Nghiên cứu việc triển khai dịch vụ IPTV trên mạng WiAXt

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Đề tài “Nghiên cứu việc triển khai dịch vụ IPTV trên mạng WiAX” tập
trung nghiên cứu các vấn đề sau:
 Tổng quan về IPTV
 Tổng quan về công nghệ WiMAX
 Triển khai IPTV trên WiMAX
 Thực hiện mô phỏng và đánh giá hai phương thức truyền Unicast và
Multicast khi triển khai dịch vụ IPTV trên WiMAX

1


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thông nói chung và các
thầy cô trong khoa Công Nghệ Điện Tử Và Truyền Thông nói riêng đã tận tình
giảng dạy, truyền đạt cho e những kiến thức, kinh nghiệm quý trong suốt thời gian
qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Trịnh Thị Diệp, cô đã tận
tình hướng dẫn, trực tiếp chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Trong thời gian làm việc với cô, em cố gắng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích
và học tập được tinh thần làm việc với thái độ nghiêm túc, hiệu quả. Đây là những
điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và làm việc sau này.
Sau cùng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động viên,
đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ
án tốt nghiệp.
Sinh viên thực hiện
Chu Thị Thúy

2

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan nội dung của đồ án này là do em tìm hiểu tài liệu và làm
nên dưới sự định hướng của giáo viên hướng dẫn, không phải là bản sao chép của
bất cứ đồ án hay công trình đã có từ trước.
Nếu sai với những gì đã cam đoan em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Thái Nguyên, ngày….tháng….năm 2016
Sinh viên thực hiện

3


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
LỜI CẢM ƠN

i

ii

LỜI CAM ĐOAN iii
MỤC LỤC

iv

DANH MỤC HÌNH VẼ

vi

DANH MỤC BẢNG BIỂUviii

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ix
LỜI NÓI ĐẦU

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ IPTV

2

1.1. Giới thiệu chung về IPTV 2
1.1.1. Khái niệm IPTV

2

1.1.2. Nguyên tắc hoạt động 3
1.1.3. IPTV và Triple-play

4

1.1.4. Các đặc điểm cơ bản của IPTV

5

1.2. Cấu trúc mạng IPTV 8
1.3. Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV

12

1.4. Một số dịch vụ cung cấp bởi IPTV 12
1.4.1. Dịch vụ truyền hình quảng bá13

1.4.2. Dịch vụ theo nhu cầu 13
1.4.3. Dịch vụ tương tác

14

1.4.4. Dịch vụ thông tin và truyền thông
1.4.5. Các dịch vụ gia tăng khác
1.5. Một số giao thức mạng

15

15

16

1.5.1. Giao thức cho dịch vụ Multicast

16

1.5.2. Giao thức cho dịch vụ unicast 20
1.6. Sự khác biệt giữa IPTV và truyền hình Internet 21
4


1.7. Kết luận chương

23

CHƯƠNG 2. TRIỂN KHAI IPTV TRÊN WiMAX
2.1. Tìm hiểu chung về công nghệ WiMAX

24

24

2.2.1 Giới thiệu24
2.1.2. Những đặc điểm nổi bật của WiMAX

25

2.1.3 OFDM sử dụng trong công nghệ WiMAX

27

2.1.4. Các ứng dụng của công nghệ WiMAX

29

2.2. Triển khai công nghệ IPTV trên WiMAX 30
2.2.1 Các nhân tố thành công chính khi triển khai IPTV trên WiMAX 30
2.2.2 Cấu trúc hệ thống triển khai IPTV trên WiMAX

34

2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng IPTV trên WiMAX 41
2.3. Phương thức truyền khi triển khai IPTV trên WiMAX 44
2.3.1. Phương thức truyền Multicast 44
2.3.2. Phương thức truyền Unicast 49
2.3.3. So sánh hai phương thức truyền Unicast và Multicast
2.4. Kết luận chương

51

52

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG HAI PHƯƠNG THỨC TRUYỀN UNICAST VÀ MULTICAST
53
3.1. Tổng quan về phần mềm NS2

53

3.2. Lựa chọn phương pháp mô phỏng, mô phỏng và phân tích

55

3.2.1. Các thông số để đánh giá chất lượng dịch vụ IPTV trên WiMAX và lựa
chọn giải pháp 55
3.2.2. Thiết lập mô phỏng mạng NS2

57

3.2.3. Các mô hình mô phỏng59
3.2.4. Kết quả mô phỏng
3.4. Kết luận chương

61

67

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
5

68


PHỤ LỤC

70

6


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Hai cách triển khai dịch vụ
Hình 1.2. Mạng tổng thể

3

8

Hình 1.3. Kiến trúc mạng IPTV điển hình

10

Hình 1.4. Cấu trúc chức năng các thành phần cho dịch vụ IPTV
Hình 1.5. Các dịch vụ IPTV được cung cấp

12

12

Hình 1.6. Quá trình nhận và thông báo tới các thuê bao để join vào group G và
sourse S

20

Hình 2.1. Mô hình truyền thông của WiMax

24

Hình 2.2. So sánh giữa FDMA và OFDM

27

Hình 2.3. Tín hiệu và phổ OFDM 28
Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống OFDM 29
Hình 2.5. Sơ đồ khối của hệ thống WiMAX cung cấp dịch vụ IPTV 34
Hình 2.6. Mô hình hệ thống cho các ứng dụng IPTV

36

Hình 2.7. Sơ đồ cấu trúc dịch vụ IPTV trên WiMAX (cho thuê bao cố định) 36
Hình 2.8. Phân bố dịch vụ IPTV trên WiMAX cho thuê bao cố định và di động
36
Hình 2.9. Mô hình hệ thống đề nghị cho các ứng dụng IPTV trên WiMAX 37
Hình 2.10. Ngăn xếp để truyền dịch vụ IPTV trên WiMAX

38

Hình 2.11. Lớp MAC hỗ trợ QoS 39
Hình 2.12. Cấu trúc lớp vật lý

39

Hình 2.13. Sơ đồ thu phát vô tuyến

40

Hình 2.14. Tín hiệu video điều chế 16QAM nhận được ở một số kênh

43

Hình 2.15. Quá trình nhận và thông báo tới các thuê bao để join vào group G và
sourse S

49

Hình 3.1. Hình ảnh mô phỏng file NAM 54
7


Hình 3.2. Hình ảnh mô phỏng đồ thị sử dụng tracegraph

55

Hình 3.3. Mô hình mô phỏng phương thức truyền Uncast

60

Hình 3.4. Mô hình mô phỏng phương thức truyền Multicast

60

Hình 3.5a Hình ảnh file NAM khi chạy manguonunicast.tcl 61
Hình 3.5b. Hình ảnh file NAM khi chạy manguonMulticast.tcl
Hình 3.6a. Mất gói tin ở node 1 trong Unicast
Hình 3.6b. Mất gói tin trong Multicast

62

62

Hình 3.7a. Node 5 nhận kết nối mới trong Unicast

63

Hình 3.7b. Node 3 gửi tín hiệu tham ra group trong Multicast 63
Hình3.8a. Thông lượng các gói phát trong Unicast

64

Hình3.8b. Thông lượng các gói phát trong Multicast

64

Hình 3.9a. Thông lượng gói tin nhận trong Unicast

65

Hình 3.9b. Thông lượng gói tin nhận trong Multicast 65
Hình 3.10a. Phương thức truyền Unicast 66
Hình 310b. Phương thức truyền Multicast

8

66

61


9


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Một số ứng dụng và loại Multicast sử dụng 45

10


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết Thuật ngữ tiếng Anh

Thuật ngữ tiếng Việt

tắt
BTS

Base Transfer Station

Trạm thu phát gốc

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ chuyển mạch không
đồng bộ

IP

Internet Potocol

Giao thức internet

IPTV

Internet Protocol TV

Giao thức truyền hình kết
hợp mạng viễn thông

DSDV

Destination Sequence Distance Biến thể giao thức của định
Vector

OFDM

tuyến

Orthogonal frequency division Ghép kênh chia tần số trực
multiplexing

giao

OFDMA Orthogonal frequency division Đa truy nhập chia tần số trực

MAC

multiple access

giao

Medium access control layer

Lớp điều khiển truy nhập
môi trường

FEC

Forward Error Correction

Hiệu chỉnh lỗi tiến

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

LOS

Line of sight

Tia trong tầm nhìn thẳng

NLOS

Non line of sight

Tia trong tầm không nhìn
thẳng
11

MIMO

Multiple Input Multiple Output

Đa đầu vào đa đầu ra


vụ truyền hình số tới người dùng sử dụng giao thức IP trên kết nối băng rộng.
IPTV thường được cung cấp cùng với dịch vụ Video theo yêu cầu (VoD) và cũng
có thể cung cấp cùng với các dịch vụ Internet khác như truy cập Web và VoIP.
Đặc biệt, IPTV còn có khả năng triển khai trên nhiều mạng truy cập như PON,
HFC, WiMAX, 3G.
Trong khi đó, WiMAX (IEEE 802.16) cung cấp tính trong suốt cho mạng
lõi gói, với tốc độ truyền dữ liệu cao đáp ứng cho cả người dùng di động và cố
định. Lớp MAC của WiMAX hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực (rtPS) bảo đảm yêu

cầu về độ rộng băng tần và thời gian trễ nhỏ nhất cho các dịch vụ Video thông qua
chất lượng dịch vụ (QoS) vì sử dụng OFDM, OFDMA kết hợp với việc sử dụng kỹ
thuật hiệu chỉnh lỗi tiến (FEC). Chính những lý do đó khiến cho WiMAX trở
thành một lựa chọn tối ưu vượt qua các giải pháp như Cable, DSL cho các ứng
dụng IPTV để đảm bảo các yếu tố: số thuê bao lớn nhất, mạng truy nhập băng rộng
không dây hội tụ, xu hướng phát triển trong tương lai.
Xuất phát từ những lý do đó, cùng với sự định hướng của cô giáo Trịnh Thị
Diệp, em đã chọn đề tài “ Nghiên cứu việc triển khai dịch vụ IPTV trên mạng
WiMAX” với nội dung đồ án gồm:
Chương 1: Tổng quan về IPTV
Chương 2: Triển khai IPTV trên WiMAX
Chương 3: Mô phỏng đánh giá hai phương thức truyền Unicast và multicast
Do thời gian và kiến thức chuyên ngành còn có phần hạn chế, nên chắc
chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy
cô và các bạn để đồ án của em đầy đủ hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, Ngày…tháng 06 năm
2016
Sinh Viên

12


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ IPTV
1.1. Giới thiệu chung về IPTV
Kingston Communications, một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ở UK,
triển khai KIT (Kingston Interactive Television), và IPTV qua mạng băng rộng
DSL vào tháng 9 năm 1999 sau khi thử nghiệm dịch vụ TV và VoD. Nhà cung cấp
này đã thêm dịch vụ VoD vào hệ thống trong tháng 10 năm 2001 với hệ thống Yes
TV. Kingston là một trong những công ty đầu tiên trên thế giới triển khai IPTV và

IP VoD qua mạng ADSL.
Hiện nay, IPTV đã phát triển hầu khắp các nơi trên thế giới, từ châu Mỹ,
châu Âu, châu Á. Nhất là tại châu Á, với các thị trường như Hàn Quốc, Nhật Bản,
Trung Quốc và cả Việt Nam. Hiện Việt Nam đã có ba nhà cung cấp lớn là FPT
Telecom, VNPT và Viettel tham gia thị trường IPTV.Từ khi có khái niệm Internet,
nhu cầu trong mọi ứng dụng của nó tăng lên từng ngày. Giống như mọi dịch vụ
khác, truyền hình cũng ngày càng được quan tâm. Hiện nay, IPTV không còn là
một khái niệm quá mới mẻ.
Truyền hình tương tác (Internet Protocol Television – IPTV) là một công
nghệ truyền hình mới cho phép truyền các tín hiệu hình ảnh (video) và âm thanh
(audio) trong truyền hình qua các hệ thống mạng IP (Internet Protocol) tiêu chuẩn
đến khách hàng. Điều đặc biệt của IPTV là cho phép khán giả chủ động lựa chọn
những nội dung mình muốn xem. 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.
1.1.1. Khái niệm 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
13


tương tác và tính tin cậy.

14


Hình 1.1. Hai cách triển khai dịch vụ
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 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.
Hiện nay, việc kết nối Internet không dây không còn là điều khó, do đó các

15


nhà cung cấp dịch vụ hi vọng trong tương lai khách hàng có thể được hưởng
những dịch vụ cung cấp bởi IPTV không dây.
1.1.2. 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, chuyểnkênh được tạo ra trong mạng chứ không

phải trên STB cục bộ.
TV quảng bá sử dụng IP Multicast và IGMP để phân phối chương trình một
cách hiệu quả thông qua hệ thống. Một Multicast được thiết kế để cho phép nhiều
người sử dụng đồng thời truy cập phiên.
VoD triển khai các dịch vụ IP unicast sử dụng cơ chế điều khiển RTSP. Khi
có yêu cầu của người xem, chương trình được chọn sẽ được định vị từ trong mạng
(từ một server) và phát duy nhất đến người sử dụng. Điều này hiệu quả cho một
mạng có tính riêng tư giữa server và STB của người sử dụng.
1.1.3. 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
16


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 củaTriple
Play. IPTV được sử dụng để mô tả sự phân bố video qua mạng IP.
1.1.4. Các đặc điểm cơ bản của 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” (picturein-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
17


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 truyềnhình 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.

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
18


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. 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.
19


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

20


Hình 1.2. 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
21


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 nghệsợi 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.

22


Hình 1.3. Kiến trúc mạng IPTV điển hình
Video server
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 multicast tới STB. Video server chủ yếu được dùng cho VoD; tuy
nhiên, chúng cũng được dùng cho NPVR, cho phép thuê bao ghi lại nội dung từ xa
trên một thiết bị ở phía nhà vận hành. Thuộc tính kĩ thuật chung của các video
23


server là tính mở rộng, dưới dạng độ lưu trữ, số lượng luồng, phần mềm quản lý và
các loại giao diện.
Middleware
Middleware là một cơ sở hạ tầng phần mềm và phần cứng, kết nối các thành
phần của một giải pháp IPTV. Đó là một hệ thống vận hành phân phối hoạt động
trên cả các server tại vị trí nhà cung cấp và tại các STB. Middleware thực hiện cấu
hình đầu cuối, cung cấp cho các video server, các đường truyền chỉ dẫn chương
trình điện tử (EPG) cùng với nội dung, hoạt động như là một boot server cho STB
và đảm bảo rằng mọi STB đều chạy một phần mềm tương thích. Các thuộc tính kĩ
thuật của một middleware là tính tin cậy, tính mở rộng, khả năng giao diện với các
hệ thống khác.
CAS/DRM
Hệ thống truy cập có điều kiện (CAS) cho phép thực hiện bảo vệ nội dung.
Trước đây, một mạng video số chuyển mạch không yêu cầu CAS vì mạng sẽ thực
hiện các quyền về nội dung. Về mặt lý thuyết, điều đó sẽ vẫn đúng nếu thiết bị
thực hiện chức năng multicast cũng có thể xác định được người sử dụng có quyền
xem nội dung hay không. Trong một số thử nghiệm ban đầu của IPTV, nội dung
không được bảo vệ; tuy nhiên, nội dung này cũng không được coi là “tươi mới”.
Khi IPTV trở thành một xu hướng, các nhà cung cấp nội dung bắt buộc phải có
CAS và quản lý bản quyền số (DRM), DRM không những điều khiển việc xem
chương trình thời gian thực, mà còn điều khiển những gì diễn ra đối với nội dung
sau khi được xem một lần. Nói chung, hầu hết CAS/DRM là sự kết hợp của việc

xáo trộn và mã hoá bảo mật. Nguồn video được xáo trộn sử dụng từ điều khiển. Từ
điều khiển được gửi qua một bản tin được mã hoá bảo mật tới thiết bị giải mã. Mô
đun CAS/DRM trên thiết bị giải mã sẽ giải mã bảo mật từ điều khiển. Các thuộc
tính kĩ thuật của CAS/DRM là: tính mở rộng, khả năng tích hợp với bộ mã hoá,
video server và STB.
Hộp phối ghép STB
24


STB là một bộ phận thiết bị phía khách hàng, có nhiệm vụ giao diện với
người sử dụng, truyền hình và mạng của nó. Đối với truyền hình và VoD, STB hỗ
trợ một EPG cho phép người sử dụng đi lướt qua các chương trình. STB biến đổi
một tín hiệu nén số đã xáo trộn thành tín hiệu được gửi đến ti-vi. STB làm chủ
middleware và được chỉ định trở thành trung tâm của hạ tầng liên lạc trong nhà.
Thế hệ đầu tiên của STB cung cấp các tính năng tối thiểu (EPG, giải mã và có thể
là một số chức năng ghi hình cá nhân) để giữ cho giá cả không bị đắt. Các thuộc
tính kĩ thuật của một STB là độ tin cậy, hỗ trợ giải mã, kích cỡ ổ đĩa ngoài, các loại
giao diện ngoài. Giá cả của chiếc STB là một trong những yếu tố quan trọng nhất
đối với bất kỳ nhà vận hành IPTV nào. Hệ thống MPEG-4 trên chip, với mức tích
hợp cao, có thể giúp hạ giá STB.
1.3. Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV
Một mạng IPTV có thể bao gồm nhiều thành phần cơ bản, nó cung cấp một
cấu trúc chức năng cho phép phân biệt và chuyên môn hoá các nhiệm vụ. Các
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.

25