Hệ thống truyền hình trên mạng xDSL

Chia sẻ: Nhan Nguyen Quoc | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

102
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Hệ thống truyền hình trên mạng xDSL" trình bày về những khái niêm, phân loại dịch vụ IPTV, kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV, những yêu cầu đặt ra cho dịch vụ video, kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ IPTV, mạng đường trục,...Mời bạn đọc cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống truyền hình trên mạng xDSL

Hệ thống truyền hình trên mạng xDSL
Phần 1 GIỚI THIỆU IPTV VÀ CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG 1.1.Khái niệm IPTV (Internet Protocol Television) là dịch vụ truyền tải hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng qua giao thức IP trên mạng Internet với kết nối băng thông r ộng. Nó th ường được cung cấp kết hợp với VoIP, video theo yêu cầu... nên còn đ ược gọi là công ngh ệ TriplePlay (dữ liệu, âm thanh và hình ảnh). Nhưng trong một môi trường mà thách thức nhân lên theo cấp số mũ và công nghệ phải liên tục được cập nhật, bộ ba dịch vụ nói trên đã chuyển thành bộ tứ khi có thêm xem truyền hình Internet qua điện thoại di động (MobileTV). 1. IPTV – Công nghệ của tương lai Khả năng của IPTV gần như là vô hạn và nó hứa hẹn mang đến những n ội dung kỹ thuật số chất lượng cao như video theo yêu cầu (Video-on-Demand- VoD), hội thảo, truyền hình tương tác/trực tiếp, game, giáo dục từ xa, video blogging (vBlog), tin nhắn nhanh qua TV...
Trước đây, công nghệ này gần như không thể hoạt động được do tốc độ kết nối quay số quá chậm., nhưng trong vài năm tới, IPTV sẽ trở nên thịnh hành bởi hơn 100 triệu hộ gia đình trên toàn thế giới đã đăng ký thuê bao băng thông rộng. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông coi IPTV như một cơ hội để tăng doanh thu trên thị trường và là vũ khí lợi hại chống lại sự bành trướng của truyền hình cáp. 1.2.Phân loại dịch vụ IPTV Hệ thống IPTV phát triển dựa trên hệ thống mạng băng thông rộng đang triển khai, có khả năng cung cấp được các dịch vụ như mô tả ở phần dưới đây. 2. Các dịch vụ IPTV được cung cấp 1.2.1.Dịch vụ truyền hình quảng bá 1.2.1.1.Live TV Đây được hiểu là dịch vụ truyền hình số trên nền mạng IP cung cấp dạng phát (Broadcast) những chương trình truyền hình được thu lại từ hệ thống truyền hình mặt đất, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh hoặc kênh truyền hình riêng tới khách hàng. Các kênh truyền hình được thu từ những nguồn thu khác nhau, bao gồm: • Các kênh truyền hình analog của quốc gia. • Các kênh truyền hình được thu miễn phí từ vệ tinh. • Các kênh truyền hình đã mã hoá từ vệ tinh.
• Các kênh truyền hình riêng của nhà cung cấp TV. Với giải pháp IPTV, nhà cung cấp dịch vụ có thể đóng nhiều loại kênh truyền hình thành các gói nhằm cung cấp cho khách hàng với các gói cước linh ho ạt khác nhau. Các kênh truyền hình được hỗ trợ tính năng trả tiền theo từng kênh hoặc theo từng thời điểm người xem muốn xem (Pay-per-View – PPV). Set-top-box (STB) có giao diện hướng dẫn xem chương trình và kế hoạch phát sóng chương trình TV cập nhật dễ dàng. Người xem có thể chuyển kênh thuận tiện trên STB tại đầu cuối của khách hàng. 1.2.1.2.Time-shifted TV Tính năng tạm dừng TV là tính năng giúp người xem có thể tạm dừng kênh truyền hình đang phát và có thể xem tiếp sau đó. Ví dụ người xem tạm dừng khi cần nghe điện thoại, sau khi cuộc gọi kết thúc người xem có thể xem chương trình TV tiếp tục từ thời điểm trước đó hoặc xem tiếp như bình thường. Giao diện và chức năng của dịch vụ được thể hiện rõ ràng, trực quan thông qua EPG và STB, thuận tiện cho người sử dụng. Người dùng có thể xem ti ếp từ th ời điểm tạm dừng và hệ thống đáp ứng kênh LiveTV như bình thường. Hình thức này có thể tính phí linh hoạt, thu cước theo gói dịch vụ hoặc theo PPV. 1.2.1.3.Virtual Channel from VoDs Chức năng này cho phép hệ thống ghép một số nội dung VoD tùy chọn thành một kênh riêng và phát trên mạng. Sau khi đã kích hoạt, kênh ảo này hoạt động và có đ ầy đ ủ các tính năng như một kênh TV bình thường. Dịch vụ này cho phép biên tập các nội dung VoD cùng thể loại (âm nhạc, th ời trang, thể thao, ..) thành một kênh chuyên đề theo thị hiếu của khách hàng. Người quản trị có khả năng quản lý và theo dõi các kênh ảo tạo ra. 1.2.1.4.NVoD (Near Video on Demand) Chức năng này cho phép hệ thống phát một chương trình truyền hình hoặc VoD tùy chọn lặp lại nhiều lần trên các kênh multicast khác nhau. Với cùng một nội dung phát cách nhau một khoảng thời gian (Interval), do vậy khách hàng có th ể trả tiền PPV (Pay-per-view) và xem tại các thời điểm tùy ý. Hệ thống có khả khả năng thiết lập dịch vụ NVoD với các chương trình truyền hình hoặc VoD. Hỗ trợ khả năng tính cước theo PPV hoặc theo gói dịch vụ. 1.2.1.5.Mobile TV Dịch vụ này là hướng phát triển tương lai đảm bảo cung cấp kênh truyền hình, VoD và các dịch vụ của hệ thống IPTV đến các khách hàng của mạng di động.
Giải pháp hoàn chỉnh hệ thống IPTV có thể kết nối, triển khai để cung c ấp dịch vụ Mobile-TV. Việc tính cước có thể tích hợp với hệ thống Billing độc lập để có các phương thức tính cước linh động và hiệu quả. 1.2.2.Dịch vụ theo nhu cầu (On-Demand) 1.2.2.1.VoD (Video on Demand) Đối với dịch vụ video theo yêu cầu (VoD), người xem lựa chọn các video (phim, video clip) trực tiếp từ thư viện của nhà cung cấp để xem qua trên TV của khách hàng. Thư viện hỗ trợ tính năng tìm kiếm, hiển thị danh sách và miêu tả các video cùng với việc giới thiệu độ hấp dẫn của video. Nhằm khuyến khích khán giả mua phim, người xem sẽ được xem qua các bản tóm tắt phim, xem trước các đoạn phim demo r ồi mới quy ết định có mua hay không. Dịch vụ VoD có những tính cơ bản của thiết bị ghi hình VCR như là tạm dừng, chạy tiếp, chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau. Tính năng chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X. Hệ thống cho phép giới thiệu thông tin tóm tắt về các bộ phim và video trên giao diện của EPG. Tùy vào mục đích kinh doanh của nhà cung c ấp d ịch v ụ, ng ười xem có thể xem nhiều lần bất cứ lúc nào như ở chế độ phát sóng. Nhà cung cấp có thể gắn kèm trailer quảng cáo và nội dung demo, hỗ trợ lưu các thông tin VoD ưa thích vào Favourite, sau đó có thể chọn lại. Chức năng khoá chương trình, phim hoặc nội dung không dành cho trẻ em. VoD có thể phân loại thành VoD miễn phí (Free on Demand - FoD) và VoD trả tiền. 1.2.2.2.TVoD (TV on Demand) Tính năng này cho phép các chương trình LiveTV được lưu lại trên server trong một khoảng thời gian nào đó. Khách hàng sau đó có thể lựa chọn để xem lại (như đối với VoD) các chương trình mà mình bỏ lỡ. Thời gian lưu trữ các chương trình có thể đặt thay đổi linh động theo nhu cầu thực tế. Hệ thống sẽ hỗ trợ cả 2 cách thức là lưu trữ theo thời gian và lưu trữ theo chương trình được chọn nào đó. Thông tin về cước (nếu có) đối với dịch vụ được hiển thị đúng đắn để khách hàng đưa ra quyết định lựa chọn. Hỗ trợ các tính năng cơ bản của thiết bị ghi hình VCR, đó là tạm dừng, chạy tiếp, chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau. Tính năng chuyển nhanh về phía trước, chuyển nhanh về phía sau cần đạt được tốc độ 2X, 4X, 8X, 16X, 32X và 64X.
1.2.2.3.Games on Demand (Chơi game theo yêu cầu) Dịch vụ này cung cấp những trò chơi giải trí đơn giản cho khách hàng. Các trò chơi này có thể chơi trực tuyến bằng cách truyền (streaming) từ hệ thống IPTV server đến STB. STB thường phải hỗ trợ Java (JVM) để chơi được các game. Hệ thống có chế độ tính điểm và ghi thông tin người chơi. 1.2.2.4.Music on Demand Các thuê bao có thể xem những clip ca nhạc theo yêu cầu giống như dịch vụ VoD. 1.2.2.5.Karaoke on Demand Các thuê bao có thể chọn và xem các bài karaoke qua STB trên TV. Từ list các bài karaoke đã được giới thiệu, thuê bao có thể mua một hoặc nhiều bài hát cùng lúc. Bằng cách ghép nối thêm hệ thống âm thanh chuyên dụng, khách hàng có thể thoải mái hát karaoke theo yêu cầu. Hệ thống có khả năng quản lý, tìm kiếm nội dung karaoke theo yêu cầu. Tìm kiếm theo tên bài hát hoặc tên ca sỹ, cho phép cập nhật và bổ sung các n ội dung karaoke dễ dàng. Hỗ trợ playlist lưu danh sách các bài hát được chọn. Hệ thống có chế độ tính điểm và ghi thông tin người hát. Hỗ trợ ghi thông tin bài hát vào thư mục Favorite. 1.2.3.Dịch vụ tương tác (Interactive) 1.2.3.1.Personal Video Recorder (PVR), Client Personal Video Recording (cPVR) Trong trường hợp này, thuê bao có thể thu lại các chương trình vào thư mục c ủa mình, các thuê bao sẽ trả tiền thông qua tài khoản. Đối với nội dung đã đ ược mã hoá, khoá giải mã sẽ được download từ trên hệ thống tại thời điểm xem nội dung. Chức năng này để thuê bao có thể chia sẻ những hình ảnh của họ cho bạn bè và những người thân của họ. 1.2.3.2.Networked Personal Video Recorder (nPVR) nPVR là một thành phần mạng để ghi và phát lại nội dung của các kênh truyền hình. Có thể không nhất thiết ghi lại tất cả các kênh truyền hình, nPVR sẽ giới hạn tr ước chỉ những chương trình được chọn, những chương trình này có thể được ghi lại với mục đích điều khiển lưu trữ dữ liệu. EPG sẽ có nhiệm vụ xác định xem kênh nào mà nPVR có th ể cung cấp. Dựa trên “list” này, các thuê bao có thể lưu lại các chương trình mà họ chọn trong th ư viện nPVR hoặc thông qua EPG chẳng hạn như một biểu tượng hay một icon. Trong lúc xem những chương trình do nPVR cung cấp, thuê bao có thể tuỳ thích s ử d ụng những các chức năng điều khiển như Play, Pause, FF, RW. Nhà cung cấp dịch vụ s ẽ
thiết lập các quy tắc ghi cho mỗi kênh TV riêng, chẳng hạn th ời gian lưu trữ cho kênh được ghi. 1.2.3.3.Guess và Voting Cung cấp tính năng bình chọn trực tiếp và dịch vụ trò chơi dự đoán cho người xem qua TV. Việc dự đoán, bình chọn được kết hợp thể hiện trực tiếp trên các chương trình truyền hình. Cho phép tạo các kịch bản bình chọn hoặc dự đoán dễ dàng và linh đ ộng theo nhiều tiêu chí khác nhau. Chức năng bình chọn có thể thực hiện đ ồng thời trong khi vẫn đang xem chương trình TV. Hỗ trợ âm thanh, hình ảnh minh họa cho các đề mục đưa ra. Thao tác bình chọn, dự đoán cần được hỗ trợ thuận tiện thông qua Remote Control. 1.2.3.4.TV –Education Cung cấp tất cả các dịch vụ học tập, đào tạo theo các nội dung và theo từng lứa tuổi. Hệ thống hỗ trợ khả năng quản lý nội dung các chương trình học tập, đào tạo. Giao diện hệ thống đảm bảo thân thiện, EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện cho khách hàng. Hệ thống cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ learning mới vào h ệ thống IPTV hiện tại theo yêu cầu. Có giải pháp hoàn chỉnh cho các nhà cung cấp third-party tích hợp vào hệ thống để cung cấp dịch vụ. 1.2.3.5.TV –Commerce Thương mại qua TV là các dịch vụ tương tác cho phép khách hàng trao đổi, mua bán và đấu giá những sản phẩm được giới thiệu trên TV hoặc những chương trình quảng cáo. Để thuê bao có thể đăng kí, thực hiện các dịch vụ này hệ thống cần hỗ trợ các phương thức đặt hàng, thanh toán, giao hàng đến tận tay người dùng. Hệ thống có sự đồng bộ, nhất quán từ server, middleware, EPG đến STB để cung cấp dịch vụ đến khách hàng. Hỗ trợ giới thiệu, quảng bá các thông tin sản phẩm trên các kênh Live TV, VoD .. một cách linh động và hi ệu qu ả. Có gi ải pháp tích hợp với hệ thống thanh toán qua ngân hàng, giải pháp đảm bảo an toàn cho Online-Payment. 1.2.3.6.Chức năng tương tác qua mobile Dịch vụ này cho phép thuê bao có thể xem và tương tác hình ảnh thông qua các thiết b ị cầm tay như trên màn hình TV. Ngoài ra còn có thể cho phép thuê bao từ thiết bị cầm tay của mình điều khiển mọi quá trình tương tác của STB đối với hệ thống qua thiết bị cầm tay của mình.
Ví dụ, khi thuê bao đang bận đi công tác nhưng muốn thu một chương trình mà họ thích xem tại một thời điểm nào đó vào bộ nhớ trên STB của mình tại nhà. Họ có thể điều khiển từ thiết bị cầm tay của họ trên thiết bị cầm tay. 1.2.4.Dịch vụ thông tin và truyền thông 1.2.4.1.Internet on TV (Web Browser) Dịch vụ này cho phép người dùng truy cập vào những trang web trên Internet. Hệ chức năng sẽ có các tính năng cơ bản của trình duyệt web như Back, Refresh, Stop, History và Boookmark, .. Các thành phần hệ thống middleware, EPG, STB có cơ chế để duyệt các trang web và hiển thị thông tin chính xác lên màn hình. Nội dung hiển thị có th ể thay đ ổi font chữ theo yêu cầu. Hỗ trợ font chữ Unicode. 1.2.4.2.TV – Information Dịch vụ này cung cấp các thông tin đến khách hàng thông qua hệ thống IPTV. Các thông tin có thể cung cấp rất đa dạng và phong phú, bao gồm tin tức, thông tin thị trường, mua sắm, thông tin chứng khoán, đấu giá, dự báo thời tiết, thông tin giao thông, … Cho phép phát triển, tích hợp thêm các dịch vụ thông tin mới vào Hệ thống IPTV hiện tại. Các nhà cung cấp nội dung thông tin third-party có thể tích hợp vào hệ thống để cung cấp dịch vụ. 1.2.4.3.TV Messaging Chức năng này cho phép người xem TV có thể chat trực với nhau thông qua h ệ th ống IPTV. Ngoài chat trực tiếp với nhau, khách hàng có thể chat với các người dùng của hệ thống khác như Yahoo, MSN, các tin nhắn SMS .. Hệ thống có thể quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile). Quản lý danh sách bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin, có ch ế độ thông báo t ới ng ười dùng khi có message mới đến. Quản lý thông tin Offline Message. Ngoài ra các tính năng khác sẽ phát triển như hỗ trợ voice chat và video (webcam), STB hỗ trợ bàn phím không dây, font chữ Unicode và tích hợp bộ gõ tiếng Việt. 1.2.4.4.Video Conference Hội thảo truyền hình cho phép nhiều thuê bao tham gia đối thoại trực tuyến thông qua truyền hình. Giải pháp này cho phép tổ chức các cuộc họp, các buổi hội thảo, đào tạo trực tuyến từ xa, người dùng có thể tham gia từ bất cứ vị trí địa lý nào miễn là có kết nối hệ thống IPTV.
Hệ thống hỗ trợ việc thay đổi các thông số về chất lượng hình ảnh, chuẩn nén, … cho phù hợp với băng thông của mạng lưới. 1.2.4.5.Video Phone (SIP Phone) Điện thoại truyền hình thông qua giao thức VoIP thông dụng như SIP, H323. Dịch vụ cho phép 2 thuê bao có thể liên lạc bằng hình ảnh và âm thanh với nhau dựa trên chuẩn SIP/IP. Các dữ liệu âm thanh và hình ảnh sẽ được STB mã hoá và được gửi thông qua IP tới từng thuê bao riêng biệt. Hệ thống cung cấp dịch vụ VoIP-Phone cho phép thuê bao IPTV có thể gọi điện cho nhau hoặc gọi ra các mạng điện thoại khác. Hệ thống cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho việc tích hợp hệ thống VoIP- Phone. Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (handset) hỗ trợ cho việc gọi điện thoại. Hỗ trợ khả năng mở rộng, tích hợp đến các mạng điện thoại khác như fixed- phone, mobile phone,.. 1.2.5.Các dịch vụ gia tăng khác 1.2.5.1.Tin nhắn SMS/MMS Chức năng này cho phép người dùng TV có thể gửi nhận tin nhắn SMS, MMS đ ến các mạng di động. Cho phép gửi nhận tin nhắn trực tiếp giữa khách hàng của hệ thống IPTV và khách hàng của mạng mobile. Hệ thống có giao diện nhập tin nhắn dễ dàng, STB sẽ hỗ trợ bàn phím không dây trong tương lai. Có chế độ cảnh báo người dùng khi có SMS mới đến. 1.2.5.2.TV Mail Chức năng này giống như một trình email-client. Người dùng có thể gửi, nhận, đọc trực tiếp email thông qua màn hình giao diện trên màn hình TV. Tuy nhiên hiện tại các STB cấu hình thấp có hạn chế là không thể gửi được file đính kèm, cần phát triển khả năng tích hợp thiết bị đầu vào (USB chẳng hạn..) để upload nội dung. Chức năng này hỗ trợ đầy đủ chuẩn SMTP, POP3 thông dụng. Hỗ trợ các tính năng email-client cơ bản như: CC, BCC, HTML mail, chèn chữ ký (signature), s ắp xếp message theo các tiêu chí khác nhau... Cho phép cấu hình, tạo nhi ều tài khoản email kết nối gửi nhận email đến các mail-server khác nhau. Quản lý thông tin Address Book. 1.2.5.3.Media Sharing (Photo Album) Chức năng này cho phép khách hàng thông qua hệ thống IPTV có thể tạo, lưu trữ và quản lý các album ảnh của mình.
Hệ thống album cho phép quản lý theo các category khác nhau. Hỗ trợ giao diện thân thiện, EPG hiển thị dễ dàng thuận tiện. Chức năng tìm kiếm thông tin ảnh, tạo các thư mục cá nhân (Private). 1.2.5.4.Video Blog Dịch vụ này cho phép khách hàng IPTV có thể tạo riêng cho mình một blog có khả năng lưu trữ các clip video. Người dùng có thể soạn thảo, thêm mới các đề mục, bài viết dễ dàng. Hệ thống hỗ trợ quản lý thông tin cá nhân của các thành viên (Profile), cho phép phân quyền các thành viên khác nhau. Khách hàng có thể quản lý danh sách bạn bè như thêm, xóa, sửa thông tin. 1.2.5.5.Global Monitoring Dịch vụ này ứng dụng cho theo dõi giao thông, giám sát an ninh và giám sát h ộ gia đình từ xa. Với loại hình dịch vụ này, hệ thống IPTV có thể ứng dụng cho tập khách hàng nhóm lớn như các công ty, doanh nghiệp. Hệ thống hỗ trợ giải pháp hoàn chỉnh cho phép tích hợp cung cấp dịch vụ trên hệ thống IPTV đã triển khai. Cung cấp các thiết bị tích hợp đi kèm (camera, remote,..) phía khách hàng hỗ trợ cho việc monitoring. 1.2.5.6.Game Online (Multiplayer game) Dịch vụ này cung cấp những trò chơi quy mô lớn, chơi trực tuy ến và có nhiều người chơi tham gia đồng thời. Hệ thống có giải pháp hoàn chỉnh cho các nhà cung cấp game third-party tích hợp vào hệ thống IPTV đã triển khai để cung cấp dịch vụ. Hỗ trợ tính tiền một cách linh động và hiệu quả (tính tiền theo thời gian chơi game, các chế độ khuyến mại theo yêu cầu ...).
Phần 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG xDSL 2.1.Kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 2.1.1.Mô hình tổng quát 3. Mô hình tổng quát hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV Dịch vụ IPTV được chia làm 02 loại chính: Dịch vụ video quảng bá (Broadcast Video) và dịch vụ video theo yêu cầu (Video on Demand – VoD). 2.1.2.Các thành phần cung cấp dịch vụ Broadcast Video 2.1.2.1.. Bộ nén video thời gian thực Bộ nén video thời gian thực tiếp nhận tín hiệu audio, video từ các nguồn phát broadcast video (tín hiệu có thể ở dạng tương tự hoặc số), sau đó chuyển đ ổi tín hiệu này thành luồng các gói IP mang dữ liệu audio/video ở dạng đã được nén số. 2.1.2.2.EPG
EPG cung cấp thông tin về các kênh truyền hình đến broadcast client chạy trên các STB. EPG thường được xây dựng dưới dạng một HTTP server và các kênh truyền hình được hiển thị dưới dạng các trang web. Ứng dụng EPG sẽ đảm nhận việc xác thực và chứng thực một thuê bao đối với các dịch vụ broadcast. EPG còn cung cấp địa chỉ IP multicast được sử dụng để phát kênh truyền hình vào mạng IP. Broadcast client dùng địa chỉ này để thực hiện giao thức IGMP trong quá trình chọn và chuyển kênh. 2.1.2.3.Broadcast Client Broadcast Client là một tiến trình ứng dụng chạy trên STB đảm nhiệm việc cung cấp giao diện người dùng và điều khiển cho các dịch vụ Broadcast video. Broadcast client cùng với EPG tạo ra giao diện xác thực thuê bao cho các dịch vụ. Việc xác thực thường được thực hiện bằng các giao thức xác thực của tầng ứng dụng (Application layer). Broadcast client hiển thị thông tin về các kênh truyền hình sử dụng dữ liệu lấy được từ EPG và tạo ra giao diện điều khiển phục vụ thay đổi kênh bằng IGMP. 2.1.3.Các thành phần cung cấp dịch vụ Video theo yêu cầu (VoD) 2.1.3.1.Hệ thống phân phối nội dung Hệ thống phân phối nội dung (Asset Distribution System – ADS) lấy nội dung video từ các nhà cung cấp nội dung và sử dụng các qui tắc kinh doanh để phân phối nội dung này đến những khu vực khác nhau trong hệ thống mạng của nhà cung cấp dịch vụ. ADS có thể được sử dụng để thay đổi các thông tin mô tả (metadata) c ủa nội dung video nhằm bổ sung các thông tin liên quan đến các quy tắc kinh doanh như giá của nội dung video, gói dịch vụ của nội dung video, nội dung video có cần đ ược mã hóa không,… Dựa trên các quy tắc kinh doanh, ADS sẽ phân phối nội dung đến phân hệ quản lý tài nguyên tại các video server ở các khu vực khác nhau. 2.1.3.2.Navigation server Navigation server cung cấp các thông tin về nội dung VoD cho on-demand client chạy trên STB. Navigation server thường được thực hiện bởi một HTTP server và hiển thị thông tin về các nội dung video dưới dạng các trang web. Navigation server sử dụng thông tin từ hệ thống quản lý tài nguyên để xác định những nội dung video nào đ ược hiển thị đến thuê bao. Đối với các nội dung được cung cấp dưới dạng gói thuê bao thì navigation server có thể sử dụng thông tin trong cơ sở dữ liệu khách hàng để điều chỉnh những thông tin được hiển thị. 2.1.3.3.Phân hệ quản lý phiên Phân hệ quản lý phiên là điểm liên lạc trung tâm cho các yêu cầu phiên VoD từ on- demand client chạy trên STB. Thành phần này quản lý vòng đời của một phiên video và
đảm nhiệm việc điều phối các tài nguyên khác nhau nhằm gửi các luồng video tương ứng với các yêu cầu từ on-demand client. Khi nhận được một yêu cầu phiên video từ on-demand client, phân hệ quản lý phiên sử dụng dịch vụ của phân hệ bản quyền để xác định xem thuê thuê bao có được phép xem nội dung video mà thuê bao đang yêu cầu hay không. Nếu yêu cầu được chấp nhận, phân hệ bản quyền sẽ trả lại các thông tin có liên quan (chẳng hạn như định dạng mã hóa được sử dụng cho nội dung video). Sau đó, phân h ệ qu ản lý phiên xác định VoD server tối ưu để phục vụ thuê bao. Tiếp theo, phân hệ quản lý tài nguyên sẽ gửi đi luồng video. Trong trường hợp nội dung cần được mã hóa, phân hệ quản lý phiên trao đổi thông tin với hệ thống truy nhập có điều kiện (Conditional Access System – CAS) để lấy thông tin về thuật toán mã hóa cũng như là để g ửi khóa mã hóa đến STB. Cuối cùng, các thông tin liên quan đến nội dung video (địa chỉ IP/UDP/RTP) được gửi đến STB. 2.1.3.4.Phân hệ bản quyền Phân hệ bản quyền có chức năng xác định một nội dung video chỉ được xem bởi những thuê bao được cấp phép. Phân hệ bản quyền sử dụng các thông tin từ ADS để xây dựng cơ sở dữ liệu cho biết các nội dung video trong các gói thuê bao khác nhau. 2.1.3.5.Video pump Video pump là thành phần lưu trữ và streaming của hệ thống VoD. Video pump chứa các thiết bị lưu trữ, nội dung video được tổ chức sao cho có thể gửi bất kỳ một nội dung video nào với một tốc độ xác định trước. Thành phần streaming thực hiện lấy file từ hệ thống lưu trữ và đẩy vào mạng. Video pump phải có khả năng điều khiển các luồng video ở mức tối thiểu, ví dụ như: fast-forward, rewind… phục vụ cho quá trình xem nội dung của thuê bao. 2.1.3.6.Phân hệ quản lý tài nguyên Phân hệ quản lý tài nguyên quản lý các luồng video, các thiết bị l ưu tr ữ c ủa một nhóm các video pump. Phân hệ này định vị, sao chép nội dung cũng như cấp phát các video pump cho các yêu cầu video nhận được từ phân hệ quản lý phiên. Ở đầu vào, phân hệ quản lý tài nguyên tiếp nhận nội dung từ hệ thống phân phối nội dung và sao chép nội dung này đến các video pump mà nó quản lý. Phân hệ này sẽ đưa ra quyết định khi nào và ở đâu cần được sao chép nội dung dựa trên các thông tin như: các thông tin quản lý từ hệ thống phân phối nội dung, các yêu cầu video từ thuê bao. Ở đầu ra, nó có nhiệm vụ đáp ứng các yêu cầu video từ phân hệ quản lý phiên bằng cách chỉ ra video pump sẽ phục vụ cho yêu cầu đó. 2.1.3.7.On-demand client
Đây là một tiến trình ứng dụng chạy trên STB, có nhiệm vụ cung cấp giao di ện người dùng và điều khiển cho các dịch vụ video theo yêu cầu. On-demand client cung cấp giao diện người dùng để duyệt các nội dung theo yêu cầu bằng cách sử dụng các d ịch v ụ của navigation server. On-demand client cũng tương tác với phân hệ quản lý phiên đ ể yêu cầu một luồng video theo yêu cầu. 2.1.4.Các thành phần chung Hệ thống truy nhập có điều kiện (Conditional Access System – CAS) đóng vai trò là hạ tầng quản lý và phân phối các khóa mã hóa được sử dụng để mã hóa các nội dung video. Mã hóa nội dung được sử dụng như là lớp bảo vệ thứ hai chống lại nạn ăn c ắp nội dung. Lớp bảo vệ đầu tiên cho cả dịch vụ broadcast lẫn dịch vụ theo yêu cầu được tích hợp trong ứng dụng chạy trên STB. Các ứng dụng chạy trên STB sử dụng cơ chế xác thực người dùng để kiểm tra một thuê bao có được phép xem nội dung mong muốn không. Tuy nhiên, các ứng dụng này lại không bảo vệ bản thân luồng video. CAS sử dụng các giải thuật mã hóa nội dung để ngăn chặn những thuê bao xem nội dung trái phép. Bởi vì truy nhập có điều kiện tạo ra thêm sự phức tạp cũng như chi phí cho hệ thống truyền tải nên thường mã hóa nội dung bằng CAS chỉ áp dụng với những kênh truyền hình hoặc nội dung cao cấp. Đối với dịch vụ broadcast, mã hóa đ ược thực hiện trong bộ nén video thời gian thực. Đối với các dịch vụ theo yêu c ầu, mã hóa có thể được thực hiện trong bộ nén video thời gian thực hoặc trong quá trình xử lý sao chép nội dung đến các video pump. 2.1.5.Kiến trúc sản phẩm
4. Kiến trúc sản phẩm hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 2.1.5.1.Middleware Middleware có vai trò gắn kết các thành phần logic với nhau để tạo thành một hệ thống phần mềm phục vụ IPTV/video hoàn chỉnh. Middleware tạo ra giao diện người dùng cho cả dịch vụ broadcast lẫn dịch vụ theo yêu cầu. Nó cũng được sử dụng để làm nhiệm vụ của một phần mềm gắn kết tích hợp các sản phẩm của các nhà cung cấp giải pháp ứng dụng khác. Các sản phẩm middleware thường được sử dụng để tích hợp các VoD server, các hệ thống truy nhập có điều kiện, và các STB của các nhà sản xuất khác nhau trong cùng một giải pháp khai thác. Middleware cung cấp chức năng client và server cho cả dịch vụ broadcast l ẫn dịch vụ theo yêu cầu. Các thành phần cung cấp chức năng client là các ứng dụng client chạy trên STB, trong khi các thành phần cung cấp chức năng server là EPG và navigation server. 2.1.5.2.VoD server VoD server có chức năng lưu trữ và đẩy các luồng nội dung (dưới dạng thời gian thực) vào mạng cho các dịch vụ theo yêu cầu. VoD server bao gồm một tập hợp nhi ều video pump được quản lý bởi phân hệ quản lý tài nguyên. VoD server phối hợp cùng với middleware và có thể được tích hợp với CAS khi yêu cầu tiền mã hóa (pre-encryption) được sử dụng . 2.1.5.3.Hệ thống truy nhập có điều kiện
Hệ thống truy nhập có điều kiện (CAS) cung cấp các dịch vụ mã hóa và giải mã hóa, các chức năng tạo và phân phối khóa mã hóa, cho các dịch vụ broadcast cũng như các dịch vụ theo yêu cầu. CAS bao gồm phân hệ quản lý tài nguyên mã hóa, hệ thống mã hóa (encryption engine), và tiến trình giải mã hóa video tại STB. CAS tương tác với middleware khi sự mã hóa theo phiên được yêu cầu cho các dịch vụ theo yêu cầu. CAS cũng có thể tương tác với middleware khi cần phân phối khóa mã hóa giữa phân hệ quản lý tài nguyên mã hóa và ti ến trình gi ải mã hóa trên STB. Cuối cùng, CAS tương tác với VoD server khi tiền mã hóa được s ử d ụng cho một nội dung nào đó. 2.2.Những yêu cầu đặt ra cho dịch vụ video 2.2.1.Băng thông rộng So với các dịch vụ thoại, Internet thì băng thông dành cho các dịch vụ video cao hơn nhiều. Một luồng video với độ phân giải chuẩn (standard-definition) với chuẩn nén MPGE-4/H.264 yêu cầu băng thông 2Mbps. Đối với hạ tầng mạng truy nhập DSL thì có thể thấy rằng đường truyền DSL thường chỉ có khả năng truyền đồng thời từ 1 đến 2 luồng video cùng một lúc. Điều này có nghĩa là thuê bao chỉ có thể xem đồng thời 2 kênh truyền hình hay 2 nội dung video. Bên cạnh đó, bởi vì các dịch vụ theo yêu cầu hoạt đ ộng theo ph ương th ức unicast, trong khi dịch vụ broadcast video hoạt động theo phương thức multicast nên có thể nói băng thông dành cho các dịch vụ theo yêu cầu trong mạng phân phối cũng như mạng gom lớn hơn rất nhiều so với dịch vụ Broadcast video. 2.2.2.Băng thông không đối xứng Lưu lượng video (bao gồm cả theo yêu cầu lẫn broadcast) đều được truyền đi trong mạng theo một hướng (hướng xuống). Chỉ có các thông tin điều khiển là được truyền di theo hướng ngược lại (hướng lên). Do đó, chi phí về hạ tầng có thể giảm bớt khi xây dựng các liên kết đơn hướng. 2.2.3. Chất lượng dịch vụ Chất lượng video khi truyền trên mạng IP phải đảm bảo không bị giảm sút so với các loại hình truyền hình thông thường (truyền hình cáp, số, vệ tinh). Để đảm bảo sự suy giảm chất lượng video khi truyền qua mạng IP khó nhận biết được từ phía khách hàng cần cố gắng hạn chế sự xuất hiện của các lỗi suy giảm chất lượng mà khách hàng có thể nhận biết dễ dàng.
Khác với các dịch vụ Internet, thoại, đối với các dịch vụ video thì việc mất gói ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hình ảnh. Do đó, yêu cầu đặt ra cho các dịch vụ video ngặt nghèo hơn so với các dịch vụ khác. Tỉ l ệ mất gói phải đ ảm bảo ở m ức nhỏ nhất có thể. 2.2.4.Sự sẵn sàng của dịch vụ Mỗi loại dịch vụ có một mức độ sẵn sàng khác nhau. Các dịch vụ broadcast có tính chất quan trọng là tính thời gian thực, thuê bao không thể quay trở lại đ ể xem đoạn ch ương trình đã phát. Do đó sự sẵn sàng đặt ra đối với dịch vụ broadcast là rất cao. Trong khi đó, đối với các dịch vụ video theo yêu cầu thì thuê bao hoàn toàn có thể xem lại cũng như bỏ qua một đoạn nội dung nào đó. Hơn nữa tỉ l ệ thuê bao s ử dụng dịch vụ này tối đa cũng chỉ nằm trong khoảng từ 10% đ ến 20%. Do đó, yêu cầu về tính sẵn sàng đối với dịch vụ này thấp hơn đáng kể so với dịch vụ broadcast. 2.2.5.Thời gian chuyển kênh đối với dịch vụ Broadcast Một chỉ tiêu quan trọng đối với các dịch vụ broadcast video là thời gian mà thuê bao phải chờ đợi khi chuyển từ một kênh này sang một kênh khác. Đối với các dịch vụ truy ền hình tương tự, khoảng thời gian này gần như là tức thời. Đối với các dịch truyền hình số, khoảng thời gian này nằm trong khoảng từ 1 đến 1.5 giây. Lý do của hiện tượng này là do trong truyền hình số, tín hiệu video được mã hóa theo các chuẩn nén nên cần một khoảng thời gian nhất định để giải nén tín hiệu. Đặc điểm của các chuẩn nén là chia tín hiệu hình tương tự thành một chuỗi các khung ảnh tĩnh và thực hiện các giải thuật đánh giá để loại bỏ sự dư thừa thông tin cũng như xác định chuyển động. Các loại khung hình được sử dụng gồm có: khung I, khung B, và khung P. Trong số này khung I là khung mang đ ầy đ ủ thông tin, có tính chất quyết định đến sự hiển thị chính xác của hình ảnh. Trên thực tế, các khung I không được gửi đi liên tục mà được gửi đi xen kẽ cùng các khung B và khung P. Khoảng thời gian giữa 2 khung I liên tiếp sẽ quyết định thời gian chuyển kênh. Trong mạng IP, bên cạnh giải thuật nén, các yếu tố sau cũng ảnh hưởng đ ến khoảng thời gian giữa các khung I (đối với thiết bị đẩu cuối – STB): • Đặc điểm của STB • Trễ do giao thức multicast. • Các yêu cầu về bảo mật, bản quyền. 2.3.Kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ IPTV
5. Kiến trúc mạng cung cấp dịch vụ IPTV Theo kiến trúc này, hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV gồm các video site và mạng truyền dẫn. 2.3.1.Video site Trong hệ thống mạng, hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV được chia thành 3 khu vực chính như sau: • SHE (Super HeadEnd). • VHO (Video Headend Office) • VSO (Video Switching Office). 2.3.1.1.Super Headend Tại SHE, các kênh truyền hình quản bá được thu sóng và chuy ển đổi thành các luồng multicast thông qua các bộ nén video thời gian thực (real-time encoder). Bên cạnh đó, tại SHE còn có hệ thống quản lý phân phối nội dung phục vụ cho các dịch vụ video theo yêu cầu. Ngoài ra các hệ thống hỗ trợ quản trị, vận hành, bảo dưỡng, và tính cước cũng được bố trí tại SHE. Hầu hết các phương án triển khai IPTV trên mạng cố định đều xây dựng một SHE. Thông thường, SHE được bố trí trong mạng lõi của mạng truyền dẫn. 2.3.1.2.Video Headend Office
VHO là nơi đặt hệ thống video server. Đây là nơi mà phần lớn các video pump phục vụ cho các dịch vụ video theo yêu cầu được trang bị. Tại đây cũng có thể có các bộ nén video thời gian thực dành cho dịch vụ broadcast video cục bộ. Một VHO thường phục vụ trong phạm vi một đô thị. Có thể coi VHO tương đương với một điểm POP trong dịch vụ truy nhập Internet. Kết nối giữa VHO và mạng lõi IP/MPLS là một router biên (Distribution Edge Router – DER). DER kết nối mạng lõi và các luồng video tại chỗ với mạng phân phối băng thông rộng đ ể mang các luồng video của cả dịch vụ broadcast video lẫn dịch vụ video theo yêu c ầu đ ến VSO. 2.3.1.3.Video Switching Office Các VSO chứa các router của mạng gom (Aggregation Router - AR) là các router làm nhiệm vụ thu gom lưu lượng từ các DSLAM của mạng gom. VSO thường được đặt tại đài chuyển mạch trung tâm (central switching office), là điểm kết cuối vật lý cho các đường dây thuê bao. Các thiết bị của VSO sẽ kết nối mạng phân phối với mạng gom. Lưu lượng đến và đi khỏi các DSLAM được thu gom tại các AR, AR có thể nằm trong VSO trung gian hoặc VSO biên (terminal). 2.3.2.Mạng truyền dẫn IPTV là một dịch vụ trong mô hình mạng cung cấp dịch vụ triple-play. Một vấn đề quan trọng đối với mạng truyền dẫn trong kiến trúc triple-play là làm thế nào một hệ thống mạng cung cấp được nhiều dịch vụ một cách tách biệt nhau. Trong phần này sẽ trình bày về các vấn đề sau: • Ánh xạ dịch vụ. • Kiến trúc chất lượng dịch vụ. • Kiến trúc biên lớp 3. • Kiến trúc multicast. 2.3.2.1.Ánh xạ dịch vụ Ánh xạ dịch vụ nghĩa là ánh xạ các dịch vụ khác nhau (được cung cấp đến khách hàng) với các topo mạng logic khác nhau của hạ tầng mạng truy nhập và mạng gom. Khi các dịch vụ khác nhau được ánh xạ vào các topo logic khác nhau thì các dịch vụ này sẽ được kết cuối tại các thiết bị biên lớp 3 khác nhau. Khi các dịch vụ khác nhau được ánh xạ vào các topo logic khác nhau thì ánh xạ logic này thường xuất phát từ thiết bị CPE tại thuê bao. Như vậy, cần có những phương án khác nhau để mang ánh xạ này đi bằng cách sử dụng các phương thức đóng gói trong mạng truy nhập cũng như mạng gom. Ánh xạ dịch vụ trong mạng truy nhập Có 3 phương án ánh xạ dịch vụ trong mạng truy nhập, đó là:
• Kiến trúc truy nhập đa kênh ảo (Multi-VC) • Kiến trúc truy nhập EtherType • Kiến trúc truy nhập đa VLAN (Multi-VLAN). Kiến trúc truy nhập đa kênh ảo. Trong kiến trúc này, các kênh ảo ATM (hay ATM VC) riêng rẽ được sử dụng để phân biệt các không gian địa chỉ khác nhau cho từng loại dịch vụ. Các VC này cũng được sử dụng để áp các tham số ch ất l ượng dịch vụ cho từng loại dịch vụ. Trong hình 4, DSLAM ánh x ạ các ATM VC trên đường day ADSL vào các VLAN dịch vụ trên đường uplink. 6. Kiến trúc truy nhập đa kênh ảo Kiến trúc truy nhập EtherType. Với kiến trúc này, trường EtherType trong khung Ethernet được sử dụng để phân biệt hai không gian địa chỉ khác nhau. Ở đây, giả sử rằng dịch vụ Internet sử dụng phương thức đóng gói PPPoE, còn dịch vụ video sử dụng phương thức đóng gói IP. Khi các gói IP và PPP đ ược mang trong khung Ethernet, trường EtherType được sử dụng để phân biệt hai loại gói này. Một điểm đáng chú ý là dịch vụ thoại phải được mang trong 1 trong 2 topo logic được mô tả bởi trường EtherType trong khung Ethernet. Nghĩa là hoặc dịch vụ thoại được mang trong khung Ethernet với trường EtherType là IP hoặc dịch thoại đ ược mang trong khung Ethernet với trường EtherType là PPPoE. Do một VC được sử dụng cho tất cả các dịch vụ nên chất lượng dịch vụ được quyết định bởi các tham số chất lượng dịch vụ lớp Ethernet hoặc lớp IP. Trong hình 5, DSLAM ánh xạ các giá trị EtherType khác nhau vào các VLAN dịch vụ khác nhau.