ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  LÊ THỊ MAI TRANG KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ IPTV VÀ ỨNG DỤNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 60. 52. 02. 03 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN – 2014 1 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp Đại học Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Văn Khang Phản biện 1: TS Đào Huy Du Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Khắc Lãi Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn họp tại: Trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Vào hồi: 13 giờ 45 ngày 18 tháng 4 năm 2014. Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên Và thư viện: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên 2 MỞ ĐẦU Ngày nay, chúng ta đang sống trong kỷ nguyên của truyền thông đa phương tiện kỹ thuật số với nhiều dịch vụ làm cho đời sống con người có những thay đổi to lớn. Bên cạnh đó là sự phát triển bùng nổ của Internet, đặc biệt mạng Internet băng thông rộng đã làm thay đổi cả nội dung và kỹ thuật truyền hình. Truyền hình giao thức Internet (IPTV) đang là công nghệ truyền hình mang lại chất lượng dịch vụ tốt, tương tác với người dùng và có nhất nhiều tiện ích, sẽ là sự lựa chọn của tương lai. IPTV là dịch vụ truyền tải hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng dựa trên giao thức IP trên mạng Internet kết nối băng thông rộng. Hiện IPTV đang phát triển mạnh mẽ và tiến tới vị trí chủ chốt trong công nghệ truyền hình thu phí và là dịch vụ thu hút được sự chú ý của rất nhiều các công ty Viễn thông trên thế giới. Khác với các công nghệ của truyền hình truyền thống chỉ có khả năng cung cấp thông tin định tuyến một chiều thì IPTV lại có khả năng tạo ra tính tương tác hai chiều giữa khách hàng với dịch vụ, tạo nên sự hấp dẫn và ưu thế vượt trội. IPTV là một hệ thống nhiều tiện ích chúng ta có thể nhận cùng lúc cả các tín hiệu truyền hình và Video song song với các dịch vụ đa phương tiện khác trên cùng một kết nối Internet. Khảo sát thực tế khi triển khai IPTV tại Phú Thọ và đưa ra giải pháp nhằm nâng cao chất lượng. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1.Các đặc điểm cơ bản của IPTV 1.1.1. Ưu điểm của IPTV Tích hợp đa dịch vụ: cho người dùng sử dụng nhiều dịch vụ khác nhau như truy cập Internet, truyền hình, điện thoại cố định và di động, VoIP,…mang lại nhiều tiện lợi trong quá trình sử dụng. Tính tương tác cao: IPTV sẽ mang lại cho người dùng trải nghiệm xem truyền hình có tính tương tác và cá nhân hóa rất cao. Công nghệ chuyển mạch IP: Mọi dữ liệu chương trình truyền hình được lưu trữ tại một vị trí trung tâm và chỉ có dữ liệu kênh mà người yêu cầu là được truyền tải đi. Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể bổ sung thêm được nhiều dịch vụ cho IPTV. Video theo yêu cầu: Tính năng này cho phép người xem có thể xem bất kỳ chương trình truyền hình nào đó mà họ yêu thích. Truyền hình chất lượng cao HD: nhờ kết nối băng thông rộng nên trong tương lai người dùng sẽ thưởng thức các chương trình có chất lượng hình ảnh và âm thanh cao. 1.1.2. Thách thức cho dịch vụ IPTV Gian lận truy cập: Tình huống này xảy ra khi một cá nhân sử dụng kĩ sảo để phá vỡ các cơ chế truy cập thông thường nhằm tăng lượng truy cập trái phép đến nội dung truyền hình mà không phải trả tiền hoặc gia tăng thêm sự cho phép truy cập. Quảng bá trái phép: với các trạm quảng bá đặt tại từng PC các hacker sẽ có thể phân phối lại nội dung đến các máy tính khác trên toàn thế giới. 4 Lỗi hỏng truy cập: Nếu một cá nhân phá hoại cơ sở hạ tầng hoặc một trong các thành phần dịch vụ thì các khách hàng sẽ không truy cập được dịch vụ làm cho uy tín dịch vụ suy giảm. Lỗi hỏng nội dung: Trong IPTV tín hiệu được gửi đi sử dụng các giao thức IP bình thường và những kẻ phá hoại có thể kết nối thông qua web và xử lý bộ phận middleware và các server. Họ có thể thay đổi dữ liệu trong kho nội dung trước khi nó được mã hóa bảo mật bởi phần mềm DRM. Do đó, các bộ phim hoặc nội dung trái phép có thể được phát đi. Chất lượng dịch vụ: IPTV phải đối mặt với khả năng mất dữ liệu cao và sự chậm trễ truyền tín hiệu. Nếu như đường kết nối mạng của người dùng không thật sự tốt cũng như không đủ băng thông cần thiết thì khi xem chương trình sẽ bị giật hay việc chuyển kênh có thể tốn khá nhiều thời gian để tải về. 1.2. Cấu trúc mạng cung cấp IPTV 1.2.1. Kiến trúc hệ thống cung cấp IPTV - Hệ thống cung cấp nội dung -Hệ thống video Headend - Hệ thống quản lý - Mạng truyền tải - Mạng truy nhập băng rộng - Mạng đầu cuối (còn gọi là mạng cáp gia đình) -Thiết bị người dùng IPTV 5 1.2.2. Các thành phần trong hệ thống IPTV Các hệ thống IPTV bao gồm một số thành phần quan trọng ảnh hưởng tới QoS và QoE đó là: bộ mã hóa video, video server, Middleware, CAS/DRM, hộp ghép nối STB. 1.3. 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 1.3 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 an 1.4.Một số dịch vụ cung cấp bởi IPTV - Dịch vụ truyền hình - Dịch vụ truyền hình theo yêu cầu - Máy ghi hình cá nhân (personal video recorder – PVR) - Máy ghi hình cá nhân qua mạng (Network PVR- NPVR) - Hướng dẫn chương trình điện tử (Electronic program guide – EPG) - Các dịch vụ thông tin - Truyền hình tương tác - Các ứng dụng tương tác - Các ứng dụng băng rộng - Pay-per- view (PPV) - Trò chơi theo yêu cầu (Games on Demand) - Âm nhạc theo yêu cầu (Music on Demand) 6 - Truyền hình của hôm trước (TV of Yesterday – TvoY) - Karaoke theo yêu cầu ( karaoke on Demand) 1.5. Kết luận Chương 1 đã trình bày một cách khái quát về xu hướng phát triển của công nghệ truyền hình hiện nay và mục đích nghiên cứu của đề tài. Từ đó sẽ đi vào tìm hiểu những nét cơ bản về khái niệm IPTV, đặc điểm cơ bản, cấu trúc mạng, kiến trúc các thành phần IPTV, cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV và một số dịch vụ mà IPTV có thể cung cấp. 7 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ IPTV 2.1. Chuẩn nén sử dụng trong IPTV MPEG là 1 chuẩn nén được sử dụng rộng rãi trong thông tin vệ tinh, truyền hình cáp và trong các hệ thống truyền hình mặt đất. MPEG (moving pictures exert group) được thành lập nhằm phát triển các kĩ thuật nén cho phù hợp vói việc truyền hình ảnh. Từ khi được thành lập, MPEG đã đưa ra các chuẩn nén như: MPEG-1, MPEG-2, MPEG4-( Part 2 và part 10), MPEG-7, và MPEG-21. Trong các chuẩn này, MPEG-2 và MPEG-4 Part 10 được sử dụng rộng rãi trong IPTV. 2.1.1. Quá trình nén MPEG Phần đầu tiên của nén bao gồm 1 quá trình tiền đồng bộ. Quá trình này cơ bản bao gồm việc làm giảm kích thước của các frame. Phần 2 của quá trình nén tin hiệu là chia 1 frame ảnh ra thành các block có kích thước 8 nhân 8 pixel –khối mã hóa nhỏ nhất trong giải thuật của MPEG. Có 3 loại block; độ chói Y, thành phần màu đỏ Cr hoặc xanh Cb. Khi hoàn thành 2 phần trên, MPEG sẽ thực hiện 1 hàm toán được gọi là biến đổi cosin rời rạc đối với mỗi block riêng biệt. Bước tiếp theo trong MPEG là quá trình lượng tử hóa. Khi tất cả các block trong frame đều đã được nén lại, MPEG sẽ ngắt các frame thành 1 dạng mới gồm nhiều block gọi l là macro block. Nén theo không gian là làm giảm các bít trên từng frame riêng biệt. 8 Nén theo thời gian là làm giảm các bit giữa các frame liên tục. Bước tiếp theo của quá trình nén MPEG là mã hóa các macroblock thành các slice. Slice là 1 chuỗi ảnh đặt nằm ngang cạnh nhau từ trái sang phải. Nhiều slice kết hợp với nhau tạo thành 1 hình. 2.1.2. Các ảnh trong chuẩn nén MPEG Chuẩn nén MPEG định nghĩa 3 loại ảnh: Intra-frame (I- frame), P-frame ( forward predicted frame), B-frame (Bi-directional predicted frame ) 2.1.3. Đặc điểm chính của chuẩn MPEG-4 part 10 hoặc H264/AVC 2.1.3.1. Ưu điểm của chuẩn nén MPEG-4 part 10: - Chất lượng hình ảnh tốt - Yêu cầu băng thông thấp - Có khả năng kết hợp với các thiết bị xử lí video có sẵn như MPEG-2 và hạ tầng mạng dựa trên IP đã có sẵn . - Hỗ trợ truyên hình độ phân giải cao - Hỗ trợ nhiều ứng dụng - Có thể truyền độc lập - Dễ dàng thích nghi với các mạng chất lượng kém nhờ cơ chế sửa lỗi 2.1.3.2. Các ứng dụng của H.264/AVC Chuẩn nén này được thiết kế cho các ứng dụng sau: +Truyền hình quảng bá qua qua vệ tinh, cáp, mặt đất… +Truyền hình tương tác, video theo yếu cầu (VoD). +Lưu trữ đĩa quang, băng từ, DVD. 9 +Tích hợp dịch vụ qua ISDN, LAN, DSL, mạng không dây, mạng di động, modem. +Nhắn tin đa phương tiện MMS qua ISDN, DSL, LAN mạng di động. Còn nhiều ứng dụng khác được phát triển trên mạng hiện tại như video phone,… và mạng tương lai. 2.2. Đóng gói nội dung video Việc đóng gói các chương trình video bao gồm việc chèn và tổ chức các dữ liệu video thành các gói riêng biệt. Mô hình truyền thông trong IPTV có 7 lớp(và một lớp tùy chọn) được xếp chồng lên nhau. Các dữ liệu video ở phía thiết bị gửi được truyền từ lớp cao xuống lớp thấp trong mô hình IPTV, và được truyền đi trong mạng băng rộng bằng các giao thức của lớp vật lí. Ở thiết bị nhận, dữ liệu nhận được chuyển từ lớp thấp nhất đến lớp trên cùng trong mô hình IPTV. 2.3. Phương thức truyền bá tín hiệu của IPTV - Phát quảng bá (broadcasting): truyền phát tới mọi nơi - Phát đến địa điểm theo yêu cầu (on demand) 2.4. Phương pháp thu tín hiệu IPTV - Sử dụng máy tính kết nối với dịch vụ IPTV. - Sử dụng một bộ chuyển đổi tín hiệu (set top box- STB) thực hiện các chức năng: +, Nối tiếp vào mạng băng tần rộng thu phát và xử lý số liệu IP và luồng video. 10 [...]... bao IPTV, thì cần phải triển khai một số lượng lớn server streaming trên các đường mạng khác nhau 2.8 Kết luận Trong chương 2 đã đề cập chủ yếu về Chuẩn nén sử dụng trong IPTV, Đóng gói nội dung video, Phương thức truyền bá tín hiệu của IPTV, Phương pháp thu tín hiệu IPTV, các thiết bị phần cứng, phần mềm sử dụng trong hệ thống IPTV và kỹ thuật phân phối mạng IPTV 14 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ IPTV. .. vô tuyến truyền thống và IPTV 2.7.1.2 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 2.7.2 IPTV phân phối trên mạng DSL DSL là công nghệ cho phép các nhà cung... thi cho IPTV có thể đạt được bằng cách triển khai các công nghệ DSL như ADSL, ADSL2+ và VDSL 12 2.7.3 IPTV phân phối trên mạng cáp truyền hình Mạng HFC (hybrid fiber/coax) là mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng trục, sử dụng đồng thời cáp quang với cáp đồng trục để truyền và phân phối tín hiệu IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp • Switch hay Router GigE: GiE (Gigabit Ethernet) thường được sử dụng. .. 3: TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ IPTV Ở PHÚ THỌ 3.1 Ứng dụng triển khai IPTV tại viễn thông Phú Thọ VNPT Phú Thọ cũng chính thức giới thiệu dịch vụ truyền hình qua giao thức Internet (IPTV- Internet Protocol Television) với tên thương hiệu MyTV và được cung cấp bởi công ty phần mềm và truyền thông VASC- đơn vị thành viên của VNPT Đây là dịch vụ truyền hình kiểu mới sử dụng tín hiệu thông qua đường dây điện thoại... của mạng VNPT, mô hình đấu nối IPTV vào mạng IPTV, mô hình triển khai IPTV trên mạng ADSL, giao thức cho dịch vụ Multicast, Unicast Tìm hiểu ứng dụng triển khai IPTV ở Phú Thọ về các loại hình dịch vụ mà IPTV cung cấp cho người sử dụng, những ưu điểm và khó khăn gặp phải đồng thời đưa ra giải pháp khắc phục bằng cách triển khai IPTV trên mạng cáp quang 25 ... với công nghệ của truyền hình truyền thống chỉ có khả năng cung cấp thông tin định tuyến một chiều thì truyền hình My TV có khả năng tạo ra tính tương tác hai chiều giữa khách hàng với dịch vụ, tạo nên điểm đặc biệt và hấp dẫn của IPTV Sử dụng dịch vụ My TV, khách hàng không chỉ dừng lại ở việc xem truyền hình đơn thuần mà có thể xem bất cứ chương trình nào mình yêu thích vào bất kỳ thời điểm nào và. .. IETF và thành lập vào năm 1998 với chuẩn RFC 2326 Đây là giao thức được ứng dụng để điều khiển dữ liệu với thời gian thực RTSP cung cấp một khung làm việc cho phép điều khiển theo yêu cầu về thời gian thực, giống như audio và video Nguồn dữ liệu có thể bao gồm cả dữ liệu sống và clip lưu trữ Đây là giao thức dành cho phát triển dữ liệu đa phương tiện , cung cấp cách phân phát các kênh như UDP, TCP và. .. dữ liệu sống và clip lưu trữ Đây là giao thức dành cho phát triển dữ liệu đa phương tiện , cung cấp cách phân phát các kênh như UDP, TCP và việc đó đảm bảo theo thời gian thực Ứng dụng của giao thức RTSP Công nghệ IPTV là công nghệ đòi hỏi tín hiệu được truyền đi theo thời gian thực Chính vì vậy mà giao thức RTSP có ý nghĩa rất quan trọng Giao thức RTSP hộ trợ trong việc truyền tín hiệu multicast để... tiếp nhận nội dung IPTV Các công nghệ về sản xuất sợi quang gần đây cho khả 22 năng băng thông lớn hơn, từ đó có thể thực thi một trong các cấu trúc mạng sau Mô hình hoạt động của hệ thống IPTV trên mạng FTTx tương tự như mạng ADSL Chỉ thay thế thiết bị DSLAM bằng OLT Đầu cuối sử dụng ONT, ONU Hình 3.3: Mô hình hoạt động của hệ thống IPTV trên mạng FTTx 23 Hình 3.4: Kết nối hệ thống IPTV qua mạng FTTx... (khoảng 200 lần) và tốc độ tải lên và tải xuống như nhau • Ngoài ra, FTTx còn có tốc độ truy nhập, độ bảo mật cao, chất lượng tín hiệu ổn định, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường Chiều dài cáp cũng cho phép nâng cấp băng thông dễ dàng khi có nhu cầu 24 3.3 Kết luận và đề nghị Trong chương này đã trình bày những nét cơ bản về cơ sở hạ tầng của mạng VNPT, mô hình đấu nối IPTV vào mạng IPTV, mô hình