Đồ án Công nghệ IPTV và khả năng phát triển ở Việt Nam

MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ IPTV 1 1.1 Giới thiệu chung về IPTV 1 1.1.1 Khái niệm IPTV 1 1.1.2 Nguyên tắc hoạt động 3 1.1.3 IPTV và Triple-play 3 1.1.4 Các đặc điểm cơ bản của IPTV 4 1.2 Cấu trúc mạng IPTV 7 1.2.1 Mạng tổng quát 7 1.2.2 Kiến trúc và các thành phần IPTV 8 1.3. Cấu trúc chức năng cho dịch vụ IPTV 11 1.3.1 Cung cấp nội dung 12 1.3.2 Phân phối nội dung 12 1.3.3 Điều khiển IPTV 12 1.3.4 Chức năng vận chuyển IPTV 12 1.3.5. Chức năng thuê bao 13 1.3.6 Bảo an 13 1.4 Một số dịch vụ cung cấp bởi IPTV 13 1.4.1 Dịch vụ truyền hình quảng bá 14 1.4.2. Dịch vụ theo nhu cầu 16 1.4.3. Dịch vụ tương tác 17 1.4.4 Dịch vụ thông tin và truyền thông 18 1.4.5 Các dịch vụ gia tăng khác 20 1.5. Một số giao thức mạng 21 1.5.1 Giao thức cho dịch vụ Multicast 21 1.5.2.Giao thức cho dịch vụ unicast 25 1.6 Kết luận chương I 27 CHƯƠNG II. PHÂN PHỐI TRONG MẠNG IPTV 29 2.1. Các loại mạng truy cập băng rộng 29 2.2. IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang 29 2.2.1. Mạng quang thụ động 30 2.2.1.1. BPON 32 2.2.1.2. EPON 33 2.2.1.3 GPON 33 2.2.2. Mạng quang tích cực 34 2.3. IPTV phân phối trên mạng ADSL 34 2.3.1. ADSL 34 2.3.2. ADSL2 37 2.3.3. VDSL 37 2.4. IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp: 38 2.4.1. Tổng quan về kỹ thuật HFC 40 2.4.2. IPTV phân phối trên mạng truyền hình cáp 41 2.5. IPTV phân phối trên mạng Internet 42 2.5.1. Các kênh truyền hình Internet streaming 43 2.5.2. Download Internet 44 2.5.3. Chia sẻ video ngang hàng 45 2.6. Các công nghệ mạng lõi IPTV 45 2.6.1. ATM và SONET/SDH 46 2.6.2. IP và MPLS 47 2.6.3. Metro Ethernet 48 2.7. Kết luận chương II 49 CHƯƠNG III. KHẢ NĂNG PHÁT TRIỂN CỦA IPTV VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ IPTV PHỔ BIẾN TRÊN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM HIỆN NAY 51 3.1. Tình hình phát triển dịch vụ IPTV 51 3.1.1 Tình hình phát triển dịch vụ IPTV trên thế giới và khu vực 51 3.1.2. Tình hình phát triển dịch vụ IPTV tại Việt Nam 53 3.1.3. Khả năng nhu cầu của thị trường. 55 3.1.4. Khả năng đáp ứng nhu cầu dịch vụ IPTV của mạng Viễn thông tại Việt Nam. 57 3.2 Tìm hiểu một số giải pháp công nghệ IPTV phổ biến trên mạng Viễn thông Việt nam 58 3.2.1. Giải pháp IPTV của ZTE 58 3.2.1.1. Các thành phần của hệ thống IPTV của ZTE 59 3.2.1.2. Giải pháp triển khai xPON 66 3.2.1.3. Giải pháp hội tụ không dây 67 3.2.1.4. Các ưu điểm của giải pháp 68 3.2.2. Giải pháp IPTV của Huawei 70 3.2.2.1. Kiến trúc giải pháp IPTV 70 3.2.2.2. Các thành phần trong giải pháp IPTV 71 3.2.2.3. Các ưu điểm của giải pháp Huawei 73 3.3 Kết luận chương III 73 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hai cách triển khai dịch vụ 2 Hình 1.2 Mạng tổng thể 7 Hình 1.3 Kiến trúc mạng IPTV điển hình 9 Hình 1.4 Cấu trúc chức năng các thành phần cho dịch vụ IPTV…………..…………………11 Hình 1.5 Các dịch vụ IPTV được cung cấp 14 Hình 1.6 Quá trình nhận và thông báo tới các thuê bao để join vào group G và sourse S 25 Hình 3.1. Dự báo doanh thu dịch vụ IPTV trên thế giới 52 Hình 3.2: Kiến trúc hệ thống IPTV của ZTE 59 Hình 3.4. Mô hình Middleware 60 Hình 3.5. Mô hình mạng phân phối dữ liệu 61 Hình 3.6 Cấu trúc mạng gia đình số của ZTE 62 Hình. 3.8 HG kiểm soát dịch vụ cung cấp điều khiển của tất cả mọi thứ xung quanh nhà 65 Hình 3.9 Mô hình giải pháp triển khai xPON 66 Hình 3.10. Mô hình giải pháp hội tụ không dây 68 Hình 3.11. Mô hình kiến trúc giải pháp IPTV của Huawei 71 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 So sánh các công nghệ mạng PON: BPON, EPON và GPON 33 Bảng 2.2 So sánh các công nghệ DSL 39 Bảng 2.3 Các chuẩn OC SONET 46 Bảng 2.4 Định dạng MPLS header 47 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt  Tiếng Anh  Tiếng Việt   A   AS  Application Server  Máy chủ ứng dụng   AVC  Advanced Video Coding  Mã hoá video tiên tiến   AON  Active Optical Network  Mạng quang tích cực   ATM  Asynchronnuos Transfer Mode  Mode truyền dẫn bất đồng bộ   B   BER  Bit Error Rate  Tỉ số lỗi bit   B-RAS  Broadband Remote Access Server  Máy chủ truy nhập từ xa băng rộng   C   CAS  Conditional Access System  Hệ thống truy cập có điều kiện   CATV  Cable Television  Truyền hình cáp   CBR  Constant Bit Rate  Tốc độ bit cố định   CDMA  Code Division Multiple Access  Đa truy nhập phân chia theo mã   CDN  Content Distribution Network  Mạng phân phối nội dung   CDR  Call Detail Recording  Bản ghi chi tiết cuộc gọi   CMPQM  Color Moving Picture Quality Metric  Thông số chất lượng ảnh động có màu   CN  Core Network  Mạng lõi   CPE  Customer Premise Equipment  Thiết bị phía khách hàng   CSCF  Call Session Control Function  Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi   CSF  Contrast Sentivity Function  Hàm độ nhạy tương phản   CMTS  Cable Modem Termination System  Hệ thống kết cuối modem cáp   CPU  Central Processing Unit  Đơn vị xử lý trung tâm   D   DF  Delay Factor  Hệ số trễ   DHCP  Dynamic Host Configuration Protocol  Giao thức cấu hình động   DRM  Digital Right Management  Quản lý bản quyền số   DSL  Digital Subscriber Line  Đường dây thuê bao số   DSLAM  Digital Subscriber Line Access Multiplexer  Bộ ghép kênh truy nhập đường dây thuê bao số   DVB  Digital Video Broadcasting  Quảng bá video số   DVD  Digital Video Disc  Đĩa video kỹ thuật số   DWDM  Dense Wavelength Division Multiplexing  Ghép kênh phân chia theo Mật độ bước sóng   DVB-C  DVB-Cable  DVB - cáp   DVB-H  DVB-Handheld  DVB - cầm tay   DVB-S  DVB-Satellite  DVB - vệ tinh   DVR  Digital Video Recorder  Bộ ghi video số   E   EPG  Electronic Program Guide  Chỉ dẫn chương trình điện tử   ETSI  European Telecommunication Standard Institute  Viện chuẩn viễn thông châu âu   EVC  Ethernet Virtual Connection  Kết nối ảo Ethernet   F   FEC  Forward Error Correction  Chỉnh lỗi chuyển tiếp   FTTH  Fiber to the home  Dây dẫn tới tận nhà   FTP  File Transfer Protocol  Giao thức vận chuyển file   FTTC  Fiber To The Curd  Cáp quang tới lề đường   FTTN  Fiber To The Neighbourhood  Cáp quang tới vùng lân cận   FTTRO  Fiber To The Regional Office  Cáp quang tới tổng đài khu vục   FTTP  Fiber to the Premise  Dây dẫn đến tận nơi   G   GPRS  General Packet Radio Service  Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp   GOP  Group of Picture  Nhóm hình ảnh   GIE  Gigabit Ethernet  Giao thức Gigabit Ethernet   H   HA  High Availability  Khả năng sử dụng cao   HD  Hight Definition  Chất lượng cao   HDTV  High Definition Television  Truyền hình chất lượng cao   HTTP  Hyper Text Transfer Protocol  Giao thức vận chuyển siêu văn bản   HTTPS  Hyper Text Transfer Protocol Secure  Giao thức HTTP bảo đảm   HFC  Hybrid Fiber Coax  Cáp sợi lai   HG  Home Gateway  Cổng nhà   HLR  Home Location Register  Bộ đăng ký định vị thường trú   HSS  Home Subscriber Server  Máy chủ thuê bao thường trú   HTML  Hypertext Markup Language  Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản   I   I-CSCF  Interrogating-CSCF  CSCF Truy vấn   IETF  Internet Engineering Task Force  Nhóm đặc trách kỹ thuật Internet   IMS  IP Multimedia Subsystem  Phân hệ đa phương tiện IP   IP  Internet Protocol  Giao thức internet   IPR  Intellectual Property Rights  Quyền lợi tài sản trí tuệ   IPTV  IP Television  TV giao thức internet   ITU-T  International Telecommunications Union-Telecommunication Standardization Sector  Lĩnh vực tiêu chuẩn hoá viễn thông quốc tế   IPTVCD  IPTV Cunsumer Device  Thiết bị khách hàng IPTV   IRD  Integrated Receiver Decoder  Bộ giải mã đầu thu tích hợp   ISP  Internet Service Provider  Nhà cung cấp dịch vụ   ISDN  Integrated Services Digital Network  Mạng số dịch vụ tích hợp   IGMP  Internet Group Management Protocol  Giao thức quản lý nhóm Internet   J   JVT  Joint Video Team  Nhóm video tổng hợp   L   LAN  Local Area Network  Mạng cục bộ   LSR  Label Switch Router  Router chuyển mạch nhãn   LIR  Label Information Base  Cơ sở thông tin nhãn   M Middleware : Các phần mêm chức năng hoặc dịch vụ liên kết các thành phần đặc biệt (ví dụ như server các ứng dụng, VoD server và STB) và các thành phần ứng dụng (ví dụ như giám sát truy cập có điều kiện, hệ thống lập hóa đơn và các dịch vụ tương tác)   MDI  Media Delivery Index  Chỉ số phân phối phương tiện   MGCF  Media Gateway Control Function  Chức năng điều khiển cổng phương tiện   MLR  Media Loss Rate  Tỉ lệ mất phương tiện   MMD  Multimedia Domain  Miền đa phương tiện   MEF  Metro Ethernet Forum  Diễn đàn Metro Ethernet   MIB  Management Information Base  Cơ sở thông tin quản lý   MOS  Mean Opinion Score  Điểm ý kiến trung bình   MPEG  Moving Picture Experts Group  Hội phim ảnh thế giới   MPTS  Multi Programme Transport Stream  Luồng vận chuyển đa chương trình   MPQM  Moving Pictures Quality Metric  Thông số chất lượng ảnh động   MRFC  Multimedia Rource Funtion Control  Bộ điều khiển tài nguyên đa phương tiện   MPLS  Multi-Protocol Label Switching  Chuyển mạch nhãn đa giao   MSE  Mean Squared Error  Lỗi trung bình bình phương   N   NGN  Next Generation Network  Mạng thế hệ kế tiếp   NMS  Network Management System  Hệ thống quản lý mạng   NTSC  NationalTelevision System Committee  Ủy ban hệ thống truyền hình   P   PAT  Program Association Table  Bảng liên kết chương trình   PCR  Program Clock Reference  Tham chiếu đồng hồ chương trình   PID  Packet Identification  Nhận dạng gói   PMT  Program Map Table  Bảng ánh xạ chương trình   PON  Passive Optical Network  Mạng quang thụ động   PSTN  Public Switched Telephone Network  Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng   POTS  Plain Old Telephone Service  Dịch vụ điện thoại truyền thống đơn giản   PC  Personal Computer  Máy tính cá nhân   PPV  Pay-per-view  Trả tiền theo lượt xem   PS  Packet Switch  Chuyển mạch gói   PSI  Program Specific Information  Thông tin riêng phần chương trình   PSNR  Peak Signal To Noise Ratio  Tỉ số tín hiệu đỉnh trên nhiễu   PSTN  Public Switched Telephone Network  Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng   PVR  Personal Video Recoder  Máy ghi hình cá nhân   Q   QoS  Quality of Service  Chất lượng dịch vụ   QoE  Quality of Experience  Chất lượng trải nghiệm   QAM  Quadrature Amplitude Modulation  Điều chế biên độ cầu phương   R   RTP  Real time Transport Protocol  Giao thức truyền tải thời gian thực   RTSP  Real Time Streaming Protocol  Giao thức phân luồng thời gian thực   RF  Radio Frequency  Tần số vô tuyến   S Streaming : Phương thức để phân phối video hoặc nội dung khác trên mạng trong các luồng nối tiếp nhau theo một tỉ lệ phù hợp với tốc độ dữ liệu được sử dụng bởi thiết bị hiển thị   SCTP  Stream Control Transmission Protocol  Giao thức truyền tải điều khiển luồng   SDI  Serial Digital Interface  Giao diện dạng số chuỗi   SHE  Super Head End  Bộ đầu cuối   SD  Standard Definition  Định dạng chất lượng chuẩn   SDH  Synchronous Digital Hierarchy  Ghép kênh cấp độ số đồng bộ   SMIL  Synchronized Multimedia Integrated Language  Ngôn ngữ tích hợp đa phương tiện đồng bộ hóa   SNMP  Simple Network Management Protocol  Giao thức quản lý mạng đơn giản   SLA  Service Level Agreement  Thoả thuận mức dịch vụ   SONET  Synchronous Optical Networking  Mạng quang đồng bộ   SPTS  Single Program Transport Stream  Luồng vận tải chương trình đơn   STB  Set Top Box  Hộp đặt trên nóc (TV)   T   TCP  Transmission Control Protocol  Giao thức điều khiển truyền dẫn   TDM  Time Division Multiplex  Ghép kênh phân chia theo thời gian   TDMA  Time Division Multiple Access  Đa truy nhập phân chia theo thời gian   TS  (MPEG) Transport Stream  Luồng vận tải   TTL  Time to Live  Thời gian sống   U   UA  User Agent  Bộ phận người dùng   UE  User Equipment  Thiết bị người dùng   URL  Universal Resource Locator  Bộ xác định địa chỉ tài nguyên toàn cầu   UDP  User Datagram Protocol  Giao thức chương trình người dùng   V   VCR  Video Casette Recording  Ghi lại băng video   VoD  Video on Demand  Video theo yêu cầu   VoIP  Voice over IP  Thoại qua IP   VLAN  Virtual Local Area Network  Mạng LAN ảo   VPN  Virtual Private Network  Mạng riêng ảo   VQM  Video Quality Metric  Thông số chất lượng video   W   WAN  Wide Area Network  Mạng diện rộng   WLAN  Wireless LAN  Mạng LAN không dây   WDM  Wavelength Division Multiplexing  Ghép kênh phân chia theo bước sóng   WM  Windows Media  Phương tiện Windows   LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay,chúng ta đang sống trong kỷ nguyên của truyền thông đa phương tiện,nhiều dịch vụ,công nghệ hội tụ số đã được cung cấp đến người dùng,trong đó không thể không nhắc đến công nghệ IPTV. IPTV là dịch vụ truyền tải hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng dựa trên giao thức IP trên mạng Internet kết nối băng thông rộng,hiện đang phát triển mạnh mẽ và tiến tới vị trí chủ chốt trong công nghiệp truyền hình thu phí và đó cũng là dịch vụ thu hút được sự chú ý của rất nhiều các công ty Viễn thông trên thế giới.IPTV đang là cấp độ cao nhất và là công nghệ truyền hình thịnh hành của tương lai.Khác với các công nghệ của truyền hình truyền thống chỉ có khả năng cung cấp thông tin định tuyến một chiều thì IPTV lại có khả năng tạo ra tính tương tác hai chiều giữa khách hàng với dịch vụ,tạo nên sự hấp dẫn và ưu thế vượt trội.IPTV là một hệ thống nhiều tiện ích,chúng ta có thể nhận cùng lúc cả các tín hiệu truyền hình và Video song song với các dịch vụ đa phương tiện khác trên cùng một kết nối Internet.Cụ thể,IPTV sử dụng một kết nối băng thông rộng và một hệ thống mạng phân phối các chương trình truyền hình sử dụng giao thức IP. Trên thế giới IPTV đã được triển khai mạnh mẽ và thu được lợi nhuận rất lớn.Tại Việt nam,IPTV đã trở lên khá gần gũi đối với những người sử dụng Internet.IPTV được công ty FPT tiên phong cung cấp dịch vụ đầu tiên vào tháng 3/2006,đến tháng 5/2009 thì VNPT bắt đầu cung cấp IPTV tại Hải phòng.Ngày nay,đã có thêm nhiều công ty khác như SPT,VTC…đã đưa IPTV,VoD….ra thị trường.Như vậy,có thể thấy thị trường IPTV tại Việt nam mới chỉ ở giai đoạt đầu cho nên tiềm năng và xu hướng phát triển là rất lớn. Mong muốn tìm hiểu những công nghệ mới ngày càng ứng dụng rộng rãi trong đời sống,sau một thời gian tìm hiểu cộng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo Nguyễn Đình Long,em đã cố gắng để hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Công nghệ IPTV và khả năng phát triển ở Việt nam”.Nội dung của đồ án được trình bày thành 3 chương như sau: Chương I : Tổng quan về IPTV Chương II : Phân phối trong mạng IPTV Chương III: Khả năng phát triển của IPTV và một số giải pháp công nghệ IPTV phổ biến trên mạng Viễn thông Việt nam hiện nay. Do IPTV vẫn là một công nghệ mới và khả năng kiến thức còn hạn chế nên quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi những thiếu sót,mong các thầy cô giáo cùng các bạn thông cảm,cùng đóng góp ý kiến nhận xét bổ ích để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo đã tận tình dạy dỗ em trong suốt thời gian học tập và làm đồ án tốt nghiệp,tạo điều kiện tốt để em có thể hoàn thành đồ án của mình.Đặc biệt,em xin chân thành cảm ơn thầy giáo:ThS-Nguyễn Đình Long đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội,ngày……tháng ……năm 2011 Sinh viên Tạ Bình Trọng CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1 Giới thiệu chung về IPTV 1.1.1 Khái niệm IPTV Lịch sử về IPTV Năm 1994, World News Now của ABC đã có buổi trình chiếu truyền hình quảng bá qua mạng Internet đầu tiên, sử dụng phần mềm CU-SeeMe videoconferencing. Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện là vào năm 1995, với sự thành lập Precept Software bởi Judith Estrin và Bill Carrico. Họ đã thiết kế và xây dựng một sản phầm internet video gọi là "IP/TV". IP/TV là một MBONE tương thích với các ứng dụng trên Windows và Unix, thực hiện truyền âm thanh, hình ảnh thông qua cả giao thức unicast và IP multicast RTP/RTCP. Phần mềm này được viết bởi Steve Casner, Karl Auerbach, và Cha Chee Kuan. Hệ thống này đã được Cisco Systems mua vào năm 1998 và Cisco đã giữ lại tên "IP/TV". AudioNet bắt đầu tiến hành nghiên cứu live webcasts với WFAA-TV trong tháng năm 1998, và KCTU-LP vào mùng 10 tháng 1 năm 1998. 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 giớ, 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, một trong những nước đang đi đầu đã có nhiều công ty khai thác công nghệ IPTV, dịch vụ này ngày càng phát triển với lượng thuê bao ngày càng tăng. Tại thời điểm này ở Việt Nam có ba nhà mạng cung cấp dịch vụ IPTV là www.mytv.com.vn - 1 sản phẩm của VNPT, hay www.tv.fpt.vn của FPT và cuối cùng là sản phẩn IPTV của VTC. 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. Kj. IPTV là tên viết tắt tiếng Anh Internet Protocol Television, là một loại công nghệ truyền hình mới, sử dụng mạng IP hiện thời để phân phối nội dung audio-video mức độ giải trí 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. 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 (s