTVCD để biết các thiết bị IPTVCD nào

được sử dụng để cung cấp cho user truy cập các dịch vụ. Các loại kiểm tra tiến hành trên thiết bị IPTVCD có thể thay đổi theo các kênh được yêu cầu bởi người xem, các kênh này được điều khiển từ xa, đó là các kênh thực tế nhận được để đảm bảo thời gian thay đổi kênh khi số lượng thuê bao kết nối tới các server IPTV lớn.

Thực hiện đầy đủ chương trình kiểm tra toàn diện giúp cho các nhà cung cấp dịch

vụ có thể tối ưu hóa mạng phân phối nội dung IPTV của họ. 3.4 Quản lý dự phòng

Dịch vụ IPTV có các yêu cầu về độ khả dụng và độ tin cậy. Để ngăn ngừa các hiện tượng làm đứt quãng việc cung cấp dịch vụ thì các thiết bị mạng và thiết bị trung tâm dữ liệu IPTV cần được hỗ trợ việc thay thế nhanh chóng các thiết bị gặp sự cố. Thời gian cần thiết để thay thế sẽ chỉ là vài ms để đảm bảo sự cố đó không ảnh hưởng tới dịch vụ. Các cấp độ dự phòng của phần cứng và phần mềm đôi khi được các nhà cung cấp dùng để giảm thiểu ảnh hưởng của việc đứt quãng dịch vụ lên các thuê bao IPTV.

Hình 3.4 Thiết kế mạng hỗ trợ dự phòng



Hình 3.4 miêu tả thiết kế mạng để hỗ trợ một cấp độ dự phòng được cải tiến tại

trung tâm dữ liệu IPTV cũng như bản thân mạng. Mạng được miêu tả bao gồm một số đặc tính dự phòng sau:

Topology mạng ring đối xứng được sử dụng để truyền tải lưu lượng IPTV tại

lõi mạng. Vì thế khi liên kết bị đứt tại bất kỳ chỗ nào trong mạng ring thì lưu lượng IPTV sẽ được định tuyến đi theo hướng ngược lại trong mạng ring.

Các thành phần hạ tầng mạng được lắp đặt song song hai thiết bị. Trong ví dụ này, VoD server, server streaming multicast IPTV và bộ mã hóa đều có hai thiết bị.

Router phân phối dự phòng cũng được lắp đặt để đảm bảo router sẵn sàng truyền tải nếu một trong hai thiết bị gặp sự cố.

Mỗi bộ mã hóa có hai cổng ra. Một số liên kết dự phòng cũng được sẵn sàng giữa router phân phối và các

router biên phục vụ số lượng lớn user đầu cuối. Các cấp độ dự phòng được xây dựng khi thiết kế mạng IPTV sẽ phụ thuộc vào

loại dịch vụ IPTV được triển khai trên mạng. Ví dụ như việc phân phối nội dung chương trình trực tiếp phát quảng bá có yêu cầu về sự sẵn sàng thay thế vô cùng cao, trái lại dịch vụ VoD có mức yêu cầu rất thấp vì thuê bao có thể rewind lại đoạn bị mất khi mạng gặp sự cố. Độ tinh vi, cấp độ dự phòng và khả năng backup các tuyến thường là trách nhiệm của đội kỹ sư quản lý hạ tầng mạng.

Lịch bảo dưỡng các thành phần mạng khác nhau là một phương thức khác thường được sử dụng để tăng tối đa thời gian hoạt động của hạ tầng mạng. Các hệ thống bảo dưỡng tinh vi thường được các nhà cung cấp sử dụng để theo dõi các hoạt động bảo dưỡng hàng ngày và hàng tuần. Ngoài các hoạt động bảo dưỡng theo dõi, hệ thống này cũng duy trì các chi tiết dự phòng sẵn sàng cho phép các nhà quản lý mạng IPTV phân tích và lên kế hoạch bảo dưỡng trong tương lai. 3.5 Quản lý không gian địa chỉ IP

Việc phân phối các địa chỉ IP sẽ luôn là vấn đề với các mạng được thiết kế để truyền tải dịch vụ. Ví dụ, trong môi trường triple-play nó có thể cấu hình các IP subnet khác nhau cho mỗi dịch vụ voice, truy cập Internet và IPTV. Nó cũng có khả năng thiết kế một lược đồ địa chỉ IP để hỗ trợ việc chia sẻ các thiết bị hạ tầng mạng như quản lý DSN, OSS và các DHCP server cho tất cả các dịch vụ. Một khi lược đồ địa chỉ IP được cấu hình trên các thiết bị được chia sẻ, thì nó có thể chia IP subnet hoặc pool địa chỉ cho các tài nguyên mạng để phân phối dịch vụ triple-play. Ví dụ, VoD server và IP-STB tại nhà thuê bao đều được cấu hình như là một phần của subnet dịch vụ IPTV. Việc phân phối địa chỉ IP trong mạng IPTV là trách nhiệm của DHCP server.

DHCP là chức năng được yêu cầu trong một số công ty mạng và các nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP (Internet Service Provider). Với DHCP, một máy tính chỉ sử dụng duy nhất một địa chỉ IP để truy cập Internet. DHCP cũng có tác dụng khi ứng dụng trong mạng IPTV. Để sử dụng DHCP, mỗi thiết bị IPTVCD phải tìm DHCP server trong mạng bằng cách phát broadcast một yêu cầu tới tất cả các thiết bị. Khi DHCP server nhận được yêu cầu, nó sẽ chọn một địa chỉ IP đang sẵn sàng được sử dụng và gửi trở lại thiết bị IPTVCD đã yêu cầu.

DHCP cung cấp cho các nhà quản lý mạng IPTV một số thuận lợi sau:



Bằng việc sử dụng DHCP, tất cả các chi tiết cấu hình cần thiết cho IPTVCD

được bố trí trước mà không cần user có biết về các chi tiết đó không. Không cần phải cấu hình cho mỗi thiết bị một địa chỉ IP cố định. DHCP tập trung hóa việc quản lý địa chỉ IP. Việc cài đặt DHCP server tự động phân phối các địa chỉ IP cho các thiết bị

trên mạng IPTV thường không phức tạp. DHCP có thể định rõ một dãy địa chỉ IP sẵn sàng được dùng cho từng vùng

riêng biệt. Có thể tích hợp DHCP và OSS để hỗ trợ việc cung cấp các dịch vụ IPTV mới.

3.6 Xử lý các sự cố IPTV

Các sự cố gặp phải của thuê bao IPTV với các dịch vụ thường được thông báo bằng cách gọi tới bộ phận dịch vụ khách hàng. Nếu các sự cố xuất hiện trên mạng thì nó trở thành quan trọng nên họ phải giải quyết nó nhanh. Để hỗ trợ nhân viên kỹ thuật và nhà quản lý thì phải cần tới khả năng xác định và xử lý các sự cố. Việc xử lý sự cố mạng IPTV tương tự như xử lý sự cố các ứng dụng trên nền IP khác. Trước hết, sự cố cần được cô lập, và sẽ phụ thuộc vào bản chất và phạm vi của sự cố. Tiếp theo sẽ là sửa chữa sự cố, việc sữa chữa sự cố thường đạt được kết quả tốt bằng cách thay đổi cấu hình hoặc thay thế thành phần bị lỗi trên mạng. Hầu hết các lỗi trên các mạng IPTV rơi vào 5 vùng sau:

Mạng: các lỗi có thể xuất hiện trong các thành phần khác nhau của mạng. Nhân

viên kỹ thuật IPTV thường sử dụng bộ “đánh hơi” (sniffer) để khảo sát dữ liệu đi qua mạng còn hoạt động. Bộ phân tích giao thức thường có một PC, một card mạng và một ứng dụng phân tích các sự cố trên mạng. Việc phân tích mạng trong thời gian thực giúp phát hiện và giải quyết các lỗi mạng và các sự cố nhanh hơn.

Các server backend: các phần mềm server đặc biệt thường được sử dụng để xử lý

các sự cố xuất hiện trên server. Thiết bị IPTVCD: độ tin cậy cao là điều được mong đợi từ các thiết bị IPTVCD

như bộ giải mã STB và các thiết bị gateway. Vì thế các nhà cung cấp dịch vụ IPTV đã phát triển các hệ thống tinh vi để tập hợp các bản tin lỗi từ thiết bị IPTVCD và sử dụng thông tin đó để xử lý các sự cố có thể xuất hiện trên dịch vụ IPTV. Thông tin này thường được lưu trữ trong các ứng dụng quản lý thiết bị trong nhà khách hàng, và sẽ được sử dụng bởi nhân viên kỹ thuật IPTV để nhận biết nguyên nhân chính của sự cố tác động tới dịch vụ cho các thuê bao riêng lẻ. Các sự cố thông thường bao gồm các vấn đề về bộ nhớ đệm, các trục trặc về phần cứng và lỗi phần mềm. Khi vùng sự cố đã được nhận biết giai đoạn tiếp theo là giải quyết sự cố, có thể bao gồm các hành động sau: Thay đổi cấu hình đã cài cho thiết bị IPTVCD. Thông báo qua điện thoại các sự cố xảy ra cho người sử dụng và cung cấp

các lệnh để giải quyết sự cố. Cũng có thể sử dụng e-mail để bổ sung thông tin về các lệnh.



Khi các sự cố không giải quyết được qua điện thoại thì nhân viên kỹ thuật

bắt buộc phải tới nhà khách hàng. Và cuối cùng không giải quyết sự cố bằng các hành động trên ta đành phải

thay thế thiết bị mới.

Chú ý việc xử lý sự cố nội bộ và việc tìm thấy và loại bỏ chúng thường hoàn thành theo từng đơn vị giao diện vật lý.

Mạng trong nhà khách hàng: các sự cố như đường đi dây trong nhà bị hỏng, cáp kém chất lượng, virus, cài đặt địa chỉ IP không đúng và driver không phù hợp tất cả đều có thể tác động tới dịch vụ IPTV. Hệ thống quản lý từ xa kết hợp với điện thoại hoặc e-mail hỗ trợ thường được sử dụng để xử lý các sự cố xuất hiện trên mạng trong nhà khách hàng.

Nhà cung cấp nội dung bên ngoài: việc tiếp nhận nội dung là những video được

mã hóa kém chất lượng tạo nên các sự cố về truyền dẫn. Khi sự cố đã được nhận biết nhà cung cấp thứ 3 này cần được thông báo và xử lý sự cố.

Để xử lý các sự cố riêng biệt, yếu tố chính là các tiến trình xử lý và các thủ tục

của nhà cung cấp dịch vụ IPTV khi phát hiện sự cố và có phương án xử lý. 3.7 Quản lý quyền nội dung số

Quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Right Management) là một tập hợp các định nghĩa về các cơ chế được sử dụng để điều khiển truy cập nội dung thông qua việc mật mã hoặc các phương pháp khác. DRM luôn luôn là một yêu cầu để sử dụng trong việc cung cấp nội dung video thời gian gần đây trên hệ thống phân phối IPTV cũng như hệ thống truyền hình cáp và truyền hình vệ tinh. Các nhà sản xuất nội dung rất lo ngại trong việc cung cấp nội dung tới nhà phân phối không có hệ thống DRM hiệu quả, do có khả năng nội dung có thể được sử dụng để tạo các bản copy khác sau đó bán lại một cách trái phép. Việc kiểm soát này cần mở rộng từ nhà phân phối tới các thiết bị mà người xem có thể xem lại nội dung, ví dụ như STB hoặc PC.

Các chính sách DRM có thể rất chặt chẽ hoặc cũng có thể rất buông lỏng; quyền sở hữu nội dung xác định các chính sách để kiểm soát. Một khi các chính sách này được xác định, trách nhiệm của hệ thống DRM là làm cho các chính sách này có hiệu lực. Trên hình 3.5 là mô hình khối đơn giản của một hệ thống DRM.

Trong hệ thống DRM thực tế cho hệ thống VoD, quyền sở hữu nội dung có hai nhiệm vụ. Đầu tiên, nội dung phải được phân phối tới một server đảm bảo, ở đó nội dung có thể được truy cập dựa trên các yêu cầu của người xem. Thứ hai, các quy định cho người xem phải được định rõ. Ví dụ, người xem trả một giá chỉ có thể xem nội dung của một luồng, ngược lại thì có một số người có thể download nội dung và xem nó trong một khoảng thời gian nào đó. Hệ thống DRM làm các quy định có hiệu lực đối với quyền sở hữu nội dung, nó cần được cập nhật những người tham gia vào và rời khỏi hệ thống. Hệ thống DRM chịu trách nhiệm đảm bảo chắc chắn người xem đã trả tiền cho nội dung mà họ yêu cầu. Chú ý rằng, DRM cũng có thể được sử dụng cho nội dung miễn phí, để bảo vệ nội dung tránh việc sao chép và bán lại không được xác thực.



Hình 3.5 Mô hình khối hệ thống DRM đơn giản

Người xem được xác thực cần được cung cấp các key để mở khoá nội dung. DRM làm các chính sách về quyền user có hiệu lực thông qua việc kiểm soát truy cập các key này. Một chức năng khác của hệ thống DRM là cung cấp dữ liệu sử dụng cho việc tạo hoá đơn khách hàng. Trong hầu hết các trường hợp, dữ liệu hoá đơn từ hệ thống DRM cần được nhập vào hệ thống tạo hoá đơn của nhà cung cấp dịch vụ IPTV, phục vụ cho việc tạo hoá đơn hàng tháng cho mỗi thuê bao.

3.8 Quản lý chất lượng dịch vụ QoS

Chất lượng dịch vụ QoS là một điều khoản thường được sử dụng để diễn giải toàn bộ các thông số thích hợp của mạng cho từng thuê bao riêng biệt. Một số nhân tố có thể ảnh hưởng tới chất lượng QoS của mạng bao gồm độ trễ, jitter, băng thông, tỷ lệ mất gói và độ khả dụng của mạng. Trong môi trường IPTV, các nhân tố QoS quyết định chất lượng luồng nội dung được phân phối cho thuê bao. Vì thế các nhà quản lý mạng IPTV cần có những phương thức để kiểm soát các nhân tố trên. Trong phần này sẽ tìm hiểu về tính khả dụng của mạng, sau đó là các lớp của dịch vụ mà thực chất là đưa ra các dạng dữ liệu khác nhau của các cấp độ QoS. Và cuối cùng là một số mục thường có trong các cam kết cấp độ dịch vụ SLA cho các dịch vụ mạng. 3.8.1 Độ khả dụng của mạng

Độ khả dụng của mạng là một đơn vị đo phần thời gian mạng sẵn sàng được sử dụng bởi khách hàng.

Một mạng được gọi là không khả dụng khi nó không thể sử dụng cho các lưu lượng khách hàng, do mạng mất các kết nối hoàn toàn hoặc tỷ lệ lỗi cao quá mức. Các kết nối mạng mất hoàn toàn xuất hiện khi các kết nối không có khả năng hoạt động, đó là khi cáp quang bị đứt hoặc mất nguồn tại một thiết bị nào đó. Một tỷ lệ lỗi cao quá mức thường được định nghĩa là tỷ lệ lỗi 310 , nghĩa là có một bit lỗi trong 1000 bit được phát đi, nó cũng có thể dẫn đến một lỗi trong mọi gói.

Trong thực tế, độ khả dụng của mạng được đo bằng tỷ lệ phần trăm của tổng số thời gian mạng sẵn sàng được sử dụng trên tổng số thời gian đo đạc. Ví dụ, một nhà cung cấp cam kết tỷ lệ khả dụng của mạng là 99,99%, hay thời gian dịch vụ không khả dụng là 52 phút trong một năm. Tuy nhiên, xét cho cùng khoảng thời gian mạng không



khả dụng có thể không được tính, vì thực chất thời gian đó không vi phạm cam kết cấp độ dịch vụ SLA. 3.8.2 Phân lớp dịch vụ

Phân lớp dịch vụ được sử dụng để đưa ra các dạng dữ liệu của các lớp cấp độ dịch vụ khác nhau truy cập tài nguyên mạng. Các nhà quản trị mạng IPTV có thể ấn định các lớp dịch vụ khác nhau vào các loại ứng dụng khác nhau, tùy thuộc vào cấp độ thực thi cần thiết. Ví dụ, các bản tin cần để điều khiển hoặc bảo dưỡng mạng có cấp độ QoS rất cao, bởi vì nếu các gói tin này bị khóa, toàn bộ mạng có thể không ổn định hoặc thực thi lỗi. Tương tự, các gói dữ liệu chứa email có thể được ấn định là lớp dịch vụ thấp, do độ trễ trong truyền dẫn này thường thông ảnh hưởng tới giá trị của các bản tin email. Ở giữa hai cấp độ QoS trên là các lớp dịch vụ sử dụng cho các ứng dụng thời gian thực, ví dụ như truy vấn cơ sở dữ liệu, các cuộc gọi VoIP, luồng video và audio.

Như chúng ta đã biết, trong môi trường IPTV sẽ có thứ tự các luồng video phân phối cho thuê bao, và dữ liệu video cần tới đích một cách mượt mà, liên tiếp. Trên mạng truyền dẫn có nhiều loại lưu lượng, do đó để đạt được mục đích trên một phương thức được sử dụng là ấn định phân lớp dịch vụ cho lưu lượng video. Khi đó, nó ra lệnh cho router hoặc thiết bị mạng khác đưa ra quyền ưu tiên cho các gói tin này.

Trên hình 3.6 trình bày ba hàng đợi quyền ưu tiên khác nhau; chúng ta sẽ gọi ba quyền ưu tiên lần lượt là cao, trung bình và thấp. Các hàng đợi này hoạt động như sau: các gói tin mới đi vào phía sau của hàng đợi và đợi cho đến khi chúng tiến lên phía đầu của hàng đợi trước khi được phát đi. Trong trường hợp này, tất cả hàng đợi đang đua tranh, nhưng chỉ có một đầu ra đơn, vì thế cần phải ấn định các quy luật hoạt động:

1. Tại mỗi thời điểm đầu ra sẵn sàng được sử dụng, một gói tin được chọn từ

một trong ba hàng. Nếu không có gói tin nào sẵn sàng trong các hàng thì gói tin rỗng (null) sẽ được gửi.

2. Nếu một gói tin sẵn sàng trong hàng có quyền ưu tiên cao thì nó được gửi ngay lập tức.

3. Nếu không có gói tin sẵn sàng trong hàng có quyển ưu tiên cao và một gói tin sẵn sàng nằm trong một trong hai hàng còn lại (không đồng thời trong hai hàng) thì gói tin đó sẽ được gửi.

4. Nếu không có gói tin nào sẵn sàng trong hàng có quyền ưu tiên và các gói tin sẵn sàng đều nằm trong cả hai hàng còn lại, thì các gói tin đó sẽ được gửi theo tỷ lệ 3 gói tin hàng có quyền ưu tiên trung bình tới 1 gói trong hàng có quyền ưu tiên thấp.

Qua ví dụ này chúng ta có thể thấy tại sao mạng có thể không gửi luồng video lớn hoặc các gói tin sử dụng hàng có quyền ưu tiên cao vì nó sẽ rất khó cho các gói tin khác muốn đi qua. Việc gửi video với quyền ưu tiên thấp cũng không thích hợp vì sẽ có các gói tin sẽ được hiển thị trong khi các gói khác đang được xử lý. Quyền ưu tiên trung bình có thể là lựa chọn cho video, và hầu hết lưu lượng nonvideo được tạo quyền ưu tiên thấp. Các gói tin có quyền ưu tiên thấp có thể trì hoãn, được gửi bởi các router khác nhau, trong trường hợp xấu nhất khi mạng bị nghẽn ở cấp độ cao nhất, bị xóa do không dược phân phối. Việc các gói tin bị xóa cũng có thể xuất hiện nếu router sử dụng “loại bỏ ngẫu nhiên” để giữ các hàng khi bị tràn.



Hình 3.6 Ví dụ sử dụng ba hàng đợi có quyền ưu tiên Phân lớp dịch vụ có thể là các công cụ mạnh để đảm bảo lưu lượng video truyền

qua mạng một cách mượt mà. Tuy nhiên, chúng không giải quyết được mọi chuyện, từ khi có dịch vụ video quyền ưu tiên cao có thể thực hiện trên các dữ liệu khác do đó chúng sử dụng giới hạn cho các mạng riêng. Xem xét tình thế khó xử nếu việc phân lớp dịch vụ được triển khai cho mọi người trên mạng Internet công cộng. Cái gì sẽ ngăn chặn mọi người ấn định luồng dữ liệu riêng của họ có quyền ưu tiên cao nhất? Với việc thận trọng trong việc sử dụng các chính sách hợp lý, phân lớp dịch vụ có thể giúp đảm bảo việc thoải mái cho người sử dụng video trên các mạng riêng. 3.8.3 Các cam kết cấp độ dịch vụ

Các cam kết cấp độ dịch vụ SLA (Service-Level Agreement) là hợp đồng giữa nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng về các chi tiết chất lượng dịch vụ được cung cấp. SLA có thể bao gồm các đặc tính và chức năng của một số loại dịch vụ từ thoại cho tới VoD. SLA được đơn giản hoá bằng một bảng kê khai các cam kết, bảng kê khai này ghi rõ giá trị chi tiết các dịch vụ viễn thông phải đưa ra. Các dịch vụ trong bảng kê khai phải được đưa ra cho tất cả khách hàng. Bảng kê khai đôi khi còn bao gồm các cấp độ dịch vụ mà nhà cung cấp đưa ra. Một số định nghĩa trong bảng kê khai SLA như sau:

Độ khả dụng (%): tỷ lệ thời gian dịch vụ sẵn sàng để sử dụng, tỷ lệ này trong

SLA thường là 99% hoặc lớn hơn. Tỷ lệ phân phối gói (%): tỷ lệ gói được phân phối tới đích trên tổng số gói

gửi đi. Chú ý, tỷ lệ này có thể được đo trung bình hàng tháng và dựa trên dữ liệu mẫu, không dựa trên tổng số gói được gửi đi. Trong SLA tỷ lệ này là 99% hoặc lớn hơn.

Tỷ lệ mất gói (%): ngược lại với tỷ lệ phân phối gói, đây là số gói bị mất trên tổng số gói gửi đi. Trong SLA tỷ lệ này là 1% hoặc thấp hơn.

Độ trễ mạng (ms): đây là chỉ số tổng số thời gian trung bình các gói dữ liệu bị giữ khi truyền qua mạng. Chú ý, chỉ số này có thể chỉ tính giữa các điểm mạng bên trong mạng của nhà cung cấp; và nó có thể không bao gồm thời gian cần thiết để dữ liệu đi vào hoặc rời khỏi mạng. Và cũng cần chú ý rằng, phép đo này có thể dựa trên các dữ liệu mẫu và tính trung bình hàng tuần hoặc hàng tháng.

Độ trễ jitter (ms): đây là chỉ số không có khả năng xuất hiện trong hầu hết các SLA. Đây là tham số chỉ thực sự quan trọng cho các ứng dụng tạo luồng video và VoIP.



Thời gian đáp ứng dịch vụ (giờ): đây là tổng số thời gian lớn nhất từ khi sự cố mạng được thông báo cho tới khi nhà cung cấp đã sẵn sàng để bắt đầu sữa chữa sự cố. Thời gian này có thể thay đổi phụ thuộc vào thời điểm trong ngày và có thể bao gồm thời gian truyền dẫn từ phía nhà cung cấp tới vị trí của khách hàng.

Đối với các dịch vụ video, các tỷ lệ mất gói là chủ yếu. Khi tỷ lệ mất gói khoảng

1%, video trở nên rất khó để phân phối một cách mượt mà. Độ trễ mạng cũng có thể cần được xem xét, nhưng nó thường xuất hiện trong video tương tác. Độ trễ jitter sẽ ảnh hưởng tới tất cả video và sẽ được kiểm soát một cách chặt chẽ. TÓM TẮT

Khách hàng mong chờ và yêu cầu chất lượng dịch vụ phải tốt từ nhà cung cấp IPTV. Đây là thách thức đối với các nhà khai thác mạng IPTV vì thế họ sử dụng một số các tiến trình quản lý mạng để quản lý các thành phần phức tạp trên hệ thống IPTV end-to-end. Tóm tắt một số chức năng chính được yêu cầu để quản lý hạ tầng mạng IPTV end-to-end như sau:

Hệ thống quản lý mạng IPTV NMS: hoạt động của mạng IPTV end-to-end

thường được quản lý bởi NMS. NMS cho phép nhà quản lý mạng IPTV giám sát quá trình thực thi của các bộ phận hạ tầng mạng và nhận dạng một số sự cố có thể ảnh hưởng tới việc phân phối các dịch vụ IPTV tới người sử dụng.

Quản lý các cài đặt: việc cung cấp cho những thuê bao mới và cung cấp lại các dịch vụ là một trong những công việc hàng ngày của nhà quản lý mạng IPTV. Ngoài công việc với các thuê bao mới, các nhà cung cấp IPTV cũng phải yêu cầu các thủ tục và các tiến trình để giải quyết các sự cố và các kết cuối của dịch vụ.

Giám sát và kiểm tra mạng: việc giám sát mạng cho phép các nhà quản lý IPTV nhận dạng và xử lý các sự cố trước khi nó gây ra lỗi trên mạng. Một công việc kiểm tra và hệ thống đo đạc thường được các nhà cung cấp dịch vụ sử dụng để kiểm tra “sức khỏe” của hạ tầng mạng.

Quản lý dự phòng: quản lý các hệ thống backup và các thành phần dự phòng là một phần hoạt mạng phân phối các dịch vụ IPTV tới user.

Việc gán các địa chỉ IP là một phần trong việc triển khai và chạy hạ tầng mạng IPTV. Tất cả các thiết bị được kết nối với hạ tầng mạng yêu cầu một địa chỉ IP để truy cập các dịch vụ IPTV. DHCP server thường cung cấp các địa chỉ này.

Xử lý các sự cố IPTV: mặc dù việc cài đặt phần cứng và phần mềm cho các thành phần mạng đã được thực hiện theo đúng thiết kế, nhưng các sự cố vẫn xuất hiện. Một phần trách nhiệm của nhân viên kỹ thuật là xử lý các sự cố khi nó xảy ra.

Quản lý quyền nội dung số DRM: các nhà sản xuất nội dung khi cung cấp cấp nội dung cho các nhà khai thác mạng IPTV, họ yêu cầu bản quyền nội dung không bị xâm phạm. Vì thế các nhà cung cấp dịch vụ IPTV sẽ triển khai hệ thống quản lý quyền nội dung số DRM.

Quản lý các yêu cầu QoS IPTV: do hầu hết các dịch vụ IPTV trong thực tế hoạt động trên mạng băng rộng IP riêng nên nó có khả năng thực hiện đầy đủ các chính sách QoS khi phân phối nội dung video tới thuê bao trả tiền. Việc



thực hiện đầy đủ các chính sách QoS cơ bản nghĩa là lưu lượng IPTV có quyền ưu tiên cao hơn các lưu lượng trên nền IP khác.

Để có một hệ thống IPTV hoạt động tốt thì vấn đề quản lý phải được đặt lên hàng

đầu. Việc quản lý bao gồm rất nhiều công việc phức tạp, các hoạt động quản lý ở trên chỉ là các công việc cơ bản trong hệ thống quản lý mạng IPTV mà thôi.

Báo cáo luận văn tốt nghiệp Chương IV:Tìm hiểu thiết bị phần cứng & chương trình phần mềm trong mạng IPTV


CHƯƠNG IV TÌM HIỂU THIẾT BỊ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM

TRONG MẠNG IPTV

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều giải pháp để triển khai mạng IPTV, các giải pháp này được phát triển bởi các công ty khác nhau. Do đó, về sơ đồ cấu trúc, thiết bị phần cứng và chương trình phần mềm được triển khai sẽ có sự khác nhau. Tuy nhiên, cùng với một mục đích là phân phối luồng nội dung tới thuê bao một cách an toàn và có chất lượng cao, các thiết bị phần cứng và chương trình phần mềm tuy có khác nhau nhưng chúng sẽ thực hiện cùng một nhiệm vụ giống nhau trên mạng IPTV.

IPTV là một dịch vụ mới, do đó sẽ có một số phần cứng và phần mềm mới trên hệ thống. Thành phần mới đặc trưng của hệ thống IPTV là trung tâm dữ liệu Headend. Trong phần này sẽ chủ yếu tìm hiểu các thiết bị trong trung tâm dữ liệu headend và các phần mềm chuyên dụng. Ngoài ra để phục vụ cho việc tiếp nhận dữ liệu từ Headend, mạng gia đình sẽ được trang bị thêm một thiết bị mới đó là bộ giải mã IP-STB. Bên cạnh đó, phần này cũng tìm hiểu một số chương trình Media Player được sử dụng để mở nội dung trên máy tính cá nhân.

4.1 Thiết bị phần cứng trung tâm Headend

Thành phần trung tâm hạ tầng IPTV là Headend, Headend bao gồm một số thành phần nhận nội dung, chuyển đổi và phân phối lại nội dung tới thuê bao. Headend có thể được triển khai bằng cách sử dụng một headend trung tâm và các Headend khu vực, phương thức này sẽ làm cho công việc phân phối nội dung broadcast dễ dàng hơn, các Headend khu vực gần thuê bao hơn và làm giảm các nguy cơ tiềm ẩn.

Headend hoạt động như điểm tập trung của hạ tầng. Nó nhận tất cả các yêu cầu từ thuê bao và cung cấp nội dung tới các STB phù hợp. Thêm nữa, tất cả các ứng dụng liên kết công việc được sử dụng để cung cấp, lập hóa đơn và quản trị khách hàng đều được giữ hoặc liên kết tới Headend.

Headend nhận các dữ liệu liên tiếp trong các định dạng và phương tiện khác nhau, bao gồm trực tiếp từ studio nội bộ, nội dung từ bên cung cấp thứ ba, các truyền dẫn phát lại, nội dung từ vệ tinh và thông tin video nội bộ. Do có các nguồn khác nhau, một số nội dung là tín hiệu tương tự nên không thể truyền tới mạng IP. Sau đó nội dung được mã hóa và đóng gói để có thể truyền trên mạng dựa trên giao thức TCP/IP. Các thành phần thêm vào còn có ứng dựng DRM và các hệ thống quản lý nội dung. Tất cả thông tin liên lạc với thuê bao đều được sắp xếp bởi Middleware server nhận các yêu cầu từ các STB khác nhau. Hình 4.1 trình bày các thành phần dịch vụ của hệ thống IPTV. 4.1.1 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 phí, nội dung được mã hóa trước và nội dung thu từ hệ thống vô tuyến nội bộ. Để thu được các dạng nội dung trên, Headend cần có các thiết bị chuyên dụng cho từng loại.

Báo cáo luận văn tốt nghiệp Chương IV: Tìm hiểu thiết bị phần cứng & chương trình phần mềm trong mạng IPTV


Nội dung từ vệ tinh: Nội dung được tiếp nhận bằng các thiết bị thu vệ tinh

được gọi chung là bộ giải mã đầu thu tích hợp IRD (Integrated Receiver Decoder). Nội dung được phát broadcast bởi các vệ tinh dịch vụ cố định với công suất tương đối thấp và yêu cầu ăngten vệ tinh lớn cho việc tiếp nhận. Headend nhận các tín hiệu vô tuyến và sử dụng IRD để điều chỉnh và khuếch đại tín hiệu. Một khi tín hiệu đã được khuếch đại, IRD có thể tiến lên giải mã tín hiệu. IRD có thể nhận cả tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Các tín hiệu tương tự sẽ được gửi tới bộ mã hóa video MPEG, và tín hiệu số có thể được gửi tới bộ chuyển đổi mã để kết hợp với thông tin quảng cáo nội bộ.

Nội dung mất phí: Nội dung này là các nội dung mất phí pay-per-view trong các định dạng tương tự và cần được mã hóa bởi bộ mã hóa MPEG trước khi được gửi tới bộ đóng gói IP.

Nội dung đã được mã hóa trước: Đây là nội dung đã được mã hóa trong các loại mã có thể chấp nhận, được hỗ trợ bởi các bộ STB và các phần mềm client. Nội dung này có thể được gửi trực tiếp tới bộ đóng gói IP.

Nội dung thu từ hệ thống vô tuyến nội bộ: Đây là nội dung được phát broadcast bởi các trạm nội bộ và đã gửi tới các bộ thu PAL/NTSC trước khi nó có thể được sử dụng.

Tất cả nội dung sẽ được xử lý tuần tự bởi các thiết bị: bộ mã hóa video MPEG, bộ đóng gói IP và bộ chuyển đổi mã video.

Hình 4.1 Cấu trúc trung tâm Headend IPTV



4.1.2 Bộ mã hóa video MPEG Bộ mã hóa video MPEG (hay getway tiếp nhận) là nhiệm vụ của hệ thống ghi

nhận, quản lý ghi nhận và server nhận/phân phối được sử dụng để nhận dữ liệu và tạo nội dung được định dạng chính xác.

Để thu được nội dung phù hợp, tín hiệu tương tự phải đi qua các bộ mã hóa video MPEG để tạo ra nội dung trong định dạng số sẵn sàng được sửa đổi và phát broadcast. Tiến trình này được đảm bảo bởi bộ nén/giải nén, và tiến trình này là cầu nối giữa dữ liệu và bộ điều chế cho truyền dẫn. Thông tin siêu dữ liệu (metadata) sẽ bao gồm các header, dữ liệu mật mã và dữ liệu được yêu cầu khác để đảm bảo truyền dẫn chính xác.

Các thuật toán sử dụng để thực hiện việc mã hóa sẽ quyết định việc cân bằng giữa chất lượng video, tốc độ dữ liệu cần để truyền video, tình trạng mất và lỗi dữ liệu, các yêu cầu về băng thông, các bộ nhớ đệm được sử dụng và các đặc tính khác nữa. Các nhà cung cấp dịch vụ IPTV quyết định các mã phù hợp nhất dựa trên hoàn cảnh, băng thông sẵn sàng sử dụng và các đặc điểm phần cứng của bộ STB được triển khai. Một số mã chuẩn được các nhà cung cấp dịch vụ IPTV sử dụng như sau:

MPEG-2: mã này cũng được ITU đưa ra với tên là H.262. MPEG-2 được sử

dụng cho phát broadcast video số, các hệ thống phân phối cáp và mã hóa DVD (Digital Video Disc).

MPEG-4: được biết tới với tên là H.264. MPEG-4 thích hợp với các tiến bộ trong kỹ thuật nén so với các mã đã có trước đây.

Đầu ra của bộ mã hóa video MPEG là video số sẵn sàng để đóng gói IP, mật mã

hoặc lưu trữ. 4.1.3 Bộ đóng gói IP

Chức năng của bộ đóng gói IP là nhận các luồng video đã được mã hóa và chuẩn bị truyền broadcast trên mạng IP. Nó cho phép luồng IP đã mã hóa được đóng thành các gói IP có thể vận chuyển qua mạng. Một số chuẩn hỗ trợ truyền dẫn video, ví dụ như giao thức truyền dẫn thời gian thực RTP. RTP được tạo ra để hỗ trợ các truyền dẫn ứng dụng thời gian thực như audio và video. Nó không đảm bảo chất lượng của dịch vụ hoặc việc phân chia tài nguyên mạng, nhưng nó bao gồm một số chức năng như định lại thời gian, phát hiện sự mất mát, bảo an và nhận dạng nội dung.

Bộ đóng gói IP nhận lưu lượng từ ba nguồn chính: nội dung được mã hóa trước được gửi trực tiếp, nội dung được mã hóa từ các bộ mã hóa video MPEG và từ đầu ra bộ truyền đổi mã video. Đầu ra bộ đóng gói IP gửi tới video streaming server. Các gói có thể truyền broadcast hoặc gửi tới DRM và cơ sở dữ liệu nội dung. Trong một số trường hợp, nội dung tới bộ đóng gói IP đã được mã hóa bởi DRM, và một số giải pháp có thể lưu trữ của bộ đóng gói IP trong kho lưu trữ video. 4.1.4 Bộ chuyển đổi mã video

Bộ chuyển đổi mã video nhận dữ liệu từ máy thu vệ tinh và dữ liệu nội bộ được gán vào các server. Chức năng chính của bộ chuyển mã video là làm phiên dịch giữa các loại mã khác nhau. Server này có thể chuyển đổi các dạng nội dung từ một số mã được xác định trước và cho nội dung đầu ra là MPEG-2, MPEG-4 hoặc một mã riêng do các nhà cung cấp dịch vụ IPTV lựa chọn. Tiến trình chuyển đổi mã sẽ nhận các



luồng nội dung đã được mã hóa và chuyển chúng thành một luồng mã khác với tốc độ bit thấp hơn hoặc loại định dạng mà chất lượng không giảm nhiều.

Với bộ chuyển đổi mã này, các luồng khác nhau từ vệ tinh hoặc thông tin quảng cáo nội bộ có thể được gửi tới bộ đóng gói IP dưới dạng các luồng mã hóa theo các chuẩn được ưu tiên hơn. Một số giải thuật được sử dụng để khôi phục lại nội dung gốc, gỡ bỏ một số dữ liệu mà không tốn quá nhiều năng lực xử lý trong tiến trình và tạo ra một luồng nội dung có chất lượng với một chuẩn mã hóa khác. 4.1.5 Server quản lý nội dung

Server quản lý nội dung sẽ điều khiển luồng thông tin từ bộ đóng gói IP và video streaming server, việc lưu trữ tất cả video thích hợp vào kho video hoặc gửi dữ liệu tới hệ thống DRM. Các yêu cầu từ Middleware server có thể được phục vụ bởi server quản lý nội dung. Đây sẽ là dữ liệu yêu cầu hoặc chỉ dẫn phục vụ để giảm bớt khi đi qua video streaming server. 4.1.6 Kho video

Kho video được sử dụng để lưu trữ nội dung chuẩn bị cho các ứng dụng truyền broadcast. Kho lưu trữ bao gồm một thư viện video và thư viện đa phương tiện trên các server, đảm bảo truy cập nhanh chóng và tin cậy nội dung được yêu cầu. Kho video là thành phần lưu trữ tất cả tài sản số thuộc quyền sở hữu của nhà khai thác IPTV. Hầu hết tài sản số sẽ được lưu trữ tại đây, và những người xâm nhập sẽ cố gắng truy cập server này để ăn cắp nội dung. Nội dung thường được lưu trữ mà không có mật mã cơ sở dữ liệu hay bảo vệ DRM. Một số giải pháp DRM sẽ hỗ trợ việc mật mã nội dung trong khi được lưu trữ, và sau đó các key có thể được phân phối tới thuê bao. Có các phiên bản khác của DRM sẽ không hỗ trợ tùy chọn này, và nội dung sẽ được mật mã trước khi phát broadcast. 4.1.7 Video streaming server

Video streaming server làm theo các lệnh từ Middleware server và VoD server, và nó cũng nhận thông tin từ DRM và server quản lý nội dung với các mã là MPEG-2, MPEG-4 hoặc các mã tương tự được nhà cung cấp dịch vụ IPTV lựa chọn.

Video streaming server cung cấp các nội dung đã được mã hóa và được phân phối tới bộ STB thông qua giao thức TCP/IP. Các thành phần này hỗ trợ TCP và UDP, và tạo luồng multicast phụ thuộc vào dạng ứng dụng và giải pháp được triển khai bởi nhà cung cấp dịch vụ IPTV. Các server khác nhau sẽ có khả năng tạo luồng riêng biệt. Phụ thuộc vào năng lực xử lý, một số server có thể điều khiển vài ngàn thuê bao tại cùng một thời điểm. 4.1.8 Middleware server

Middleware server là mặt trước của hệ thống IPTV. Tất cả các bộ STB đều liên lạc với Middleware server để yêu cầu nội dung riêng biệt. Việc liên lạc thường sử dụng giao thức HTTP. Một chương trình trình duyệt bên trong STB sẽ liên lạc với Middleware server, download hướng dẫn chương trình EPG và gửi các yêu cầu tới Middleware server. Middleware server sẽ ra lệnh cho streaming server gửi nội dung tới đích. Các thuê bao có thể liên lạc thông qua STB và yêu cầu nội dung từ Middleware



client. Một khi Middleware server đã ra lệnh cho VoD server cung cấp nội dung cho các thuê bao riêng lẻ, thì sau đó STB và VoD server cũng có thể liên lạc với nhau.

IPTV middleware hoạt động như một cầu nối giữa một số hệ thống và các ứng dụng. Chính xác hơn, nó tương tác với DSLAM, các server nội dung, các bộ STB, VoD server, DRM và các ứng dụng kinh doanh giữa các hệ thống khác. Hình 4.2 trình bày cấu trúc middleware và cách thức tương tác của nó với các thành phần lõi mạng IPTV.

Hệ thống IPTV Middleware có hai thành phần chính đó là các chức năng lõi và một số chức năng mạng dựa vào hệ điều hành chuẩn và cung cấp giao diện web để liên lạc với STB. Các chức năng lõi bao gồm quản lý, điều khiển các giao dịch và các phiên đang tồn tại, xác thực user và một số chức năng khác. Các chức năng lõi chịu trách nhiệm duy trì EPG và các chức năng cơ bản khác, cũng như sắp xếp các hoạt động với hệ thống bên ngoài, ví dụ như quản lý nội dung, DRM, VoD và các ứng dụng kinh doanh.

Các chức năng lõi

Các chức năng mạng

DSLAM BusinessDRMVoD & StreamingSTBServer nội

dung

IPTV middleware

Hình 4.2 Cấu trúc hệ thống middleware IPTV

Một số hệ thống bên ngoài tương tác với hệ thống Middleware như sau: DSLAM: một số DSLAM cho phép middleware server chia sẻ dữ liệu xác

thực với nó, làm thuận tiện cho tiến trình xác thực truy cập của thuê bao mới tới các VLAN nội dung cũng như trao đổi thông tin về vị trí vật lý của bộ STB được thuê bao sử dụng. Middleware cung cấp cho bộ STB thông tin về các VLAN đang tồn tại, STB cần phải gia nhập vào danh sách để truy cập nội dung.

Server nội dung: Middleware server sẽ nhận thông tin từ server nội dung đối với các nội dung sẵn sàng được sử dụng và sẽ sử dụng thông tin này để chuẩn bị EPG.



STB : Có một số cấp độ tương tác khác nhau giữa Middleware server và các bộ STB. STB được cấu hình để kiểm tra VLAN tại mỗi thời điểm nó khởi động hệ điều hành của nó. VLAN này sẽ cung cấp các yêu cầu nâng cấp cho hệ điều hành. Một khi Middleware server đã được kiểm tra xong, STB có thể được chỉ dẫn để download các nâng cấp được yêu cầu. Hầu hết các bộ STB sẽ sử dụng trình duyệt web để download EPG và thông tin cơ sở từ Middleware server. Các key DRM và dữ liệu quan trọng khác có thể được cung cấp trực tiếp bởi Middleware server, hoặc STB có thể được hướng dẫn tới ứng dụng DRM để thu được key.

VoD và streaming: Middleware sẽ nhận các yêu cầu từ STB trên các mục EPG bao gồm nội dung VoD và pay-per-view. Đây sẽ là một tương tác giữa Middleware và VoD để khởi động streaming nội dung unicast tới thuê bao.

Quản lý DRM: ứng dụng Middleware sẽ lấy lại các key và các giấy phép số được sử dụng bởi STB, trong một số trường hợp STB sẽ tìm đến dữ liệu yêu cầu dữ liệu trực tiếp từ DRM server.

Các ứng dụng kinh doanh: middleware server sẽ tương tác với các ứng dụng kinh doanh để user được xác thực và có hiệu lực, các chức năng lập hóa đơn và thanh toán, và thông tin tài khoản được yêu cầu bởi thuê bao.

4.2 Thiết bị mạng gia đình 4.2.1 Mạng gia đình

Mạng gia đình bao gồm một thiết bị đầu cuối mạng, về cơ bản là điểm truy cập từ mạng. Thiết bị đầu cuối sẽ được kết nối tới modem, modem sẽ chuyển đổi thông tin thành các dạng IP, và trong một số trường hợp một bộ splitter sẽ được sử dụng để cung cấp các dịch vụ thoại nếu mạng điện thoại công cộng được sử dụng.

Một gateway sẽ được sử dụng để tách các dịch vụ IP (dữ liệu, video, thoại), và các gateway này thường có firewall, dịch vụ DHCP và các dịch vụ mạng khác được yêu cầu để cải thiện dịch vụ.

Khách hàng yêu cầu một bộ giải mã STB trong hầu hết các trường hợp, và nó sẽ được cung cấp bởi nhà cung cấp dịch vụ. Trong một số trường hợp, máy tính cá nhân sẽ được sử dụng để kết nối trực tiếp tới mạng mà không cần STB. Ngoài ra còn có các thiết bị khác như kết cuối thoại cho cả mạng PSTN và VoIP, các router truy cập không dây.

Mạng gia đình nằm ngoài phạm vi các cơ chế bảo an được thiết lập bởi nhà cung cấp dịch vụ IPTV.Nhưng sữ có một số thiết bị đứng giữa DSLAM và Tivi, nó chịu trách nhiệm mang lưu lượng an toàn tới STB và giữ liên lạc với nhà cung cấp dịch vụ IPTV để đảm bảo được cấu hình để tránh các truy cập không được xác thực. 4.2.2 Bộ giải mã IP-STB

Bộ giải mã STB dựa trên IP được sử dụng để kết nối IPTV Headend với Tivi. Chức năng chính của thiết bị này là để giải thích và biên dịch các yêu cầu từ thuê bao và gửi các bản tin (dựa trên IP) tới Headend, yêu cầu nội dung hoặc dịch vụ đặc biệt. STB sẽ nhận nội dung được mã hóa và sẽ phải giải mật mã và giải mã chúng để hiển thị trên màn hình Tivi.



Trên hình 4.3 trình bày cấu trúc thông thường của IP-STB, nó bao gồm các thành phần được tham khảo trên các STB tiên tiến hiện nay. Một số mô hình thay thế có thể được tìm thấy với các chức năng cơ bản tương tự. Các phát triển mới của công nghệ sẽ đem lại các thành phần rõ ràng hơn bên trong các bộ STB.

Các thành phần trên STB bao gồm: CPU: IP-STB có các chipset với năng lực xử lý và bộ nhớ bị giới hạn nếu so

sánh với các chuẩn PC. Các nhà sản xuất lựa chọn các CPU cơ sở để cung cấp đủ năng lực xử lý tốt các chức năng cơ bản và thời gian đáp ứng hợp lý.

Core System Harware & CPU Thiết bị ngoại vi TCP/IP & Connectivity

CAS/DRM Support MPEG 2 & 4 Driver

DRM Driver

Operating System & Device driver Real timeOS

Middleware client Video Capture Decode Tuner/ Video Capture

IM Email … Web Browser

Hình 4.3 Cấu trúc IP-STB

Core System: phần cứng lõi bao gồm các thành phần điện tử khác nhau hỗ trợ hoạt động của IP-STB, thông tin trao đổi giữa các thành phần, bộ nhớ và hầu hết các tính năng quan trọng của chip chuyên dụng được dùng để lưu trữ các key DRM được yêu cầu để truy cập và cho việc xác thực. Với các chip chuyên dụng được sử dụng để lưu các key, rủi ro của việc truy cập không được xác thực giảm xuống.

Các thiết bị ngoại vi: có một số thiết bị ngoại vi kết nối tới STB, bao gồm cáp mạng, đầu ra video, thành phần phát tia hồng ngoại để điều khiển từ xa, USB và các công nghệ lưu trữ.



DRM và CAS: STB yêu cầu thành phần chuyên dụng để giao tiếp với các chức năng liên kết DRM. Nó cần thiết cho việc yêu cầu và nâng cấp các key DRM, giải mật mã nội dung và cung cấp nội dung được mã hóa tới các thành phần khác. Ngoài ra, STB cần xác thực lại bản thân nó với hệ thống truy cập có điều kiện CAS để có thể truy cập nội dung. Nhà cung cấp dịch vụ IPTV phải đảm bảo các ứng dụng DRM và CAS thích hợp được tải vào STB. Yêu cầu đặc biệt này làm nó rất khó cho một thị trường mở các dịch vụ IPTV. Nó không chắc chắn rằng thuê bao có thể tới các switch của nhà cung cấp dịch vụ IPTV mà không cần thay đổi bộ STB. Ngoài ra, nó không chắc chắn bộ tập hợp nội dung có thể hoạt động trong thị trường mà nội dung từ nhiều nhà sản xuất hoặc các nhà cung cấp dịch vụ IPTV, mỗi nhà cung cấp có thể có hệ thống DRM khác nhau. Theo thời gian, các chuẩn sẽ được triển khai để đảm bảo việc tương thích giữa các hệ thống DRM và CAS. Trong lúc đó, thuê bao chỉ được liên kết tới nhà cung cấp dịch vụ IPTV mà họ đăng ký sử dụng.

Driver cho MPEG-2 & MPEG-4: STB cần một số driver cho chuẩn MPEG-2, MPEG-4 và một số mã khác để giải mã luồng nội dung tới để có thể hiển thị trên màn hình Tivi. Nhìn chung, các nhà cung cấp dịch vụ IPTV phải đảm bảo các mã thích hợp được tải vào STB. Các mã được sử dụng trên Headend sẽ được tải vào STB.

Operating System & driver: Các hệ điều hành nhẹ được sử dụng cho các bộ STB. Một số hệ điều hành có bản quyền và nguồn mở được sử dụng cho chức năng này. Một trong những điểm tiên tiến của các hệ điều hành này là tính mềm dẻo, chúng hỗ trợ tìm duyệt và email, hỗ trợ nối mạng và báo tin ngay lập tức. Là một chuẩn hệ điều hành, có rủi ro về virus tác động tới hoạt động của STB. Nó là vấn đề quan trọng đối với bản copy chủ (master) hệ điều hành được cấu hình chính xác, nó cần được sửa chữa trước khi phát hành STB. Ngoài ra, tất cả các port không cần thiết phải được khóa.

Middleware client: một client đặc biệt liên lạc với Middleware server. Client này có thể sử dụng trình duyệt web để thay đổi thông tin với Middleware server cũng như download hướng dẫn chương trình EPG để hiển thị cho thuê bao. Middleware client có thể bao gồm các chức năng DRM trong một số trường hợp.

Video Capture - Decode: chức năng này sẽ nhận luồng nội dung từ chức năng DRM và sẽ giải mã dữ liệu MPEG-4 thành định dạng có thể sử dụng. Định dạng này có thể là NTSC/PAL để hiển thị trên màn hình Tivi.

Web Brower: các Middleware server có khuynh hướng hoạt động như là các web server. Một số quá trình thực thi sẽ cung cấp tất cả các truy cập sử dụng SSL (HTTPS, port 443). Web Brower được STB sử dụng để truy cập nội dung và hiển thị thông tin cho thuê bao.

Hình 4.4 miêu tả tiến trình IP-STB, tiến trình được bắt đầu với các yêu cầu IP và

thu nhận nội dung, các chức năng web brower, tương tác Middleware và giải mật mã nội dung. Tiếp theo là giải mã hóa luồng nội dung và mã hóa NTSC/PAL hoặc chuẩn thích hợp và cuối cùng cấp nội dung để hiển thị trên màn hình Tivi.



4.3 Các chương trình phần mềm Phần mềm thực thi một số chức năng bên trong mạng IPTV. Như trong một chiếc

máy tính cá nhân, hệ thống IPTV đơn giản sẽ không thực hiện chức năng nếu không có phần mềm. Trong phần này, sẽ tìm hiểu một số chức năng phần mềm thường có trong các hệ thống IPTV.

4.3.1 Hướng dẫn chương trình EPG

Hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide) là chương trình hiển thị trên màn hình thông báo cho người xem nội dung sẵn có trên các kênh. Nó có thể bao gồm cả các kênh broadcast truyền tới tất cả người xem cùng một lúc và nội dung VoD cho người xem riêng biệt. Thông tin hướng dẫn chương trình có thể được cung cấp bởi nhà cung cấp mạng IPTV hoặc như trong hầu hết các trường hợp, nó được đưa ra bởi nhà cung cấp bên ngoài.

Hình 4.4 Tiến trình xử lý của IP-STB Có hai dạng EPG được sử dụng chủ yếu. Đầu tiên là hướng dẫn chương trình

được hiển thị theo danh sách, ở đó nội dung trên mỗi kênh sẵn sàng được hiển thị trong số kênh theo thứ tự chuyển động trên màn hình Tivi. Cách sắp xếp này không yêu cầu tương tác từ người xem và có thể gây khó chịu cho người xem.

Dạng thứ hai của EPG được gọi là hướng dẫn chương trình tương tác. Trong cách sắp xếp này các kênh và các lựa chọn nội dung được hiển thị trên màn hình Tivi. Tuy nhiên, trong trường hợp này, người xem có khả năng thao tác danh sách các kênh bằng điều khiển từ xa. Người xem có thể điều khiển để xem các kênh khác nhau, và họ cũng có thể xem các chương trình sẽ phát trong thời gian tới.

Các nhà khai thác hệ thống có hai lựa chọn để điều khiển các chức năng EPG: Sử dụng các bộ STB thông minh. Trong trường hợp này, dữ liệu cho hướng

dẫn tương tác được phát broadcast tới tất cả các STB theo định kỳ. Mỗi STB chịu trách nhiệm lưu trữ thông tin mới nhất và tạo các hiển thị. Công việc này



hoàn thành sẽ cho phép đáp ứng nhanh chóng các lệnh của người xem và loại bỏ được gánh nặng lên thiết bị trung tâm khi phải xử lý tất cả các lệnh từ rất nhiều người xem.

Trong các trường hợp khác, việc xử lý hướng dẫn chương trình tương tác được tập trung tại tổng đài khu vực. Trong cấu trúc này, STB chỉ gửi các lệnh của người xem (upstream) và nhận thông tin hiển thị mới (downstream). Hệ thống này có cải tiến làm giảm số lượng công việc phải xử lý tại STB, nhưng bất lợi là số lượng liên lạc giữa STB và tổng đài khu vực nhiều hơn.

4.3.2 Hệ thống truy cập có điều kiện

Hệ thống truy cập có điều kiện CAS (Conditional Access System) giám sát các user có thể xem nội dung chương trình. Ví dụ, chỉ những người đã đăng ký thuê bao kênh phim truyện thì mới được phép truy cập nội dung của kênh này. Nó có thể liên hệ với quá trình thực thi trong hệ thống IPTV, do hệ thống cần đảm bảo các luồng nội dung không bao giờ được phân phối cho những user không được xác thực.

Ngược lại với các phương pháp yêu cầu trong hệ thống truyền hình vệ tinh và truyền hình cáp. Ở đó, tất cả mọi người xem đều có thể nhận tất cả các kênh. Trong các hệ thống này, nội dung phải được đổi tần, mật mã hoặc các cách khác để những người không được xác thực không thể xem được nội dung. 4.3.3 Hệ thống VoD

Hệ thống VoD cung cấp cho người xem nội dung có thể đã được xem theo cách của họ. Nó bao gồm các file nội dung được lưu trữ trên server và được hiển thị ra dưới sự điều khiển của user.

Phần mềm cho hệ thống VoD cần để thực thi một số chức năng và một số liên kết với các module phần mềm khác. Các nhan đề sẵn sàng sử dụng cần được lên danh sách và diễn giải theo cách của EPG. Một số yêu cầu mất phí cần được tập hợp lại. Một kết nối mạng cần được thiết lập giữa VoD server và bộ giải mã STB của người xem để phân phối nội dung. Các key thích hợp cho việc giải mã mọi nội dung được mật mã cần được gửi tới STB thông qua hệ thống DRM. Các lệnh của người xem (pause, forward, rewind) từ hệ thống Middleware cần được khôi phục lại và được xử lý nhanh chóng để điều khiển cách thức nội dung được hiển thị. Tất cả cần diễn ra nhanh để hồi đáp các tương tác của user. 4.3.4 Hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số

Hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số DRM được thiết kế để bảo vệ bản quyền của nhà sản xuất nội dung. Nó thường bao gồm một số dạng mật mã để không thể xem nội dung nếu không có key thích hợp. Key thường là một số dạng giá trị số giám sát hoạt động của thiết bị giải mật mã.

Ngoài ra, hệ thống DRM còn cần đảm bảo việc phân phối các key thích hợp tới bộ STB của người xem đã được xác thực. Với các key này, STB có thể giải mật mã nội dung và hiển thị nó một cách chính xác. Việc phân phối key cần được đảm bảo để ngăn ngừa các user không được xác thực.



4.3.5 Hệ thống quản lý thuê bao và lập hóa đơn Thu nhập của một nhà cung cấp IPTV phụ thuộc vào năng lực, hệ thống chức

năng quản lý thuê bao và việc tập hợp dữ liệu cần thiết cho việc chuẩn bị các hóa đơn một cách chính xác. Dưới đây là danh sách tóm tắt các chức năng thường được yêu cầu:

Liên kết thiết bị: ở đó thuê bao riêng biệt được liên kết với một bộ phận phần

cứng, ví dụ như STB. Độ chính xác trong tiến trình là yếu tố cần thiết để đảm bảo STB đã được triển khai chính xác và một số nhiệm vụ được kết hợp với một STB thực tế được liên kết với thuê bao.

Thuộc tính (profile) các dịch vụ của thuê bao: nó chỉ ra các dịch vụ mà thuê bao đã ra lệnh, ví dụ như các kênh nội dung mất phí. Hệ thống này cũng cần theo dõi chính xác khi thuê bao gọi để thêm hoặc gỡ bỏ các dịch vụ, vì thế các cài đặt điều khiển STB có thể được điều chỉnh cho hợp lý.

Lịch sử đăng ký sử dụng của thuê bao: nó ghi chép lại các chi tiết đặc trưng của một số lần đăng ký dịch vụ, ví dụ đăng ký sử dụng nội dung VoD.

Ghi lại cuộc gọi dịch vụ và gửi đi các thông tin sửa chữa: nó có tác động lớn lên các cấp độ phục vụ thuê bao. Độ chính xác là yếu tố cần thiết, vì thế thuê bao có thể nói khi nào yêu cầu nhân viên kỹ thuật sửa chữa tới và khi nào dịch vụ của họ được phục hồi. Nó cũng có thể giúp nhân viên kỹ thuật hiểu các sự cố đã được thông báo bởi thuê bao và các bước đã sẵn sàng nắm bắt và cách ly lỗi.

Hệ thống quản lý thuê bao và lập hóa đơn cho các dạng nội dung riêng biệt để

yêu cầu trả tiền trực tiếp cho nhà sản xuất. Nó có thể trả hàng tháng trên một thuê bao cho các kênh trả tiền hoặc các kênh được đưa ra trên hệ thống VoD. Các nhà cung cấp IPTV không có các hệ thống lập hóa đơn tốt có thể vi phạm hợp đồng yêu cầu trả tiền cho các nhà sản xuất nội dung. 4.4 Các chương trình Media Player

Một số công ty đã phát triển các phần mềm Media Player xem video và audio trên máy tính cá nhân. Tất cả các phần mềm Media Player sẽ mở nội dung đã được mã hóa theo các chuẩn như MPEG và MP3, cùng với các định dạng có bản quyền hoặc không có bản quyền khác. Trong phần này sẽ tìm hiểu ba sản phẩm chính được phát hành bởi Microsoft, RealNetwork và Apple Computer, và cách thức các chương trình này hoạt động. 4.1 Microsoft

Microsoft đã phát triển phần mềm Windows Media Player cho phép các file video và audio được mở trên các máy tính cá nhân cài hệ điều hành Microsoft. Movie Maker là một tiện ích miễn phí cho phép user chụp video từ các máy quay video và các thiết bị khác, và tạo ra các đoạn phim có thể xem bằng phần mềm Windows Media Player. Ngoài ra, Microsoft đã phát triển một số định dạng file đặc biệt được thiết kế để hỗ trợ quá trình streaming.

Một số định dạng file thường được sử dụng cho nội dung Windows Media bao gồm:



Windows Advanced Systems Format file (.asf): một định dạng file được thiết

kế đặc biệt để truyền dẫn và lưu trữ nội dung cho các ứng dụng streaming. Windows Media Audio file (.wma): một định dạng file chứa các tín hiệu

audio được mã hóa sử dụng hệ thống nén Windows Media Audio và trong định dạng file ASF.

Windows Media Video file (.wmv): một định dạng file chứa các tín hiệu video và audio được mã hóa sử dụng hệ thống nén Windows Media Video và Windows Media Audio và trong định dạng file ASF.

Windows Active Stream Redirector file (.asx): đây là file kết nối trang web tới một hoặc nhiều chương trình Windows Media Video hay Windows Media Audio. Siêu file (metafile) chứa địa chỉ của một hoặc nhiều clip được đặt trên server. Dạng file này cũng được biết tới là Playlist.

Để hiều được cách thức làm việc của metafile (playlist), cách tốt nhất là hiểu cái

gì tạo ra media clip chạy trên chương trình tìm duyệt (browser). Đầu tiên, chương trình tìm duyệt sẽ hiển thị trang chứa hotlink tới metafile. Khi user click lên hotlink này, web server phân phối metafile tới chương trình tìm duyệt. Chương trình tìm duyệt nhìn thấy metafile này và xác định rõ nó cần chạy chương trình Player nào (ví dụ như Windows Media Player) để xử lý metafile. Khi đó chương trình tìm duyệt tải và bắt đầu chạy chương trình Media Player, sau đó chuyển dữ liệu từ metafile sang chương trình Media Player. Chương trình Player phân tích dữ liệu metafile để xác định vị trí thực tế được ấn định của các file media. Sau đó chương trình Player sẽ tạo một yêu cầu tới mỗi server được lên danh sách trong metafile để khởi động các luồng thích hợp cho user. Khi các luồng tới, chương trình Player sẽ giữ và chuyển chúng thành các ảnh (image) hoặc âm thanh (sound) có thể được hiển thị cho user.

Ngoài các metafile, chúng ta cũng cần tìm hiểu định dạng file ASF. Như đã biết, các file ASF dùng đề truyền dẫn và lưu trữ nội dung cho các ứng dụng streaming. Nó có thể chứa video, audio, text, các trang web và các loại dữ liệu khác. Các định dạng nén không do Microsoft đưa ra cũng được hỗ trợ trong các file ASF; tuy nhiên, dữ liệu của các định dạng này được xem như trong sạch và không được hỗ trợ bởi một số đặc tính thuận tiện. 4.2 RealNetwork

RealNetwork đưa ra một số sản phẩm streaming liên kết bao gồm: RealPlayer, phiên bản phần mềm Media Player cho mã hóa nội dung trong

các định dạng RealAudio và RealVideo. Phiên bản thứ hai được gọi là RealOne, cũng được tính hợp chương trình tìm duyệt media và cung cấp cho việc quản lý nội dung mất phí.

Helix server hình thành các mô hình khác nhau để quản lý các chức năng streaming cho server trong phạm vị hẹp, các vị trí chuyên dụng cung cấp một số lượng lớn nội dung Internet công cộng.

RealProducer và Helix Producer nắm giữ nội dung video và audio, chuyển đổi chúng thành các định dạng RealAudio và RealVideo sử dụng cho việc lưu trữ và phát lại cho streaming client. Chú ý, các định dạng file này hỗ trợ mật mã,



vì thế các file có thể được bảo vệ khi chúng được lưu trữ và trong lúc chúng được truyền dẫn trên mạng Internet.

RealNetwork là một trong những nhà sản xuất có đóng góp quan trọng cho công

nghệ SMIL, RTP và RTSP được sử dụng rộng rãi. RealNetwork cũng hỗ trợ các định dạng file media khác nhau, bao gồm một số dạng file video và audio MPEG, đó là các file MP3 audio, Windows Media, và các file video MPEG-4.

Một vài định dạng file và các mở rộng thường được sử dụng cho nội dung RealNetwork như sau:

RealAudio clip (.ra): một clip chứa nội dung audio được mã hóa sử dụng định

dạng RealAudio. Real Media clip (.rm): một clip chứa nội dung video và audio đã được mã hóa

sử dụng bộ mã hóa RealVideo. Đây là dạng clip có thể chữa nhiều luồng nội dung, bao gồm cả video và audio.

RealVideo metafile (.ram hoặc .rpm): file này kết nối trang web với một hoặc nhiều clip RealVideo hoặc RealAudio. Metafile chứa địa chỉ của một hoặc nhiều clip được xác định trên server.

RealOne Player tương tác với Helix server sử dụng công nghệ SureStream, nó tự

động chuyển mạch giữa các phiên bản luồng khác nhau dựa trên quá trình thực thi mạng. Mục đích là để gửi luồng tốc độ cao nhất (với chất lượng cao nhất) có thể tới user cho một số quá trình thực thi. Các luồng nội dung được mã hóa với các độ phân giải (số pixel), tốc độ khung và các cấp độ chất lượng khác nhau để cân bằng tốc độ luồng với số lượng user thực tế. Tốc độ luồng nội dung giảm thì số pixel, tốc độ khung và chất lượng hình ảnh tất cả có thể giảm để cho video đi qua mạng bằng các kết nối tốc độ chậm. 4.3 Apple Computer

Apple Computer đã có rất nhiều hoạt động trong việc phát triển một số chuẩn công nghệ cho streaming media và đã có các đóng góp quan trọng trong quyền sở hữu trí tuệ. Một số sáng kiến này tập trung xung quanh QuickTime, là một tên của Apple cho hệ thống chuẩn media streaming của họ. Apple Computer cũng cung cấp phần mềm biên tập phim miễn phí (iMovie) như một thành phần của một số phần mềm được phát hành và bán công cụ chuyên nghiệp đáng quan tâm cho việc biên tập phim gọi là Final Cut Pro. Apple Computer cũng chủ động đi theo các chuẩn quốc tế như MPEG-4.

QuickTime phiên bản gốc được tạo ra để hỗ trợ các video clip được lưu trữ trên các CD và được phát lại trên máy tính cá nhân. Nó đã trở thành một định dạng được sử dụng rộng rãi với hàng trăm triệu bản copy được download cho cả máy tính chạy hệ điều hành Windows và Macintosh. Một số lượng khổng lồ các game trên máy tính và nhan đề multimedia đã được sản xuất sử dụng các công cụ của QuickTime.

Cũng như các công nghệ được diễn giải trong phần trước, một số phần của công nghệ được sử dụng cùng với nhau để hỗ trợ QuickTime streaming. Có các thành phần dùng để chuẩn bị nội dung, quản lý streaming server, và các phiên bản khác nhau của phần mềm Media Player. Apple Computer đưa ra gói phần mềm chuẩn bị nội dung



miễn phí gọi là QuickTime cho cả máy tính Windows và Macintosh. Một phiên bản được cải tiến gọi là QuickTime Pro với mức phí hợp lý. Với một số hệ thống, nội dung có thể được chuẩn bị và streaming trên máy tính hoặc server giống nhau, dẫu vậy việc thực thi hệ thống cần được theo dõi cẩn thận để đảm bảo user sẽ có được các luồng nội dung được phân phối một cách mượt mà.

Định dạng file QuickTime là nền móng cho định dạng file MPEG-4. Các phiên bản gần đây nhất của QuickTime cũng sử dụng công nghệ nén MPEG-4 AVC/H.264. Apple Computer cung cấp các chương trình Player làm việc với các máy tính Windows và Macintosh, và một số công ty sản xuất phần mềm Player cho các hệ điều hành khác. Một phiên bản đã được thiết kế cho một số các cài đặt Linux. TÓM TẮT

Thiết bị mới trong hệ thống IPTV bao gồm thiết bị trung tâm dữ liệu Headend và trong mạng gia đình. Thiết bị trung tâm Headend gồm có: các bộ tiếp nhận dữ liệu nội dung, Middleware server, server quản lý nội dung, hệ thống DRM…Mỗi thiết bị chịu trách nhiệm về một chức năng nào đó, tất cả được liên kết với nhau thông qua các tiến trình hoạt động cung cấp dịch vụ. Thiết bị quan trọng trong mạng gia đình là bộ giải mã IP-STB, đây là cầu nối giữa Headend và Tivi trong nhà khách hàng. IP-STB thực hiện chức năng gửi các yêu cầu từ thuê bao tới trung tâm Headend và giải mã nội dung được gửi tới từ Headend để hiển thị lên màn hình.

Đi kèm với các thiết bị phần cứng là các chương trình phần mềm, nếu không có các chương trình phần mềm quản lý này thì hệ thống không thể hoạt động được. Một số phần mềm trong trung tâm dữ liệu Headend bao gồm: hướng dẫn chương trình EPG, hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số DRM, hệ thống quản lý và lập hóa đơn,…

Ngoài việc xem nội dung trên Tivi thông qua bộ STB, thuê bao còn có thể xem nội dung trên máy tính cá nhân. Để đáp ứng nhu cầu đó thì cần phải có các chương trình Media Player được cài tương thích với hệ điều hành của máy tình. Hiện nay có ba sản phẩm Media Player thông dụng là: Windows Media Player của mccs, RealOne của RealNetwork và QuickTime của Apple Computer.

Báo cáo luận văn tốt nghiệp KẾT LUẬN


KẾT LUẬN

IPTV được các chuyên gia nhìn nhận là một công nghệ có khả năng mang tới lợi nhuận rất lớn cho các nhà cung cấp viễn thông trong một tương lai gần. IPTV có thể thay đổi phương thức xem các chương trình truyền hình và là một cuộc cách mạng trong việc tạo ra nội dung. Với sự phát triển của công nghệ truy cập băng rộng và các thiết bị sản xuất chương trình truyền hình, các chuyên gia tin tưởng rằng IPTV thực sự có khả năng cạnh tranh với các chương trình truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp hay các loại truyền hình thông thường.

Khách hàng được lợi rất lớn từ các dịch vụ IPTV, họ sẽ thích thú với nội dung chương trình linh hoạt do chính họ lựa chọn. Các ứng dụng tương tác và theo yêu cầu không chỉ cho phép khách hàng lựa chọn các chương trình giải trí mà nó còn cung cấp các công cụ để học tập. Truyền hình IP có thể được khai thác và sử dụng dưới nhiều định dạng khác nhau.

IPTV cũng được nhìn nhận như là một phương thức cho các nhà cung cấp nội dung mở rộng thị trường. IPTV không chỉ đơn giản là đưa ra các chương trình truyền hình thông thường bằng các kết nối hay các thiết bị khác. Với chi phí thấp trong việc sản xuất nội dung cho phép các nhà cung cấp IPTV đưa ra rất nhiều chương trình, từ thể thao, thời sự cho tới các chương trình đào tạo trên Tivi, và nhiều chương trình khác nữa.

Để triển khai thác các dịch vụ IPTV cần phải có một nền tảng mạng băng rộng chất lượng và an toàn. Bên cạnh đó, việc quản lý mạng IPTV khi đi vào hoạt động cũng là vấn đề cần phải đặc biệt chú, vì hiệu quả của mạng cao hay thấp phụ thuộc vào yếu tố này.

Mặc dù IPTV vẫn trong giai đoạn bắt đầu, nhưng đã có sự phát triển của một số nhà cung cấp cũng như số lượng thuê bao. Hiện tại IPTV là một nhân tố quan trọng trong thị trường truyền hình thu phí, và trong tương lai các nhà cung cấp IPTV sẽ cho ra các dịch vụ mới và sẽ thu hút được rất nhiều khách hàng.

Với nội dung đã được trình bày ở trên, luận văn đã đưa ra được cái nhìn tổng quát

về công nghệ IPTV, các phương thức phân phối mạng IPTV và vấn đề quản lý mạng IPTV. Ngoài ra, luận văn cũng giới thiệu một số thiết bị phần cứng và chương trình được sử dụng trên mạng phân phối IPTV. Vì IPTV là công nghệ mới, do đó nội dung của luận văn chưa trình bày được cụ thể và đi hết được các phần đề còn khúc mắc. Các vấn đề cần tìm hiểu thêm đó là các kỹ thuật nén dữ liệu, các giao thức sử dụng để phân phối mạng IPTV và một số thiết bị chuyên dụng khác.

Do thời gian và lượng kiến thức của bản thân còn hạn chế, nên nội dung của luận văn chưa được đầy đủ và chính xác. Với mong muốn nắm chắc các kiến thức về công nghệ IPTV để mở ra một cơ hội về nghề nghiệp. Hướng phát triển tiếp theo của luận án là hoàn thiện các vấn đề còn thiếu xót và áp dụng lý thuyết vào thực tế để phát triển mạng dịch vụ IPTV. Vì thế rất mong sự quan tâm và đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để nội dung luận văn hoàn thiện hơn.

Báo cáo luận văn tốt nghiệp THUẬT NGỮ VIẾT TẮT


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

A

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AON Active Optical Network Mạng quang tích cực ATM Asynchronnuos Transfer Mode Mode truyền dẫn bất đồng bộ

B BPON Broadband Passive Optical Network Mạng quang thụ động băng rộng

C CAS Conditional Access System Hệ thống truy cập có điều kiện CMTS Cable Modem Termination System Hệ thống kết cuối modem cáp CPU Central Processing Unit Đơn vị xử lý trung tâm

D DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình Host động DRM Digital Rights Management Quản lý quyền nội dung số DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số DSLAM Digital Subscriber Line Access Bộ ghép kênh truy cập đường Multiplexer dây thuê bao số DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá video số DVD Digital Video Disc Đĩa video kỹ thuật số DWDM Dense Wavelength Division Ghép kênh phân chia theo Multiplexing mật độ bước sóng

E EPG Electronic Program Guide Chỉ dẫn chương trình điện tử EPON Ethernet PON Mạng quang thụ động Ethernet ETSI European Telecommunications Viện tiêu chuẩn viễn thông Standard Institute Châu Âu EVC Ethernet Virtual Connection Kết nối ảo Ethernet

F FTP File Transfer Protocol Giao thức vận chuyển file FTTC Fiber To The Curd Cáp quang tới lề đường FTTH Fiber To The Home Cáp quang tới hộ gia đình FTTN Fiber To The Neighbourhood Cáp quang tới vùng lân cận FTTRO Fiber To The Regional Office Cáp quang tới tổng đài khu vục

G GiE Gigabit Ethernet Giao thức Gigabit Ethernet GPON Gigabit PON Mạng quang thụ động Gigabit



H

HD High Definition Định dạng chất lượng cao HDTV High Definition Television Truyền hình chất lượng cao HFC Hybrid Fiber Coaxial Hỗn hợp cáp quang/đồng trục HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức vận chuyển siêu văn bản HTTPS Hyper Text Transfer Protocol Secure Giao thức HTTP bảo đảm

I

IP Internet Protocol Giao thức Internet IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức Internet IPTVCD IPTV Cunsumer Device Thiết bị khách hàng IPTV IRD Integrated Receiver Decoder Bộ giải mã đầu thu tích hợp ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ITU-T International Telecommunications Tổ chức viễn thông quốc tế về Union – Telecommunication các tiêu chuẩn viễn thông

L

LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn

M MEF Metre Ethernet Forum Diễn đàn Metro Ethernet MIB Base Information Management Cơ sở thông tin quản lý Middleware Các phần mềm chức năng hoặc dịch vụ liên kết các thành phần đặc biệt (ví dụ như server các ứng dụng, VoD server và STB) và các thành phần ứng dụng (ví dụ như giảm sát truy cập có điều kiện, hệ thống lập hóa đơn và các dịch vụ tương tác) MPEG Moving Picture Experts Group Nhóm chuyên gia về ảnh động MPLS Multi-Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

N NMS Network Management System Hệ thống quản lý mạng NTSC National Television System Committee Ủy ban hệ thống truyền hình quốc gia (Mỹ)

O OC Optical Carrier Sóng mang quang OSS Operational Support System Hệ thống hỗ trợ hoạt động OLT Optical Line Termination Kết cuối đường quang ONT Optical Network Termination Kết cuối mạng quang OSI Open Systems Interconnection Liên kết hệ thống mở



P PAN Phase Alternating Line PC Personal Computer Máy tính cá nhân PON Passive Optical Network Mạng quang thụ động PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng POTS Plain Old Telephone Service Dịch vụ điện thoại truyền thống đơn giản

Q QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

R RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RTP Real Time Protocol Giao thức thời gian thực RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức streaming thời gian thực

S SD Standard Definition Định dạng chất lượng chuẩn SDH Synchronous Digital Hierarchy Ghép kênh cấp độ số đồng bộ SLA Service Level Agreement Cam kết cấp độ dịch vụ SMIL Synchronized Multimedia Ngôn ngữ tích hợp đa phương Integrated Language tiện đồng bộ hóa SNMP Simple Network Management Giao thức quản lý mạng đơn Protocol giản SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ SSL Secure Socket Layer STB Set Top Box Bộ giải mã Streaming Phương thức để phân phối video hoặc nội dung khác trên mạng trong các luồng nối tiếp nhau theo một tỷ lệ phù hợp với tốc độ dữ liệu được sử dụng bởi thiết bị hiển thị.

T TCP/IP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển vận Internet Protocol chuyển trên nền IP

U URL Universal Resource Locator Bộ xác định địa chỉ tài nguyên

V VoD Video on Demand Video theo yêu cầu VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo

W

WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo bước sóng

Báo cáo luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO


TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] David Ramirez. “IPTV Security – Protecting High Value Digital Contents”. First edition, John Wiley & Sons Ltd, 2008. [2] Gilbert Held. “Understanding IPTV”. First edition, Auerbach Publications, 2007. [3] Gerard O’Driscoll. “Next Generation IPTV Services and Technologies”. First edition, John Wiley & Sons, Inc, 2008. [4] Wes Simpson. “Video Over IP”. Second edition, Elsevier Inc, 2008. [5] Wes Simpson & Howard Greenfield. “IPTV and Internet Video: New Markets in Television Broadcast”. First edition, Elsevier Inc, 2007. [6] ThS.Đặng Quốc Anh. “Đo thử đánh giá và lắp đặt ADSL”. Trung tâm đào tạo bưu chính viễn thông II, 2005. [7] ThS.Nguyễn Việt Hùng. “Công nghệ truy cập trong mạng NGN”. Trung tâm đào tạo bưu chính viễn thông I, 2007. [8] Các bài báo trên mạng Internet.

Documents

Tim Hieu Cong Nghe Iptv