LỜI MỞ ĐẦU Trên cơ sở thực tiễn đặt ra, đề tài sẽ tập trung vào vấn để các giải pháp nâng cao chất lƣợng dịch vụ IPTV trên nền mạng chính là cáp đồng. Đề tài nhằm nghiên cứu, đề xuất các giải pháp có tính khả thi nhằm nâng cao và cải thiện chất lƣợng dịch vụ hiện tại. Trong những năm gần đây, sự ảnh hƣởng và hội nhập ngày càng mạnh mẽ của công nghệ thông tin đến các lĩnh vực giải trí nhƣ điện ảnh, phát thanh, truyền hình và đặc biệt là sự phát triển của công nghệ truy nhập băng rộng đã tạo ra những động lực và yêu cầu để các nhà công nghệ tìm ra những giải pháp hiệu quả nhất nhằm tận dụng các hệ thống mạng này cung cấp các sản phẩm giải trí chất lƣợng và tiện lợi. Cùng với sự phát triển của công nghệ nén hình ảnh, chuẩn nén, thiết bị có hiệu suất cao, cổng giao tiếp lớn ra đời, các dịch vụ nội dung và truyền thông đa phƣơng tiện hứa hẹn mang lại nhiều triển vọng.
Từ đó, thách thức đối với các nhà khai thác mạng cố định là phải tạo ra thị trƣờng mới và hƣớng đến công nghệ cao. Từ quan điểm của các nhà khai thác, cần đƣa ra hạ tầng mạng hội tụ IP, định hƣớng cung cấp các dịch vụ băng rộng TPS qua đƣờng dây thuê bao của các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại cố định. Nguyên tắc chung của truyền dẫn tín hiệu truyền hình qua giao thức Internet là tín hiệu âm thanh và hình ảnh số hóa, nén để giảm tốc độ đƣờng truyền và đƣợc đóng thành các gói theo giao thức Internet. Một hệ thống phần mềm sẽ thực hiện việc truyền các gói dữ liệu này đến ngƣời xem qua mạng IP.
Các gói dữ liệu đƣợc chuyển tới thiết bị đầu cuối của ngƣời xem nhƣ máy tính, bộ giải mã, các thiết bị này sẽ giải mã và biến đổi tín hiệu đƣợc đóng gói đó thành tín hiệu hình ảnh và âm thanh để trình chiếu. Công nghệ này có ƣu điểm là phạm vi cung cấp dịch vụ rộng lớn, khả năng triển khai và ứng dụng các dịch vụ truyền hình tƣơng tác và truyền hình yêu cầu rất linh động. Luận văn chủ yếu tập trung vào tìm hiểu về lí thuyết liên quan đến công nghệ IPTV và các nguyên nhân gây suy giảm chất lƣợng dịch vụ đƣợc triển khai Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng dịch vụ SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang xviii trên nền mạng cáp đồng sử dụng đƣờng truyền ADSL để từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao chất lƣợng tín hiệu ở phía thu. Phần số liệu thực tế đƣợc cung cấp bởi VNPT Bình Dƣơng, đƣợc đo kiểm bởi đơn vị VDC.
Đề tài đƣợc viết trong 4 chƣơng. Chƣơng 1 Trình bày tổng quan về IPTV. Chƣơng 2 Trình bày về mạng truy cáp nhập kim loại và ADSL. Chƣơng 3 Triển khai IPTV trên nền mạng cáp đồng.
Chƣơng 4 Giải pháp nâng cao chất lƣợng dịch vụ IPTV Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng dịch vụ SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1/94 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1 Giới thiệu về IPTV 1.1 Lịch sử hình thành Năm 1994, World News Now của ABC đã có buổi trình chiếu truyền hình quảng bá Internet đầu tiên, sử dụng phần mềm CU-SeeMe video conferencing. Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện vào năm 1995, với sự thành lập Precept Software bởi Judith Estrin và Bill Carrio. Họ đã thiết kế và xây dựng một sản phẩm Internet video đƣợc gọi là “IPTV”. IPTV là một MBONE tƣơng thích với các ứng dụng trên Windows và Unix, thực hiện truyền âm thanh, hình ảnh thông qua cả giao thức Unicast và Multicast.
Phần mềm CU-SeeMe video conferencing này đƣợc viết bởi Steve Casner, Karl Auerbach và Cha Chee Kuan. Sản phẩm này đƣợc Cisco System mua lại vào năm 1998 và vẫn đƣợc giữ với tên IPTV cho thƣơng mại. Hiện nay, IPTV đã phát triển hầu khắp nơi trên thế giới, từ châu Mĩ, châu Âu, châu Á. Tại châu Á, có các thị trƣờng nổi bật nhƣ Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc và Việt Nam.2 Khái niệm kĩ thuật IPTV IPTV (Internet Protocol Television) là kĩ thuật truyền hình mà tín hiệu truyền hình của nó đƣợc chia nhỏ ra thành các gói và đƣợc vận chuyển qua hệ thống mạng bằng giao thức IP (Internet Protocol) để đến vị trí đích.
Nhƣ là một định nghĩa chung cho việc phân phối các kênh truyền hình truyền thống, phim truyện và các nội dung theo yêu cầu trên một mạng riêng, từ góc nhìn của nhà sử dụng dịch vụ thì IPTV hoạt động nhƣ một chuẩn dịch vụ truyền hình trả tiền. Từ góc nhìn của nhà cung cấp thì IPTV bao gồm việc thu nhận, xử lí và phân phối chính xác nội dung truyền hình tới thuê bao qua một hạ tầng sử dụng Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng dịch vụ SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2/94 IP. Theo định nghĩa đƣợc đƣa ra bởi hiệp hội viễn thông quốc tế thì IPTV là một dịch vụ đa phƣơng tiện (ví dụ nhƣ dữ liệu truyền hình, video, âm thanh, văn bản, đồ họa) đƣợc phân phối trên nền mạng IP, có sự quản lí để cung cấp theo các mức yêu cầu theo chất lƣợng dịch vụ, an toàn, có tính tƣơng tác và tin cậy. Các kĩ thuật truyền hình thông thƣờng hiện nay bao gồm: truyền hình mặt đất, truyền hình qua vệ tinh và truyền hình cáp.
Với các thế mạnh của dịch vụ truyền hình trên nền IP là ở tính tƣơng tác và tận dụng triển khai trên nền hạ tầng mạng truy nhập của các nhà cung cấp dịch vụ cố định thì việc triển khai dịch vụ IPTV hứa hẹn mang lại nguồn doanh thu đáng kể cho các doanh nghiệp này.2 Cấu trúc hệ thống IPTV Có 2 dạng cấu trúc của IPTV, đó là cấu trúc hạ tầng và cấu trúc chức năng và 2 cấu trúc này sẽ đƣơc phân tích trong các nội dung tiếp theo.1 Cấu trúc hạ tầng của mạng IPTV Cấu trúc hạ tầng của một mạng đƣợc mô tả một cách khái quát nhƣ trong Hình 1. Cấu trúc này bao gồm các khối chức năng sau: trung tâm dữ liệu (Headend), mạng truy nhập băng rộng, thiết bị khách hàng IPTV (IPTVCD) và mạng gia đình (Home network).1 Cấu trúc hạ tầng của IPTV Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng dịch vụ SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3/94 Nội dung của IPTV từ trung tâm dữ liệu IPTV đƣợc phân phối thông qua mạng băng rộng đến thiết bị khách hàng. Thiết bị tại nhà khách hàng bao gồm cổng kết nối là modem qua bộ giải mã tín hiệu hình ảnh và âm thanh đến màn hình tivi. Đồng thời thông qua mạng băng rộng này, ta có thể cung cấp các dịch vụ băng rộng khác cho mạng gia đình nhƣ Internet, điện thoại, fax.
Chức năng của các khối này đƣợc trình bày tiếp theo sau: 1.1Trung tâm dữ liệu Headend Trung tâm dữ liệu IPTV (IPTV Data Center) hay còn gọi là Headend là nơi nhận nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm 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 nội dung từ những thành phần này thì một số thành phần phần cứng khác nhau nhƣ bộ giải mã, các máy chủ lƣu dữ liệu, các bộ định tuyến theo giao thức IP và các thành phần bảo mật chuyên dụng đều đƣợc sử dụng để phân phối nội dung trên mạng IP, đồng hành làm việc với các thành phần trên là một hệ thống quản lí thuê bao IPTV về thuộc tính thông tin cá nhân và hóa đơn thanh toán. Chú ý rằng, vị trí vật lí của trung tâm dữ liệu IPTV sẽ đƣợc xác định bởi nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hạ tầng mạng. Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng Hình 1.2dịch vụ tâm dữ liệu IPTV Trung SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 4/94 1.2 Mạng truy nhập Hình 1.3 Sơ đồ mạng truy nhập Việc phân phối các dịch vụ IPTV theo yêu cầu kết nối one-to-one, nếu trong trƣờng 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 truy nhập là khá lớn. Các tiến bộ về công nghệ mạng cho phép cung cấp hạ tầng viễn thông có đƣợc một số lƣợng lớn các mạng băng rộng. Riêng mạng truyền hình cáp thì sử dụng hỗn hợp cáp đồng trục và cáp quang để đáp ứng cho việc phân phối nội dung IPTV. Mạng viễn thông điện thoại cố định sẽ kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng để phân phối mạng băng rộng.
Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng dịch vụ SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5/94 1.3 Thiết bị đầu cuối mạng IPTV Hình 1.4 TV dùng cho dịch vụ IPTV Thiết bị IPTV khách hàng (IPTVCD-IPTV Customer Device) là thành phần cho phép các user truy nhập vào dịch vụ IPTV. IPTVCD kết nối tới mạng băng rộng, chúng đảm nhiệm chức năng giải mã, xử lí các luồng tín hiệu tới từ mạng IP. IPTVCD đƣợc hỗ trợ các kĩ thuật tiên tiến để tối thiểu hóa hoặc loại trừ hoàn toàn ảnh hƣởng của các vấn đề về mạng khi xử lí nội dung IPTV. Có rất nhiều dạng IPTVCD, tiêu biểu nhƣ: cổng kết nối gateway cho khu dân cƣ, bộ giải mã STB (Set Top Box), bảng điều khiển trò chơi.4 Mạng gia đình Mạng gia đình liên kết với các thiết bị kĩ thuật số bên trong một khu vực có một diện tích nhỏ, nó 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 kĩ thuật số xung quanh nhà thuê bao. Với mạng gia đình, khách hàng có thể Nghiên cứu nâng cao chất lƣợng dịch vụ SVTH: HUỲNH HỮU LỢI IPTV trên nền mạng truy nhập cáp đồng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6/94 tiết kiệm tiền và thời gian do tối ƣu việc sử dụng các thiết bị phần cứng thông qua các kết nối Internet băng rộng.2 Cấu trúc chức năng hệ thống IPTV Chức Năng Bảo Mật STB Middleware Chức Năng Điều Khiển IPTV DRM Video Đóng Chuyển Chức Năng Thuê Bao VoD streaming gói đổi mã Chức Năng Phân Phối Chức Năng Cung Cấp Nội Dung Nội Dung Video Quản lí Mã hóa Máy thu Store nội dung Gateway Chức Năng Vận DSLAM DNS/ VLAN Chuyển IPTV DHCP Hình 1.