Trang 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ
IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ
WIMAX
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 2
MỤC LỤC
2.4 Chuẩn MPEG-4 21
1. Hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS) 53
2. Dịch vụ lập lịch MAC 54
3. Quản lý tính di động 56
4. An ninh 57
I.Các nhân tố thành công chính khi triển khai IPTV trên WiMAX 59
II.Các dịch vụ IPTV 62
III.Cấu trúc hệ thống triển khai IPTV trên WiMAX 62
Hình 3.2: Phân bố dịch vụ IPTV trên WiMAX cho 63
thuê bao cố định và di động 63
Hình 3.3: Mô hình hệ thống đề nghị cho các ứng dụng IPTV trên WiMAX 64
Hình 3.4: Ngăn xếp để truyền dịch vụ IPTV trên WiMAX 65
Hình 3.5: Lớp MAC hỗ trợ QoS 66
Hình 3.6: Cấu trúc lớp vật lý 67
Hình 3.7: Sơ đồ thu phát vô tuyến 67
Hình 3.8: Tín hiệu video điều chế 16QAM nhận được ở một số kênh có trạng thái tốt
(SS1, SS2, SS4, SS7, SS9) và không thu được ở các SS khác (SS3, SS5, SS8, SS10) 70
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 3
Chương 1: GIỚI THIỆU IPTV
I. Giới thiệu về IPTV
1. IPTV là gì?
IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television -truyền hình qua

Trang 4
Thay vì phân phối trên mọi kênh để tới mọi người dùng, công nghệ IPTV cho
phép nhà cung cấp dịch vụ chỉ truyền trên một kênh mà người dùng yêu cầu. Đặc điểm
hấp dẫn này cho phép nhà điều hành mạng có thể tiết kiệm băng thông của mạng.
♦ Có thể truy xuất qua nhiều thiết bị
Việc xem nội dung IPTV bây giờ không chỉ giới hạn ở việc sử dụng TV. Người
dùng có thể sử dụng máy PC hay thiết bị di động để truy xuất vào các dịch vụ IPTV.
3. Sự khác biệt giữa IPTV và truyền hình Intrenet
Do đều được truyền trên mạng dựa trên giao thức IP, người ta đôi lúc hay nhầm
IPTV là truyền hình Internet. Tuy nhiên, 2 dịch vụ này có nhiều điểm khác nhau:
Truyền hình Internet sử dụng mạng Internet công cộng để phân phát các nội
dung video tới người sử dụng cuối. IPTV sử dụng mạng riêng để truyền các nội dung
video đến khách hàng. Các mạng riêng này thường được tổ chức và vận hành bởi nhà
cung cấp dịch vụ IPTV.
♦ Về mặt địa lý
Các mạng do nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sở hữu và điều khiển không cho
phép người sử dụng Internet truy cập. Các mạng này chỉ giới hạn trong các khu vực địa
lí cố định.Trong khi mạng Internet không có giới hạn về mặt địa lí, người dùng Internet
nào cũng có thể xem truyền hình Internet ở bất kì đâu trên thế giới.
♦ Về quyền sở hữu hạ tầng mạng
Khi nội dung video được gửi qua mạng Internet công cộng, các gói sử dụng giao
thức Internet mạng nội dung video có thể bị trễ hoặc mất khi nó di chuyển trong các
mạng khác nhau tạo nên mạng Internet công cộng. Do đó, nhà cung cấp các dịch vụ
truyền hình ảnh qua mạng Internet không đảm bảo chất lượng truyền hình như với
truyền hình mặt đất, truyền hình cáp hay truyền hình vệ tinh. Thực tế là các nội dung
video truyền qua mạng Internet khi hiển thị trên màn hình TV có thể bị giật và chất
lượng hình ảnh thấp.
Trong khi, IPTV chỉ được phân phối qua một hạ tầng mạng của nhà cung cấp
dịch vụ. Do đó người vận hành mạng có thể điều chỉnh để cung cấp hình ảnh với chất
lượng cao.

cầu độ rộng băng thông của cơ sở hạ tầng khá rộng. Sự tiến bộ trong công nghệ mạng
trong những năm qua cho phép những nhà cung cấp viễn thông thỏa mãn một lượng
lớn yêu cầu độ rộng băng thông mạng. Hạ tầng truyền hình cáp dựa trên cáp đồng trục
lai cáp quang và các mạng viễn thông dựa trên cáp quang rất phù hợp để truyền tải nội
dung IPTV.
♦ Thiết bị người dùng IPTV
Thiết bị người dùng IPTV (IPTVCD) là thành phần quan trọng trong việc cho
phép mọi người có thể truy xuất vào các dịch vụ IPTV. Thiết bị này kết nối vào mạng
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 6
băng rộng và có nhiệm vụ giải mã và xử lý dữ liệu video dựa trên IP gửi đến. Thiết bị
người dùng hỗ trợ công nghệ tiên tiến để có thể tối thiểu hóa hay loại bỏ hoàn toàn ảnh
hưởng của lỗi, sự cố mạng khi đang xử lý nội dung IPTV
♦ Mạng gia đình
Mạng gia đình kết nối với một số thiết bị kĩ thuật số bên trong một diện tích
nhỏ. Nó cải tiến việc truyền thông và cho phép chia sẻ tài nguyên (các thiết bị) kĩ thuật
số đắt tiền giữa các thành viên trong gia đình. Mục đích của mạng gia đình là để cung
cấp việc truy cập thông tin, như là tiếng nói, âm thanh, dữ liệu, giải trí, giữa những
thiết bị khác nhau trong nhà. Với mạng gia đình, người dùng có thể tiết kiệm tiền và
thời gian bởi vì các thiết bị ngoại vi như là máy in và máy scan, cũng như kết nối
Internet băng rộng, có thể được chia sẻ một cách dễ dàng
II. Lý thuyết cơ bản về hệ thống mạng IP
1. Lý thuyết cơ bản hỗ trợ trong mạng IPTV
Việc đóng gói các chương trình video bao gồm việc chèn và tổ chức các dữ liệu
video thành các gói riêng biệt.
1.1 Tổng quan về mô hình truyền thông IPTV (IPTVCD)
Mô hình truyền thông trong IPTV có 7 lớp (và một lớp tùy chọn) được xếp
chồng lên nhau.
Các dữ liệu video ở phía thiết bị gửi được truyền từ lớp cao xuống lớp thấp
trong mô hình IPTV, và được truyền đi trong mạng băng rộng bằng các giao thức của

♦ Lớp đóng gói video
Để truyền các dòng âm thanh, dữ liệu và hình ảnh cơ bản qua mạng số, mỗi
dòng cơ bản này phải được chuyển đổi sang một dòng được chèn của gói PES đã được
đánh dấu thời gian (PES- parketized Element Stream ). Một dòng PES chỉ bao gồm
một loại dữ liệu từ một nguồn. Một gói PES có thể có kích thước khối cố định hoặc
thay đổi, có thể lên tới 65536 byte/gói. Bao gồm 6 byte header, và số byte còn lại chứa
nội dung chương trình.
Do bản chất của mạng, thứ tự hay chuỗi các khung video từ lối ra của trung tâm
dữ liệu IPTV có thể khác thứ tự các khung do các thiết bị của người dùng nhận được.
Do đó, để giúp đỡ quá trình đồng bộ, các hệ thống dựa trên MPEG thường dán nhãn
các gói PES khác nhau trong chuỗi video.
Có 2 loại nhãn thời gian được sử dụng đối với mỗi gói PES: nhãn thời gian trình
diễn (PTS), và nhãn thời gian giải mã (DTS):
+ PTS nhãn thời gian trình diễn có giá trị thời gian 33 bit, được đặt trong
trường PES header. Mục đích của việc sử dụng PTS cho mỗi gói là để xác định xem
khi nào và theo trật tự nào thì gói đó được xem (bởi người xem).
+ DTS nhãn giải mã để sử dụng giúp bộ giải mã ở thiết bị của người sử dụng
biết khi nào xử lí gói đó.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 8
Như đã chỉ ra ở trên, thứ tự các gói được truyền đi qua mạng khác với thứ tự các
gói nhận được ở thiết bị của người sử dụng. Thiết bị người sử dụng IPTV sẽ dùng các
nhãn PTS và DTS để tái tạo lại nội dung video gốc. Bên cạnh việc gửi đi các nội dung
nén MPEG-2, PES còn có khả năng truyền tải các khối H.264/AVC qua mạng IPTV.

Hình 1.3: Ứng dụng nhãn thời gian với các gói MPEG PES
♦ Lớp cấu trúc dòng truyền tải
Lớp tùy chọn này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau. Lớp
này hoạt động như một lớp trung gian giữa các nội dung được nén MPEG-2,
H.264/AVC ở lớp cao hơn và các lớp thấp hơn trong mô hình IPTV. Giao thức RTP

cung cấp và thiết bị IPTV của người sử dụng để truyền các chương trình qua mạng.
TCP có khả năng điều khiển lỗi xảy ra trong quá trình truyền các chương trình
qua mạng. Các lỗi như mất gói, mất trật tự gói,hoặc lặp gói thường gặp trong môi
trường truyền IPTV. Để xử lí các tình huống này, TCP sử dụng hệ thống các số liên tục
để cho phép thiết bị gửi có thể gửi lại các dữ liệu hình ảnh bị mất hoặc hỏng. Hệ thống
số liên tục này là trường có độ dài 32 bit trong cấu trúc gói. Trường đầu tiên chứa
chuỗi số bắt đầu của dữ liệu trong gói và trường thứ hai chứa giá trị của chuỗi số tiếp
theo mà video server đang đợi (mong) nhận trở lại từ IPTVCD.
Hình 1.4: Cơ chế điều khiển luồng của TCP
Bên cạnh việc sửa các lỗi có thể xảy ra trong quá trình truyền nội dung video
qua mạng IP băng rộng, TCP còn có điều khiển luồng dữ liệu. Điều này có thể đạt
được bằng cách sử dụng trường kích thước cửa sổ, với thuật toán được gọi là cửa sổ
trượt. Giá trị trong trường này xác định số các byte có thể truyền đi qua mạng trước khi
nhận được xác nhận từ phía thiêt bị nhận.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 10
Trong môi trường IPTV, giá trị trường kích thước cửa sổ chính là kích thước
vùng đệm trong IPTVCD trừ đi lượng nội dung đã có trong vùng đệm tại một thời
điểm. Dữ liệu này sẽ được giữ cho tới khi bản tin thông báo đã nhận được gửi về từ
IPTVCD.
Khi giá trị của trường này bằng 0, IPTVCD ở phía đầu thu sẽ không đủ khả
năng xử lí các dữ liệu IPTV ở tốc độ đủ lớn. Khi đó, TCP sẽ chỉ thị cho video server
dừng hoặc làm chậm lại tốc độ gửi các gói dữ liệu tới IPTVCD. Điều này sẽ đảm bảo
rằng IPTVCD sẽ không bị tràn các gói dữ liệu tới. Khi IPTVCD đã xử lí xong các các
gói dữ liệu trong vùng đệm và video server đã biết được điều đó thì giá trị tại vùng
đệm sẽ tăng lên, và video server sẽ bắt đầu truyền tiếp các nội dung. Trong môi trường
IPTV lí tưởng, số của cửa số được báo về từ IPTVCD sẽ báo cho server biết không
gian vùng đệm còn trống chính là tốc độ mà tại đó các nội dung video được gửi đi từ
video server.
Các cổng TCP và Socket: Mỗi điểm cuối của một liên kết IPTV thì có một địa

(3) Truyền dữ liệu: Truyền thông bắt đầu thông qua socket giữa 2 tiến trình từ
phía IPTV server đến IPTVCD.
(4) Quản lí các dòng nội dung IPTV:Giao thức TCP quản lí các dòng IPTV
trong khi kết nối được thiết lập.
(5) Hủy bỏ kết nối: Khi hoàn thành việc truyền các nội dung IPTV, IPTVCD
hoặc trung tâm dữ liệu sẽ hủy bỏ socket và kết nối mạng.
b) Sử dụng UDP để định hướng các gói IPTV:
UDP là giao thức thuộc về bộ giao thức Internet. UDP cho phép máy chủ kết
nối với mạng băng rộng để gửi tới các IPTVCD dịch vụ truyền hình quảng bá có chất
lượng hài lòng người dùng. UDP giống với TCP nhưng là phiên bản sơ lược hơn, đưa
ra cho số lượng tối thiểu các dịch vụ truyền tải. UDP là giao thức không liên kết, điều
đó có nghĩa là kết nối giữa video server và IPTVCD không cần phải thiết lập trước khi
dữ liệu được truyền đi. Video server đơn giản chỉ thêm vào địa chỉ IP đích và số cổng
vào datagram và gửi tới cơ sở mạng để phân phát tới địa chỉ IP đích. Khi trên mạng,
UDP sử dụng cách tốt nhất để cố gắng thu được dữ liệu về điểm đích của nó. Chú ý
rằng UDP sử dụng các khối dữ liệu được gọi là các datagram để truyền nội dung qua
mạng.
Ưu điểm và nhược điểm của UDP:
+ Ưu điểm của UDP:
Không có ngắt trong quá trình truyền nội dung video: không có trễ trong quá
trình phân phối ngay cả khi trong mạng có các gói bị trễ hoặc bị hỏng. Ngược lại, khi
sử dụng TCP, có thể xảy ra sự ngắt quãng khi phải chờ các gói bị trễ và các khung hình
tới hoặc phải chờ các gói bị hỏng được thay thế.
Dung lượng thấp: Kích thước header của UDP chỉ bao gồm có 8 byte trong khi
TCP header chiếm tới 20 byte.
Tốc độ thiết lập kết nối: thời gian thiết lập và hủy bỏ kết nối giữa IPTVCD và
các thiết bị ở trung tâm dữ liệu IPTV ngắn. Do đó, việc phân phối các gói sử dụng giao
thức UDP thường nhanh hơn so với sử dụng giao thức TCP.
Hỗ trợ truyền một chiều: UDP không yêu cầu đường về, do đó cho phép các
công ty sử dụng vệ tinh có thể truyền nội dung IPTV truyền đa điểm tới khách hàng

o Cân bằng giữa độ nhạy và độ trễ IPTV ít nhạy với mất hoặc ngắt gói hơn là
với độ trễ. Việc truyền lại các gói nâng cao độ tin cậy của kết nối giữa máy chủ
và thiết bị truy cập IPTV. Tuy nhiên, khi việc truyền lại diễn ra nhiều thì sẽ làm
độ trễ tăng lên.
o TCP là giao thức kết nối liên kết Như đã trình bày ở trên TCP yêu cầu thiết
lập kết nối logic giữa máy chủ và IPTVCD trước khi truyền các nội dung IPTV.
Khi người xem chuyển từ kênh này sang kênh khác cũng sẽ gây ra độ trễ đối với
môi trường truyền hình trực tiếp của IPTV.
o Hỗ trợ sửa lỗi TCP cung cấp nhiều tính năng, đáng chú ý là khả năng sửa lỗi
và điều khiển luồng. Tuy nhiên, việc sửa lỗi trong mạng IP video có thể làm
giảm chất lượng dịch vụ tới khách hàng.
o Đặc điểm của truyền video: video bao gồm một chuỗi các ảnh liên tiếp, bất cứ
khi nào xảy ra ngắt với tốc độ mà tại đó các hình ảnh này được xử lí và hiển thị
trên IPTVCD cũng làm giảm chất lượng hình ảnh hiển thị và ảnh hưởng tới
người sử dụng. Thời gian xử lí mỗi ảnh riêng biệt chỉ mất khoảng một phần của
giây.
o Nếu sử dụng TCP để sửa lỗi do ngắt, cơ chế sửa lỗi như sau:
 IPTVCD sẽ báo gói dữ liệu bị lỗi bằng việc đặt cờ.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 13
 Một bản tin sẽ được gửi tới máy chủ IPTV để thông báo cho ứng dụng
biết một trong các gói nhận được bị ngắt.
 Dưới sự quản lí của TCP, máy chủ cần phải tìm ra và gửi lại gói bị ngắt.
 IPTVCD nhận được gói mới trong vùng đệm và hiển thị nội dung video
trong gói đó.
 Trong khi TCP thực hiện các bước ở trên, IPTVCD phải chờ gói bị lỗi
được truyền lại và phải để trống luồng video hoặc bỏ qua gói truyền lại
khi nhận được, Do đó kĩ thuật sửa lỗi của TCP là không cần thiết.
o Mất gói IP quá trình xử lí mất các gói IPTV nhiều hay ít cũng giống như
quá trình sửa ngắt gói IPTV. Các gói bị mất cũng cần được truyền lại, gây ra

sử dụng kĩ thuật có hiệu quả cao nhất để phân phát dữ liệu. Nói cách khác không có
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 14
tiến trình nào đảm bảo quá trình phân phát chính xác thông tin qua mạng. Các khối cơ
sở của giao thức IP là các đoạn bit dữ liệu được đặt trong các gói và được định địa chỉ.
Gói IP là đơn vị dữ liệu bao gồm dữ liệu video thực và các thông tin của việc
nhận video từ trung tâm cung cấp dữ liệu IPTV tới đích IPTVCD.
Cách đánh địa chỉ IP: trong môi trường IPTV, địa chỉ IPv4 thường được dùng
để định nghĩa IPTVCD và trung tâm cung cấp dữ liệu. Địa chỉ IPv4 là chuỗi 4 số được
ngăn cách với nhau bằng các dấu chấm để định nghĩa một cách chính xác vị trí vật lí
của một thiết bị, ví dụ như set-top box, trong mạng. Địa chỉ IPv4 gồm 32 bit trong hệ
nhị phân. Các số nhị phân này được chia thành 4 octet, mỗi octet 8 bit, mỗi octet được
đại diện bởi 1 số hệ thập phân nằm trong khoảng từ 0 đến 255. Mỗi octet được ngăn
cách bởi 1 dấu chấm trong hệ thâp phân. Địa chỉ IP được tổ chức thành 2 phần:
(1) Địa chỉ mạng dùng để định nghĩa mạng băng rộng mà IPTVCD kết nối tới.
(2) Địa chỉ host dùng để định nghĩa các thiết bị IPTV.
Một điểm đáng chú ý là một vài bit đầu tiên của địa chỉ sẽ định nghĩa các bit
còn lại của trường địa chỉ sẽ được phân chia thế nào cho host và mạng. Để thuận lợi
cho việc sư dụng và quản lí, địa chỉ IP được chia thành các lớp khác nhau.
Bên cạnh việc chia thành các lớp, một số địa chỉ IP được dành riêng cho các
mạng tư nhân. Các địa chỉ này nằm trong dải:
10.0.0.0 to 10.255.255.255
172.16.0.0 to 172.31.255.255
192.168.0.0 to 192.168.255.255
Hình 1.6: Các lớp địa chỉ IP
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 15
a) Mạng con IPTV
Trong các mạng lớn IPTV với hàng ngàn IPTVCD trải rộng trên một khu vực
địa lí rộng, mạng dựa trên IP này cần được chia thành các mạng nhỏ hơn gọi là mạng

bit, lớn hơn gấp 4 lần. Điều này cho phép nhà cung cấp dịch vụ IPTV mở rộng số
lượng thiết bị có thể quản lý .
Cấu trúc header đơn giản: IPv6 giảm kích thước header xuống còn 40 byte cố
định và đơn giản cấu trúc của trường header.
Tăng mức độ bảo vệ: IPv6 có 2 đặc điểm giúp tăng mức độ bảo vệ:
(1) Bao gồm header xác thực bao gồm các bản tin xác nhận và kiểm tra
người gửi gói.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 16
(2) Payload bảo mật được đóng gói đặc điểm này đảm bảo tính toàn vẹn
của dữ liệu IPTV và bảo mật giữa các máy chủ trung tâm dữ liệu IPTV và các
IPTVCD khác.
Lưu lượng thời gian thực tốt hơn: khả năng dán nhãn luồng của IPv6 cho phép
nhà cung cấp dịch vụ đánh dấu các gói riêng, phụ thuộc vào từng loại dịch vụ. Trong
môi trường triple-play, các router có thể coi các gói IP được dán nhãn với một nhận
dạng video là các gói IP được dán nhãn khi mang nội dung web.
Tự động cấu hình: Khả năng plug and play của IPv6 giúp giảm bớt độ phức tạp
khi cài đặt dịch vụ IPTV tại nhà của khách hàng.
Vì những ưu điểm kể trên IPv6 được xem như giải pháp lâu dài để hỗ trợ triển
khai các thiết bị số ở quy mô lớn, có thể sử dụng nhiều loại ứng dụng dựa trên IP.
Nhược điểm chính khi sử dụng giao thức IP là không có gì đảm bảo rằng khi
nào các gói tới đúng đích hay gói có đến đúng lúc không, ngay cả thứ tự các gói được
chuyển đến cũng không được xác định. Do đó, lớp IP làm việc cùng với giao thức lớp
truyền tải để đảm bảo rằng các gói đến IPTVCD đúng lúc và theo trật tự đúng. IP cũng
làm cho quá trình phân phát nội dung video bị trễ.
♦ Lớp liên kết dữ liệu
Lớp liên kết dữ liệu lấy các dữ liệu thô từ lớp IP và định dạng chúng thành các
gói phù hợp để truyền qua mạng vật lí. Chú ý, lớp liên kết dữ liệu khác với các giao
thức mạng. Kĩ thuật Ethetnet là một trong những kĩ thuật phổ biến hơn được sử dụng
trong hệ thống IPTV. Lớp liên kết dữ liệu bao gồm các chức năng dành cho các mạng

Khi dòng bit được truyền qua mạng, các gói được chuyển từ lớp thấp đến lớp
cao trong mô hình truyền thông IPTV. Ví dụ lớp liên kết dữ liệu sẽ kiểm tra các gói và
loại bỏ đi phần header Ethernet và trường sửa lỗi CRC. Tiếp đó sẽ kiểm tra trường kiểu
mã của Ethernet header và xác định gói cần được xử lí bởi giao thức IP. Do đó gói dữ
liệu được chuyển lên lớp mang. Lớp mạng kiểm tra và loại bỏ đi phần IP header và
chuyển gói đó lên lớp truyền tải. Phương pháp bỏ đi phần header khi qua các lớp khác
nhau gọi là bóc gói. Quá trình này tiếp tục đươc thực hiện cho tới khi gói dữ liệu lên
đến tầng trên cùng trong mô hình. Hình ảnh gốc được thể hiện trên màn hình TV của
người xem.
2. Các chuẩn nén thời gian thực
Nén cho phép các nhà cung cấp dịch vụ truyền các kênh hình và tiếng với chất
lượng cao qua mạng IP băng rộng. Do mắt người ko thể phân biệt được toàn bộ các
phần của hình ảnh. Do đó việc nén sẽ làm giảm độ lớn của tín hiệu ban đầu bằng cách
bỏ bớt các phần không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng của hình ảnh.
Một hệ thống nén video tiêu biểu (hay bộ mã hoá nguồn) bao gồm: bộ chuyển
đổi, bộ lượng tử hoá, bộ mã hoá.
Hình 1.7: Sơ đồ khối hệ thống nén ảnh tiêu biểu.
+ Bộ chuyển đổi: thường dùng phép biến đổi Cosin rời rạc để tập trung năng
lượng tín hiệu vào một số lượng nhỏ các hệ số khai triển để thực hiện phép nén hiệu
quả hơn là dùng tín hiệu nguyên thủy.
+ Bộ lượng tử hoá: tạo ra một lượng ký hiệu giới hạn cho ảnh nén với hai kỹ
thuật: lượng tử vô hướng (thực hiện lượng tử hoá cho từng phần dữ liệu) và lượng tử
vectơ (thực hiện lượng tử hoá một lần một khối dữ liệu). Quá trình này không thuận
nghịch.
+ Bộ mã hoá: gán một từ mã, một dòng bit nhị phân cho mỗi ký hiệu.
II.1Khái quát, cấu trúc dòng bit MPEG
Cấu trúc dòng MPEG gồm 6 lớp: lớp dãy ảnh (sequence), lớp nhóm ảnh (GOP),
lớp ảnh (picture), lớp cắt lát dòng bit (slice), lớp macroblock, lớp khối (Block).
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 18

đó:
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 20
Hình 1.9: Nén MPEG
Nén trong ảnh (Intra -Frame Compression): là loại nén nhằm giảm bớt thông tin
dư thừa trong miền không gian. Nén trong ảnh sử dụng cả hai quá trình có tổn hao và
không có tổn hao để giảm bớt dữ liệu trong ảnh. Quá trình này không sử dụng thông tin
của các ảnh trước và sau ảnh đang xét.
Nén liên ảnh (Intra -Frame Compression): Trong tín hiệu video có chứa thông
tin dư thừa trong miền thời gian. Nghĩa là với một chuỗi liên tục các ảnh, lượng thông
tin chứa đựng trong mỗi ảnh thay đổi rất ít từ ảnh này sang ảnh khác. Tính toán sự dịch
chuyển vị trí của nội dung ảnh là một phần rất quan trọng trong kỹ thuật nén liên ảnh.
Trong thuật nén MPEG, quá trình xác định Vector chuyển động được thực hiện bằng
cách chia hình ảnh thành các Macro-Block, mỗi Macro-Block có 16 x 16 phần tử ảnh
(tương đương với 4 Block, mỗi Block có 8 x 8 phần tử ảnh). Để xác định chiều chuyển
động, người ta tìm kiếm vị trí của Macro-Block trong ảnh tiếp theo, kết quả của sự tìm
kiếm sẽ cho ta Vector chuyển động của Macro-Block .
Nguyên lý nén MPEG:
Dạng thức đầu vào là Rec- 601 4:2:2 hoặc 4:2:0. Ảnh hiện tại được so sánh với
ảnh trước tạo ra ảnh khác biệt. Ảnh này sau đó lại được nén trong ảnh qua các bước :
biến đổi DCT, lượng tử hóa, mã hoá. Dữ liệu của ảnh khác biệt và vector chuyển động
(được xác định như trên ) mang thông tin về ảnh sau nén liên ảnh được đưa đến bộ đệm
ở đầu ra.
Tốc độ bít của tín hiệu video được nén không cố định, phụ thuộc vào nội dung
ảnh đang xét (ví dụ một phần nén ít hơn hoặc nhiều hơn), nhưng tại đầu ra bộ mã hoá
dòng bít phải cố định để xác định tốc độ cho dung lượng kênh truyền.
2.3 Nguyên lý giải nén MPEG
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 21
Hình 1.10: Giải nén MPEG

(video object) và sau đó được truyền đi trên mạng. Tại vị trí thu, những đối tượng này
được giải mã riêng rẽ nhờ bộ giải mã VO và gửi đến bộ tổ hợp compositor. Người sử
dụng có thể tương tác với thiết bị để cấu trúc lại khung hình gốc (a), hay để xử lý các
đối tượng tạo ra một khung hình khác (b). Ngoài ra, người sử dụng có thể download
các đối tượng khác từ các thư viện cơ sở dữ liệu (có sẵn trên thiết bị hay từ xa thông
qua mạng LAN, WAN hay Internet) để chèn thêm vào hay thay thế các đối tượng có
trong khuôn hình gốc (c).
Để có thể thực hiện việc tổ hợp khung hình, MPEG-4 sử dụng một ngôn ngữ mô tả
khung hình riêng, được gọi là Định dạng nhị phân cho các khung hình BiFS (Binary
Format for Scenes). BiFS không chỉ mô tả ở đâu và khi nào các đối tượng xuất hiện trong
khung hình, nó cũng mô tả cách thức hoạt động của đối tượng (làm cho một đối tượng
xoay tròn hay chồng mờ hai đối tượng lên nhau) và cả điều kiện hoạt động đối tượng và tạo
cho MPEG-4 có khả năng tương tác. Trong MPEG-4, tất cả các đối tượng có thể được mã
hoá với sơ đồ mã hoá tối ưu riêng của nó – video được mã hoá theo kiểu video, text được
mã hoá theo kiểu text, các đồ hoạ được mã hoá theo kiểu đồ hoạ - thay vì việc xử lý tất cả
các phần tử ảnh pixels như là mã hoá video ảnh động. Do các quá trình mã hoá đã được tối
ưu hoá cho từng loại dữ liệu thích hợp, nên chuẩn MPEG-4 sẽ cho phép mã hoá với hiệu
quả cao tín hiệu ảnh video, audio và cả các nội dung tổng hợp như các bộ mặt và cơ thể
hoạt hình.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 23
Hình 4.3: Mã hóa và tổng hợp khung hình trong MPEG-4
2.5 MPEG-4 Part10
Với đối tượng để truyền dẫn video là mạng Internet thì ứng cử viên hàng đầu là
chuẩn nén MPEG-4AVC hay còn gọi là H.264/MPEG-4 Part 10. Mục tiêu chính của chuẩn
nén H.264 đang phát triển nhằm cung cấp Video có chất lượng tốt hơn nhiều so với những
chuẩn nén Video trước đây. Điều này có thể đạt được nhờ sự kế thừa các ưu điểm của các
chuẩn nén video trước đó và một số ưu điểm như sau:
- Phân chia mỗi hình ảnh thành các Block bao gồm nhiều điểm ảnh, do vậy quá
trình xử lý từng ảnh có thể được tiếp cận tới mức Block.

hợp với mọi ứng dụng, chuẩn nén H.264 có rất nhiều profile và level. Đặc điểm của
profile và level là tốc độ bit và kích thước ảnh.
+ Có thể truyền độc lập: Chuẩn nén H.264 có thể truyền qua nhiều giao thức
như ATM, RTP, UDP, TCP.
+ Dễ dàng thích nghi với các mạng chất lượng kém nhờ cơ chế sửa lỗi .
♦ Kết luận
MPEG -4 với nhiệm vụ là nhằm phát triển các chuẩn xử lý, mã hoá và hiển thị
ảnh động, audio và các tổ hợp của chúng. MPEG -4 khác so với MPEG -2 là trong một
khung hình thì nó không mã hoá toàn bộ khung hình mà nó miêu tả từng đối tượng
riêng rẽ và sau đó mới mã hoá từng đối tượng đó. MPEG -4 chia các Macro-Block
thành các Block nhỏ hơn. Trong khi bù chuyển động trong MPEG-2 Part 2 được hạn
chế đến nội suy hai chiều ½ pixel thì H264/MPEG Part 10 cho phép các Vector chuyển
động chính xác đến ¼ pixel và sau đó dùng nội suy nhiều chiều(Bi-cubic). Và còn
nhiều điểm ưu việt khác nữa. Do đó hiệu quả nén của chuẩn nén MPEG -4 tốt hơn so
với MPEG -2.
Qua quá trình thực nghiệm đã cho rằng sự tiết kiệm tốc độ bít trung bình của
H264/MPEG Part 10 so với MPEG-2 là khoảng 65%. Như vậy hiệu quả của nén
H264/MPEG Part 10 tăng lên đáng kể so với các chuẩn nén khác. Hiệu quả nén tăng
của H264/MPEG Part 10 tạo ra các phạm vi ứng dụng và các cơ hội kinh doanh mới
như: ứng dụng H264/MPEG Part 10 cho truyền hình số và di động hay có thể cải tạo
chất lượng truyền hình qua giao thức Internet để đạt được chất lượng hình ảnh tốt như
truyền hình số hiện nay.
Từ những đặc điểm và ưu điểm của MPEG-4 AVC đánh dấu một bước ngoặt
trong lĩnh vực nén video, áp dụng các kỹ thuật tiên tiến nhằm mục đích sử dụng băng
thông hiệu quả hơn và đem lại chất lượng ảnh cao hơn. Với các kỹ thuật này, MPEG-4
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Trang 25
AVC có thể giảm tốc độ bit xuống hơn 50% so với chuẩn MPEG-2. Do đó, MPEG-4
Part 10 được lựa chọn để ứng dụng trong IPTV.
III. Kiến trúc và chức năng các thành phần của hệ thống IPTV