Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài
TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ IPTV
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VIỆT ANH
Lớp
: 48K - ĐTVT
Cán bộ hướng dẫn : KS. DƯƠNG ĐÌNH TÚ
Nghệ An, 01 - 2012
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
1
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................3
DANH MỤC BẢNG BIỂU...............................................................................6
DANH MỤC HÌNH VẼ.....................................................................................7
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT...........................................................8
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ IPTV....................................................................................11
1.1. Khái niệm IPTV....................................................................................11
1.2. Cấu trúc mạng IPTV.............................................................................13
1.2.1. Cơ sở hạ tầng của mạng IPTV....................................................13
1.2.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV.........................................14
1.3 Vấn đề phân phối IPTV..........................................................................18
1.3.1 Unicast.........................................................................................18
1.3.2 Broadcast......................................................................................19
1.3.3 Multicast.......................................................................................20
1.4 Các công nghệ cho IPTV.......................................................................21
1.4.1 Vấn đề xử lý nội dung...................................................................21
1.4.2 VoD và Video server.....................................................................22
1.4.3 Các hệ thống hỗ trợ hoạt động.....................................................25
1.5 Các dịch vụ và ứng dụng của IPTV.....................................................26
1.5.1 Truyền hình quảng bá kỹ thuật số................................................27
1.5.2 Video theo yêu cầu VoD................................................................27
1.5.3 Quảng cáo có địa chỉ...................................................................28
TÓM TẮT....................................................................................................29
CHƯƠNG 2:
CÁC KỸ THUẬT PHÂN PHỐI MẠNG IPTV..................................................31
2.1 Các loại mạng truy cập băng rộng..........................................................31
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
2
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
2.2 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang......................................32
2.2.1 Mạng quang thụ động..................................................................33
2.2.2 Mạng quang tích cực....................................................................38
2.3 IPTV phân phối trên mạng ADSL..........................................................38
2.3.1 ADSL............................................................................................39
2.3.2 ADSL2..........................................................................................42
2.3.3 VDSL............................................................................................43
2.4 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp...........................................45
2.4.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC.........................................................47
2.4.2 IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp.................................48
2.5 IPTV phân phối trên mạng Internet........................................................51
2.5.1 Các kênh truyền hình Internet streaming.....................................51
2.5.2 Download Internet........................................................................53
2.5.3 Chia sẻ video ngang hàng............................................................54
2.6 Các công nghệ mạng lõi IPTV...............................................................54
2.6.1 ATM và SONET/SDH...................................................................55
2.6.2 IP và MPLS..................................................................................56
2.6.3 Metro Ethernet.............................................................................58
TÓM TẮT....................................................................................................60
CHƯƠNG 3:
QUẢN LÝ MẠNG IPTV...................................................................................62
3.1 Hệ thống quản lý mạng IPTV................................................................63
3.1.1 Sử dụng giao thức SNMP để quản lý mạng IPTV........................65
3.1.2 Quản lý thiết bị bằng trình duyệt web..........................................69
3.2 Quản lý cài đặt.......................................................................................71
3.3 Giám sát thực thi và kiểm tra mạng.......................................................72
3.4 Quản lý dự phòng...................................................................................76
3.5 Quản lý không gian địa chỉ IP................................................................78
3.6 Xử lý các sự cố IPTV.............................................................................79
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
3
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
3.7 Quản lý quyền nội dung số.....................................................................81
3.8 Quản lý chất lượng dịch vụ QoS............................................................82
3.8.1 Độ khả dụng của mạng.................................................................83
3.8.2 Phân lớp dịch vụ.................................................................................83
3.8.3 Các cam kết cấp độ dịch vụ.................................................................86
TÓM TẮT....................................................................................................87
CHƯƠNG 4:
TÌM HIỂU THIẾT BỊ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM
TRONG MẠNG IPTV.......................................................................................89
4.1 Thiết bị phần cứng trung tâm Headend..................................................89
4.1.1 Thiết bị tiếp nhận dữ liệu đầu vào................................................90
4.1.2 Bộ mã hóa video MPEG...............................................................91
4.1.3 Bộ đóng gói IP..............................................................................92
4.1.4 Bộ chuyển đổi mã video...............................................................93
4.1.5 Server quản lý nội dung...............................................................93
4.1.6 Kho video......................................................................................93
4.1.7 Video streaming server.................................................................94
4.1.8 Middleware server........................................................................94
4.2 Thiết bị mạng gia đình...........................................................................97
4.2.1 Mạng gia đình..............................................................................97
4.2.2 Bộ giải mã IP-STB........................................................................98
4.3 Các chương trình phần mềm................................................................101
4.3.1 Hướng dẫn chương trình EPG...................................................101
4.3.2 Hệ thống truy cập có điều kiện...................................................102
4.3.3 Hệ thống VoD.............................................................................103
4.3.4 Hệ thống quản lý quyền truy cập nội dung số............................103
4.3.5 Hệ thống quản lý thuê bao và lập hóa đơn................................104
TÓM TẮT..................................................................................................105
KẾT LUẬN.....................................................................................................106
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
4
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................107
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã đem lại
những tiến bộ vượt bậc trong các hệ thống thông tin liên lạc. Sự ra đời của
mạng Internet không những đã rút ngắn khoảng cách về không gian, thời gian
mà còn mang lại cho mọi người, mọi quốc gia những lợi ích to lớn. Với sự
phát triển nhanh chóng của mạng Internet băng rộng đã mang lại nhiều sự
thay đổi trong khoa học kỹ thuật nói chung và truyền hình nói riêng. Hiện
nay, truyền hình giao thức Internet (IPTV) đang phát triển mạnh mẽ và sẽ là
công nghệ truyền hình của tương lai. Sự vượt trội của IPTV là tính năng
tương tác giữa hệ thống với người xem, cho phép người xem chủ động về
thời gian, khả năng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác trên
hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu về giải trí, thông tin kinh tế - xã hội, học
tập…
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Dương Đình Tú, và với mong
muốn được tìm hiểu công nghệ mới, nên em đã lựa chọn đồ án tốt nghiệp với
đề tài: “Tìm hiểu về công nghệ IPTV”. Nội dung đồ án gồm có 4 chương
như sau:
Chương 1: 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 2: Các kỹ thuật 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 3: 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
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
5
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
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 4: 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 chuyên dụng và các chương trình phần mềm trong hệ thống
mạng IPTV.
Do IPTV là công nghệ mới và kinh nghiệm bản thân, thời gian thực hiện
còn hạn chế nên không thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong được sự
chỉ bảo và góp ý của quý thầy cô trong khoa cùng toàn thể các bạn trong lớp
để báo cáo được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Vinh, Ngày 01 tháng 01 năm 2012
Sinh Viên: Nguyễn Việt Anh
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
6
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 So sánh các công nghệ mạng PON: BPON, EPON và GPON.......37
Bảng 2.2 So sánh các công nghệ mạng DSL..................................................45
Bảng 2.3 Các chuẩn OC SONET...................................................................56
Bảng 2.4 Định dạng MPLS header.................................................................57
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
7
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình hệ thống IPTV end-to-end................................................13
Hình 1.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV............................................15
Hình 1.3 Các thành phần của cấu trúc chức năng..........................................17
Hình 1.4 Các kết nối IP unicast cho nhiều user IPTV....................................19
Hình 1.5 Các kết nối được sử dụng trong kỹ thuật multicast.........................20
Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống VoD....................................................................23
Hình 1.7 Mô hình triển khai server................................................................24
Hình 2.1 Mạng IPTV FTTH sử dụng công nghệ PON...................................35
Hình 2.2 IPTV trên cấu trúc mạng ADSL......................................................41
Hình 2.3 Mạng HFC end-to-end.....................................................................48
Hình 2.4 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV cáp kết hợp IP và RF.......50
Hình 2.5 Cấu trúc mạng các kênh truyền hình Internet..................................52
Hình 2.6 Hạ tầng mạng lõi IPTV....................................................................55
Hình 2.7 Topology mạng lõi MPLS...............................................................58
Hình 2.8 Sử dụng các EVC để cung cấp kết nối IPTV qua lõi mạng.............59
Hình 3.1 Hệ thống SNMP đơn giản................................................................67
Hình 3.2 Liên kết hệ thống quản lý mạng IPTV............................................69
Hình 3.3 Cấu trúc quản lý dựa trên trình duyệt web......................................70
Hình 3.4 Thiết kế mạng hỗ trợ dự phòng.......................................................77
Hình 3.5 Mô hình khối hệ thống DRM đơn giản............................................81
Hình 3.6 Ví dụ sử dụng ba hàng đợi có quyền ưu tiên....................................84
Hình 4.1 Cấu trúc trung tâm Headend IPTV..................................................90
Hình 4.2 Cấu trúc hệ thống Middleware IPTV..............................................95
Hình 4.3 Cấu trúc IP-STB..............................................................................98
Hình 4.4 Tiến trình xử lý của IP-STB...........................................................101
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
8
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
9
Đồ án tốt nghiệp
ADSL
AON
ATM
Asymmetric Digital
Subscriber Line
Active Optical Network
Asynchronnuos Transfer
Mode
BPON
Broadband Passive Optical
Network
CAS
Conditional Access System
CMTS
Cable Modem Termination
System
CPU
Central Processing Unit
DHCP
Dynamic Host Configuration
Protocol
DRM
Digital Rights Management
DSL
Digital Subscriber Line
DSLAM Digital Subscriber Line
Access Multiplexer
DVB
Digital Video Broadcasting
DVD
Digital Video Disc
DWDM Dense Wavelength Division
Multiplexing
EPG
Electronic Program Guide
EPON
Ethernet PON
ETSI
European
Telecommunications Standard
Institute
EVC
Ethernet Virtual Connection
FTP
File Transfer Protocol
FTTC
Fiber To The Curd
FTTH
Fiber To The Home
FTTN
Fiber To The Neighbourhood
FTTRO Fiber To The Regional Office
GIE
Gigabit Ethernet
GPON
Gigabit PON
HD
High Definition
HDTV
High Definition Television
HFC
Hybrid Fiber Coaxial
HTTP
Hyper Text Transfer Protocol
HTTPS
IP
Hyper Text Transfer Protocol
Secure
Internet Protocol
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
Nguyễn Việt Anh
Đường dây thuê bao số bất đối
xứng
Mạng quang tích cực
Mode truyền dẫn bất đồng bộ
Mạng quang thụ động băng rộng
Hệ thống truy cập có điều kiện
Hệ thống kết cuối modem cáp
Đơn vị xử lý trung tâm
Giao thức cấu hình Host động
Quản lý quyền nội dung số
Đường dây thuê bao số
Bộ ghép kênh truy cập đường dây
thuê bao số
Quảng bá video số
Đĩa video kỹ thuật số
Ghép kênh phân chia theo mật độ
bước sóng
Chỉ dẫn chương trình điện tử
Mạng quang thụ động Ethernet
Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu
Âu
Kết nối ảo Ethernet
Giao thức vận chuyển file
Cáp quang tới lề đường
Cáp quang tới hộ gia đình
Cáp quang tới vùng lân cận
Cáp quang tới tổng đài khu vực
Giao thức Gigabit Ethernet
Mạng quang thụ động Gigabit
Định dạng chất lượng cao
Truyền hình chất lượng cao
Hỗn hợp cáp quang/đồng trục
Giao thức vận chuyển siêu văn
bản
Giao thức HTTP bảo đảm
Giao thức Internet
10
Đồ án tốt nghiệp
IPTV
IPTVC
D
IRD
ISP
ITU-T
LSR
LIB
MEF
MIB
MPEG
MPLS
NMS
NTSC
OC
OSS
OLT
ONT
OSI
PC
PON
PSTN
POTS
QoS
RF
RTP
RTSP
SD
SDH
SLA
SMIL
Nguyễn Việt Anh
Internet Protocol Television
IPTV Cunsumer Device
Truyền hình giao thức Internet
Thiết bị khách hàng IPTV
Integrated Receiver Decoder
Internet Service Provider
International
Telecommunications Union –
Telecommunication
Label Switch Router
Label Information Base
Metre Ethernet Forum
Base Information
Management
Moving Picture Experts
Group
Multi-Protocol Label
Switching
Network Management System
National Television System
Committee
Optical Carrier
Operational Support System
Optical Line Termination
Optical Network Termination
Open Systems
Interconnection
Personal Computer
Passive Optical Network
Public Switched Telephone
Network
Plain Old Telephone Service
Bộ giải mã đầu thu tích hợp
Nhà cung cấp dịch vụ Internet
Tổ chức viễn thông quốc tế về các
tiêu chuẩn viễn thông
Router chuyển mạch nhãn
Cơ sở thông tin nhãn
Diễn đàn Metro Ethernet
Cơ sở thông tin quản lý
Nhóm chuyên gia về ảnh động
Chuyển mạch nhãn đa giao thức
Hệ thống quản lý mạng
Ủy ban hệ thống truyền hình quốc
gia (Mỹ)
Sóng mang quang
Hệ thống hỗ trợ hoạt động
Kết cuối đường quang
Kết cuối mạng quang
Liên kết hệ thống mở
Máy tính cá nhân
Mạng quang thụ động
Mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng
Dịch vụ điện thoại truyền thống
đơn giản
Quality of Service
Chất lượng dịch vụ
Radio Frequency
Tần số vô tuyến
Real Time Protocol
Giao thức thời gian thực
Real Time Streaming Protocol Giao thức streaming thời gian thực
Standard Definition
Định dạng chất lượng chuẩn
Synchronous Digital
Ghép kênh cấp độ số đồng bộ
Hierarchy
Service Level Agreement
Cam kết cấp độ dịch vụ
Synchronized Multimedia
Ngôn ngữ tích hợp đa phương tiện
Integrated Language
đồng bộ hóa
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
11
Đồ án tốt nghiệp
SNMP
SONET
SSL
STB
TCP/IP
URL
VoD
VLAN
WDM
Nguyễn Việt Anh
Simple Network Management
Protocol
Synchronous Optical Network
Secure Socket Layer
Set Top Box
Transmission Control
Protocol Internet Protocol
Universal Resource Locator
Video on Demand
Virtual Local Area Network
Wavelength Division
Multiplexing
Giao thức quản lý mạng đơn giản
Mạng quang đồng bộ
Lớp mã hóa bảo mật
Bộ giải mã
Giao thức điều khiển vận chuyển
trên nền IP
Bộ xác định địa chỉ tài nguyên
Video theo yêu cầu
Mạng LAN ảo
Ghép kênh phân chia theo bước
sóng
CHƯƠNG 1:
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
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
12
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
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
IPTV là viết tắt của cụm từ “Internet Protocol Television” có nghĩa là
Truyền hình giao thức Internet. IPTV được xem là một dịch vụ đa phương
tiện như truyền hình ảnh, tiếng nói, văn bản, dữ liệu, … được phân phối qua
các mạng dựa trên giao thức IP (Internet Protocol), đồng thời được quản lý,
cung cấp các chất lượng dịch vụ (QoS), bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy
theo yêu cầu. IPTV thường được cung cấp cùng với dịch vụ Video-onDemand (VoD) và cũng có thể cung cấp cùng với các dịch vụ Internet khác
như truy cập Wed và VoIP …, do đó còn được gọi là Triple Play (cao hơn là
Quad play nếu thêm tính di động). Có thể thấy IPTV là một dịch vụ có khả
năng cung cấp những tính năng vượt trội hơn khả năng của bất kỳ cơ chế
phân phối truyền hình nào khác
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 phấn 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 kĩ thuật ghi
hình và lưu trữ nội dung để có thể xem lại sau.
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
13
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
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 kì lúc
nào.
Yêu cầu băng thông thấp: để thay thếc 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 nôi dung IPTV không giới
hạn cho Tivi. Khác 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
1.2.1. Cơ sở hạ tầng của mạng IPTV
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
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
14
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
nhau như bộ giải mã, các server video, các router IP và các phần cứng bảo an
chuyên dụng đều 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 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-topboxes, bảng điều khiển trò chơi…
1.2.1.4 Mạng gia đình
Mạng gia đình liên kết các thiết bị kĩ 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
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
15
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
gia đình, khác 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 hóa các nhiệm vụ.
Hình 1.2 trình 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 mật.
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.
Hình 1.2 Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
16
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
1.2.2.2 Phân phối nội dung
Phân phối nội dung bao gồm các chức năng chịu trách nhiệm về việc
phân phối nội dung đã được mã hóa tới thuê bao. Thông tin nhận từ các chức
năng vận chuyển 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.
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
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
17
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
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 mật
Tất cả các chức năng trong mô hình IPTV đều được hỗ trợ các cơ chế
bảo mật 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.
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
18
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
Hình 1.3 Các thành phần của cấu trúc chức năng
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.
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
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
19
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Việt Anh
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 1.4 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).
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.
Tìm hiểu về công nghệ IPTV
20
- Xem thêm -