Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của

Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ 6
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... 9
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................ 10
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 12
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH CÁP VIỆT NAM
VÀ CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG ..................................................................... 14
1.1

Tổng quan về Truyền hình Cáp Việt Nam – VTVcab. ............................... 14

1.1.1

Quá trình phát triển của VTVcab.......................................................... 14

1.1.2

Hệ thống mạng của VTVcab ................................................................ 16

1.1.3

Thực trạng hệ thống truyền hình cáp VTVcab ..................................... 21

1.2

Đặc điểm của mạng HFC và khả năng triển khai dịch vụ băng rộng. ......... 23

1.2.1

Đặc điểm mạng HFC ............................................................................ 23

1.2.2

Tổng quan về IPTV............................................................................... 25

1.2.3

Phân phối IPTV trên nền Internet của CATV ...................................... 27

1.3

Các dịch vụ IPTV có thể triển khai trên nền HFC ...................................... 29

1.3.1

Dịch vụ video IPTV .............................................................................. 30

1.3.1.1

Dịch vụ Video quảng bá ......................................................................... 30

1.3.1.2

Dịch vụ Video theo yêu cầu. ................................................................... 31

1.3.2

Dịch vụ âm thanh IPTV ........................................................................ 33

1.3.3

Dịch vụ trò chơi .................................................................................... 34

1.3.4

Dịch vụ Internet tích hợp ...................................................................... 34

1.3.5

Dịch vụ quảng cáo ................................................................................ 34

1.3.6

Dịch vụ tương tác .................................................................................. 35

1.3.7

Dịch vụ truyền hình hội nghị ................................................................ 36

CHƢƠNG 2. TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT KHI TRIỂN KHAI DỊCH VỤ
BĂNG RỘNG ........................................................................................................ 38
2.1

Chuẩn nén dữ liệu sử dụng. ......................................................................... 38
1


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

2.1.1

Tổng quan nén MPEG .......................................................................... 38

2.1.2

Tiêu chuẩn ITU-T H.264/AVC............................................................. 39

2.2

2.1.2.1

Giới thiệu về H.264/AVC ........................................................................ 39

2.1.2.2

Phạm vi ứng dụng của H.264/AVC ........................................................ 40

2.1.2.3

Ưu điểm của H.264/AVC ........................................................................ 41

Giao thức sử dụng trong mạng IPTV .......................................................... 42

2.2.1

Truyền dẫn Multicast ............................................................................ 42

2.2.2

Truyền dẫn Unicast ............................................................................... 43

2.2.3

Các giao thức khác ................................................................................ 44

2.3

Các tiêu chuẩn áp dụng cho chất lượng dịch vụ IPTV ................................ 44

2.3.1

Tiêu chí chất lượng tín hiệu video/audio .............................................. 44

2.3.2

Tiêu chí về truyền dẫn .......................................................................... 46

2.3.3

Tiêu chí thời gian tương tác .................................................................. 48

2.3.4

Tiêu chí đồng bộ giữa tín hiệu hình và tiếng ........................................ 48

2.3.5

Các tiêu chí chất lượng dịch vụ. ........................................................... 48

2.4

2.3.5.1

Độ khả dụng của dịch vụ ........................................................................ 48

2.3.5.2

Thời gian thiết lập dịch vụ ...................................................................... 49

2.3.5.3

Thời gian khắc phục dịch vụ................................................................... 50

Tham số đánh giá chất lượng dịch vụ QoS ................................................. 50

2.4.1

Cơ chế mã hóa, tốc độ bit và nội dung hình ảnh .................................. 50

2.4.2

Băng thông – Bandwidth ...................................................................... 52

2.4.3

Độ trễ - Delay ....................................................................................... 52

2.4.4

Độ biến thiên trễ - Delay variation/Jitter .............................................. 53

2.4.5

Mất gói - Packet loss ............................................................................. 53

2.4.6

Nghẽn trên server .................................................................................. 54

2.4.7

Mạng lõi, mạng truy nhập và mạng tại thuê bao .................................. 55

CHƢƠNG 3. PHƢƠNG ÁN TRIỂN KHAI DỊCH VỤ BĂNG RỘNG TRÊN
MẠNG HFC........................................................................................................... 56
3.1

Mô hình triển khai hệ thống IPTV/VoD trên mạng HFC............................ 56

3.1.1

Hệ thống Headend ................................................................................ 57

2


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

3.1.2

Hệ thống Middleware ........................................................................... 59

3.1.3

Hệ thống mạng phân phối nội dung (Content Distribution Network) .. 65

3.1.4

Hệ thống quản lý bản quyền số (Digital Right Management) .............. 68

3.1.5

Hệ thống Billing, VoD, STB (Set-top Box) ......................................... 69

3.2

Mô hình thực hiện các dịch vụ trong IPTV ................................................. 71

3.2.1

Cơ chế việc đăng ký người dùng .......................................................... 71

3.2.2

Cơ chế hủy bỏ đăng ký dịch vụ IPTV .................................................. 72

3.2.3

Cơ chế đăng ký kiểu thuê bao ............................................................... 73

3.2.4

Cơ chế hủy thuê bao ............................................................................. 74

3.2.5

Cơ chế phân phối nội dung. .................................................................. 76

3.2.6

Cơ chế lấy nội dung .............................................................................. 77

3.2.7

Cơ chế xuất bản nội dung ..................................................................... 79

3.2.8

Cơ chế xuất bản EPG ............................................................................ 81

3.2.9

Cơ chế VoD .......................................................................................... 82

3.3

Tính toán dung lượng và băng thông mạng ................................................. 84

3.3.1

Băng thông Streaming tại Node ............................................................ 85

3.3.2

Dung lượng lưu trữ tại Node................................................................. 86

3.3.3

Băng thông kết nối về Core .................................................................. 87

CHƢƠNG 4. PHƢƠNG ÁN TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM VÀ GIẢI PHÁP
NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG MẠNG HFC CỦA VTVCAB ..... 88
4.1

Phương án triển khai thử nghiệm ................................................................ 88

4.1.1

Sơ đồ hệ thống triển khai ...................................................................... 88

4.1.2

Kết quả đo các tham số chính. .............................................................. 90

4.1.3

Nhận xét và đánh giá chất lượng dịch vụ. ............................................ 96

4.2 Một số giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV/VOD trên mạng HFC
của VTVcab ........................................................................................................... 97
Nâng cao hiệu năng quản lý, theo dõi, giám sát hệ thống .................... 97

4.2.1
4.2.1.1

Các biện pháp đảm bảo QoS IPTV ở Head-end ..................................... 98

4.2.1.2

Các biện pháp đảm bảo QoS ở mạng quản lý ........................................ 98

4.2.1.3

Các biện pháp đảm bảo QoS ở Home network ...................................... 98

3


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

Các biện pháp đảm bảo QoS ở mạng truyền dẫn ................................... 99

4.2.1.4

Tối ưu thiết kế mạng đáp ứng chất lượng dịch vụ IPTV .................... 103

4.2.2
4.2.2.1

Thiết kế hiện tại của hệ thống mạng cáp tại Hà Nội ............................ 103

4.2.2.2

Sự cần thiết phải đầu tư cải tạo, nâng cấp mạng cáp quang ............... 105

4.2.2.3

Phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật và công nghệ ......................... 105

4.2.3

Triển khai DOCSIS 3.0 ....................................................................... 109

4.2.3.1

Tổng quan về DOCSIS 3.0.................................................................... 109

4.2.3.2

Triển khai DOCSIS 3.0 ......................................................................... 115

KẾT LUẬN .......................................................................................................... 119
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................... 120

4


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong luận văn dựa trên các
kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép bất kỳ kết
quả nghiên cứu của tác giả khác. Nội dung của luận văn có tham khảo và sử dụng
một số thông tin, tài liệu từ các nguồn sách, tạp chí được liệt kê trong danh mục các
tài liệu tham khảo.

Vũ Văn Sơn

5


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết
tắt
ABR

Adaptive Bitrate Streaming

Luồng tốc độ bit thích nghi

ACK

Acknowledgment

Cờ công nhận

ASI

Asynchronus Interface

Giao diện bất đồng bộ

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Chế độ truyền bất đồng bộ

CA

Conditionnal Access

Hệ thống truy cập có điều kiện

CAs

Certification Authorities

Cơ quan xác nhận

CAS

Customer Authorization System

Hệ thống chứng thực khách hàng

CATV

Cable Television

Truyền hình cáp

CDR

Call Detail Record

Bản ghi chi tiết cước phí

CDN

Content Delivery Network

Mạng phân phối nội dung

CGMS-A

Content Generation Management Hệ thống quản lý sao chép nội
System for Analog
dung đối với tín hiệu tương tự

CM

Cable Modem

Modem cáp

CMTS

Cable Modem Terminal System

Hệ thống đầu cuối modem cáp

Content Protection for
Recordable Media
Customer Relationship
Management

Data over Cable Service
Interface Specification
Digital Subscriber Line Access
Multiplexer

Bảo vệ nội dung đối với media có
thể ghi lại
Hệ thống quản lý quan hệ khách
hàng
Hệ thống quản lý bản quyền kỹ
thuật số
Đặc tả dữ liệu truyền qua dịch vụ
cáp
Bộ ghép kênh truy cập đường dây
thuê bao số

Digital Video Broadcasting

Hệ thống quảng bá video số

Dense Wave-length Division
Multiplexing
Entitlement Management
Message
Entitlement Control Message

Ghép kênh phân chia theo bước
sóng mật độ cao

CPRM
CRM
DRM
DOCSIS
DSLAM
DVB
DWDM
EMM
ECM

Từ tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

Digital Rights Management

6

Bản tin quản lý cấp quyền
Bản tin kiểm soát cấp quyền

Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

EPG

Electronic Program Guide

Hướng dẫn chương trình điện tử

HD

High Definition

Độ phân giải cao

HDCP

High-bandwidth Digital Content
Protection

HFC

Hybrid Fiber-Coax

Bảo vệ nội dung số băng thông
cao
Hệ thống lai cáp quang cáp đồng
trục

IGMP

Internet Group Management
Protocol

Giao thức quản lý nhóm Internet

IPTV

Internet Protocol Television

Truyền hình giao thức Internet

IPG

Interactive Program Guides

Hướng dẫn chương trình tương tác

IPR

Intellectual Property Rights

Quyền sở hữu trí tuệ

IRD

Intergrated Receiver Device

Thiết bị nhận tích hợp

Internet Protocol Television
Consumer Device
Key Management and
Authorization Server

Thiết bị người dùng IPTV

KVS

Key Selection Vector

Vector lựa chọn khóa

MPEG

Moving Picture Experts Group

MSO
MOS

Multiple System Operators
Mean Opinion Score

Hiệp hội chuyên gia các chuẩn
nén video
Nhà cung cấp đa hệ thống
Điểm đánh giá trung bình

NTP

Network Time Protocol

Giao thức thời gian mạng

OBSS

Operational and Business
Support System

Hệ thống hỗ trợ kinh doanh và
vận hành

PIM

Protocol Independent Multicast

Multicast có giao thức độc lập

PKI

Public Key Infrastructure

Hạ tầng khóa công khai

PMP

Portable Media Player

PPV

Pay-per-view

POP

Points of Presence

Trình chơi media di động
Dịch vụ trả tiền dựa trên số lần
xem
Điểm hiện diện, điểm biên

PVR

Personal Video Recorder
Quadrature Amplitude
Modulation
Radio Frequency

IPTVCD
KMAS

QAM
RF

Máy chủ chứng thực và quản lý
khóa

Ghi lại video theo yêu cầu cá nhân
Điều chế biên độ cầu phương

Tần số radio

7


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

Giao thức điều khiển thời gian
thực
Giao thức vận chuyển thời gian
thực

RTCP

Real-time Control Protocol

RTP

Real-time Transport Protocol

RTSP

Real-time Streaming Protocol

Giao thức luồng thời gian thực

SD

Standard

Chuẩn

SMS

Subsciber Management System

Hệ thống quản lý thuê bao

SONET

Synchronous Optical Network

Mạng quang đồng bộ

SPT

Shortest Path Tree

Cây đường dẫn ngắn nhất

SSM

Source Specific Multicast

Multicast theo từng nguồn

TV

Television

Tivi

VAS

Value Added Services

Dịch vụ gia tăng

VoD

Video on Demand

Video theo yêu cầu

VCR

Video Cassette Recording

Ghi lại video

VBI

Vertical Blanking Interval

Khoảng thời gian trống giữa hai
frame

WHMN

Whole Home Media Network

Mạng media trong nhà

8


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Các thang điểm MOS dùng để đo các mức chất lượng Audio/Video .......45
Bảng 2.2 Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-2 ..........46
Bảng 2.3 Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ SDTV, VoD mã MPEG-2 ..........47
Bảng 2.4 Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ HDTV mã MPEG-2 ...................47
Bảng 2.5 Các chỉ tiêu truyền dẫn đối với dịch vụ HDTV mã MPEG-4 AVC ..........47
Bảng 3.1 Bảng các Profile dự kiến cung cấp ............................................................85
Bảng 4.1 Kết quả đo lường tham số tại server .........................................................92
Bảng 4.2 Bảng thống kê khách hàng trên một số node thuộc vòng 1 .....................104
Bảng 4.3 So sánh tốc độ truyền các chuẩn DOCSIS ..............................................110

9


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình truyền dẫn toàn quốc của VTVcab .............................................. 16
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống trung tâm HE VTVcab ...................................................... 17
Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan mạng truyền hình cáp HFC VTVcab .............................. 18
Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống HE Analog tại các tỉnh ...................................................... 19
Hình 1.5 Dải tần của hệ thống truyền hình cáp ......................................................... 22

Hình 1.6 Phổ tần của kênh VTV3 ............................................................................. 23
Hình 1.7 Kiến trúc tổng quan của mạng HFC........................................................... 24
Hình 1.8 Mô hình triển khai cấu trúc mạng IPTV kết hợp IP và cáp ....................... 28
Hình 2.1 Minh họa cho truyền dẫn Multicast ........................................................... 43
Hình 2.2 Minh họa truyền dẫn Unicast ..................................................................... 43
Hình 2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ mất gói đối với tỉ lệ lỗi/mất khung MPEG ................ 54
Hình 3.1 Mô hình tổng thể hệ thống IPTV/VoD ...................................................... 56
Hình 3.2 Cấu trúc hệ thống Headend VTVcab tích hợp IPTV ................................. 58
Hình 3.3 Hệ thống Middleware trong IPTV ............................................................. 60
Hình 3.4 Chức năng của SMS ................................................................................... 61
Hình 3.5 Chức năng của CMS .................................................................................. 62
Hình 3.6 Chức năng của EPG ................................................................................... 62
Hình 3.7 Cấu trúc hệ thống CDN .............................................................................. 65
Hình 3.8 Cấu trúc mạng hai lớp ................................................................................ 67
Hình 3.9 Cấu trúc mạng đa lớp ................................................................................. 67
Hình 3.10 Cơ chế đăng ký User ................................................................................ 71
Hình 3.11 Cơ chế hủy bỏ User .................................................................................. 72
Hình 3.12 Cơ chế đăng ký thuê bao .......................................................................... 74
Hình 3.13 Cơ chế hủy thuê bao ................................................................................. 75
Hình 3.14 Cơ chế phân phối nội dung ...................................................................... 76
Hình 3.15 Cơ chế lấy nội dung ................................................................................. 78
Hình 3.16 Cơ chế xuất bản nội dung......................................................................... 80
Hình 3.17 Cơ chế xuất bản EPG ............................................................................... 81
10


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

Hình 3.18 Cơ chế VoD .............................................................................................. 82
Hình 4.1 Sơ đồ thử nghiệm hệ thống IPTV triển khai tại VTVcab .......................... 88

Hình 4.2 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của Delay trong 24 giờ ................................. 90
Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của băng thông trong 24 giờ ........................ 91
Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của packet loss trong 24 giờ ......................... 91
Hình 4.5 Ảnh hưởng giữa số client và băng thông (down) dịch vụ VoD của đường
truyền ......................................................................................................................... 93
Hình 4.6 Ảnh hưởng giữa số client và RAM (server) ............................................... 93
Hình 4.7 Giao diện quản lý thiết bị của SNMP ........................................................ 94
Hình 4.8 Giao diện quan sát các thông số của CMTS .............................................. 94
Hình 4.9 Giao diện quan sát các thông số của Server (1) ......................................... 95
Hình 4.10 Giao diện quan sát các thông số của Server (2) ....................................... 95
Hình 4.11 Các thành phần của IPTV ........................................................................ 97
Hình 4.12 Băng thông của mạng truyền dẫn ............................................................. 99
Hình 4.13 Các loại trễ ............................................................................................. 101
Hình 4.14 Mất gói do tràn bộ đệm hàng đợi ........................................................... 101
Hình 4.15 Dải bước sóng sử dụng cho viễn thông (1) ............................................ 106
Hình 4.16 Dải bước sóng sử dụng cho viễn thông (2) ............................................ 107
Hình 4.17 Sơ đồ tổng quát được triển khai nâng cấp mạng .................................... 108
Hình 4.18 Cấp phát tần số động với DOCSIS 2.0 .................................................. 111
Hình 4.19 Cấp phát tần số động với DOCSIS 3.0 .................................................. 112
Hình 4.20 Hệ thống vẫn tiếp tục hoạt động bình thường nếu một thiết bị hỏng .... 113
Hình 4.21Tự động phát hiện và cô lập nhiễu hệ thống ........................................... 113
Hình 4.22 DOCSIS 3.0 Channel Bonding .............................................................. 114
Hình 4.23 Cấu trúc Modular CMTS ....................................................................... 115
Hình 4.24 Cấu trúc logic của Modular CMTS ........................................................ 116
Hình 4.25 Kiến trúc Modular CMTS ...................................................................... 116

11


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay sự phát triển của các dịch vụ truyền hình vệ tinh, truyền hình IPTV,
sự tăng trưởng của dịch vụ truyền hình cáp số và đặc biệt là lộ trình số hóa truyền
hình của chính phủ đến năm 2020 sẽ tắt hoàn toàn sóng Analog. Với các giao thức
hoạt động dựa trên nền tảng Internet, IPTV (Internet Protocol Television) được coi
là một phương thức cung cấp dịch vụ mới dựa trên hệ thống mạng kết nối băng
thông rộng. IPTV dễ dàng cung cấp nhiều hoạt động tương tác hơn, tạo nên sự cạnh
tranh mạnh mẽ hơn cho các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ truyền hình.
Tại Việt Nam, hiện có nhiều nhà khai thác dịch vụ truyền hình, viễn thông
lớn đang cạnh tranh nhau nhằm cung cấp cho khách hàng các dịch vụ băng rộng với
chất lượng cao và giá rẻ. Đứng trước thách thức đó các nhà khai thác truyền hình
cáp truyền thống cũng đã nhận ra xu hướng phát triển của truyền hình trực tuyến và
video theo yêu cầu, và đang có những bước đi mạnh mẽ.
Tuy nhiên vấn đề khó khăn của các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp đó
là tích hợp hệ thống dịch vụ băng rộng mới với hệ thống cáp truyền thống và đảm
bảo chất lượng dịch vụ khi cung cấp tới khách hàng. Đề tài tập trung nghiên cứu,
phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ băng rộng, từ đó đề xuất các
giải pháp triển khai hệ thống và các giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ trên
mạng HFC của Truyền hình cáp Việt Nam
Đề tài “Dịch vụ băng rộng và phƣơng án triển khai trên hệ thống mạng
HFC của VTVcab” hiện nay là đề tài hết sức thiết thực góp phần thúc đẩy sự phát
triển của dịch vụ truyền hình Cáp tại Tổng công ty Truyền hình cáp Việt Nam
(VTVcab).

12


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu của đề tài
 Tổng quan về hạ tầng hệ thống của VTVcab và các dịch vụ băng rộng có
thể triển khai trên mạng HFC
 Nghiên cứu các tiêu chuẩn, các tham số và tiêu chí đánh giá chất lượng
khi triển khai dịch vụ băng rộng
 Phân tích và đưa ra phương án triển khai dịch vụ băng rộng trên mạng
HFC
 Đưa ra phương án triển khai thử nghiệm hệ thống trên hệ thống mạng
HFC thực tế tại VTVcab, kết quả đo kiểm các tham số đánh giá chất
lượng dịch vụ. Đưa ra nhận xét, so sánh, đánh giá. Sau đó đề xuất một số
khuyến nghị, giải pháp nâng cao chất lượng dịch vụ khi triển khai trên hạ
tầng mạng HFC.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu là dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên
mạng truyền hình cáp.
 Phạm vi nghiên cứu về không gian: Tập trung tại VTVcab – Tổng công
ty Truyền hình cáp Việt Nam
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là vận dụng một cách tổng hợp nhiều phương
pháp cơ bản như: Thống kê, tổng hợp và so sánh, đối chiếu và phân tích.
5. Kết cấu luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục và danh mục tài liệu tham khảo,
đề tài được kết cấu thành 4 chương:
Chƣơng 1: Tổng quan về truyền hình cáp Việt Nam và các dịch vụ băng rộng
Chƣơng 2: Tiêu chuẩn kỹ thuật khi triển khai dịch vụ băng rộng
Chƣơng 3: Phương án triển khai dịch vụ băng rộng trên hạ tầng mạng HFC
Chƣơng 4: Phương án triển khai thử nghiệm và giải pháp nâng cao chất lượng
hệ thống mạng HFC của VTVcab

13


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN HÌNH
CÁP VIỆT NAM VÀ CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG
1.1 Tổng quan về Truyền hình Cáp Việt Nam – VTVcab.
1.1.1 Quá trình phát triển của VTVcab.
Tổng công ty Truyền hình Cáp Việt Nam (VTVcab) đơn vị trực thuộc Đài
Truyền hình Việt Nam (VTV) là một trong những nhà cung cấp dịch vụ truyền hình
trả tiền CATV lớn nhất Việt Nam.
 Năm 1995:Thành lập Trung tâm Truyền hình Cáp MMDS.
 Năm 1998: Khóa mã hệ thống MMDS.
 Năm 2001: Triển khai truyền hình cáp hữu tuyến CATV tại Hà Nội, Hải
Phòng, Hải Dương…
 Năm 2003: Hợp tác triển khai truyền hình cáp trên toàn quốc như Phú Thọ…
 Năm 2005: Cung cấp internet trên mạng truyền hình Cáp.
 Năm 2006: Tăng cường hợp tác phát triển CATV trên phạm vi toàn quốc tại
An Giang, Bình Thuận, Ninh Thuận, Ninh Bình, Thái Bình, Thái Nguyên,
Tiền Giang, …
 Năm 2007: Bước đột phá trong việc xã hội hóa các kênh truyền hình chuyên
biệt.
 Năm 2008: Triển khai hệ thống truyền hình số trên mạng cáp.
 Năm 2009:
o Hệ thống đường truyền cáp quang liên tỉnh với gói kênh số hóa được
đưa vào khai thác (Lào Cai, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh,
Nghệ An, Hà Tĩnh, An Giang…)
o Chính thức liên doanh với tập đoàn Canal+/Canal Overseas triển khai
truyền hình số vệ tinh với thương hiệu K+ phủ sóng toàn quốc. Đây là

liên doanh đầu tiên tại Việt Nam trong lĩnh vực truyền hình.
 Năm 2011:
14


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

o Chính thức triển khai dịch vụ SD, HD.
o Ra mắt tổng đài Chăm sóc khách hàng trên toàn quốc 19001515.
 Năm 2012
o Ra mắt Công ty TNHH MTV Truyền hình Cáp Việt Nam.
o Hơn 100 chi nhánh, văn phòng đại diện của Truyền hình Cáp Việt
Nam trên toàn quốc.
o Tiếp tục sở hữu bản quyền phát sóng các giải bóng đá Châu Âu bao
gồm giải Ngoại hạng Anh mùa giải 2012-2013, VĐQG Tây Ban Nha,
VĐQG Italia, VĐQG Pháp (đến hết mùa giải năm 2015).
 Năm 2013:
o Ra mắt dịch vụ VTVplus - dịch vụ xem truyền hình trực tuyến trên
nền tảng công nghệ OTT (Over the top).
o Hợp tác với CMC Telecom triển khai cung cấp dịch vụ internet trên
hạ tầng mạng truyền hình cáp trên toàn quốc.
o Mở rộng mạng cáp trên ba miền Bắc – Trung – Nam tại một số thành
phố lớn: TP. Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Bà
Rịa – Vũng Tàu, Lâm Đồng, Quy Nhơn, Cần Thơ, ….
o Thúc đẩy tốc độ phát triển số hóa đặc biệt là thuê bao truyền hình số
SD, HD trên toàn quốc: Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Nghệ An,
Thanh Hóa, Quảng Ninh, Quảng Trị, Thái Bình…
o Đã thử nghiệm, đang xúc tiến và chính thức ra mắt dịch vụ Truyền
hình tương tác VTV Live - dịch vụ truyền hình với các trải nghiệm
mới về tính tương tác trên đa nền tảng mạng và đa dạng thiết bị truy

cập.
 Tháng 4/2013, Truyền hình Cáp Việt Nam thay đổi thương hiệu từ VCTV
sang VTVcab và đổi tên chính thức thành Tổng Công ty Truyền hình Cáp
Việt Nam
 Ngày 7/05/2013: Chính thức ra mắt bộ nhận diện thương hiệu mới VTVcab.

15


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

Trong thời gian tới VTVcab tiếp tục tăng cường xúc tiến hợp tác, liên doanh,
liên kết để mạng cáp VTVcab có mặt tại hầu khắp các thành phố, khu đô thị, thị xã,
thị trấn, nơi tập trung đông dân cư ... theo đúng kế hoạch đặt ra song song với việc
tích hợp và khai các dịch vụ gia tăng trên mạng.
1.1.2 Hệ thống mạng của VTVcab
 Mô hình truyền dẫn toàn quốc của VTVcab

Hình 1.1 Mô hình truyền dẫn toàn quốc của VTVcab
 Sơ đồ hệ thống trung tâm HE VTVcab

16


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

SƠ ĐỒ QUI HO CH HỆ THỐNG
HTVC đến
SW LAN 1

Port 43-48

Máy phát

9010 HTVC

MUX Thomson BK

SW MEDIA BK
LAN 1 (DELL 5448)

Multichannel MPEG-4 SD Encoder

Combiner
BK

Combiner
Main

MUX Thomson Main

CATV
HN

SW MEDIA MAIN
LAN 2 (DELL 5448)

SDI / Composite

11 QAM

LAN
MANAGMENT
DELL 5448

11 QAM

2xASI

2xASI

QAM Main

HTVC đến
SW LAN 1

QAM BK

2xASI

XMS Server
LAN
MANAGMENT
CISCO 2950

IPQAM1 Main

VLAN750
PORT 25-48

Multichannel MPEG-4 SD/HD Encoder
SW INPUT
(CISCO 3750)

Port 1

G1

Port 5,6

Stack

Stack

SW INPUT
(CISCO 3750)

Port 3

(CISCO 3750)

IPQAM1 BU
HD/SD - SDI

SW TD

SW OUTPUT

G4

IPQAM2 Main

SW OUTPUT
(CISCO 3750)

IPQAM2 BU

VTN

VLAN750
PORT 25-48

Line 1061, 1062

NMX Server
Line 1261, 1262

MSO Backup

Line
1063,1263

VTVPlus

VTVLive

SW MSO

Conax CA Server

...

Line
1064,1264

ng 408

MSO Main

AVG

Management

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống trung tâm HE VTVcab
 Chức năng nhiệm vụ của hệ thống.
Hệ thống Headend số hiện tại đang cung cấp cho các hệ thống sau:
 Hệ thống số tại Hà Nội: Cung cấp 163 kênh số bao gồm 42 kênh HD và
121 kênh SD
 Tại các tỉnh: Sử dụng đường truyền VTN cung cấp tất cả 15 luồng MPTS
tới các tỉnh, tại các tỉnh sẽ sử dụng điều chế QAM để cấp tín hiệu cho các
STB tại Headend cũng như cấp tín hiệu số cho hệ thống.
 Cung cấp các kênh cho các đối tác IPTV (VTVplus, VTVlive, VASC,
AVG, FPT, VNPT Global, VTC…) thông qua hệ thống MSO và hệ thống
Switch.
 Cung cấp tín hiệu cho hệ thống IP2PAL của Headend Analog phục vụ địa
bàn Hà Nội và một số tỉnh lân cận.
 Cung cấp tín hiệu cho hệ thống IP2PAL của VTVcab-Hotel cho khách sạn
tại địa bàn Hà Nội
17

Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

Tất cả các luồng TS trên hệ thống đều được cấu hình bằng hệ thống Harmonic
phát từ MUX Harmonic Prostream 1000. Việc cấu hình và vận hành hệ thống
dựa trên phần mềm NMX Server được cài đặt trên Server DELL Edged R200.
 Hệ thống mạng Analog VTVcab tại các tỉnh: bao gồm 3 thành phần chính:
 Hệ thống thiết bị tại trung tâm (Master Headend)
 Hệ thống mạng phân phối tín hiệu
 Thiết bị thuê bao

Hình 1.3 Sơ đồ tổng quan mạng truyền hình cáp HFC VTVcab
Hình trên là sơ đồ tổng quan của một mạng CATV: Trong đó trung tâm thu
phát tín hiệu (Master Headend) có nhiệm vụ thu các tín hiệu từ Headend trung tâm
VTVcab tại Hà Nội. Sau đó xử lý các tín hiệu này (điều chế, chuyển đổi, ghép các
tần số,..) thành các tín hiệu RF. Các tín hiệu RF tiếp tục đưa đến máy phát quang, để
chuyển đổi tín hiệu RF thành tín hiệu quang và truyền trên các vòng quang, Hub
quang có nhiệm vụ liên kết các vòng quang với nhau. Từ các vòng quang này tín
hiệu sẽ được truyền tới các node quang. Tại đây tín hiệu quang được chuyển đổi
thành tín hiệu RF và truyền đến các thuê bao thông qua mạng cáp đồng trục.

18


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

 Sơ đồ Headend Analog tại các tỉnh (Master Headend)
SƠ ĐỒ KHỐI HEADEND ĐỊA PHƯƠNG SỬ DỤNG GIẢI PHÁP
ĐIỀU CHẾ ANALOG
Khối tín hiệu đầu vào

Khối điều chế tín hiệu

Khối RF distribution

Khối Máy phát quang
Optical Transmitter

Tín iệu Digital

3x

Decoder
Decoder

A/V
A/V

Modulator

Modulator

...

...

ANTEN YAGI

ANTEN YAGI

Demodulator

A/V

Modulator

2x

...

Modulator

VINASAT KU-BAND

Đầu t u vệ tin

A/V
A/V

Modulator
Modulator

...

Splitter

VINASAT C-BAND

...
Đầu t u vệ tin

A/V

Modulator

Đầu t u vệ tin

A/V

Modulator

COMBINER

Đầu t u vệ tin

Splitter

Hệ thống dự phòng

2x

Dự phòng

Demodulator

A/V

3x

SPLITTER

IP-QAM

COMBINER

IP

COMBINER

Switch

Splitter

Optical

VTN

...

...

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống HE Analog tại các tỉnh
Tín hiệu gói kênh số của VTVcab gồm 15 luồng MPTS mỗi luồng 38 Mbps
được đóng gói IP và truyền sang VTN để truyền dẫn tín hiệu tới các tỉnh. Tại các
tỉnh sử dụng 01 thiết bị Switch Dell và 01 thiết bị QAM để chuyển đổi tín hiệu từ
định dạng IP sang tín hiệu RF. Từ đó, tích hợp với hệ thống Analogue sẵn có của
các đơn vị để đưa gói kênh analogue và số tới khách hàng.
 Hệ thống mạng phân phối tín hiệu:
Hệ thống mạng phân phối tín hiệu: có chức năng truyền dẫn các tín hiệu
truyền hình cũng như các dữ liệu từ trung tâm tới các thuê bao và ngược lại. Gồm

các bộ phận là hub, các node quang, các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang và cáp
đồng trục
Hệ thống truyền dẫn cáp quang:
19


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

o Hệ thống cáp quang gồm máy phát/máy thu quang (đặt tại headend), các
node quang và cáp quang.
o Chức năng chính của hệ thống cáp quang là vận chuyển tín hiệu từ
headend đi đến những khoảng cách xa với độ suy hao tín hiệu thấp và
đảm bảo chất lượng dải tín hiệu.
o Hệ thống cáp quang có thể được thiết kế theo 2 mô hình :
+ Hình sao (star)
+ Hình vòng (ring)
Điểm khác biệt duy nhất giữa hai cấu trúc trên là việc định tuyến (routing)
cáp quang. Cấu trúc vòng đem lại sự định tuyến đa dạng, vì thế độ tin cậy của mạng
cao hơn. Khi đó tất cả các node quang có thể nhận tín hiệu từ 2 hướng và có thể
phát tín hiệu đường về theo 2 hướng. Điều này rất quan trọng khi triển khai mạng
ngoài trời, phụ thuộc vào điều kiện của thời tiết, hệ thống giao thông, giúp cho
mạng có thể hoạt động liên tục mỗi khi gặp sự cố.
Tuy nhiên, khi sử dụng mạng quang theo hình ring, có nhiều tuyến đồng
nghĩa với việc phải sử dụng nhiều sợi cáp quang, vì thế mà tiền đầu tư sẽ cao hơn
mạng hình sao.
o Mạng HFC sử dụng các sợi quang đơn mode.
o Cáp quang: Cấu tạo từ các sợi thuỷ tinh hữu cơ có kích thước một vài
micromet. Có đặc tính truyền được ánh sáng trong dải ánh sáng thông
thường.
o Node quang: Chuyển tín hiệu từ dạng ánh sáng sang dạng tín hiệu cao

tần.
o Hub: thiết bị thu phát khuếch đại quang, phân chia quang
o Các phụ kiện : Các măng xông, bộ chia quang, khuếch đại …
o Hệ thống cáp quang kết thúc tại vị trí các node quang. Tại đây tín hiệu
quang sẽ được chuyển thành dải tín hiệu RF, truyền dẫn trên hệ thống cáp
đồng trục
20


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

 Hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục:
Tín hiệu từ các Node quang sẽ được phân phối tới các điểm thuê bao nhờ hệ
thống cáp đồng trục, các bộ khuyếch đại tín hiệu RF và các bộ chia tín hiệu để phân
phối cho các khách hàng. Hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục sẽ được thiết kế với
dung lượng cung cấp tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng dịch vụ của các thuê bao
truyền hình cáp.
o Mô hình của hệ thống cáp đồng trục luôn là mô hình tree-and-branch .
o Chức năng chính của hệ thống cáp đồng trục là phân phối tín hiệu đến các
thuê bao trong phạm vi nhỏ (vì độ suy hao của hệ thống cáp đồng trục cao
hơn nhiều so với hệ thống cáp quang).
o Dải tần làm việc : 0 đến 1000 MHz
o Hệ thống bao gồm các thiết bị tích cực (khuyếch đại), các thiết bị thụ
động (tapoff, splitter, DC), các loại cáp đồng trục QR540, RG11, RG6…
o Đối với các loại cáp đồng trục:
+ Đường kính cáp càng nhỏ, độ suy hao càng lớn
+ Cùng một loại cáp, tại tần số càng cao thì độ suy hao càng cao
o Cáp cung cấp thuê bao thường là cáp RG6. Dựa vào bảng đặc tính suy hao
tại các tần số khác nhau của các loại cáp thuê bao, ta sẽ tính được khoảng
cách giới hạn cáp cung cấp thuê bao để đảm bảo chất lượng tín hiệu.

1.1.3 Thực trạng hệ thống truyền hình cáp VTVcab
 Băng tần của hệ thống truyền hình cáp:
Dưới đây là dải tần quy hoạch của Cục tần số cho lĩnh vực truyền hình và
quy hoạch tần số trên hệ thống của VTVcab.

21


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

Hình 1.5 Dải tần của hệ thống truyền hình cáp
Ta thấy, dải tần của hệ thống VTVcab chia làm 4 dải tần rõ dệt. Với mỗi dải tần thì
đều có sự phân chia rõ ràng.
 Dải tần từ 5 - 65 MHz: Đây là dải tần số dùng cho việc truyền tín hiệu trở
về. Tức là dùng để truyền tín hiệu từ mạng cáp ngược trở về trung tâm
xử lý (headend), như cho việc truyền tín hiệu truyền hình trực tiếp, truyền
tín hiệu CMTS đường lên...
 Dải tần 65 - 550 MHz: Dùng để truyền đi (từ Headend) các kênh truyền
hình analoque tới các thiết bị đầu cuối (Hộp thiết bị thuê bao).
 Dải tần 550 – 606 Mhz và 678 - 858 MHz: Dùng để truyền đi (từ
Headend) các kênh truyền hình Digital tới các thiết bị đẩu cuối (hộp lắp
thuê bao).
 Dải tần từ 606 – 678 Mhz: Dùng để truyền đi (từ Headend) tín hiệu
Internet đến các thiết bị modem giải mã đầu cuối thuê bao khách hàng.
 Tiêu chuẩn truyền dẫn:
Tiêu chuẩn chính đối với hệ thống truyền hình cáp tương tự:
 Hệ truyền hình màu: PAL - B/G
 Hệ tiếng: 5.5 MHz
 Băng thông cho 1 kênh: 8 MHz

22


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

 Công suất tín hiệu đầu vào của TV: 65 - 70 dB V

Hình 1.6 Phổ tần của kênh VTV3
Hình minh họa phổ tần kênh VTV3 trong VTVcab HFC đo bằng TPNA 1000, ta
có thể thấy sóng mang tiếng (Mark A) và sóng mang hình (Mark B) cách nhau 5.5
MHz.
Tiêu chuẩn chính đối với Hệ thống truyền hình cáp số DVB-C
 Tốc độ truyền bít mỗi chương trình: SD 1,5 ÷ 2 Mbps, HD 5 ÷ 8 Mbps
 Điều chế tín hiệu: 64 QAM
 Mức tín hiệu cuối: -15 dBmV ÷ 5 dBmV

1.2 Đặc điểm của mạng HFC và khả năng triển khai dịch vụ băng rộng.
1.2.1 Đặc điểm mạng HFC
HFC (Hybrid Fiber Coaxial) : là mạng truy cập băng rộng sử dụng công nghệ
lai ghép giữa quang và đồng trục để phân phối tín hiệu truyền hình và các dịch vụ
gia tăng tới các hộ thuê bao. Cấu trúc một mạng HFC gồm năm phần chính là trung
tâm thu phát tín hiệu headend, mạng trục (Trunk), mạng phân phối (Distribution

23


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

network), mạng nhánh thuê bao (Drop cable) và thiết bị đầu cuối (Terminal
equipment).

Mạng HFC sử dụng cáp quang và cáp đồng trục để phân phối các dịch vụ truyền
hình số và analog. Các mạng HFC có nhiều đặc điểm:
 Có thể truyền trên các môi trường truyền dẫn quang – một môi trường truyền
dẫn có suy hao thấp , vì vậy tăng bán kính cung cấp.
 Có thể truyền tín hiệu số và có thể áp dụng các phương pháp mã hóa tín hiệu,
nén tín hiệu, mã hóa truy nhập, giảm băng thông, tăng số lượng kênh cung
cấp.
 Ít chịu ảnh hưởng của nhiễu công nghiệp.
 HFC thích hợp với các yêu cầu về độ tin cậy và khả năng mở rộng của một
hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ triển khai thêm các dịch vụ
giá trị gia tăng mà không làm thay đổi lớn đến tổng quan hạ tầng mạng.
 Có khả năng cung cấp tốt dịch vụ truyền hình số, analog và các dịch vụ hai
chiều khác.
 HFC là kiến trúc thiết yếu phù hợp đầu tư hạ tầng mạng để triển khai dịch vụ
mới và để tiết kiệm hoạt động vận hành, cải thiện độ tin cậy.

Hình 1.7 Kiến trúc tổng quan của mạng HFC
24


Dịch vụ băng rộng và phương án triển khai trên hệ thống mạng HFC của VTVcab

Tín hiệu từ trung tâm qua bộ chuyển đổi điện quang thành tín hiệu quang sau
đó được truyền dẫn qua cáp sợi quang tới các HUB. Tại các điểm HUB có thể là
một trạm thu phát lại nếu như cung cấp tín hiệu cho một phạm vi lớn (giữa hai
thành phố), đó có thể chỉ là bộ chia quang thông thường để chia tín hiệu quang tới
các Node quang. Node quang chuyển tín hiệu quang sang tín hiệu điện, hoạt động
như một cổng giao tiếp kết nối tới các tín hiệu luồng xuống và luồng lên mà từ
mạng cáp quang qua cáp đồng trục. Phần cáp đồng trục của mạng HFC sử dụng mô
hình cây và nhánh được sử dụng để kết nối tới các thuê bao TV cáp qua một thiết bị

đặc biệt được gọi là Tap của mạng HFC. Tín hiệu TV số được truyền từ headend tới
các Node quang. Các Node quang lần lượt phân phối các tín hiệu qua mạng cáp
đồng trục, các bộ khuyếch đại và các tap đến khu vực phục vụ khách hàng.
 Cáp đồng trục: được sử dụng để truyền tín hiệu RF.
 Node quang: thiết bị quang chuyển đổi tín hiệu trung gian giữa quang và RF.
 Thiết bị khuếch đại: dùng để khuếch đại tín hiệu RF
 Tap: thiết bị dùng để chia tín hiệu RF đến nhà khách hàng
1.2.2 Tổng quan về IPTV
 Khái niệm IPTV
IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television - truyền hình qua
giao thức Internet. Thực chất tất cả các tên gọi đều được sử dụng để nói đến việc
phân phối truyền hình băng rộng chất lượng cao hoặc nội dung âm thanh và hình
ảnh theo yêu cầu trên một mạng băng rộng. IPTV là một định nghĩa chung cho việc
áp dụng để phân phối các kênh truyền hình truyền thống, phim truyện, và nội dung
video theo yêu cầu trên một mạng riêng. Từ góc nhìn của người sử dụng thì IPTV
chỉ hoạt động như một chuẩn dịch vụ truyền hình trả tiền. Từ góc nhìn của nhà cung
cấp thì IPTV bao gồm việc thu nhận, xử lý và phân phối chính xác nội dung truyền
hình tới thuê bao thông qua một hạ tầng mạng sử dụng IP. Theo định nghĩa được
đưa ra bởi Liên minh viễn thông quốc tế tập trung vào nhóm IPTV thì IPTV là các
dịch vụ đa phương tiện (ví dụ như dữ liệu truyền hình, video, âm thanh, văn bản, đồ
25