CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IPTV Truyền hình kỹ thuật số là tiến bộ quan trọng nhất trong công nghệ truyền hình. Truyền hình kỹ thuật số đưa ra cho khách hàng nhiều sự lựa chọn và tạo ra nhiều tương tác hơn. 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, nhanh chóng hơn.
Một kỹ thuật mới được gọi là truyền hình dựa trên giao thức Internet IPTV (Internet Protocol Television). 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.1 Khái niệm IPTV IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television - truyền hình qua giao thức Internet. Truyền hình băng rộng, với nghĩa truyền tải truyền hình quảng bá hoặc video theo yêu cầu, chương trình phát thanh chóng và có chất lượng cao trên mạng băng rộng.
ITU-T (ITU-T FG IPTV) đã chính thức chấp thuận định nghĩa IPTV như sau: “IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa phương tiện như truyền hình, video, audio, văn bản, số liệu truyền tải trên các mạng dựa trên IP được kiểm soát nhằm cung cấp mức chất lượng dịch vụ, tính tương tác, độ bảo mật và tin cậy theo yêu cầu.” Từ quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ, IPTV bao hàm quá trình thu thập, xử lý, và truyền tải một cách an toàn nội dung video trên hạ tầng mạng dựa trên công nghệ IP. Tham gia vào quá trình cung cấp dịch vụ IPTV gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ từ các SVTH: NGUYỄN TẤN VINH Trang 4 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG IPTV nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh đến các công ty viễn thông lớn và các nhà khai thác mạng riêng ở nhiều nơi trên thế giới.1: Mô hình kết nối hệ thống 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 mạng IPTV, đưa ra các thành phần của 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.
SVTH: NGUYỄN TẤN VINH Trang 5 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG IPTV 1.1 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV Hình 1.2: Mô hình hệ thống IPTV end – to – end • 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 và cập nhật hóa đơn thanh toán. • Mạng truy cập băng thông 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. SVTH: NGUYỄN TẤN VINH Trang 6 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG IPTV • Thiết bị khách hàng IPTV: 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…. • 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.2 Cấu trúc chức năng của 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. SVTH: NGUYỄN TẤN VINH Trang 7 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG IPTV Hình 1.3: Các thành phần cấu trúc chức năng • 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.
• 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 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 SVTH: NGUYỄN TẤN VINH Trang 8 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG IPTV 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.
• Điều khiển IPTV: Các chức năng điều khiển IPTV là bộ não 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. • 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. • 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.
• 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. 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 tránh các hoạt động trái phép. SVTH: NGUYỄN TẤN VINH Trang 9 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG IPTV 1.3 Một số đặc điểm của IPTV • Hỗ trợ truyền hình tương tác: Các khả năng hoạt động hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra một số lượng lớn các ứng dụng truyền hình tương tác. Các loại hình dịch vụ được phân phối qua dịch vụ IPTV có thể bao gồm truyền hình trực tiếp tiêu chuẩn, truyền hình độ trung thực cao (HDTV), các trò chơi trực tuyến và kết nối Internet tốc độ cao.
• Không phụ thuộc thời gian: IPTV khi kết hợp với máy thu video số cho phép tạo chương trình nội dung không phụ thuộc thời gian bằng cơ chế ghi và lưu lại nội dung IPTV và sau đó có thể xem lại. • Tăng tính cá nhân: Hệ thống IPTV từ đầu cuối – đến – đầu cuối hỗ trợ thông tin hai chiều và cho phép các đối tượng sử dụng lựa chọn và thiết lập việc xem TV theo sở thích riêng như chương trình và thời gian xem ưa thích. • Yêu cầu về băng thông thấp: Thay vì phải truyền tải tất cả các kênh cho mọi đối tượng sử dụng, công nghệ IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần phải phát các kênh mà đối tượng sử dụng yêu cầu. Tính năng hấp dẫn này cho phép nhà khai thác mạng tiết kiệm băng thông.
• Khả năng truy nhập trên nhiều loại thiết bị: Việc xem nội dung IPTV không bị giới hạn là dùng cho các máy thu hình. Các khách hàng thường sử dụng máy tính cá nhân và các thiết bị di động để truy cập tới các dịch vụ IPTV. SVTH: NGUYỄN TẤN VINH Trang 10 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG TRONG IPTV Hình 1.4: IPTV – Công nghệ tương lai 1.3 Các phương thức phát truyền tín hiệu IPTV 1.1 Tổng quan Trong hệ thống IPTV hình ảnh, video do các phần cứng thu thập theo thời gian thực (real time), thông qua phương thức mã hóa (như MPEG, 2/4.) tạo thành các luồng tín hiệu số. Sau đó, thông qua hệ thống phần mềm, IPTV phát truyền vào mạng cáp.