Các giải pháp công nghệ về truyền tín hiệu truyền hình trên mạng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
===Fotech===

Ngô Đức Cường

CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VỀ TRUYỀN TÍN
HIỆU TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành : Điện tử - Viễn thông

HÀ NỘI – 2005


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
===Fotech===

Ngô Đức Cường

CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VỀ TRUYỀN TÍN
HIỆU TRUYỀN HÌNH TRÊN MẠNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành : Điện tử - Viễn thông
Cán bộ hướng dẫn : TS. Ngô Thái Trị

Cán bộ đồng hướng dẫn : KS. Bùi Văn Thành

HÀ NỘI – 2005

Ngô Đức Cường

2

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu và thực tập tại Trung tâm Tin học và Đo lường –
Đài truyền hình Việt Nam, với sự giúp đỡ ân tình của các cán bộ thuộc Trung tâm đã
giúp em hoàn thành Khoá luận tôt nghiệp.
Qua đây em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến Thầy giáo TS Ngô Thái Trị người đã tận tâm hướng dẫn, chỉ bảo và động viên em trong suốt quá trình thực tập
cũng như khi bắt đầu nghiên cứu và hoàn thành đề tài.
Xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến KS Bùi Văn Thành (cán bộ Trung
tâm Tin học và Đo lường – Đài truyền hình Việt Nam) về sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt
tình trong suốt quá trình thực tập và hoàn tất khoá luận.
Cuối cùng, em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất
của gia đình, bạn bè và thầy cô giáo - những người đã giúp đỡ, động viên em trong
suốt những năm học đã qua.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, tháng 6 năm 2005
Sinh viªn

Ngô Đức Cường

Ngô Đức Cường

3

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

TÓM TẮT NỘI DUNG

Truyền tín hiệu truyền hình trên mạng là một vấn đề lớn đặt ra cho cả hai ngành
Truyền hình và Internet. Một câu hỏi đặt ra ở đây là làm thế nào để truyền được tín
hiệu truyền hình (cả video và audio) với dung lượng lớn trên đường truyền Internet
băng thông hẹp hiện nay và bài toán ở đây chính là vấn đề băng thông. Trải qua thời
gian dài chúng ta mới tìm được lời giải cho bài toán này đó chính là những kết quả từ
những thành tựu mới trong lĩnh vực truyền dẫn Internet tốc độ cao - đặc biệt là công
nghệ đường dây thuê bao bất đối xứng ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
sử dụng kỹ thuật truyền dẫn băng rộng cho phép nâng tốc độ tải (download) lên 2
Mbps, 5 Mbps và cao hơn nữa. Bên cạnh đó là kỹ thuật nén ảnh động với các chuẩn
nén MPEG-2, MPEG-3, MPEG-4, MPEG-7, MPEG-21…( chuẩn MPEG-4 cho phép
giảm tốc độ truyền tải cần thiết của truyền hình số từ 4 – 6 Mbps xuống còn 1,5 – 2
Mbps). Tuy nhiên, hiện nay lời giải này có thể là tối ưu nhất nhưng với sự phát triển

như vũ bão của khoa học công nghệ thì chúng ta sẽ tìm được những giải pháp có tính
ưu việt hơn nữa.

Ngô Đức Cường

4

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

THUẬT NGỮ

A/D

Analog to Digital Converter

Bộ chuyển đổi tương tự sang số

ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Line

Đường dây thuê bao số bất đối xứng

ARP

Address Resolution Protocol

Giao thức phân giải địa chỉ

ASF

Advanced Streaming Format

Định dạng dòng tiên tiến

CD

Compact Disk

Đĩa quang

CPE

Customer Premise Equipment

Thiết bị trợ giúp khách hàng

D/A

Digital to Analog Converter

Bộ chuyển đổi số sang tương tự

DNS

Domain Name Server

Dịch vụ tên miền

DRM

Digital Rights Management

Quản lý bản quyền dữ liệu số

DSM

Digital Storage Media

Thiết bị lưu trữ dữ liệu số

DVB

Digital Video Broadcasting

Phát sóng video số quảng bá

DVD

Double Video Disk

Đĩa video dung lượng lớn

FTP

File Tranfer Protocol

Giao thức truyền tệp tin

HDSL

High bit rate Digital Subscriber Line

Đường dây thuê bao số tốc độ cao

HTML

HyperText Markup Language

Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản

HTTP

HyperText Transfer Protocol

Giao thức truyền siêu văn bản

ICMP

Internet Control Message Protocol

Giao thức nhóm tin điều khiển mạng

IETF

Internet Enginerring Task Force

Tổ chức tiêu chuẩn mạng quốc tế

IP

Internet Protocol

Giao thức mạng Internet

IPA

Interactive Production Area

Khu vực sản xuất chương trình tương tác

IPv4

Internet Protocol version 4

Giao thức mạng phiên bản 4

IPv6

Internet Protocol version 6

Giao thức mạng phiên bản 6

ISDN

Intergrated Services Digital Network

Mạng số tích hợp đa dịch vụ

Ngô Đức Cường

5

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

ISP

Internet Services Provider

Nhà cung cấp dịch vụ Internet

LDAP

Lightweight Directory Access Protocol

Chuẩn giản đồ dịch vụ

MAC

Media Access Control

Điều khiển truy cập thiết bị

MPEG

Moving Picture Experts Group

Tổ chức chuyên nghiên cứu ảnh động

MRG

Multimedia Research Group

Tổ chức nghiên cứu dịch vụ đa phương tiện

MSA

MultiStreaming Area

Khu vực dịch vụ đa luồng

NAT

Information content NATural unit

Đơn vị tự nhiên chứa thông tin

NTSC

National Television System Commitee

Uỷ ban về hệ thống truyền hình quốc tế

PAL

Phase Alternating Line

Pha thay đổi theo từng dòng

PDA

Personal Digital Assistant

Thiết bị hỗ trợ cá nhân

QOS

Quality of Service

Dịch vụ tin cậy

RMP

Reliable Multicast Protocol

Giao thức truyền đa dòng tin cậy cao

RSVP

Resource Reservatiion Protocol

Giao thức dành riêng tài nguyên mạng

RTCP

Real-time Control Protocol

Giao thức kiểm soát thời gian thực

RTP

Real-time Transport Protocol

Giao thức truyền tải thời gian thực

RTSP

Real-time Streaming Protocol

Giao thức dòng dữ liệu thời gian thực

SMIL

Syschronized Multimedia Integration

Ngôn ngữ tích hợp truyền thông đa phương

Language

tiện đồng bộ

SSL

Secure Socket Layer

Lớp bảo vệ khe hở trong mạng

STB

Set Top Box

Hộp chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự

S-VCD Super Video Compact Disk

Đĩa hình có dung lượng lớn

TCP

Transport Control Protocol

Giao thức điều khiển truyền tin

TLS

Transport Layer Security

Bảo mật lớp truyền tin

VCD

Video Compact Disk

Đĩa quang có hình

VHS

Video Home System

Hệ thống truyền hình tại nhà

VOD

Video on Demand

Truyền hình theo yêu cầu

Ngô Đức Cường

6

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

VPN

Virture Private Network

Mạng riêng ảo

XML

Extansible Markup Language

Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

Ngô Đức Cường

7

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

MỤC LỤC
--------&&-------LỜI GIỚI THIỆU
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH INTERNET
1.1 Giới thiệu
1.3 Sự hội tụ các ưu điểm của truyền hình số và Internet
1.4 Khái niệm truyền hình Internet
1.5 Những ứng dụng của truyền hình Internet
CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH INTERNET
2.1 Giới thiệu về mạng truyền hình Internet

2.1.1 Cấu trúc mạng
2.1.2 Các chuẩn mạng
2.1.3 Khả năng nâng cấp mạng
2.1.4 Triển khai lắp đặt mạng
2.1.5 Chi phí
2.2 Công nghệ truyền hình Internet
2.2.1 Tạo chương trình truyền hình
2.2.1.1 Truyền hình theo yêu cầu
2.2.1.2 Truyền hình trực tiếp trên mạng
2.2.2 Truyền dẫn và phân phối
2.2.3 Hiển thị
CHƯƠNG 3 : CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN
TRÊN MẠNG HIỆN NAY
3.1 Khái quát về mạng Internet và mô hình TCP/IP
3.1.1 Mạng Internet
3.1.1.1 Giới thiệu về Internet

Ngô Đức Cường

8

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

3.1.1.2 Các ứng dụng của Internet
3.1.2 Mô hình TCP/IP

3.1.2.1 Giao thức mạng IP
3.1.2.2 Giao thức TCP
3.1.3 Giới thiệu công nghệ ADSL
3.2 Các phương pháp truyền thông đa phương tiện
3.2.1 IP Unicast
3.2.2 IP Multicast
3.2.2.1 Truyền thông IP Multicast trên mạng Internet
3.2.2.2 Định tuyến trong truyền thông IP Multicast
3.2.3 Truyền thông IP Simulcast
3.2.3.1 Nguyên lý truyền thông IP Simulcast
3.2.3.2 Phương thức hoạt động truyền thông IP Simulcast
3.2.3.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ sử dụng truyền dẫn IP Simulcast
3.2.3.3.1 Quá trình bù trễ Jitter (Jitter Buffering)
3.2.3.3.2 Quá trình bù trễ sửa lỗi Retry Buffering
3.2.3.3.3 Ưu, nhược điểm của truyền thông IP Simulcast trên mạng Internet
3.2.4 Một số giao thức, ngôn ngữ và chuẩn kỹ thuật sử dụng trong truyền thông
đa phương tiện trên mạng Internet
3.2.4.1 Giao thức dành riêng tài nguyên mạng RSVP
(Resource Reservation Protocol)
3.2.4.2 Giao thức truyền tải thời gian thực RTP (Real-time Transport Protocol)
và giao thức kiểm soát thời gian thực RTCP (Real-time Control Protocol)
3.2.4.3 Giao thức truyền đa dòng tin cậy cao RMP (Reliable Multicast Protocols)
3.2.4.4 Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng XML (Extansible Markup Language)
3.2.4.5 Ngôn ngữ tích hợp truyền thông đa phương tiện đồng bộ

Ngô Đức Cường

9

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ

Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language)
3.2.4.6 Giao thức dòng dữ liệu thời gian thực RTSP (Real-Time Streaming
Protocol)
3.2.4.7 Định dạng dòng tiên tiến ASF (Advanced Streaming Format)
CHƯƠNG 4 : CÁC GIẢI PHÁP CUNG CẤP CHƯƠNG TRÌNH VTV QUA
MẠNG INTERNET
4.1 Xu thế và những điều kiện phát triển truyền hình Internet
4.2 Các giải pháp kỹ thuật đưa VTV lên Internet
4.2.1 Khái quát về hệ thống VTV Online
4.2.2 Hệ thống truyền dẫn và cung cấp chương trình VTV qua mạng Internet
4.2.3 Sản xuất và đưa chương trình VTV lên Internet
4.2.4 Tổ chức cơ sở dữ liệu và vấn đề quản trị dữ liệu, cập nhật thông tin
4.2.5 Giao diện Website VTV Online
4.2.6 Vấn đề thanh toán trực tuyến qua mạng
4.2.7 Bảo mật và đảm bảo an ninh hệ thống
4.3. Giải pháp kỹ thuật tổng thể cho hệ thống VTV Online đáp ứng nhu cầu
trao đổi, cung cấp tư liệu truyền hình qua mạng Internet
KẾT LUẬN

Ngô Đức Cường

10

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ

Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người xem,
công nghệ truyền hình đang chuyển sang một bước ngoặt mới, đó là quá trình chuyển
từ công nghệ tương tự sang công nghệ số. Bên cạnh đó là sự bùng nổ, phát triển và sau
đó là xâm chiếm của công nghệ thông tin trong viễn thông và trong truyền hình. Khiến
hai ngành công nghệ này ngày càng xích lại gần nhau hơn và xu hướng hội tụ được
xem là một giải pháp hợp lý, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của chúng trong nền kinh
tế thị trường. Xu hướng này càng được khẳng định khi mà các nhà cung cấp Internet
đang quan tâm đến việc phân phối các chương trình truyền hình, và các hãng truyền
hình cũng triển khai các dịch vụ Internet trên mạng truyền thông của mình.
Việc kết nối các chương trình truyền hình với hệ thống viễn thông Internet,
nhiều hãng truyền hình đang tạo ra các dịch vụ truyền hình mới và hấp dẫn, có khả
năng đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của khán giả.
Sự thâm nhập ồ ạt của công nghệ thông tin trong truyền hình nói chung và quá
trình hội tụ của truyền hình – Internet nói riêng đang đăt ra cho truyền hình Việt Nam
những cơ hội và cũng là thách thức to lớn : cơ hội tạo ra những bước nhảy vọt về kỹ
thuật để tiến kịp và vượt các nước trong khu vực và nguy cơ có thể bị tụt hậu và phụ
thuộc vào nước ngoài về công nghệ, nếu chúng ta không nắm bắt và bỏ qua cơ hội
thuận lợi này.
Hiện nay, nhờ những thành tựu mới trong lĩnh vực truyền dẫn Internet tốc độ
cao đặc biệt là công nghệ đường thuê bao số bất đối xứng ADSL (Asymmetric Digital
Subscriber Line) sử dụng kỹ thuật truyền thông băng rộng Broadband đã cho phép
nâng tốc độ tải của các kết nối Internet lên đến 2 Mbps, 5 Mbps và có thể cao hơn nữa.

Bên cạnh đó là thành tựu trong lĩnh vực nén tín hiệu video (MPEG-4…) cho phép
giảm tốc độ truyền tải cần thiết xuống còn 1,5-2 Mbps. Đó là những tiền đề kỹ thuật
cho sự hội tụ truyền hình Internet.
Từ những vấn đề cơ bản trên, đề tài đi sâu vào nghiên cứu các giải pháp

công nghệ truyền tín hiệu truyền hình trên mạng Internet

Ngô Đức Cường

11

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN HÌNH INTERNET
--------&&--------

1.1 Giới thiệu

Trong khoảng thời gian trước, khi mà truyền hình phát sóng số mặt đất DVBT ở Châu Âu đang gặp khó khăn, kế hoạch chuyển đổi phát sóng tương tự sang số bị
trì hoãn, và có nguy cơ đổ vỡ tại một số nước, gây nhiều thiệt hại cho các đối tác trong
lộ trình chuyển đổi tương tự sang số. Nhưng cũng trong thời điểm này, truyền hình
phát sóng số trong các môi trường truyền dẫn khác (như truyền hình cáp, vệ tinh...) lại
vươn lên và thu được nhiều thành tựu khả quan, khẳng định được vị trí của mình trong
thế giới truyền thông giải trí. Để đạt được kết quả đó, không thể không nói đến vai trò
của các dịch vụ mới được xây dựng trên nền tảng của sự hội tụ hai công nghệ truyền

thông hiện đại là Truyền hình số và Internet.

1.2 Các tiền đề kỹ thuật của sự hội tụ giữa truyền hình số và Internet

Sự phát triển và tiếp đó là sự xâm chiếm của Công Nghệ Thông Tin (CNTT)
trong Viễn thông và Truyền hình – vốn được xem là hai lĩnh vực tương đối độc lập
trong suốt quá trình hình thành và phát triển, khiến hai ngành công nghiệp này ngày
một xích lại gần nhau hơn và xu hướng hội tụ được xem là giải pháp hợp lý, đảm bảo
cho sự tồn tại và phát triển của chúng trong nền kinh tế thị trường. Xu hướng này càng
được khẳng định khi mà các nhà cung cấp Internet đang quan tâm đến việc phân phối
các chương trình truyền hình và các hãng truyền hình cũng triển khai các dịch vụ
Internet trên mạng truyền thông của mình (như cáp, vệ tinh DTH, số mặt đất ).

Ngô Đức Cường

12

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

Internet
`
Data and
Streaming media

TV on the Internet

Computer

Internet on TV

Radio and
TV program

Broadcast
Network

TV set
(viewer)

Hình 1 : Mô hình hội tụ của truyền hình và Internet

Internet là một hệ thống được phát triển đầu tiên bởi dự án nghiên cứu giữa Bộ
quốc phòng Mỹ và các viện nghiên cứu nhằm chia xẻ các dữ liệu liên quan đến quốc
phòng giữa các cơ sở này. Đến nay Internet đã phát triển thành một hệ thống có qui
mô toàn cầu với những kho lưu trữ thông tin khổng lồ cho phép truy cập bất cứ lúc
nào, bất cứ thời điểm nào và thường miễn phí cho người sử dụng. Chính vì vậy
Internet trở nên phổ cập rất nhanh , đặc biệt trong vài năm gần đây với sự phát triển
của bộ giao thức TCP/IP cùng một số các ứng dụng trình duyệt Internet. Nó cho phép
người sử dụng dễ dàng truy cập, tìm kiếm thông tin trên toàn bộ hệ thống. Ngoài vấn
đề cung cấp dữ liệu dưới dạng văn bản, ảnh đồ hoạ … Internet cũng hỗ trợ truyền dẫn
các dòng audio và video - cơ sở của các dịch vụ đa phương tiện (Multimedia) trên qui
mô toàn cầu.
Dưới con mắt của các nhà kinh doanh dịch vụ truyền thông, sức hấp dẫn chủ
yếu của Internet là khả năng cho phép người sử dụng tương tác, trao đổi thông tin với
nhau trên phạm vi toàn cầu. Trên cơ sở quản lý từng cá nhân sử dụng thông qua địa chỉ

IP (giống như các địa chỉ cư trú đăng ký theo số nhà), người ta có thể thiết lập một thế
giới kinh doanh dịch vụ và thương mại điện tử (e-service/ commerce) trên phạm vi
toàn cầu, với nhiều loại hình kinh doanh/dịch vụ cùng tồn tại trong một thị trường ảo,
bao gồm cả các dịch vụ truyền hình và giải trí. Tuy nhiên, do hạn chế về băng thông
của hệ thống Internet băng hẹp truyền thống, khi lượng người sử dụng trực tuyến

Ngô Đức Cường

13

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

(online) tại cùng thời điểm lại tăng vọt vượt quá khả năng về băng thông, quá trình
truyền thông trên mạng sẽ bị chậm lại (thậm chí gây ra nghẽn mạng). Vì vậy một thời
gian dài Internet đã bị nhìn nhận như là một công nghệ không phù hợp với truyền
thông đa phương tiện.
Một trở ngại đáng kể khác cho các dịch vụ đa phương tiện trên mạng là cấu
trúc “đa hop” của Internet. Trong thực tế, các nội dung truyền trên Internet không
được gửi trực tiếp từ nguồn đến người dùng, mà được gửi qua một số các máy chủ
(server) và thiết bị định tuyến (router). Mỗi sự di chuyển từ một server hay router đến
cái kế tiếp được gọi là một “hop”. Mỗi hop (có thể là nhiều hop) sẽ làm tăng thêm thời
gian vận chuyển và băng thông cần thiết để cung cấp nội dung đến người sử dụng cuối
cùng. Khi tại cùng một thời điểm có nhiều người cùng truy cập vào một địa chỉ dịch
vụ trên mạng, vấn đề sẽ trở nên nghiêm trọng đến mức làm nản lòng các bên tham gia
thông tin, thậm chí gây ra nghẽn mạng.

Sự ra đời của truyền hình kỹ thuật số, các thành tựu mới trong lĩnh vực truyền
dẫn Internet tốc độ cao - đặc biệt là công nghệ đường dây thuê bao số bất đối xứng
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) sử dụng kỹ thuật truyền dẫn băng rộng
Broadband đã cho phép nâng tốc độ tải của các kết nối Internet lên 500 Kbps, 2 Mbps,
5 Mbps và cao hơn nữa. Cùng với kỹ thuật nén ảnh động (chuẩn MPEG-4 cho phép
giảm bớt tốc độ truyền tải cần thiết của truyền hình số từ 4 đến 6 Mbps hiện nay xuống
còn 1.5 đến 2 Mbps) là những tiền đề kỹ thuật cho sự hội tụ này.
Các nhà nghiên cứu xã hội học gần đây rất quan tâm đến vấn đề này và cho
rằng sự hội tụ giữa truyền hình và Internet sẽ cho ra đời các dịch vụ Multimedia có vai
trò rất lớn trong xã hội, thậm chí tác động tới thói quen giải trí và tiêu dùng các sản
phẩm văn hóa nói chung, làm thay đổi cảm nhận của khán giả về các dịch vụ truyền
hình nói riêng.

1.3 Sự hội tụ các ưu điểm của truyền hình số và Internet

Sự hội tụ của truyền hình và Internet được thể hiện thông qua việc hình thành
các môi trường mạng truyền dẫn tốc độ cao, có thể xử lý số lượng lớn nội dung truyền
thông Multimedia trên cơ sở giao thức IP một cách tin cậy, hiệu quả, an toàn với khả

Ngô Đức Cường

14

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

năng tương tác cùng nhiều tính năng ưu việt khác. Về thực chất, có thể coi các yếu tố
sau là sự tổ hợp các ưu điểm của công nghệ truyền hình số và Internet :

• Cung cấp khả năng tương tác, điều kiện bắt buộc đối với các dịch vụ truyền
thông mới như Video theo yêu cầu VOD, truyền hình tương tác…
• Cung cấp băng thông rộng trên các mạng tốc độ cao, có thể truyền đi các nội
dung truyền thông đa phương tiện có kích thước lớn một cách nhanh chóng, hạn
chế tối đa những nhược điểm liên quan đến giới hạn băng thông, thời gian
truyền tải của Internet băng hẹp truyền thống.
• Đảm bảo việc cung cấp nội dung một cách tin cậy, đặc biệt là các nội dung ảnh
động chất lượng tốt. Mạng Internet truyền thông vận hành theo nguyên tắc thu
nhận nội dung tốt nhất ở mức độ tốt nhất có thể, có nghĩa là người sử dụng cuối
cùng sẽ nhận được phần lớn các dữ liệu theo yêu cầu - những gói dữ liệu bị hư
hỏng, tổn thất hay thất lạc do các lỗi trong quá trình truyền Internet sẽ không
được gửi lại. Với các hệ thống mạng tốc độ cao, sử dụng các phương thức
truyền thông tin cậy QOS (Quality Of Service) sẽ đảm bảo việc cung cấp cho
người dùng cuối cùng 100% nội dung yêu cầu.
• Tạo nguồn thu nhập mới: trên các môi trường hội tụ này các nhà truyền thông
có thể thay thế hình thức cung cấp miễn phí thông tin trên Internet bằng hình
thức kinh doanh “truy cập trả tiền”. Họ có thể yêu cầu trả tiền cho các nội dung
mà họ cung cấp và ngăn chặn những người không trả tiền thu nội dung của họ.
• Bảo vệ an toàn nội dung trong quá trình truyền phát, cho đến khi nội dung được
truy cập bởi người sử dụng. Ngoài ra, việc triển khai các giải pháp quản lý bản
quyền dữ liệu số DRM (Digital Rights Management) sẽ bảo vệ các nội dung
ngay cả khi nó đã được sử dụng bởi người dùng, tránh việc truyền bá tiếp nội
dung này đến người sử dụng khác.
• Cho phép nhà truyền thông kiểm soát chi tiết và quản lý băng thông từ các
server phân phối trên toàn mạng, phân bổ băng thông cho người sử dụng một
cách phù hợp nhất. Điều này rất quan trọng khi số lượng người đồng thời truy
cập dịch vụ khá lớn (đối với Internet truyền thống, các giao thức Internet chỉ

cho phép kiểm soát nghẽn mạch ở một mức độ nhất định, nhưng các nhà cung

Ngô Đức Cường

15

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

cấp nội dung vẫn không thể kiểm soát được sự phân chia băng thông trên
mạng).
• Mở ra một lĩnh vực sản xuất - kinh doanh mới : sản xuất, kinh doanh các thiết
bị thu truyền hình số trên Internet.
• Khai thác thị phần khán giả sẵn có của các mạng truyền hình đang hoạt động,
cung cấp, bổ xung các dịch vụ Internet và các dịch vụ mới cho khối khán giả
này để tăng nguồn thu.

1.4 Khái niệm truyền hình Internet

Truyền hình Internet (Internet Television) là cụm từ dùng để chỉ dịch vụ cung
cấp chương trình truyền hình qua mạng Internet vì vậy nó còn được gọi là truyền hình
trực tuyến (Online Television). Hiện có hai phương thức để xem chương trình truyền
hình qua mạng Internet là:

• Xem trực tiếp theo thời gian thực Real-time (còn gọi là phương thức Download
and Play). Việc xem trực tiếp cho phép khách hàng không cần tải file chương

trình về máy tính của mình, nhưng cho chất lượng hình ảnh thấp hơn. Vì vậy
chỉ phù hợp với những kết nối Internet tốc độ cao, hoặc đáp ứng các yêu cầu
không cao về chất lượng ảnh.
• Tải file chương trình về máy tính cá nhân (Download stream-file): phương thức
này sẽ đảm bảo được chất lượng hình ảnh chương trình, nhưng lại mất thời gian
chờ đợi và không áp dụng được cho các chương trình truyền hình trực tiếp.

Nhìn chung cho đến nay, do những hạn chế về cơ sở hạ tầng truyền dẫn
Internet, phương thức tải file chương trình về máy tính cá nhân có vẻ được ứng dụng
phổ biến hơn và được nhiều người biết đến với tên gọi “truyền hình theo yêu cầu VOD
(Video On Demand)”. Các chương trình truyền hình (hay các bộ phim) sau khi được
số hoá sẽ lưu trữ dưới dạng các file chương trình (âm thanh và hình ảnh) tại máy chủ
(server). Người xem có thể chọn các chương trình mà mình thích từ bất kỳ vị trí nào có

Ngô Đức Cường

16

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

kết nối Internet, tại bất kỳ thời điểm nào thông qua một động tác click chuột đơn giản
vào file đó trên các website của nhà cung cấp dịch vụ. Đây thường là các dịch vụ
truyền hình trả tiền với hình thức thanh toán thuê bao, trả tiền theo lượng chương trình
đã xem (pay per view) hoặc trả theo thời gian thực đã sử dụng dịch vụ (pay per
minute).

Chương trình truyền hình Internet trực tiếp đầu tiên chính thức xuất hiện ngày
13/5/2000 tại Stockhom (Thụy Điển), đó là chương trình ca nhạc “Eurovision Song
Contest” do EBU tổ chức hàng năm. Hiện nay, khi cơ sở hạ tầng Viễn thông- Internet
tốc độ cao đã trở nên phổ cập thì truyền hình trực tuyến được xem là phương thức có
hiệu quả kinh tế nhất để “phủ sóng” các chương trình truyền hình trên phạm vi toàn
cầu.

1.5 Những ứng dụng của truyền hình Internet

Một trong những khía cạnh hấp dẫn của truyền hình Internet là nó cho phép
cung cấp các ứng dụng với cơ sở công nghệ và mức đầu tư tương ứng. Truyền hình
Internet có thể kết hợp với một mạng IP băng rộng mới (hoặc sẵn có) để cung cấp với
giá thấp hơn so với giá cung cấp nội dung truyền hình thương mại. Một số ứng dụng
quan trọng của hệ thống truyền hình Internet bao gồm :

• Video theo yêu cầu (VOD) : với truyền hình Internet một lượng lớn nội dung
chương trình có thể được lưu lại trong các Streaming Server (gồm film, ca nhạc,
thể thao, giải trí …). Người xem có thể tìm kiếm và xem chương trình yêu thích
của mình vào bất cứ lúc nào. Ngoài ra, người sử dụng còn được cung cấp một
giao diện để xem những chương trình này khi thuận tiện với sự kiểm soát như
với PVR.
• Tạo chương trình truyền hình cá nhân : từ các mục chương trình truyền hình mà
khách hàng đã xem hoặc các chương trình yêu thích, hệ thống truyền hình
Internet có thể tạo ra một danh sách các chương trình được cá nhân hoá cho
từng thuê bao.

Ngô Đức Cường

17

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

• Giám sát qua video : một số khách hàng cần giám sát một đối tượng cụ thể rồi
thu lại video để sử dụng về sau (như cảnh sát giao thông đặt camera để kiểm
soát tình hình giao thông và ghi lại các xe vi phạm luật) .
• Tin tức thời sự và thời tiết theo yêu cầu : truyền hình Internet cung cấp các
chương trình đặc biệt như tin tức thời sự và thời tiết theo yêu cầu. Với dịch vụ
này, thuê bao có thể xem các tin tức đã phát trước đây một cách tuỳ theo yêu
cầu.
• Thương mại điện tử : các ứng dụng này (không phải là dạng hình ảnh) có thể
được nâng cao nhờ sử dụng các công nghệ truyền dẫn giống như truyền hình
Internet. Khả năng truyền dẫn này có cơ hội mang đến những nguồn doanh thu
mới cho các công ty điện thoại (người xem truyền hình có thể bấm nút điều
khiển từ xa để đặt mua hàng, hay kiểm tra tài khoản của mình ở ngân hàng…)
• Truyền hình tương tác : truyền hình tương tác là ứng dụng tốt nhất của truyền
hình Internet, nó không chỉ làm cho nội dung của chương trình truyền hình
được nâng cao, mà còn cho phép tương tác hai chiều giữa người xem với
chương trình truyền hình, đem lại sự phong phú và cuốn hút khán giả. Khán giả
từ trạng thái thu nhận thông tin một cách thụ động khi xem truyền hình truyền
thống, sẽ chuyển sang chủ động hơn và có cảm nhận như được hoà mình vào
chương trình đang xem. Về thực chất, đây là sự kết hợp giữa việc xem truyền
hình truyền thống với các hoạt động tương tác được thực hiện thông qua kênh
thông tin phản hồi dựa trên một hệ thống mạng (như Internet, cáp hay vệ tinh).
Từ năm 2001, hãng BBC đã thực hiện các chương trình truyền hình trực tiếp với
nội dung tương tác khu vực sản xuất IPA (Interactive Production Area) cạnh

Studio thể thao trung tâm BBC Television, truyền phát thông qua khu vực dịch
vụ đa luồng MSA (Multistreaming Area), cho phép truyền phát đồng thời các
chương trình này trên một số kênh ưu tiên. Nhiều tư liệu, chương trình trao đổi
có tính chất thời sự với nội dung tương tác cũng được phát kèm các chương
trình chính…Những phản ứng tích cực đối với dịch vụ này từ phía khán giả tại
Anh trong thời gian qua cho thấy truyền hình tương tác có thể là một giải pháp
hợp lý để các hãng truyền thông đưa dịch vụ bổ sung đến người xem, giúp duy
trì và tăng thị phần trong quá trình phát triển.

Ngô Đức Cường

18

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

Tại Mỹ, các điều tra thống kê được tiến hành trong vài năm gần đây cũng cho
thấy truyền hình tương tác đã trở thành một ngành công nghiệp, đóng vai trò
quan trọng trong việc thúc đẩy tiến bộ công nghệ và tăng lợi nhuận cho giới
truyền thông. Tại Việt nam loại hình này cũng đang được đẩy mạnh phát triển
và hứa hẹn sẽ thu được những kết quả khả quan.

Hình 2 : Giới thiệu trang Web trực tuyến của Đài THVN

Ngô Đức Cường

19

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

• Thiết lập mạng truyền thông nội bộ trên cơ sở các mạng truyền dẫn truyền hình
số : với kỹ thuật mạng riêng ảo VPN, các công ty có nhiều chi nhánh, nhiều văn
phòng trên một khu vực hay thành phố có thể sử dụng các mạng truyền hình số
(phổ biến hiện nay là truyền hình cáp, hay qua đường ADSL) để cung cấp thông
tin và tin tức cập nhật cho các cơ sở của mình. Khi có hệ thống truyền thông số
này cũng được vận hành và kiểm soát tương tự các mạng nội bộ LAN.

Ngô Đức Cường

20

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

CHƯƠNG 2 : KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH INTERNET
--------&&--------

2.1 Giới thiệu về mạng truyền hình Internet

2.2.1 Cấu trúc mạng
Truyền hình Internet là một giải pháp cho phép các nhà cung cấp dịch vụ là
các chương trình truyền hình và video qua mạng IP băng rộng đến các tivi tại các hộ
gia đình hoặc máy tính. Qua các mạng truyền hình Internet, nhà cung cấp dịch vụ có
thể cung cấp các dịch vụ tới khách hàng như : VOD – Video theo yêu cầu, truyền hình
tương tác ITV, dịch vụ dữ liệu, trò chơi truyền hình qua mạng, giáo dục từ xa…Giải
pháp truyền hình Internet hoàn chỉnh bao gồm ít nhất 6 yếu tố : Content Creator,
Server Streaming, thiết bị chuyển mạch, mạng IP băng rộng, Set-top-box và
Middleware
TV

SetTopBox

`

Mạng IP băng
rộng

Luồng chương
trình

PC

`

Conten Creator

Streaming Server

Giám sát , điều
khiển hoạt động
Thiết bị chuyển
mạch

Hình 3 : Hệ thống truyền hình Internet điển hình

Ngô Đức Cường

21

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

• Content Creator : đây là một thiết bị đầu cuối, hoạt động như một Gateway
truyền thống. Nội dung video được chuyển tới Content Creator trước khi được
phân bố qua mạng. Nếu tín hiệu đến ở dạng analog nó sẽ mã hoá thành tín hiệu
số MPEG. Nếu tín hiệu đến là dạng số (như DVB-S), nó sẽ giải điều chế, tách
kênh và chuyển mã các luồng tín hiệu. Luồng dữ liệu này sau đó được gửi đến
Streaming Server.
• Streaming Server : thực hiện nhiều chức năng (như nhận các nội dung số mới
được mã hoá từ Content Creator, truyền tiếp hoặc lưu lại, các server lưu giữ nội
dung được mã hoá bằng kỹ thuật số và chuyển nó qua mạng IP băng rộng.
Streaming Server cũng có chức năng đáp ứng sự tương tác với các thuê bao và
các yêu cầu. Streaming Server có khả năng triển khai cao, dễ dàng xử lý các lỗi,
dung lượng hệ thống lớn và mức thông lượng cao.

• Thiết bị chuyển mạch (Switch Media) : là thiết bị điều khiển của cả hệ thống,
nó giám sát và điều khiển sự hoạt động của Content Creator và Streaming
Server theo thời gian thực. Switch Media cũng theo dõi sự lưu trữ các phần
video được phân phối giữa các Streaming Server và nhận các yêu cầu của thuê
bao, hướng các đoạn dữ liệu (data segment) đến Streaming Server và phối hợp
hoạt động của Streaming Server. Nó cũng cung cấp giao diện cho hệ thống
quản lý, cho phép các nhà vận hành lập cấu hình, giám sát và điều khiển các
Streaming Server và Content Creator.
• Mạng IP băng rộng : là mạng truyền tải các luồng dữ liệu. Khác với các mạng
tiêu chuẩn IP cung cấp dịch vụ khác, mạng IP băng rộng có dải tần rộng hơn
nhiều với sự nâng cao chất lượng dịch vụ QOS. Để truyền phát truyền thông
hiệu quả hơn, nó hỗ trợ IP đơn hướng và đa hướng đồng thời hỗ trợ Streaming
IP và điểu khiển các giao thức. Đường trục của một hệ thống như vậy là mạng
cáp với chuyển mạch lớp 3. Mạng phân phối có thể là bất cứ phương thức băng
rộng nào bao gồm cả DSL hoặc TTT[x].
• Set-Top-Box : nhận các luồng tín hiệu qua các thiết bị CPE (Customer Premise
Equipment) như modem và giải mã nó để hiển thị trên màn hình tivi. Ngoài ra
nó cung cấp một giao diện người dùng để người sử dụng có thể tương tác với
các Server video. Cuối cùng, Set-Top-Box cung cấp một giao diện analog cho
các TV analog (đang sử dụng phổ biến hiện nay) vì nó thực hiện chuyển đổi dễ
dàng từ TV số ra TV tương tự.

Ngô Đức Cường

22

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp

Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

• Middleware : là phần mềm kết hợp các phần khác nhau của truyền hình Internet
thành một hệ thống hoàn chỉnh. Nó quản lý thiết bị, kênh và lịch phát sóng
truyền thông, tính giá an ninh và truy nhập có điều kiện. Ngoài ra Middleware
còn có chức năng quản lý hệ thống và các chức năng quản lý khác.

2.2.2 Các chuẩn mạng

Hệ thống truyền hình Internet dựa trên các chuẩn công nghiệp có thể lắp đặt
vào các mạng hiện đang có một cách dễ dàng và nhanh chóng cũng như việc quản lý
hiệu quả hơn trong thời gian dài. Do các chuẩn có xu hướng thay đổi theo thời gian
nên lý tưởng là dùng một giải pháp truyền hình Internet có thiết kế theo một trung gian
để hoạt động với bất kì chuẩn nào của ngành vào một thời điểm bất kỳ.

2.2.3 Khả năng nâng cấp mạng

Các giải pháp truyền hình Internet có khả năng nâng cấp để bắt kịp những yêu
cầu trong tương lai, khả năng nâng cấp có thể được xác định theo số thuê bao, số
lượng (có thể có nhiều luồng/1 thuê bao) và dung lượng hệ thống hay số giờ cung cấp
nội dung sẽ đáp ứng các yêu cầu khác nhau. Các phương pháp đáp ứng yêu cầu nâng
cấp mạng truyền hình Internet là mạng tập trung, phân phối hay kết hợp cả hai. Với
cấu trúc tập trung, tất cả nội dung được chứa trong Streaming Server tại một địa điểm
trung tâm, các luồng dữ liệu theo yêu cầu được truyền từ trung tâm đến khách hàng
qua mạng cáp đường trục và mạng truy nhập.
Với cấu trúc phân tán, nội dung được lưu trữ trong Streaming Server tại các
địa điểm khác nhau, mỗi địa điểm có chuyển mạch riêng, tất cả các địa điểm được kết
nối qua mạng cáp băng rộng. Trong cấu trúc này, các luồng tín hiệu video từ Content
Creator được phân phối tại Streaming Server qua toàn mạng truyền hình Internet,

Switch Media trong mạng có nhiệm vụ tìm ra topo của mạng và kiểm soát vị trí từng
phần của nội dung trong toàn bộ hệ thống. Nội dung được sao lại đến một địa điểm
khác theo yêu cầu dựa trên thuật toán dò tìm.

Ngô Đức Cường

23

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

Đối với hệ thống hỗn hợp, nội dung được lưu lại trong các Streaming Server,
tất cả các địa điểm được kết nối qua mạng cáp băng rộng ngoại trừ các video server
trong mạng chỉ chứa những nội dung chính trong khi các video server tại địa điểm
trung tâm có vai trò như một máy chủ lưu trữ tất cả nội dung. Các luồng video Content
Creator được gửi đến máy chủ lưu trữ trung tâm, sau đó nội dung được phân phối đến
tất cả các địa điểm dựa trên thuật toán dò tìm với cấu hình hỗn hợp, khách hàng được
phục vụ bởi các máy server gần nhất. Nếu nội dung yêu cầu không có trong server
trong khu vực thì sẽ được chuyển từ server lưu trữ trung tâm.
Một vấn đề lớn đối với truyền hình Internet là khách hàng sẽ không chấp nhận
xem TV qua mạng Internet nếu chất lượng của nó thấp hơn xem TV qua cáp hay vệ
tinh. Do đề, mạng truyền hình Internet phải có độ khả dụng hoàn hảo tuyệt đối, không
có trở ngại nào trong hoạt động của các dòng dữ liệu. Ngoài ra mạng truyền hình
Internet cần phải bao gồm việc đảm bảo chất lượng QOS trong toàn bộ dịch vụ và các
thiết bị truy nhập IP băng rộng phải hỗ trợ QOS đa hướng và nâng cấp lên VDSL hay
các công nghệ có tốc độ bít cao.

2.2.4 Triển khai lắp đặt mạng

Cả sáu phần của hệ thống truyền hình Internet tương tác với nhau để truyền
phát các chương trình trực tiếp hoặc thu trước, các chương trình theo yêu cầu hoặc kết
hợp cả hai loại.
Tín hiệu truyền hình đưa trực tiếp vào Content Creator để được mã hoá/
chuyển mã thành dạng MPEG và gửi đến Streaming Server, và tiếp tục chuyển các
dòng tín hiệu đến mạng băng rộng và lưu vào trong các thiết bị lưu trữ (như ổ cứng).
Mạng IP băng rộng phát các luồng tín hiệu này đến thiết bị cơ sở của khách hàng, các
thiết bị này nhận tín hiệu và gửi chúng đến Set-Top-Box (STB). STB giải mã các tín
hiệu và phát lại trên TV. Khi khách hàng đáp ứng lại các điều khiển như PVR của
truyền hình Internet (như khi nhấn nút Pause) thì dòng tương tác sẽ như sau :

Ngô Đức Cường

24

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ


Khoá luận tốt nghiệp
Giải pháp truyền tín hiệu truyền hình trên mạng
===================================================================

TV Signal

Content
Creator

Disk

Media Switch

Streaming
Server
Data

Control

Broađban
Network

Status
Media Switch
Set-Top-Box

Remote controller

TV

Hình 4 : Dòng tương tác giữa các bộ phận khi phát chương trình video theo yêu cầu

Khách hàng gửi một yêu cầu đến STB qua điều khiển từ xa, STB sẽ nhận yêu
cầu đó và chuyển nó đến Switch Media xác định Streaming Server với Media được
yêu cầu, hướng yêu cầu đến các Streaming Server đó và điều khiển hoạt động của các
thiết bị này. Streaming đáp ứng lại các yêu cầu bằng cách ngưng cung cấp dòng
Streaming.
Các yêu cầu tiếp theo của khách hàng được gửi trực tiếp đến Streaming Server
và được xử lý tại đó cho đến khi một thao tác chuyển tiếp đến một địa điểm truyền

hình trực tiếp được thực hiện hay khách hàng chuyển qua kênh khác. Khách hàng lựa
chọn xem một nội dung đã lưu, STB nhận yêu cầu đó và gửi nó trở lại Switch Media,
Switch Media xác định Streaming Server với nội dung được yêu cầu và gửi yêu cầu
đến Streaming Server đó, đồng thời phối hợp các thao tác, nó sẽ đáp ứng lại yêu cầu
gọi là nội dung được lưu và gửi đến mạng băng rộng nơi nội dung được truyền đến
khách hàng, các yêu cầu tiếp theo của khách hàng được gửi trực tiếp đến Streaming
Server và được đáp ứng tại đó cho đến khi khách hàng chuyển sang chương trình khác.
2.2.5 Chi phí

Ngô Đức Cường

25

Lớp K46ĐB - Trường ĐH Công Nghệ