Tìm hiểu công nghệ IPTV và giải pháp triển khai tại VNPT Bắc Ninh - 3

Triple Play là một thuật ngữ dùng để mô tả sự phân phối các dịch vụ thoại, video và dữ liệu tới nhà khách hàng. Hiện nay vẫn tồn tại việc phân phối các dịch vụ này tới khách hàng là thông qua các công nghệ truy nhập khác nhau, nhưng Triple Play cung cấp các dịch vụ này thông qua một kết nối đơn đến nhà khách hàng (chẳng hạn như Fiber to the home). Dịch vụ Triple Play sử dụng hạ tầng IP để cung cấp các dữ liệu âm thanh, hình ảnh trong cùng một gói dịch vụ. Với người dùng, không đòi hỏi phải có đầy đủ các thiết bị kết nối riêng lẻ mà chỉ cần một modem là có thể xem phim

- nghe nhạc, xem lại các kênh truyền hình yêu thích, kết nối dịch vụ Internet, sử dụng điện thoại với tính tương tác trực tuyến, khả năng tùy chỉnh các phương thức, giao diện hay phương thức sử dụng phù hợp theo sở thích của từng người dùng. Điểm mấu chốt trong Triple Play là 3 nhân tố thoại, video, dữ liệu được tích hợp chung trong một gói dịch vụ duy nhất, mang đến cho người sử dụng chất lượng và sự tiện lợi cao. IPTV là một thành phần của Triple Play. IPTV được sử dụng để mô tả sự phân bố video qua mạng IP.

1.1.6 Các đặc điểm cơ bản của IPTV

1.1.6.1. Ưu điểm của IPTV

Tích hợp đa dịch vụ. Trên một đường kết nối Internet người dùng IPTV có thể được sử dụng cùng một lúc rất nhiều dịch vụ khác nhau như truy cập Internet, truyền hình, điện thoại cố định và di động, VoIP (Voice over Internet Protocol)...mang lại cho người dùng sự 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. Ví dụ, nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể tích hợp một chương trình hướng dẫn tương tác cho phép người xem có thể tìm kiếm nội dung chương trình truyền hình theo tựa đề hoặc tên diễn viên. Hoặc nhà cung cấp dịch vụ có thể triển khai chức năng “hình-trong-hình” (picture-in-picture) cho phép người dùng xem nhiều kênh cùng một lúc. Người dùng cũng có thể sử dụng TV để truy cập đến các nội dung đa phương tiện khác trên PC như hình ảnh hay video hoặc sử dụng điện thoại di động để điều khiển TV ở nhà ghi lại một chương trình ưa thích nào đó... Một phương thức tương tác khác mà nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể triển khai là cung cấp các thông tin mà người xem yêu cầu trực tiếp trong quá trình xem chương trình. Ví dụ, người dùng có thể nhận thông tin về đội bóng mà họ đang xem thi đấu trên màn hình. Trên thực tế tính tương tác cao hoàn toàn có thể xuất hiện ở các loại hình truyền hình số khác như truyền hình vệ tinh hay cáp. Song để triển khai được thì cần phải có sự kết nối tương tác giữa đầu phát sóng và bộ thu sóng. Đây là điều mà truyền hình vệ tinh và cáp không có được. Muốn triển khai thì hai hình thức truyền hình này buộc phải kết hợp với các hạ tầng mạng khác như Internet hoặc điện thoại di động.

Công nghệ chuyển mạch IP. Hầu hết người dùng đều không biết rằng truyền hình cáp và vệ tinh thường gửi đi tất tả tín hiệu của mọi kênh cùng một lúc cùng một thời điểm nhằm cho phép người dùng chuyển đổi kênh tức thời như chúng ta vẫn thấy. Điều này dẫn tới sự lãng phí băng thông cần thiết. IPTV sử dụng công nghệ chuyển mạch IP để loại bỏ hạn chế này. Mọi dữ liệu chương trình truyền hình được lưu trữ tại một vị trí trung tâm và chỉ có dữ liệu kênh mà người dùng yêu cầu xem là được truyền tải đi. Điều này sẽ cho phép nhà cung cấp dịch vụ có thể bổ sung thêm được nhiều dịch vụ cho IPTV hơn vì băng thông không còn phải là vấn đề quá khó giải quyết nữa.

Mạng gia đình. Kết nối vào mạng Internet trong gia đình không chỉ có TV mà còn có các PC khác. Điều này sẽ cho phép người dùng có thể sử dụng TV để truy cập đến những nội dung đa phương tiện trên PC như ảnh số, video, lướt web, nghe nhạc... Không những thế một số màn hình TV giờ đây còn được tích hợp khả năng vận hành như một chiếc TV bình thường. Tất cả liên kết sẽ trở thành một mạng giải trí gia đình hoàn hảo.

Video theo yêu cầu - Video on Demand (VOD). VOD là tính năng tương tác có thể nói là được mong đợi nhất ở IPTV. Tính năng này cho phép người xem có thể yêu cầu xem bất kỳ một chương trình truyền hình nào đó mà họ ưa thích. Ví dụ, người xem muốn xem một bộ phim đã có cách đây vài năm thì chỉ cần thực hiện tìm kiếm và dành thời gian để xem hoặc ghi ra đĩa xem sau.

Truyền hình chất lượng cao HD. Xu hướng nội dung chất lượng cao hiện đã hiển hiện thực tế. Nhờ kết nối băng thông rộng nên có thể nói chỉ trong tương lai không xa IPTV sẽ chỉ phát truyền hình chất lượng cao. Điều này đồng nghĩa với việc người dùng sẽ thưởng thức các chương trình có chất lượng hình ảnh và âm thanh cao.

1.1.6.2 Thách thức cho dịch vụ IPTV

Gian lận truy cập. Gian lận truy cập là dạng gian lận lâu đời nhất trong dịch vụ truyền hình trả phí. Tình huống này xảy ra khi một cá nhân sử dụng kĩ xảo 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. Một ví dụ của loại thách thức này cho IPTV liên quan đến nhà vận hành và người sử dụng hệ thống cáp. Các modem cáp bị chỉnh sửa để mở ra truy cập đến mạng. Tình huống này xảy ra khi có ai đó truy cập chức năng cấu hình của modem cáp thông qua giao diện phần mềm hoặc, đôi khi truy cập vào cả thành phần phần cứng trong modem cáp, vì thế băng thông và các giới hạn khác bị huỷ bỏ. IPTV được phát truyền không chỉ đến các set top box mà còn đến các máy tính và các thiết bị cầm tay. Điều này tạo thuận lợi thêm cho quá trình phá vỡ an ninh về nội dung. Những kẻ trộm nội dung có thể sử dụng các phần mềm để phá hệ thống mã hoá bảo mật, thậm chí bắt và phân phối lại nội dung, sử dụng các mạng P2P.

Quảng bá trái phép. Nội dung IPTV được phân phối theo định dạng số, làm đơn giản hoá công việc của một cá nhân nào đó muốn sao chép hoặc quảng bá nội dung. 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, một số trường hợp phổ biến là các cá nhân phát lại một số sự kiện thể thao nhiều người ưa thích và thu tiền như một hình thức thương mại. Các mạng P2P giúp cho việc quảng bá nội dung dễ dàng hơn, từ đó gây khó khăn cho mô hình kinh doanh IPTV.

Lỗi hỏng truy cập. Với truyền hình, người dân mong là chỉ cần bấm một cái nút là đã có được các nội dung trên màn hình. 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 sụt giảm. Do đó, an ninh và độ tin cậy là hai yếu tố bắt buộc để đảm bảo dịch vụ luôn sẵn sàng hoạt động và mọi sự cố sẽ được nhanh chóng xử lý.

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 hoặc các server. Họ cũng có thể thay đổi dữ liệu trong kho nội dung trước khi nó được mã hoá bảo mật bởi phần mềm DRM. Do đó, các bộ phim hoặc nội dung trái phép có thể được phát đi.

Chất lượng của dịch vụ. Cho dù không có các cá nhân phá hoại dịch vụ như các trường hợp nêu trên, chất lượng vẫn là một thách thức lớn của IPTV khi các dịch vụ truyền hình truyền thống đang thống trị thế giới. 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 rất dễ bị giật hay việc chuyển kênh có thể tốn khá nhiều thời gian để tải về. Thêm vào nữa nếu máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ không đủ mạnh thì khi số lượng người xem truy cập vào đông thì chất lượng dịch vụ có thể giảm sút.

Tuy nhiên, hi vọng rằng công nghệ mạng Internet càng ngày càng phát triển mạnh mẽ đẩy băng thông kết nối lên cao hơn sẽ góp phần giúp IPTV khắc phục nhược điểm nói trên và biến nó trở thành công nghệ truyền hình của tương lai.

1.2 CẤU TRÚC MẠNG IPTV

1.2.1 Mạng tổng quát

Nội dung Head End Quản lý Vận chuyển Truy nhập Nhà

Vệ tinh

VoD

Không dây

ADSL

ADSL2

VDSL

Bộ nhận

Đồng

DRM

PON

WiMax

….

Bộ mã hoá

Middleware

Sợi quang

CPE

Hình 1.4 Mạng tổng thể

Mạng nội dung: Mạng này cung cấp và giới thiệu nội dung gồm xử lý nội dung truyền hình trực tiếp/truyền hình VoD (theo điểm) và xử lý, giới thiệu các ứng dụng gia tăng (phục vụ tin tức, điện thoại có hình, email, nhắn tin...). Nguồn nội dung truyền hình trực tiếp/truyền hình VoD không qua hệ thống xử lý nội dung được mã hóa để phù hợp với luồng media theo yêu cầu qua mạng chuyển tải đưa các luồng này cung cấp tới các người dùng đầu cuối.

Mạng Head End: Khi triển khai cùng với hệ thống truyền hình vệ tinh số hoặc cáp số, dịch vụ IPTV yêu cầu một Video Head end. Đây là điểm trong mạng mà tại đó các nội dung tuyến tính (ví dụ: truyền hình quảng bá) hoặc theo yêu cầu (ví dụ: phim truyện) được bắt và định dạng để phân phối qua mạng IP. Thông thường, Head end sẽ nhận các chương trình quốc gia thông qua vệ tinh hoặc trực tiếp từ bộ quảng bá hoặc các bộ cài đặt chương trình, hoặc qua bộ tập hợp. Một số chương trình có thể được lấy thông qua một mạng sợi trên mặt đất. Một Head end lấy các kênh riêng và mã hoá thành dạng số. Sau khi mã hoá, mỗi kênh được đóng gói vào IP và gửi qua mạng. Các kênh này thường là luồng Multicast. IP Multicast có ưu điểm là nó cho

phép nhà cung cấp dịch vụ truyền một luồng IP trên kênh quảng bá từ video Head end đến mạng truy nhập, điều này có lợi khi nhiều khách hàng muốn chỉnh cùng vào một kênh quảng bá tại cùng một thời điểm (ví dụ hàng ngàn người cùng xem một sự kiện thể thao, văn hoá.)

Mạng quản lý :bao gồm quản lý nội dung, quản lý cáp truyền, tính cước phí, quản lý các thuê bao, quản lý các hộp ghép nối STB.

Mạng truyền tải : Đây là mạng cáp IP. Đối với luồng media có thể dùng phương thức chuyển đa hướng (multicast) cũng có thể chuyển theo phương thức đơn kênh. Thông thường, truyền hình quảng bá BTV truyền đa hướng tới user đầu cuối, truyền hình theo yêu cầu VoD thông qua mạng cáp phân phát nội dung CDN (Content Distribution Network) tới địa điểm người dùng đầu cuối.

Mạng truy nhập : Mạng truy nhập là đường truyền từ nhà cung cấp dịch vụ tới từng gia đình riêng lẻ. Đôi khi mạng truy nhập còn được coi là “chặng cuối”, kết nối băng rộng giữa nhà cung cấp dịch vụ và gia đình có thể được hoàn thành, sử dụng các công nghệ khác nhau. Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang sử dụng công nghệ DSL (đường dây thuê bao số) để phục vụ các gia đình cá nhân. Họ cũng bắt đầu sử dụng các công nghệ sợi như PON (mạng quang thụ động) để đến các nhà. Các mạng IPTV sẽ sử dụng các phiên bản ADSL và VDSL để cung cấp băng thông yêu cầu để chạy các dịch vụ IPTV tại nhà khách hàng. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ đặt một thiết bị (như là DSL modem) tại khu vực khách hàng để phân phối kết nối Ethernet đến mạng nhà.

Mạng đầu cuối (còn gọi là mạng cáp gia đình). Theo các nhà khai thác viễn thông, thì mạng này là mạng tiếp nối băng rộng xDSL, FTTx+LAN hoặc WLAN.

1.2.2 Kiến trúc và các thành phần IPTV

Các hệ thống IPTV gồm một số thành phần quan trọng (thường gọi là Ecosystem), tất cả đều ảnh hưởng đến QoS và QoE của dịch vụ IPTV. Một số thành phần quan trọng nhất là:

Bộ mã hoá Video

Các bộ mã hoá video có nhiệm vụ biến đổi luồng đầu vào với nhiều định dạng khác nhau thành một luồng nén số. Đầu ra video có thể là dạng MPEG-2, MPEG-4

AVC hoặc WM VC-1. Các bộ mã hoá video cũng có nhiệm vụ đóng gói các luồng video vào một định dạng vận chuyển, có thể là lớp thích ứng ATM hoặc các gói IP. Các bộ mã hoá video thời gian thực mã hoá các nguồn tín hiệu truyền hình trực tiếp đã từng có giá rất đắt đỏ. Hiện nay giá của chúng đã giảm đáng kể, do đó chúng không còn chiếm phần lớn đầu tư trong Video Head End. Hầu hết bộ mã hoá cho truyền hình 35t xu908uh trực tiếp nằm trong Head End cấp quốc gia; tuy nhiên, chúng cũng có mặt trong các Head End của các chương trình cục bộ. Thuộc tính kĩ thuật chính của các bộ mã hoá video là chất lượng mã hoá, tỉ lệ nén, các loại thuật toán mã hoá, và hỗ trợ cho ghép kênh thống kê.

Video Headend (SHE)

Lõi

Biên/Truy nhập Thuê bao

STB

Nội dung vệ tinh

ISP

VoIP

Nội dung không trung

Điều khiển dịch vụ đa phương tiện

PSTN

xDSL modem

DSLAM

Vòng truy nhập

Điều khiển IMS

xDSL modem

Bộ mã hoá

Vòng GbE

ONT/ONU

Middleware

Trạm trung tâm

Vòng SDH/SONET

VoD server

Trạm Hub Video (VHO)

DSLAM

DVS-S

DVS-T

Mã hoá bảo mật

Trạm trung tâm

STB

xDSL modem

Nguồn: Tektronix

Hệ thống truy

cậVpikdheẩnocsấeprver

VoDHcụìcnbhộ1.N5ộKi diuếnng tvràúc mạng IPTV điển hình

quảng cáo cục bộ

Hình 1.5. Kiến trúc mạng IPTV điển hình

Các video server là các thiết bị trên cơ sở máy tính, kết nối với các hệ thống lưu trữ lớn. Nội dung video trước đó đã mã hoá, được lưu trữ trên đĩa hoặc trong các ngân hàng RAM lớn. Các video server xếp luồng nội dung video và audio qua unicast hoặc