Nâng cao chất lượng IPTV sử dụng mạng ngang hàng

Đồ án tốt nghiệp đại học

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
..………………………………………………………………………………………………...

…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
..…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..

Điểm :…………(Bằng chữ :……………………….)
Hà Nội, ngày …..tháng…..năm 2016
Giáo viên hướng dẫn

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

Đồ án tốt nghiệp đại học

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
..………………………………………………………………………………………………...

…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
..…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..

Điểm :…………(Bằng chữ :……………………….)
Hà Nội, ngày …..tháng…..năm 2016

Giáo viên phản biện

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2


Đồ án tốt nghiệp đại học

Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN.
Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em
đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Viễn
thông I đã tận tình chỉ dạy những kiến thức quý báu để em có thể hoàn thành được đồ
án cũng như những hành trang cần thiết để em có thể bước trên con đường sự nghiệp
sau này.
Em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Chiến Trinh, người
đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đồ án này. Thầy đã luôn nhiệt tình, tâm huyết
hướng dẫn em trong suốt quãng thời gian dài qua, từ trước khi bắt đầu thực hiện đến
khi hoàn thiện đồ án.
Mặc dù đã cố gắng hết sức, song đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em
rất mong nhận được sự thông cảm và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và các bạn để
em có thể hoàn thành tốt hơn đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2016
Sinh viên
TRẦN THỊ HƯƠNG

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

3


Đồ án tốt nghiệp đại học

Mục lục

MỤC LỤC

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

4


Đồ án tốt nghiệp đại học

Thuật ngữ viết tắt

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Thuật ngữ
ACM
ALM
CDN
CS
DHT
DRM
DSL
EGP
FEC
GOP

HD
IPTV

Thuật ngữ Tiếng Anh
Admission Control Mechanism
Application Level Multicast
Content Delivery Network
Content Server
Distributed Hash Table
Digital Rights Management
Digital Subcriber Line
Electronic Program Guide
Forward Error Correction
Group of Pictures
High Definition
Internet Protocol Televison

LAN
MPEG
MPLS

Local Area Network
Motion Picture Expert Group
Multi-Protocol Label Switching

NAT
P2P
PVR
Q0E
Q0S

SN-C
SN-T
STB
TTL
UDP
UE
VHO
V0IP
VOD
WLAN

Network Address Translation
Peer to peer
Personal Video Recorder
Quality of Experience
Quality of Service
Super Node - Core
Super Node - Tracker

Thuật ngữ Tiếng Việt
Cơ chế kiểm soát truy cập
Ứng dụng mức multicast
Mạng cung cấp nội dung
Máy chủ nội dung
Bảng hàm băm phân tán
Quản lý quyền số hóa
Đường dây thuê bao số
Bản chỉ dẫn chương trình điện tử
Kỹ thuật sửa lỗi trước
Nhóm ảnh

Độ nét cao
Truyền hình qua giao thức
Internet
Mạng máy tính cục bộ
Nhóm chuyên gia ảnh động
Chuyển mạch nhãn đa giao
thức
Chuyển đổi địa chỉ mạng
Mạng ngang hàng
Bộ ghi video cá nhân
Chất lượng trải nghiệm
Chất lượng dịch vụ
Siêu nút -Lõi
Siêu nút - Theo dõi

Set-Top-Box
Time to live
User Datagram Protocol
User Equipment
Video Hub Office
Voice over IP
Voice on Demand
Wireless Local Area Network

Hộp chuyển đổi tín hiệu
Thời gian sống
Giao thức dữ liệu người dùng
Thiết bị đầu cuối người dùng
Trung tâm nguồn video
Thoại trên giao thức Internet

Thoại theo yêu cầu
Mạng cục bộ không dây

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

5


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Danh mục bảng biểu

DANH MỤC BẢNG BIỂU

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

6


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

7

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet băng rộng đã làm thay đổi cả
về nội dung và kĩ thuật truyền hình. Hiện nay truyền hình có nhiều dạng khác nhau:
truyền hình số, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, truyền hình Internet và IPTV.
IPTV đang là cấp độ cao nhất và là công nghệ truyền hình của tương lai. Sự vượt trội
trong kĩ thuật truyền hình của IPTV là tính năng tương tác giữa hệ thống với người
xem, cho phép người xem chủ động về thời gian và khả năng triển khai nhiều dịch vụ
giá trị gia tăng tiện ích khác trên hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.
Hệ thống IPTV cơ bản sử dụng mô hình client/server (C/S) để cung cấp dịch vụ
IPTV, tuy nhiên bị giới hạn của dịch vụ truyền thông như là giới hạn băng thông, dung
lượng lưu trữ, năng lực xử lý… và chỉ có khả năng phục vụ tốt cho một số lượng nhất
định thuê bao. Cho nên, hiện nay giải pháp P2P đang được xem xét như là một giải
pháp tốt để xây dựng mạng với những ưu thế riêng của nó qua việc giúp người sử dụng
chia sẻ dịch vụ ngang hàng dễ dàng và thuận lợi hơn trong việc mở rộng thuê bao.
Thành công lớn của các hệ thống P2P cho mục đích chia sẻ dữ liệu mở ra con đường
dẫn tới một ứng dụng hoàn hảo trên Internet là video trực tuyến P2P. Do đó em đã
chọn đề tài: “Nâng cao chất lượng IPTV sử dụng mạng ngang hàng”.
Nội dung đồ án gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về IPTV.
Chương 2: Mạng ngang hàng và một số ứng dụng.
Chương 3: Giải pháp nâng cao chất lượng IPTV sử dụng mạng ngang hàng
P2P.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

8

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DỊCH VỤ IPTV
1.1.

Giới thiệu chung về IPTV

Khái niệm IPTV.
IPTV-Internet Protocol Television, là một loại công nghệ truyền hình mới, sử
dụng mạng IP hiện thời để phân phối nội dung audio-video đến khách hàng. Nó sử
dụng các kĩ thuật nén video để làm giảm dữ liệu phát đến phía khách hàng. Sau đó,
phương tiện số đã nén được chuyển đến khách hàng qua mạng IP tiêu chuẩn. Người sử
dụng có thể thông qua máy vi tính (PC) hoặc máy thu hình cộng với hộp phối ghép set
top box để sử dụng dịch vụ IPTV.
Theo định nghĩa đưa ra bởi ITU-T Focus Group lần đầu họp tại Geneva (Thụy
Sĩ) tháng 7 năm 2006 : IPTV là các dịch vụ đa phương tiện phân phối truyền hình /
audio / text / đồ hoạ / dữ liệu trên các mạng dựa trên nền IP được quản lý để cung cấp
chất lượng dịch vụ (QoS) / chất lượng trải nghiệm (QoE), tính bảo mật, tính tương tác
và tính tin cậy.
1.1.1.

Hình 1.1. Hai biện pháp triển khai dịch vụ.[1]
Thay vì nhận tín hiệu truyền hình theo kiểu truyền thống hoặc tín hiệu vệ tinh
hoặc qua cáp, IPTV cho phép TV được kết nối trực tiếp vào đường mạng Internet của
gia đình thu tín hiệu. Có thể thấy dịch vụ truyền hình đã được tích hợp trực tiếp với
dịch vụ kết nối mạng Internet.

Hiện có hai phương pháp chính thu tín hiệu truyền hình Internet. Thứ nhất, sử
dụng máy tính kết nối với dịch vụ truyền hình IPTV để nhận tín hiệu sau đó chuyển
đổi thành tín hiệu truyền hình truyền thống trên những chiếc TV chuẩn. Thứ hai, sử
dụng một bộ chuyển đổi tín hiệu (set top box - STB). Thực chất bộ chuyển đổi tín hiệu
này cũng chỉ đóng vai trò như một chiếc PC như ở phương pháp thứ nhất. Cùng với sự
SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

9


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

phát triển của công nghệ chắc chắn sẽ có những sản phẩm TV có thể kết nối và thu
nhận tín hiệu truyền hình trực tiếp từ đường truyền Internet.
Nguyên tắc hoạt động.
Trong các hệ thống quảng bá tiêu chuẩn, tất cả các kênh quảng bá thông thường
(ví dụ, CNN, HBO,…) được phân phối đến STB tại nhà (qua cáp, vệ tinh hoặc không
trung). Có thể có đến hàng trăm kênh, tất cả đều được phân phối đồng thời. STB chỉnh
đến kênh yêu cầu theo lệnh điều khiển từ xa của khách hàng. Do sự điều chỉnh cục bộ
này, sự chuyển kênh diễn ra gần như ngay lập tức.
Để giữ băng thông trên đường truyền cuối đến nhà, các hệ thống IPTV được
thiết kế để phân phối chỉ một kênh được yêu cầu đến STB. Có thể có một vài chương
trình (kênh) được truyền đến các địa chỉ IP khác nhau trong cùng một nhà (có nghĩa là
các STB khác nhau hoăc các bộ nhận IP khác nhau). Để chuyển kênh, các yêu cầu đặc
biệt được gửi vào mạng truy nhập, yêu cầu chuyển kênh. Về bản chất, trong các hệ
thống IPTV, chuyển kênh được tạo ra trong mạng chứ không phải trên STB cục bộ.
1.1.2.

IPTV và Triple-play.
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.
1.1.3.

Các ưu điểm và thách thức của dịch vụ IPTV.
a. 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
1.1.4.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

10


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

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.
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.
b. 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.
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
SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

11


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

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.
1.2.

Mô hình tổng quát mạng IPTV
Từ nguồn nội dung tới đầu cuối người dùng có hể chia làm 4 phần: nghiệp vụ
cung cấp và giới thiệu các nội dung, nghiệp vụ chuyển tải, nghiệp vụ tiếp nối đầu cuối
và nghiệp vụ quản trị. Sơ đồ khối biểu thị các chức năng của nghiệp vụ IPTV như hình
sau:

Hình 1.2. Mạng tổng thể IPTV.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

12

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

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.
1.2.1.

Mạng truyền tải (truyền dẫn).
Đây là mạng cáp IP. Đối với luồng media có hình thức nghiệp vụ không giống
nhau 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 truyền dẫn chia thành hai thành phần chính gồm: mạng lõi (core network)
và mạng truy cập (access network):
 Mạng lõi: Mạng này liên kết các mạng truy cập đảm nhiệm việc kết nối đến các thiết
bị phía người sử dụng. Mạng này có thể là mạng phân phối quốc gia Gigabit Ethernet
hoặc IP/MPLS cộng với các mạng phân phối vùng khác (có hỗ trợ chuẩn carrier-Grade
Ethernet). Nội dung được quản lý thường tập trung và xử lý trong mạng phân phối
quốc gia trước khi được phân phối đến các mạng truy cập. Tuy nhiên, với khả năng lựa
chọn các nội dung không được quản lý từ những nhà cung cấp nội dung thứ 3, nội
dung không được quản lý cũng được truyền trên mạng lõi đến khách hàng thông qua

Internet.
 Mạng truy cập: Có nhiều phương thức khác nhau kết nối thiết bị cuối của khách hàng
đến mạng truyền dẫn thông qua STB. Các kỹ thuật phổ biến hiện nay chủ yếu là
xDSL, mạng lai cáp quang và cáp đồng trục (HFC), mạng cáp quang như FTTN
(Fiber-To-The-Node) nhằm mở rộng nhiều đối tượng khách hàng (chứ không chỉ bó
buộc trong kết nối xDSL hay cáp). Do băng thông của những mạng truy cập đều rất
giới hạn, để phục vụ cho tất cả các khách hàng truy cập đồng thời các kênh truyền
hình, kỹ thuật multicasting được ứng dụng rộng rãi cho phép phân phối linh hoạt dữ
liệu video trên ITPV. Thay vì dùng kỹ thuật unicasting phải mất nhiều dòng nội dung
trực tiếp truyền trên toàn mạng, kỹ thuật multicasting tiết kiệm băng thông và tối thiểu
việc sao chép không cần thiết các gói dữ liệu. Chỉ một dòng truyền cho mỗi dữ liệu
video duy nhất sẽ được chia xẻ bởi một nhóm các khách hàng cùng yêu cầu nội dung
trực tiếp giống nhau. Dữ liệu chỉ được sao chép ở các nhánh thích hợp, có thể tạo
thành các dòng truyền con (substream) để cung cấp cho một nhóm khách hàng hoặc
chỉ một khách hàng
1.2.2.

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. Set top box là thiết bị phía khách hàng giao tiếp với
thiết bị cuối của người sử dụng (như: TV, PC, hoặc laptop) và đường DSL hoặc đường
1.2.3.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

13


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

cáp. STB thường cài đặt phần mềm client (middleware) để nhận dữ liệu hướng dẫn
chương trình, giải mã dữ liệu video MPEG-2, MPEG-4 và hiển thị trên màn hình.
Ngoài ra, dùng trình duyệt Web cũng có thể nhận được dữ liệu hướng dẫn chương
trình từ server trung tâm. STB có thể được tích hợp với modem DSL hoặc modem cáp,
hoặc thậm chí tích hợp với switch IEEE 802.11 dùng kết nối mạng truy cập Internet
trong nhà. Tóm lại hộp STB thực hiện 3 chức năng sau:
 Nối tiếp vào mạng băng tần rộng, thu phát và xử lý số liệu IP và luồng video.
 Tiến hành giải mã luồng video MPEG-2, MPEG-4, WMV, Real... đảm bảo video
VOD hiển thị lên màn hình ti vi các số liệu...
 Phối hợp với bàn phím đảm bảo các thao tác trên HTML mạng, tiến hành gửi nhận
email… Hộp STB đảm nhiệm các nhiệm vụ trên chủ yếu dựa vào bộ vi xử lý.
Bộ quản trị.
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. Ta thấy trong mạng IPTV có 3 dạng luồng tín
hiệu: luồng quảng bá BTV, luồng truyền đến địa điểm theo yêu cầu VOD và luồng
nghiệp vụ giá trị gia tăng. Ta xét các phương thức truyền tín hiệu thị tần. Có 3 phương
thức truyền trực tiếp hiện trường, truyền quảng bá có định thời gian và truyền tới điểm
VOD. Khi truyền hình trực tiếp đồng thời ta lấy nội dung này lưu vào bộ nhớ để phát
lại vào truyền hình quảng bá định thời gian hoặc làm nguồn các tiết mục cho truyền
hình VOD. Đối với tiết mục quảng bá có định thời IPTV dùng phương pháp truyền
phát đa điểm IP có tiết kiệm băng tần tức là phương thức multicast. Phương thức này
thực hiện "nhất phát, đa thu". Dùng phương thức này, mỗi tiết mục mạng cáp chỉ phát
một luồng số liệu thời gian thực (real time) không liên quan tới số người xem tiết mục
này. Phương thức này có thể truyền phát cho hàng nghìn thuê bao.
IPTV cung cấp đồng thời hình ảnh (video) và âm thanh (audio) trên mạng cáp.
Để đảm bảo chất lượng của 2 loại tín hiệu trên IPTV dùng phương pháp đồng bộ A/V
thông qua một server duy nhất thu thập các dữ liệu tại hiện trường, văn bản sử dụng
theo khuyến nghị truyền dẫn thời gian thực RTP. IPTV dùng kỹ thuật nén thị tần có

hiệu suất cao nên băng tần truyền dẫn tại 800kbit/s có thể tiếp cận với băng tần thu
DVD nên tạo điều kiện cho các nhà khai thác dễ dàng phát triển các dịch vụ video.
Mạng chuyển tải CDN gồm nhiều server cache phân bố tại các khu vực tập trung thuê
bao, Khi có yêu cầu của thuê bao, cache server chuyển lên VOD server trong mạng
nguồn cung cấp, tìm nội dung phù hợp và chuyển tải cho thuê bao sự hoạt động của
các server trong mạng chuyển tải dựa trên kỹ thuật cân bằng phụ tải toàn cục (GSLB).
Trong quá trình truyền đưa multimedia IPTV có thể dùng khóa mật mã đảm bảo độ an
toàn của nội dung truyền dẫn.
IPTV áp dụng các khuyến nghị quốc tế về tiêu chuẩn, như khuyến nghị về
truyền dẫn thời gian thực (RTP), khuyến nghị về khống chế thời gian thực (RTCP)...
IPTV cũng cùng làm việc với máy tính dùng hệ điều hành UNIX, VIC/VAT,
Apple và Quick Time.
Hiện nay cách thức mã hóa video của luồng chủ của IPTV theo MPEG-2,
MPEG-4, H.264/AVC; Real Microsoft UWMV-9. Trong đó, MPEG-2 và MPEG-4
1.2.4.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

14


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

được phát triển mạnh. H.264 là luật mã hóa thị tần của ITU-T đề xuất thích hợp cho
các hệ thống công cộng. Do đó H.264 có khả năng thành cách mã hóa chính của IPTV.
Như đã nêu ở trên, nghiệp vụ IPTV chính là phục vụ cho các hộ gia đình.
Phương thức tiếp nhập băng rộng tới gia đình thường dùng phương pháp truy nhập
ADSL, nhưng vì IPTV thiết lập tới user nghiệp vụ multimedia thời gian thực và tương

tác nên ADSL không thỏa mãn các yêu cầu của IPTV. Cáp quang truyền dẫn tới tận
nhà FTTH được công nhận là phương thức chuyển tải tối ưu. Cáp quang có băng tần
rất rộng và có khả năng truyền dẫn hai hướng đối xứng đảm bảo được yêu cầu truyền
hình ảnh động theo hai hướng với chất lượng cao.
1.3.

Cấu trúc chức năng và các thành phần 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.

Hình 1.3. Cấu trúc chức năng và các thành phần dịch vụ cho IPTV.[2]
Cung cấp nội dung.
Tất cả nội dung được sử dụng bởi dịch vụ IPTV, bao gồm VoD và truyền hình
quảng bá sẽ phải thông qua chức năng cung cấp nội dung, ở đó các chức năng tiếp
nhận, chuyển mã và mã hóa sẽ tạo nên các luồng video số có khả năng được phân phối
qua mạng IP
1.3.1.

Phân phối nội dung.
Tất cả nội dung được sử dụng bởi dịch vụ IPTV, bao gồm VoD và truyền hình
quảng bá sẽ phải thông qua chức năng cung cấp nội dung, ở đó các chức năng tiếp
1.3.2.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

15

Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

nhận, chuyển mã và mã hóa sẽ tạo nên các luồng video số có khả năng được phân phối
qua mạng IP.
Khối phân phối nội dung bao gồm các chức năng chịu trách nhiệm về việc phân
phối nội dung đã được mã hoá tới thuê bao. Thông tin nhận từ các chức năng vận
truyển và điều khiển IPTV sẽ giúp phân phối nội dung tới thuê bao một cách chính
xác. Chức năng phân phối nội dung sẽ bao gồm cả việc lưu trữ các bản copy của nội
dung để tiến hành nhanh việc phân phối, các lưu trữ tạm thời (cache) cho VoD và các
bản ghi video cá nhân. Khi chức năng thuê bao liên lạc với chức năng điều khiển IPTV
để yêu cầu nội dung đặc biệt, thì nó sẽ gửi tới chức năng phân phối nội dung để có
được quyền truy cập nội dung.
Điều khiển IPTV.
Các chức năng điều khiển IPTV là trái tim của dịch vụ. Chúng chịu trách nhiệm
về việc liên kết tất cả các chức năng khác và đảm bảo dịch vụ hoạt động ở cấp độ thích
hợp để thoả mãn nhu cầu của khách hàng. Chức năng điều khiển IPTV nhận yêu cầu
từ thuê bao, liên lạc với chức năng phân phối và vận chuyển nội dung để đảm bảo nội
dung được phân phối tới thuê bao. Một chức năng khác của điều khiển IPTV là cung
cấp hướng dẫn chương trình điện tử EPG (Electronic Program Guide), EPG được thuê
bao sử dụng để chọn nội dung theo nhu cầu. Chức năng điều khiển IPTV cũng sẽ chịu
trách nhiệm về quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Rights Management) được
yêu cầu bởi thuê bao để có thể truy cập nội dung.
1.3.3.

Chức năng vận chuyển IPTV.
Sau khi nội dung yêu cầu từ thuê bao được chấp nhận, chức năng vận chuyển
IPTV sẽ chịu trách nhiệm truyền tải nội dung đó tới thuê bao, và cũng thực hiện truyền

ngược lại các tương tác từ thuê bao tới chức năng điều khiển IPTV.
1.3.4.

Chức năng thuê bao.
Chức năng thuê bao bao gồm nhiều thành phần và nhiều hoạt động khác nhau,
tất cả đều được sử dụng bởi thuê bao để truy cập nội dung IPTV. Một số thành phần
chịu trách nhiệm liên lạc thông tin với chức năng truyền dẫn, ví dụ như truy cập
getway kết nối với DSLAM, hay trình STB sử dụng trình duyệt web để kết nối với
Middleware server. Trong chức năng này, STB lưu trữ một số các thành phần quan
trọng như các key DRM và thông tin xác thực user. Khối chức năng thuê bao sẽ sử
dụng EPG cho phép khách hàng lựa chọn hợp đồng để truy cập và yêu cầu nó từ các
chức năng điều khiển IPTV. Nó cũng nhận các giấy phép số và các key DRM để truy
cập nội dung.
1.3.5.

Bảo an.
Tất cả các chức năng trong mô hình IPTV đều được hỗ trợ các cơ chế bảo an tại
các cấp độ khác nhau. Chức năng cung cấp nội dung sẽ có bộ phận mật mã được cung
cấp bởi nhà cung cấp nội dung. Chức năng phân phối nội dung sẽ được đảm bảo thông
qua việc sử dụng DRM. Các chức năng điều khiển và vận chuyển sẽ dựa vào các
chuẩn bảo an để tránh các thuê bao không được xác thực có quyền sửa đổi và truy cập
1.3.6.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

16


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

nội dung. Chức năng thuê bao sẽ bị giới hạn sử dụng các cơ chế bảo an được triển khai
tại STB và Middleware server. Tóm lại, tất cả các ứng dụng và các hệ thống hoạt động
trong môi trường IPTV sẽ có các cơ chế bảo an luôn sẵn sàng được sử dụng để trách
các hoạt động trái phép.
1.4.

Phương thức phát truyền tín hiệu IPTV.
Nói một cách giản đơn, trong hệ thống IPTV hình ảnh video do các phần cứng
thu thập theo thời gian thực (real time), thông qua phương thức mã hóa (như MPEG
2/4...) tạo thành các luồng tín hiệu số. Sau đó, thông qua hệ thống phần mềm, IPTV
phát truyền vào mạng cáp. Đầu cuối của các user tiếp nhận, lựa chọn, giải mã và
khuếch đại.
Trong hệ thống IPTV có 2 phương thức truyền đa tín hiệu đã được dự định
trước (scheduled programs). Đó là:
 Phát quảng bá (broadcasting), truyền phát tới mọi nơi.
 Phát đến địa điểm theo yêu cầu (on demand).
Nguyên lý hoạt động của hệ thống quảng bá, các chương trình được vẽ ở hình
sau:

Hình 1.4. Hệ thống quảng bá.
Trong đó MBone (mạng xương sống của hệ thống đa điểm) chính là đường trục
Internet. Tuy nhiên người sử dụng chỉ theo lệnh của bộ quản lý nội dung (content
manager) để được giới thiệu nội dung chương trình hữu quan. Chương trình cụ thể do
rất nhiều bộ IPTV server thu thập được hoặc cùng do các server của mạng MBone
cung cấp.
Hoạt động của hệ thống VOD IPTV được miêu tả như hình sau:

Hình 1.5. Hệ thống V0D của IPTV.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

17


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

Các bước thực hiện VOD như sau:
1. Một thuê bao được chứng nhận nhập mạng và chịu sự quản lý của bộ quản lý
EPG.
2. Thuê bao muốn yêu cầu một nội dung nào đó. Thuê bao gửi yêu cầu đến
EGP.
3. EGP cho biết địa chỉ của server cần tìm.
4. Thuê bao gửi yêu cầu tới server đó.
5. Server dựa theo yêu cầu của thuê bao mà cung cấp nội dung.
Trên đây chỉ là một thí dụ đơn giản nhất. Hiện nay các nhu cầu nghiệp vụ của
IPTV rất đa dạng nên cấu trúc mạng phức tạp hơn nhiều.
1.5.

Một số dịch vụ cung cấp bởi 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.
Dịch vụ truyền hình quảng bá.
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.
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..
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 đầy đủ các tính năng như một kênh TV bình thường.
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 thể trả tiền PPV (Pay-per-view) và xem tại các thời điểm tùy ý.
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.
1.5.1.






Dịch vụ theo nhu cầu.
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

1.5.2.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

18


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

khuyến khích khán giả mua phim, người xem sẽ được xem qua các bản tóm tắt phim,
xem trước các đoạn phim demo rồi mới quyết định có mua hay không.
VoD có thể phân loại thành VoD miễn phí (Free on Demand - FoD) và VoD trả
tiền.
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.
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.
Music on Demand: Các thuê bao có thể xem những clip ca nhạc theo yêu cầu
giống như dịch vụ VoD.
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.
Dịch vụ tương tác.

Personal Video Recorder (PVR), Client Personal Video Recording (cPVR):
Trong trường hợp này, thuê bao có thể thu lại các chương trình vào thý mục của mình,
các thuê bao sẽ trả tiền thông qua tài khoản. Đối với nội dung đã được 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.
Networked Personal Video Recorder (nPVR): PVR 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 trước chỉ những chương trình được chọn,
những chương trình này có thể được ghi lại với mục đích điều khiển lưu trữ dữ liệu.
Guess and 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.
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.
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.
1.5.3.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

19


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

Dịch vụ thông tin và truyền thông.
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, ..
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, …
TV Messaging: Chức năng này cho phép người xem TV có thể chat trực tiếp
với nhau thông qua hệ thống 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 ..
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.
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.
1.5.4.

1.6.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ của IPTV.

Khái niệm về chất lượng dịch vụ - QOS.
QoS là một lĩnh vực phức tạp, đã có nhiều định nghĩa được đưa ra, tuy nhiên,

thực tế không có định nghĩa nào được xem là chung và chính thức.
Theo khuyến nghị E.800 của tiêu chuẩn ngành viễn thông thuộc Tổ chức viễn
thông quốc tế ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication
Standardization Sector) “QoS là tập hợp các yếu tố tác động đến sự hài lòng của khách
hàng đối với một dịch vụ viễn thông nào đó”.
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) định nghĩa QoS là: “tập
hợp các đặc trưng về định tính và định lượng của một hệ thống truyền dẫn đa phương
tiện nhằm đạt được các chức năng yêu cầu của một dịch vụ cụ thể”.
Nhà sản xuất thiết bị mạng hàng đầu Cisco thì đưa ra khái niệm: “QoS là thuật
ngữ được dùng để xác định khả năng đảm cung cấp các cấp độ dịch vụ khác nhau với
những hình thức lưu lượng khác nhau của mạng”. QoS cho phép chỉ định mức độ ưu
tiên đối với các lưu lượng khác nhau và cho phép xác định cấp độ chất lượng dựa vào
độ rộng băng thông hoặc thời gian trễ… QoS được định nghĩa “là một tập hợp các
công cụ cho phép người quản trị mạng có thể đảm bảo chắc rằng cấp độ tối thiểu của
các dịch vụ được cung cấp một lưu lượng xác định”. ”. Một cách đơn giản, QoS có thể
hiểu là “khả năng phân biệt đối xử giữa các gói tin (packet) truyền qua mạng căn cứ
vào nội dung của gói tin đó”.
Các tham số QoS có thể được dùng để đo lường chất lượng của một dịch vụ,
đánh giá khả năng cung cấp dịch vụ của hệ thống mạng viễn thông… Đặc biệt, việc
theo dõi các tham số QoS giúp nhà cung cấp dịch vụ có thể đưa ra các giải pháp thích
1.6.1.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

20


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

hợp nhằm đảm bảo cung cấp QoS cho khách hàng( QoS mechanisms). Do tính quan
trọng của ứng dụng này, mà đôi khi thuật ngữ “QoS” còn được dùng thay cho “QoS
mechanisms).[3]
Các yếu tố ảnh hưởng đến QOS của IPTV.
Trên thực tế, có một số nguyên nhân chính gây ảnh hưởng tới chất lượng dịch
vụ IPTV, đó là: nội dung nguồn chất lượng kém, quá trình mã hóa sử dụng tại trung
tâm số liệu IPTV, độ dài GOP, gói tin hỏng, mất thứ tự gói tin, mất gói, trễ, rung pha
tín hiệu video, tranh chấp với các dịch vụ triple-play khác, các tham số cấu hình không
chính xác, và nghẽn máy chủ.
Nội dung nguồn chất lượng kém.
Nguồn video có thể là phim, băng từ tương tự, nội dung số (như máy chủ
video), hay chương trình truyền hình trục tiếp (tương tự hoặc số). Chất lượng của các
nguồn ban đầu ảnh hưởng rất lớn tới hiệu quả mã hóa và chất lượng tổng thể. Nhiễu
trong nội dung nguồn làm lãng phí các bit mã hóa. Điều quan trọng là nội dung nguồn
chất lượng kém sẽ ảnh hưởng tiêu cực tới chất lượng của nội dung được truyền tải qua
toàn mạng từ nguồn tới đối tượng sử dụng.
Quá trình mã hóa.
Cơ chế được sử dụng để mã hóa nguồn nội dung video có ảnh hưởng lớn đến
chất lượng hình ảnh khi xem của tín hiệu video cung cấp tới khách hàng. Các nhà cung
cấp dịch vụ IPTV thường sử dụng các hệ thống mã hóa MPEG-2, H.264/AVC, hay
VC-1 để nén nội dung trước khi truyền qua hạ tầng mạng IP. Tất cả các hệ thống này
có thể nén file với các tỉ lệ khác nhau. Các tín hiệu video với tỉ lệ nén cao sẽ giảm
băng thông cần thiết để truyền tải nó qua mạng, tuy nhiên chất lượng hình ảnh cảm
nhận được có thể là không cao. Các loại méo ảnh do quá trình mã hóa gây ra bao gồm:
Nghiêng hình.
Méo các khối hình ảnh.
Méo lượng tử.
Giật hình.
Sự lưu giữ những phần hình ảnh trên màn hình.

Sau khi đã chỉ ra một số loại méo có thể xuất hiện tại quá trình mã hóa, điều
hiển nhiên là trong một số tình huống, các nhà quản lý IPTV cần phải dung hòa giữa
các mức nén và độ khả dụng của các nguồn.
Độ dài GOP.
Cùng với các vấn đề liên quan tới quá trình nén, cấu trúc các GOP được sử
dụng trong luồng tín hiệu IPTV cũng liên quan đến chất lượng video. Lấy ví dụ, các
GOP ngắn hơn sẽ cho các mức chất lượng cao hơn nhưng sẽ mất chất lượng bởi khi tỉ
lệ nén giảm. trách nhiệm của các phòng kỹ thuật IPTV là tối ưu độ dài GOP để cung
cấp chất lượng hình ảnh cao nhất cho đối tượng sử dụng IPTV.
Gói tin hỏng.
Sự sai hỏng của các gói tin là yếu tố khác góp phần gây méo các tín hiệu IPTV.
Thông thường, sự sai hỏng các gói tin xuất hiện trong quá trình truyền dẫn và bao gồm
sự thay đổi số liệu mào đầu hay tải tin IPTV chứa trong một gói. Xung nhiễu điện từ là
một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra hỏng gói. Các kỹ thuật sửa lỗi tại các lớp
1.6.2.

a.

b.







c.

d.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

21


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

dưới của IPTVCM thường được sử dụng để xử lý các gói IPTV hỏng. Vì xác suất các
gói hỏng như vậy tới được bộ giải mã IPTVCD thường là hoàn toàn thấp.
e. Các gói tin đến sai thứ tự
Các gói tin bị định tuyến sai hoặc đến đích nhưng sai thứ tự có nguyên nhân từ
những suy giảm chất lượng mạng. Quá trình đệm gói là một trong những kỹ thuật
thường được sử dụng để xử lý vấn đề các gói đến sai thứ tự.
f. Mất gói.
Đối với một số ứng dụng như duyệt web và thư điện tử thì việc mất một số gói
không gây ảnh hưởng và người sử dụng không phát hiện ra. Tuy nhiên, mất một số gói
tin trên mạng IPTV có thể làm giảm mức độ hài lòng của đối tượng sử dụng khi xem
do bản chất được nén với tỉ lệ cao của các gói tim mang tín hiệu hình ảnh. Các kỹ
thuật nén như VC-1 và H.264/AVC cực kỳ nhạy cảm với các gói tin bị mất. Ví dụ, mất
một gói tin trong quá trình truyền hình ảnh trên kênh IP có thể dẫn đến hiện tượng xuất
hiện những chấm trên màn hình hoặc dừng các khung hình, trong một số trường hợp
người xem có thể thấy trống hình trong một hoặc vài giây. Tỉ lệ ảnh bị tác động bởi
mất gói phụ thuộc rất lớn vào số các điểm ảnh và loại thông tin chứa trong gói tin.
Các nhà cung cấp dịch vụ thường sử dụng một hoặc tổ hợp các kỹ thuật quản lý
mạng để giảm các tác động của mất gói đối với dịch vụ IPTV. Cụ thể là:
 Sử dụng cơ chế phát lại.
 Các phương pháp đánh dấu trễ.
 Kỹ thuật sửa lỗi trước (FEC) và xen bit.

 Kỹ thuật ACM.
g. Trễ.

Trễ là tham số dùng để đánh giá thời gian các gói IP truyền từ máy chủ IPTV
đến IPTVCD. Giá trị trễ thay đổi tùy thuộc vào mạng. Các mức trễ thấp là điều kiện
quyết định đối với quá trình truyền tải tốt nội dung video tới đối tượng sử dụng. Nếu
trễ quá cao, người dùng sẽ thấy sự suy giảm chất lượng hình ảnh như hình bị hỏng, các
khung hình bị dừng. Nguyên nhân gây ra trễ có thể từ việc không đủ băng thông để
truyền tải các kênh cho tới các dịch vụ IP băng thông cao tăng mức sử dụng của chúng
ngoài các giới hạn riêng. Phân bố các băng thông bổ sung cho lưu lượng video là một
trong những giải pháp hiệu quả nhất để giải quyết các vấn đề như trễ và mất gói.
h. Rung pha.

Các dịch vụ IPTV đặc biệt nhạy cảm với các trễ gây ra do các máy chủ quá tải,
quá trình định tuyến, nghẽn mạng và quá trình xếp hàng khi các gói tín hiệu video
SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

22


Đồ án tốt nghiệp Đại học

Chương I: Tổng quan về dịch vụ IPTV

truyền trên mạng. Chất lượng tín hiệu video phụ thuộc rất nhiều vào việc truyền tải
luồng các gói tin không với tốc độ không đổi. Bộ giải mã trong IPTVCD đòi hỏi luồng
các gói tin IP đến ổn định và tin cậy. Điều này đạt được qua quá trình tạo xung nhịp và
đồng bộ phức tạp giữa bộ giải mã trong IPTVCD và bộ mã hóa tại trung tâm dữ liệu
IPTV. Mọi sự biến động về thời gian tới của các gói quá sớm hay quá muộn dẫn đến
hiện tượng gọi là rung pha. Giá trị rung pha trong mạng IPTV khoảng ms.

l. Tranh chấp với các dịch vụ triple-play khác.

Video là một phần trong dịch vụ triple-play mà các nhà cung cấp dịch vụ đưa
ra. Yêu cầu đồng thời thoại, video và các ứng dụng tốc độ cao để kết nối các nguồn có
thể gây ra các vấn đề về chất lượng đối với dịch vụ IPTV. Để giải quyết vấn đề này,
các nhà cung cấp dịch vụ IPTV có thể ưu tiên truyền tải lưu lượng video nhằm ngăn
ngừa trễ và méo luồn tín hiệu IPTV.
m. Các tham số cấu hình không chính xác.

Có rất nhiều cấu hình cần được thực thi khi thiết kế mạng để hỗ trợ truyền tải
các dịch vụ IPTV. Tỉ lệ khung chung và khung I là hai đặc trưng cần đặc biệt quan tâm
do tác động tiềm tàng của chúng tới QoS.
n. Nghẽn máy chủ.

Các máy chủ có thể gây ảnh hưởng tiêu cực tới QoS nếu phần cứng của chúng
không được định cỡ chính xác để đáp ứng yêu cầu của các đối tượng sử dụng tại các
giờ cao điểm. Dấu hiệu chính của nghẽn máy chủ là các khung hình bị dừng khi xem
nội dung VoD hay các các kênh quảng bá.
1.7.

Kết luận.

Chương 1 đã đưa ra khái niệm IPTV, IPTV là một loại công nghệ truyền hình
mới, sử dụng mạng IP hiện thời để phân phối nội dung đến khách hàng. IPTV có nhiều
ưu điểm thể hiện ở sự tích hợp đa dịch vụ, tính tương tác cao. Mạng tổng thể IPTV
gồm có mạng nội dung, mạng Headend, mạng quản lý, mạng truyền tải, mạng truy
nhập và mạng đầu cuối. Các dịch vụ chính mà IPTV cung cấp là truyền hình theo yêu
cầu, dịch vụ thông tin, ứng dụng tương tác… IPTV hứa hẹn mang đến cho khách hàng
những dịch vụ mang tính giải trí cũng như một kho tài nguyên thông tin mà khách
hàng dễ dàng tìm kiếm. Ngoài ra, chương 1 còn chỉ ra các chức năng của dịch vụ

IPTV,các giao thức mạng.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

23


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương II: Mạng ngang hàng và một số ứng dụng

CHƯƠNG II: MẠNG NGANG HÀNG VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG.

2.1.

Giới thiệu mạng ngang hàng P2P.

2.1.1. Giới thiệu.
Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer – P2P) bắt đầu xuất hiện từ 1999 và đã thu hút
sự quan tâm của giới CNTT trong những năm gần đây. Đặc biệt việc áp dụng các mô
hình P2P trong việc xây dựng những ứng dụng chia sẻ file (file sharing), điện thoại
trên nền Internet (Internet-based telephony) đã đạt được nhiều thành công.
Hiện nay các ứng dụng P2P chiếm khoảng 50% (thậm chí 75%) băng thông trên
Internet. [4],[5],[6].
2.1.2. Định nghĩa.
“Mạng ngang hàng” là một kiểu mạng được thiết kế cho các thiết bị trong đó có
chức năng và khả năng của các thiết bị đó là như nhau.
Mạng P2P không có khái niệm máy trạm (client) hay máy chủ (server), mà chỉ
có khái niệm các node (peers) đóng vai trò như cả client và server.

Hình 2.6. Mô hình Client/ Server( trái) và mô hình peer to peer( phải).
Mạng ngang hàng là một hệ thống phân tán đặc biệt trong tầng ứng dụng, ở đó
mỗi cặp điểm nút có thể giao tiếp với nhau thông qua giao thức định tuyến trọng các
tầng mạng ngang hàng. Mỗi điểm nút giữ 1 đối tượng dữ liệu nào đó có thể là nhạc,
ảnh, tài liệu,..vv... Mỗi điểm nút có thể truy vấn tới đối tượng nó cần từ các điểm nút
khác thông qua kết nối logic trong tầng mạng ngang hàng.
Overlay network:Là mạng máy tính được xây dựng trên nền của một mạng
khác. Các nodes trong mạng overlay được xem là nối với nhau bằng liên kết ảo
(logical links), mỗi liên kết ảo có thể bao gồm rất nhiều các liên kết vật lí của mạng
nền.
Rất nhiều các mạng P2P được gọi là overlay networks vì nó được xây dựng và
hoạt động trên nền của Internet. VD: Gnutella, Freenet, DHTs ….
Dial-up Internet cũng là một overlay network trên nền telephone network.

SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

24


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương II: Mạng ngang hàng và một số ứng dụng

2.1.3. So sánh mô hình peer to peer với mô hình client/server.
Bảng 2.1. So sánh mô hình peer to peer và client/server.
P2P
-Một mạng ngang hàng cho phép các
node (PCs) đóng góp, chia sẻ nguồn tài
nguyên với nhau.Tài nguyên riêng rẽ của
các node (ổ cứng, CD-ROM, máy in ….

Các nguồn tài nguyên này có thể được
truy cập từ bất cứ node nào trong mạng.
- Các node đóng vai trò như cả Client
(truy vấn thông tin) và Server (cung cấp
thông tin).

Client/ Server
-Dữ liệu được lưu trữ ở một Server trung
tâm, tốc độ cao (Tốc độ truy cập thường
lớn hơn so với mạng (P2P).

- Khi một máy client yêu cầu lấy thông tin
về thời gian nó sẽ phải gửi một yêu cầu
theo một tiêu chuẩn do server định ra, nếu
yêu cầu được chấp nhận thì máy server sẽ
trả về thông tin mà client yêu cầu.
Ưu điểm
- Không cần server riêng, các client chia - Tốc độ truy cập nhanh.
sẻ tài nguyên. Khi mạng càng được mở - Khả năng mở rộng cao.
rộng thì khả năng hoạt động của hệ thống - Hoạt động với bất kì loại ứng dụng nào.
càng tốt.
- Sử dụng được với các ứng dụng chia sẻ
- Rẻ.
cơ sở dữ liệu .
- Dễ cài đặt và bảo trì.
- Đáng tin cậy hơn (có server riêng).
- Thuận lợi cho việc chia sẽ file, máy in,
CD-ROM v.v…
Nhược điểm
-Chậm

-Cần server riêng
-Không tốt cho các ứng dụng cơ sở dữ -Đắt ( chi phí triển khai lớn )
liệu
-Phức tạp trong việc bảo trì và duy trì
-Kém tin cậy
mạng
2.2.

Kỹ thuật thực hiện mạng ngang hàng.

2.2.1. Cấu trúc mạng ngang hàng.
Cấu trúc mạng ngang hàng được hình thành dựa trên số lượng nút và việc định
tuyến chia sẻ dữ liệu giữa các nút trong cùng một mạng. Theo đó, cấu trúc mạng
ngang hàng có thể được phân chia ra thành mạng ngang hàng có cấu trúc và mạng
ngang hàng phi cấu trúc.
Mạng ngang hàng có cấu trúc: trong mạng ngang hàng này, các peer tao
thành cấu trúc hình học dạng cây hoặc một dạng đồ thị cụ thể. Với một cấu trúc hình
học được hình thành và duy trì như vậy đảm bảo cho các peer tham gia khám phá và
chia sẻ dữ liệu một cách nhanh chóng và đáng tin. Tuy nhiên, vấn đề phát sinh nếu có
peer tham gia hoặc rời khỏi hệ thống. Khi đó, cấu trúc hệ thống mạng ngang hàng phải
cập nhật lại. Khi có peer đã được dự tính rời đi, các hoạt tái cấu trúc dạng cây được
thực hiện. Nhưng nếu peer đó rời đi mà không dự tính trước, cấu trúc bị phá hủy và
phải xây dựng lại từ đầu.
SVTH: Trần Thị Hương-D12VT2

25