ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1
MỤC LỤC
2.4 Chuẩn MPEG-4......................................................................................................................................................................19
3.Những đặc điểm nổi bật của WiMAX ................................................................................................................................. 33
1. Hỗ trợ chất lượng dịch vụ (QoS)..............................................................................................................................................51
2. Dịch vụ lập lịch MAC...............................................................................................................................................................52
3. Quản lý tính di động.................................................................................................................................................................53
4. An ninh......................................................................................................................................................................................55
I.Các nhân tố thành công chính khi triển khai IPTV trên WiMAX .................................. 57
II.Các dịch vụ IPTV ......................................................................................................... 59
III.Cấu trúc hệ thống triển khai IPTV trên WiMAX. ........................................................ 60
Hình 3.2: Phân bố dịch vụ IPTV trên WiMAX cho ......................................................... 61
thuê bao cố định và di động ............................................................................................. 61
Hình 3.3: Mô hình hệ thống đề nghị cho các ứng dụng IPTV trên WiMAX .................... 62
Hình 3.4: Ngăn xếp để truyền dịch vụ IPTV trên WiMAX ............................................... 62
Hình 3.5: Lớp MAC hỗ trợ QoS ....................................................................................... 63
Hình 3.6: Cấu trúc lớp vật lý ........................................................................................... 64
Hình 3.7: Sơ đồ thu phát vô tuyến ................................................................................... 65
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 ) ........ 67
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2
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 giao
thức Internet.
ITPV theo định nghĩa chính thức như sau: IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa
phương tiện như truyền hình ảnh, tiếng nói, văn bản, dữ liệu được phân phối qua các
mạng dựa trên IP mà được quản lý để cung cấp các cấp chất lượng dịch vụ, bảo mật, tính
tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu.
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.
♦ Về cơ chế truy cập
Một set-top box số thường được sử dụng để truy cập và giải mã nội dung video
được phân phát qua hệ thống IPTV , trong khi PC thường được sử dụng để truy cập các
dịch vụ Internet. Các loại phần mềm được sử dụng trong PC thường phụ thuộc vào loại
nội dung truyền hình Internet. Ví dụ như, để download các chương trình truyền hình từ
♦ 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
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5
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 vật
lí. Ở thiết bị nhận, dữ liệu nhận được chuyển từ lớp thấp nhất đến lớp trên cùng trong
mô hình IPTV.
Hình 1.2: Mô hình truyền thông IPTV
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6
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.
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
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 7
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
chính là lõi của lớp này và thường là block cơ sở hỗ trợ truyền dòng nội dung theo thời
gian thực qua mạng IP.
Chú ý rằng, kĩ thuật RTP thường được triển khai trong các mạng không đảm bảo
chất lượng dịch vụ QoS để truyền các dịch vụ IPTV. Mặc dù RTP giúp làm tăng khả
năng các dòng tới đích trong trật tự đúng, nhưng không được thiết kế để đảm bảo các
mức chất lượng dịch vụ. Do đó, trách nhiệm của nhà cung cấp dịch vụ là đảm bảo video
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.
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.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 9
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 chỉ
IP và một giá trị cổng liên quan. Vì thế mỗi liên kết có 4 thành phần khác nhau:
+ Địa chỉ IP của video server.
+ Số của cổng của video server.
+ Địa chỉ IP của IPTVCD.
+ Số của cổng của IPTVCD.
Việc kết hợp địa chỉ IP và số của cổng cho phép một tiến trình trên IPTVCD có
thể liên lạc trực tiếp với tiến trình đang chạy trên một trong các máy server được đặt ở
trung tâm dữ liệu IPTV.
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 của mình.
+ Nhược điểm của UDP:
Mặc dù UDP là nhanh chóng và hiệu quả đối với các ứng dụng cần thời gian, và
sẽ là không hiệu quả trong trường hợp:
Tính toàn vẹn của dữ liệu: Tính toàn vẹn của dữ liệu khi sử dụng UDP là không
được bảo đảm khi UDP chỉ cung cấp một dịch vụ duy nhất là kiểm tra tổng và
multiplexing thông qua số cổng. Bất kì vấn đề nào cũng có thể xảy ra trong quá trình
truyền thông ở tại đầu cuối nào cần được điều khiển độc lập với các ứng dụng. Các vấn
đề thường gặp như là phát lại, đóng gói và lắp ráp lại, truyền lại các gói bị mất, sự tắc
nghẽn, và điều khiển luồng nằm ngoài khả năng sửa lỗi của UDP.
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.
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.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 12
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 ảnh
hưởng bất lợi tới dịch vụ phân phối IPTV.
o Hỗ trợ điều khiển luồng---- Bên cạnh vấn đề sửa lỗi và thiết lập kết nối logic,
giao thức TCP còn hỗ trợ điều khiển tốc độ bit luồng dữ liệu gửi đi, có thể gây ra
nhiều trở ngại trong việc truyền và nhận nội dung IPTV. Trở ngại này xảy ra khi
vùng đệm IPTV bắt đầu tràn các gói IPTV hoặc mạng bị nghẽn. Khi xảy ra
trường hợp này, máy chủ nhận được yêu cầu giảm tốc độ gửi các gói tin lên
mạng. Nếu máy chủ thực hiện yêu cầu giảm tốc độ, có một khả năng đó là: khi
tốc độ giảm xuống hình ảnh sẽ không thể hiển thị được. Nếu bản tin dừng được
thực hiện, dịch vụ IPTV sẽ bị tắt hoàn toàn.
o Không hỗ trợ đa truyền thông---- TCP không hoạt động hiệu quả trong môi
trường đa truyền thông, Do đó, UDP là lựa chọn tốt hơn TCP đối với các dịch vụ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 13
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
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 con.
Mạng con của mạng IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ định nghĩa và giám sát các
phần riêng biệt trong mạng mà không cần địa chỉ IPv4 mới. Người điều hành mạng cũng
sử dụng địa chỉ mạng con để giấu đi cấu trúc mạng nội bộ để tránh bị tấn công từ mạng
Internet công cộng. Người quản trị mạng IPTV sử dụng các số riêng biệt được gọi là địa
chỉ subnet mask để tạo các mạng con trong môi trường IPTV. Subnet mask là địa chỉ IP
32 bit. Giá trị mặc định của subnet mask của lớp A, B, C là:
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 14
Class A----- 255.0.0.0
Class B----- 255.255.0.0
Class C-----255.255.255.0
Các tiến trình chạy trên mạng con thường được quản lí bởi thiết bị phần cứng gọi
là router. Một router có thể nối với nhiều mạng và quyết định thông tin sẽ được gửi đến
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.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 15
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 dựa trên
Ethernet:
Encapsulation---- Lớp này thêm vào các gói IPTV một header. Ethernet header là
loại Encapsulation phổ biến nhất dùng trong lớp liên kết dữ liệu của IPTVCD.
Định địa chỉ---- Lớp liên kết dữ liệu xử lí các địa chỉ vật lí của mạng người sử
dụng và các thiết bị chủ. Hệ thống địa chỉ khác nhau với các topo mạng. Ví dụ, địa chỉ
MAC được sử dụng trong mạng Ethernet. Mỗi thiết bị kết nối với mạng IPTV thì có 1
địa chỉ MAC. Độ dài của địa chỉ MAC là 48 bit và thường được biểu diễn bằng 12 số
trong hệ 16. Trong 12 số hệ 16 này, 6 số đầu tiên để dành cho nhà sản xuất thiết bị IPTV
và các số còn lại được dùng để định nghĩa giao diện mạng ảo.
Kiểm tra lỗi----- chức năng kiểm tra lỗi được dùng trong vài lớp của mô hình
IPTV, bao gồm cả lớp liên kết dữ liệu. Các gói bị ngắt là lỗi thường gặp trong quá trình
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).
a) Khối : Khối 8x8 các điểm ảnh tín hiệu chói và tín hiệu màu dùng cho phương
pháp nén DCT.
b) Tổ hợp cấu trúc khối (macroblock): một cấu trúc khối là một nhóm các
khối tương ứng với lượng thông tin chứa đựng trong kích thước 16x16 điểm trên bức
ảnh. Cấu trúc khối này cũng xác định lượng thông tin chứa trong đó sẽ thay đổi tùy theo
cấu trúc mẫu được sử dụng. Thông tin đầu tiên trong cấu trúc khối mang dạng của nó (là
cấu trúc khối Y hay Cr, Cb) và các vector bù chuyển động tương ứng.
c) Mảng (Slice): mảng bao gồm một vài cấu trúc khối kề nhau. Kích thước lớn
nhất của mảng có thể bao gồm toàn bộ bức ảnh và kích thước nhỏ nhất của mảng là một
cấu trúc khối. Thông tin đầu của mảng chứa đựng vị trí của mảng trong toàn bộ ảnh, và
hệ số cân bằng lượng tử.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 17
d) Ảnh (Picture): lớp ảnh cho phép bộ giải mã xác định loại của ảnh được mã
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
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 19
Hình 1.10: Giải nén MPEG
Nguyên lý giải nén MPEG:
- Đầu tiên là giải mã Entropy, sau đó tách dữ liệu ảnh (hệ số biến đổi DCT) ra
khỏi các vector chuyển động. Dữ liệu ảnh sẽ được giải lượng tử hoá và biến đổi DCT
ngược.
- Nếu ảnh là ảnh loại I bắt đầu ở mỗi nhóm ảnh trong chuỗi, ở đầu ra sẽ nhận được
ảnh hoàn chỉnh bằng cách trên ( vì ảnh loại I chỉ là nén trong ảnh, không có bù chuyển
động, không dùng dữ liệu của ảnh khác). Nó được lưu trữ trong bộ nhớ ảnh và được và
được dùng để giải mã các ảnh tiếp theo.
- Nếu ảnh là ảnh loại P thì cũng thực hiện giải lượng tử hóa và biến đổi DCT
ngược kết hợp với việc sử dụng vector chuyển động và lưu vào bộ nhớ ảnh sớm hơn.
Trên cơ sở đó xác định được dự đoán ảnh đang xét. Ta nhận đựơc ảnh ra sau khi cộng
dự đoán ảnh (ảnh dự đoán) và kết quả biến đổi DCT ngược. Ảnh này cũng được lưu vào
bộ nhớ để có thể sử dụng như là chuẩn khi giải mã các ảnh tiếp theo.
2.4 Chuẩn MPEG-4
Chuẩn MPEC-4 là một chuẩn động dễ thay đổi. Với MPEG-4, các đối tượng khác
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
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 21
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.
- Khai thác triệt để sự dư thừa về mặt không tồn tại giữa các hình ảnh liên tiếp bởi
một vài mã của những Block gốc thông qua dự đoán về không gian, phép biến đổi, quá trình
lượng tử và mã hoá Entropy.
- Khai thác sự phụ thuộc tạm thời các Block của hình ảnh liên tiếp, do đó chỉ cần mã
hoá những chi tiết thay đổi giữa các ảnh liên tiếp. Việc này được thực hiện thông qua dự
đoán và bù chuyển động. Với bất kỳ Block nào cũng có thể được thực hiện từ một hoặc vài
ảnh mã hoá trước đó hay ảnh được mã hoá sau đó để quyết định Vector chuyển động, các
Vector được sử dụng trong bộ mã hoá và giải mã để dự đoán các loại Block.
- Khai thác tất cả sự dư thừa về không gian còn lại trong ảnh bằng việc giải mã
các Block dư thừa. Ví dụ như sự khác biệt giữa các Block gốc và Block dự đoán sẽ
được mã hoá thông qua quá trình biến đổi, lượng tử hoá và mã hoá Entropy.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 22
♦ Ưu điểm của MPEG-4 part 10
+ Chất lượng hình ảnh tốt: H.264 là chuẩn nén sử dụng công nghệ âm thanh, hình
ảnh mới khả năng nén tôt hơn so với các chuẩn nén trước đó. Do đó, chuẩn nén cung cấp
dịch vụ phân phát hình ảnh chất lượng cao qua mạng băng thông giới hạn.
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
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.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 23
III. Kiến trúc và chức năng các thành phần của hệ thống IPTV
Hình 1.16: Cấu trúc hệ thống IPTV
1. Các thiết bị tích hợp IRD
Những thiết bị này được sử dụng để nhận các tài sản video từ một số mạng khác
nhau như: các vệ tinh đến các đường video riêng và các ănten viba.
2. Các bộ mã hóa thời gian thực
Đây là một hệ thống nén nằm tại trung tâm dữ liệu IPTV, được dùng để tối thiểu
hoá khả năng lưu trữ thông tin mà vẫn duy trì chất lượng của các luồng video và audio
để truyền tải đến các người dùng, do đó băng thông mạng yêu cầu để truyền các luồng
video này được giảm bớt. Hệ thống nén này được tạo ra từ một số bộ mã hoá thời gian
thực được dùng để số hoá và nén các kênh video, audio và data. Nội dung video số hoặc
tương tự chưa được nén được đưa vào thiết bị mã hoá để nén và sau đó được đóng gói
vào trong các gói video được đưa ra ngoài đến các bộ định tuyến IPTV, hầu hết các bộ
mã hóa hiện đại đều có cổng ngõ ra là cổng Ethernet.
3. Các máy chủ truyền TV quảng bá
Những máy chủ này được cấu hình vào trong các cụm máy chủ cho mục đích làm
việc liên tục và chiệu trách nhiệm truyền nội dung IPTV sử dụng các giao thức đã được
chọn tới các người dùng đầu cuối.
4. Hệ thống chuyển mã IPTV
thống con bên ngoài tại trung tâm dữ liệu, bao gồm hệ thống quản lý quan hệ khách
hàng CRM.
6. Hệ thống quản lý quan hệ khách hàng CRM IPTV
Sử dụng một hệ thống CRM cung cấp cho các nhà điều hành viễn thông tính rõ
ràng trong kinh doanh các gói dịch vụ đặc biệt. Một CRM có thể bao gồm một số đặc
trưng và có thể sắp xếp thành 3 module khác nhau:
CRM
module
Mô tả chức năng
Giao diện với
các thuê bao.
Module này bảo đảm rằng các thông tin chi tiết của cả
hiện tại và quá khứ đều sẵn sàng để giúp cãi thiện hiệu
quả tương tác với các thuê bao. Quản lý liên lạc và chăm
sóc khách hàng là hai đặc trưng chính trong module này.
Tiếp thị các
sản phẩm IPTV
và các dịch vụ.
Module này quản lý các chiến dịch quảng cáo và tiếp
thị. Các chức năng điển hình trong module này là tổ chức
việc phân phối tiếp thị kèm theo.
Bán các sản
phẩm IPTV và
các dịch vụ.
Dùng để trợ giúp các nhà cung cấp dịch vụ IPTV bán
sản phẩm, kết hợp với module tiếp thị để xác định các
kênh bán hàng thích hợp và theo dõi kết quả từ các chiến
dịch tiếp thị. Phần up-selling cho phép các nhà cung cấp
dịch vụ bán các dịch vụ IP kèm theo đến các thuê bao.
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
cấp dịch vụ thường sử dụng các thiết bị mạng IP chuẩn như: các router, các switch để
thực hiện việc định tuyến các tín hiệu. Sử dụng các thiết bị mạng chuẩn cho phép các
nhà cung cấp dịch vụ IPTV hợp nhất các tín hiệu data, video, audio trên một mạng. Điều
này cho phép giảm chi phí bảo dưỡng, quản lý mạng đơn giản và tăng tính linh hoạt của
hệ thống chuyển mạch.
12. Router phân phối
Kiến trúc hệ thống IPTV còn bao gồm bộ định tuyến phân phối tốc độ cao, thiết
bị này nằm tại các headend của các nhà cung cấp dịch vụ và chiệu trách nhiệm truyền tải
nội dung IPTV tương tác đến mạng phân phối. Bộ định tuyến này kết nối trực tiếp tới
mạng trục IPTV.
13. Mạng phân phối IP
Mạng phân phối IP bao gồm hai phần như: mạng trục và mạng truy cập
TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRÊN CÔNG NGHỆ WIMAX
Copyright: Tài liệu đại học ©