Đang tải... (xem toàn văn)
Sự phát triển của mạng Internet toàn cầu nói riêng và công nghệ thông tin nói chung đã đem lại tiến bộ và phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật
Mở đầu Sự phát triển mạng Internet toàn cầu nói riêng cơng nghệ thơng tin nói chung đem lại tiến phát triển vượt bậc khoa học kĩ thuật Internet rút ngắn khoảng cách khơng gian, thời gian mà cịn mạng lại cho người, quốc gia giới lợi ích to lớn Tốc độ phát triển nhanh chóng cơng nghệ thơng tin lợi ích to lớn, có vai trị quan trọng tầm ảnh hưởng rộng khắp Với phát triển nhanh chóng mạng Internet băng rộng cịn làm thay đổi nội dung kĩ thuật truyền hình Hiện truyền hình có nhiều dạng khác nhau: truyền hình số, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, truyền hình Internet IPTV IPTV cấp độ cao cơng nghệ truyền hình tương lai Sự vượt trội kĩ thuật truyền hình IPTV tính tương tác hệ thồng với người xem, cho phép người xem chủ động thời gian khả triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác hệ thồng nhằm đáp ứng nhu cầu người sử dụng Hiện giới có số quốc gia triển khai thành cơng IPTV Theo chun gia dự báo tốc độ phát triển thuê bao IPTV tăng theo cấp số nhân theo năm Ở Việt Nam nay, số nhà cung cấp thử nghiệm dịch vụ IPTV mạng băng rộng ADSL CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ IPTV 1.1 Giới thiệu truyền hình số theo giao thức IP: IPTV tên viết tắt cụm từ Internet Protocol Television _ truyền hình qua giao thức Internet ITPV theo định nghĩa thức sau: IPTV định nghĩa dịch vụ đa phương tiện truyền hình ảnh, tiến nói, văn bản, liệu phân phối qua mạng dựa IP mà quan lý để cung cấp cấp chất lượng dịch vụ, bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu (theo ITU – T FG IPTV) Như IPTV đóng vai trị phân phối liệu, kể hình ảnh, âm thanh, văn qua mạng sử dụng giao thức Internet Điều nhấn mạnh vào việc Internet khơng đóng vai trị việc truyền tải thơng tin truyền hình hay loại nội dung truyền hình khác Thay vào đó, IPTV sử dụng IP chế phân phối mà theo sử dụng Internet, đại diện cho mạng cơng cộng dựa IP, hay sử dụng mạng riêng dựa IP Có thể thấy, IPTV dịch vụ số mà có khả cung cấp tính vượt trội khả chế phân phối truyền hình khác Ví dụ, set – top box IPTV thơng qua phần mềm phép xem đồng thời chương trình truyền hình hiển thị, hay nhận tin nhắn sms, e – mail… Tiềm IPTV lớn Dự đoán rằng, năm 2008 có khoảng 20 triệu gia đình sử dụng dịch vụ IPTV Nếu trả phí 50$ tháng cho dịch vụ IPTV, để set – top box, ngân sách thu khoảng 12 tỉ $ năm vài năm 1.2 Một số đặc tính IPTV: Hỗ trợ truyền hình tương tác: Khả hai chiều hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ phân phối toàn ứng dụng TV tương tác Các loại dịch vụ truyền tải thơng qua dịch vụ IPTV bao gồm TV trực tiếp chuẩn, TV chất lượng cao (HDTV), trò chơi tương tác, khả duyệt Internet tốc độ cao Sự dịch thời gian: IPTV kết hợp với máy ghi video kĩ thuật số cho phép dịch thời gian nội dung chương trình – chế cho việc ghi lưu trữ nội dung IPTV để xem sau Cá nhân hóa: Một thệ thống IPTV từ kết cuối đến kết cuối hỗ trợ truyền thông tin hai chiều cho phép người dùng kết cuối cá nhân hóa thói quen xem TV họ cách cho phép họ định họ muốn xem họ muốn xem Yêu cầu băng thơng thấp: Thay phân phối kênh để tới người dùng, công nghệ IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ truyền kênh mà người dùng yêu cầu Đặc điểm hấp dẫn cho phép nhà điều hành mạng tiết kiệm băng thơng mạng Có thể truy xuất qua nhiều thiết bị: Việc xem nội dung IPTV không giới hạn việc sử dụng TV Người dùng sử dụng máy PC hay thiết bị di động để truy xuất vào dịch vụ IPTV 1.3 Sự khác biệt IPTV truyền hình Internet: Do truyền mạng dựa giao thức IP, người ta đôi lúc hay nhầm IPTV truyền hình Internet Tuy nhiên, dịch vụ có nhiều điểm khác nhau: Các khác nhau: Truyền hình Internet sử dụng mạng Internet công cộng để phân phát nội dung video tới người sử dụng cuối IPTV sử dụng mạng riêng bảo mật để truyền nội dung video đến khách hàng Các mạng riêng thường tổ chức vận hành nhà cung cấp dịch vụ IPTV Về mặt địa lí Các mạng nhà cung cấp dịch vụ viễn thông sở hữu điều khiển không cho phép người sử dụng Internet truy cập Các mạng giới hạn khu vực địa lí cố định Trong khi, mạng Internet khơng có giới hạn mặt địa lí, người dùng Interet xem truyền hình Internet đâu giới Quyền sở hữu hạ tầng mạng Khi nội dung video gửi qua mạng Internet cơng cộng, gói sử dụng giao thức Internet mạng nội dung video bị trễ di chuyển mạng khác tạo nên mạng Internet cơng cộng Do đó, nhà cung cấp dịch vụ truyền nhình ảnh qua mạng Internet khơng đảm bảo chất lượng truyền với truyền hình mặt đất, truyền hình cáp hay truyền hình vệ tinh Thực tế nội dung video truyền qua mạng Internet hiển thị hình TV bị giật chất lượng hình ảnh thấp Trong khi, IPTV phân phối qua hạ tầng mạng nhà cung cấp dịch vụ Do người vận hành mạng điều chỉnh để cung cấp hình ảnh với chất lượng cao Cơ chế truy cập Một set-top box số thường sử dụng để truy cập giải mã nôi j dung viedeo phân phát qua hệ thống IPTV , PC thương sử dụng để truy cập dịch vụ Internet Các loại phần mềm sử dụng PC thường phụ thuộc vào loại nội dung truyền hình Internet Ví dụ như, để download chương trình TV từ mạng Internet, đơi cần phải cài đặt phần mềm media cần thiết để xem nội dung Hay hệ thống quản lí quyền cần để hỗ trợ chế truy cập Giá thành Phần trăm nội dung chương trình phân phát qua mạng Internet công cộng tự thay đổi Điều khiến công ty truyền thông đưa loại dịch vụ dựa mức giá thành Giá thành loại dịch vụ IPTV gần giống với mức phí hàng tháng truyền hình truyền thống Các nhà phân tích mong truyền hình Internet IPTV hợp lại thành loại hình dịch vụ giải trí 1.4 Cơ sở hạ tầng mạng IPTV Hình 1.1 Sơ đồ khối đơn giản hệ thống IPTV Trung tâm liệu IPTV: Cũng biết đến “đầu cuối_headend” Trung tâm liệu IPTV nhân nội dung từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm truyền hình địa phương, nhà tập hợp nội dung, nhà sàn xuất, qua đường cáp, trạm số mặt đất hay vệ tinh Ngay nhận nội dung, số thành phần phần cứng khác từ thiết bị mã hóa máy chủ video tới định tuyến IP thiết bị bảo mật giành riêng sử dụng để chuẩn bị nội dung video cho việc phân phối qua mạng dựa IP Thêm vào đó, hệ thống quản lý thuê bao yêu cầu để quản lý hồ sơ phí thuê bao người sử dụng Chú ý rằng, địa điểm thực trung tâm liệu IPTV yêu cầu hạ tầng sở mạng sử dụng nhà cung cấp dịch vụ Mạng truyền dẫn băng thông rộng: Việc truyền dẫn dịch vụ IPTV yêu cầu kết nối điểm – điểm Trong trường hợp triển khai IPTV diện rộng, số lượng kết nối điểm – điểm tăng đáng kể yêu cầu độ rộng băng thông sở hạ tầng rộng Sự tiến công nghệ mạng năm qua cho phép nhà cung cấp viễn thông thỏa mãn lượng lớn yêu cầu độ rộng băng thơng mạng Hạ tầng truyền hình cáp dựa cáp đồng trục lai cáp quang mạng viễn thông dựa cáp quang phù hợp để truyền tải nội dung IPTV Thiết bị người dùng IPTV: Thiết bị người dùng IPTV (IPTVCD) thành phần quan trọng việc cho phép người truy xuất vào dịch vụ IPTV Thiết bị kết nối vào mạng băng rộng có nhiệm vụ giải mã xử lý liệu video dựa IP gửi đến Thiết bị người dùng hỗ trợ công nghệ tiên tiến để tối thiểu hóa hay loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng lỗi, cố mạng xử lý nội dung IPTV Mạng gia đình: Mạng gia đình kết nối với số thiết bị kĩ thuật số bên diện tích nhỏ Nó cải tiến việc truyền thông cho phép chia sẻ tài nguyên (các thiết bị) kĩ thuật số đắt tiền thành viên gia đình Mục đích mạng gia đình để cung cấp việc truy cập thơng tin, tiếng nói, âm thanh, liệu, giải trí, thiết bị khác nhà Với mạng gia đình, người dùng tiết kiệm tiền thời gian thiết bị ngoại vi máy in máy scan, kết nối Internet băng rộng, chia sẻ cách dễ dàng 1.5 Ưu điểm IP lựa chọn IP cho IPTV: Truyền hình số định thời cách xác, dịng liệu liên tục có tốc độ bit khơng đổi, thường hoạt động mạng mà tín hiệu truyền phục vụ cho mục đích truyền hình Trái với truyền hình, mạng IP truyền loại liệu khác từ nhiều nguồn kênh chung, bao gồm thứ điện tử, trang web, tín nhắn trực tiếp, tiếng nói qua IP (VoIP) mà nhiều loại liệu khác Để truyền đồng thời liệu này, Mạng Internet phân thơng tin thành gói Như vậy, rõ ràng IP truyền hình khơng phải kết hợp hồn hảo (lý tưởng) cơng nghệ Mặc dù khơng tương thích bản, thị trường IPTV bùng nổ Vậy lý lại chọn mạng dựa IP để truyền tín hiệu truyền hình? Câu trả lời cho câu hỏi tóm tắt thành năm điểm sau: Mạng IP băng rộng vươn tới nhiều gia đình nhiều nước, nhà cung cấp dịch vụ truyền hình sử dụng mạng để phát dịch vụ truyền hình mà khơng cần xây dựng hệ thơng mạng riêng họ IP đơn giản cơng việc phát dịch vụ truyền hình mới, chương trình tương tác, truyền hình theo yêu cầu… Giá thành mạng IP tiếp tục giảm số thiết bị sản xuất năm lớn tồn chuẩn toàn giới Mạng IP có mặt tồn giới, số người dùng mạng Internet tốc độ cao tiếp tục tăng nhanh IP cơng nghệ hồn hảo cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm trao đổi liệu, mạng cục bộ, chia sẻ tệp tin, lướt web nhiều nhiều nữa… IP cung cấp chế để định hướng truyền gói thiết bị liên kết mạng IP giao thức phổ biến sử dụng khắp mạng Internet hàng triệu mạng khác có sử dụng IP Khơng có IP, việc hỗn loạn khơng có cách để thiết bị gửi liệu cách riêng biệt tới thiết bị khác Với việc sử dụng mạng IP để truyền dẫn tín hiệu truyền hình, việc xem truyền hình đại khác so với xem truyền hình trước Các tín hiệu truyền hình khơng khác liệu khác Nhờ đó, ngồi kênh truyền hình quảng bá truyền thống, có thêm kênh truyền hình riêng biệt, tương tác để thỏa mãn nhu cầu người 1.6 Nhu cầu thực tế IPTV Theo nhóm nghiên cứu đa phương tiện (MRG ) “ Dự đốn IPTV tồn cầu năm 2005-2009”: tốc độ phát triển IPTV cao: gần 1000% Thị trường IPTV giới phát triển mức tăng kép hàng năm 78% lên tới 36.9 triệu người sử dụng vào năm 2009 Doanh thu dịch vụ tăng nhanh thời kì, từ 880 triệu USD tới 9.9 tỷ USD Theo Informa: tốc độ phát triển IPTV tăng nhanh vào năm tới đạt 25.9 triệu thuê bao IPTV vào cuối năm 2010 Theo nguyên cứu TDG: Doanh thu IPTV toàn cấu đạt 17 tỷ USD vào năm 2010 Và thực tế, dịch vụ IPTV triển khai đạt dược thành công nhiều Italy ( Fast Web), Hồng Kông (PCCW), Canada ( Manitoba) Japan (Yahoo BB) Tại thị trường Trung Quốc, IPTV bắt đầu triển khai từ năm 2004 với nhà cung cấp hàng đầu CHINA Telecom ZTE với nhà cung cấp khác Số lượng thuê bao tăng lến tới 3-6 triệu vào năm 2010 IPTV triển khai với băng thông 2M với kĩ thuật nén MPEG-4 part 10 cho TV thường 6M HDTV Các dịch vụ triển khai IPTV đến với người dùng: + LiveTV: truyền hình trực tuyến + VoD: truyền hình theo yêu cầu + RoD: Dịch vụ ghi hình theo yêu cầu + NVoD: Xem chương trình theo lịch phát sóng CHƯƠNG 2:CHUẨN NÉN SỬ DỤNG TRONG IPTV Nén cho phép nhà cung cấp dịch vụ truyền kênh hình tiếng với chất lượng cao qua mạng IP băng rộng Do mắt người ko thể phân biệt tồn phần hình ảnh Do việc nén làm giảm độ lớn tín hiệu ban đầu cách bỏ bớt phần hình ảnh 2.1 Nén MPEG: MPEG chuẩn nén sử dụng rộng rãi thông tin vệ tinh, truyền hình cáp hệ thống truyền hình mặt đất MPEG (moving pictures exert group) thành lập nhằm phát triển kĩ thuật nén cho phù hợp vói việc truyền hình ảnh Từ thành lập, MPEG đưa chuẩn nén như: MPEG-1, MPEG-2, MPEG4-( Part part 10), MPEG-7, MPEG-21 Trong chuẩn này, MPEG-2 MPEG-4 Part 10 sử dụng rộng rãi IPTV 2.2 Chuẩn MPEG-2: MPEG công nghệ đạt thành công lớn chuẩn nén có ưu vượt trội dành cho truyền hình số truyền qua nhiều mạng truyền thơng băng rộng Chuẩn nén MPEG-2 chia thành loại nén hình nén tiếng Nén hình: Video dạng chuỗi ảnh liên tục frame định nghĩa với chuỗi bit header Mắt người thường thấy thoải mái xem TV với tốc độ 25 hình/s Sẽ khơng có lợi phát với tốc độ nhanh người xem khơng thể nhận khác biệt dung lượng hình ảnh cách nén chúng lại Các nén hình sử dụng với frame mà giữ chất lượng hình ảnh cao 2.2.1 Quá trình nén MPEG: Phần nén bao gồm trình tiền đồng Quá trình bao gồm việc làm giảm kích thước frame Làm giảm kích thước frame làm giảm số lượng bit , điều giúp giảm băng thơng cần thiết để truyền tín hiệu Tuy nhiên, q trình khơng phải ko có trở ngại Ví dụ, giảm kích thước khung thường xuyên gây lỗi tỉ số cạnh (giống sai tỉ lệ 4/3 hay 16/9) thể hình TV có độ phân giải thấp Phần trình nén tin hiệu chia frame ảnh thành block có kích thước nhân pixel –khối mã hóa nhỏ giải thuật MPEG Có loại block; độ chói Y, thành phần màu đỏ Cr xanh Cb Các loại block thành phần màu mang thông tin màu khác hình ảnhtrg độ chói mang thông tin phần màu đen trắng hình ảnh Khi hồn thành phần trên, MPEG thực hàm toán gọi biến đổi cosin rời rạc block riêng biệt Kết thu ma trận hệ số 8*8 DCT biến đổi khác không gian thành tần số khác nhau, không làm thay đổi thông tin block, blcok ban đầu tái tạo lại cách xác sử dụng biến đổi ngược Nguyên tắc thực hàm bao gồm việc chia block thành phần tùy theo mức độ quan trọng Những phần quan trọng đươc giữ nguyên bước phần lại bị giảm bớt Điều đảm bảo mắt người không ý tới việc phần không quan trọng block bị bỏ bớt tốc bít bị hạn chế Bước MPEG q trình lượng tử hóa Q trình lượng tử hóa liệu số q trình làm giảm số lượng bít block Mức lượng tử tìn hiệu video quan trọng Khi tất block frame đc nén lại, MPEG ngắt frame thành dạng gồm nhiều block gọi l macro block Mỗi macro block có kích thướ c 16 nhân 16 chứa block độ chói block thành phần màu Nếu có khác biệt frame cuối frame tại, thiết bị nén MPEG chuyển block tới vị trí frame Điều giúp gửi hình ảnh hồn tồn, tích kiệm băng thơng Có cách để thực điều đó: Nén theo khơng gian làm giảm bít frame riêng biệt điều đạt pixel đứng cạnh frame thường có giá trị giống Do thay mã hóa pixel riêng biệt Kĩ thuật nén theo khơng gian mã hóa khác biệt pixel cạnh Số lượng bít cần thiết để mã hóa khác biệt số lượng bít cần thiết để mã hóa pixel riêng biệt Nén theo thời gian làm giảm bit frame liên tục Trong trình sản xuất video có thơng tin lặp lại frame liên tiếp VD: hình có tường , tường xuất liên tục 30 hình tiếp theo, mà khơng thay đổi ( tường khơng thay đổi vịng 1s) thay mã hóa 30 lần liên tục 1s, nên thời gian gửi thơng tin dự đốn chuyển động frame hình, trương hợp tường VD trên, dự đoán chuyển động đặt = Có nhiều phuơng thức khác để nén frame hình VD với frame hình có độ phức tạp cao cần phương pháp nén có yếu tố nén theo khơng gian thấp có phần nhỏ pixel lặp lại Nếu tốc đọ bit có thay đổi lớn khó truyền mạng IP, nhiều mã hóa bao gồm chức đệm để điều khiển quản lí tốc độ chung mà bit truyền tới tầng hệ thống sản xuất video Bước trình nén MPEG mã hóa macroblock thành slice Slice chuỗi ảnh đặt nằm ngang cạnh từ trái sang phải Nhiều slice kết hợp với tạo thành hình Mỗi slice mã hóa độc lập với để hạn chế lỗi 2.2.2 Các ảnh chuẩn nén MPEG: Chuẩn nén MPEG định nghĩa loại ảnh: Intra-frame (I-frame) frame mã hóa riêng biệt khơng phụ thuộc frame trước tiếp theo.Mã hóa theo hệ thống đc sử dụng gần giống 10 ... MPEG công nghệ đạt thành công lớn chuẩn nén có ưu vượt trội dành cho truyền hình số truyền qua nhiều mạng truyền thông băng rộng Chuẩn nén MPEG-2 chia thành loại nén hình nén tiếng Nén hình: Video. .. Joint Video Team) có nhiệm vụ hồn thành chuẩn nén thức thơng qua với tên gọi MPEG-4 Part 10 H.264/AVC vào tháng năm 2003 16 2.4.1 Cấu trúc phân lớp H.264/AVC Với gia tăng ứng dụng dịch vụ nhiều... cho dịch vụ quảng bá Gói NAL: liệu video mã hóa tổ chức đơn vị NAL( hay gói NAL) Mỗi gói có độ dài tính theo byte Byte gói NAL byte mào đầu, rõ loại liệu chứa NAL, byte lại chứa liệu Phần liệu
