Luận Văn Công nghệ iptv

LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển của mạng Internet toàn cầu nói riêng và công nghệ thông tin nói chung đã tác động rất lớn đến đời sống của con người. Internet không những đã rút ngắn khoảng cách về không gian và thời gian mà còn mạng lại cho mọi người ở tất cả các quốc gia trên thế giới những lợi ích to lớn trong mọi mặt của cuộc sống; từ giáo dục, y tế, khoa học kỹ thuật đến thông tin giải trí. Truyền hình là một trong những loại hình giải trí thông dụng và cũng được hưởng nhiều lợi ích từ sự phát triển của Internet. Sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet băng rộng làm thay đổi cả về nội dung và kỹ thuật truyền hình. Hiện nay, truyền hình có nhiều dạng khác nhau như truyền hình số, truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp, truyền hình Internet và IPTV. IPTV là loại đang được quan tâm và là công nghệ truyền hình của tương lai. Sự vượt trội trong kỹ thuật truyền hình của truyền hình qua giao thức Internet IPTV (Internet Protocol Television) là tính năng tương tác giữa hệ thống với người xem, cho phép người xem chủ động về thời gian và khả năng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác trên hệ thống nhằm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Sự ra đời của IPTV giúp tầm nhìn của một nền tảng truyền thông đa năng đang nhanh chóng trở thành hiện thực. Tiến trình biến đổi các mạng phân phối nội dung đang diễn ra trong nhiều thị trường, nơi công nghệ giao thức Internet và công nghệ nén tiên tiến đang dẫn đến các dịch vụ mới đầy tiện dụng nhờ việc hợp nhất hình ảnh, âm thanh, loại hình và các loại đa phương tiện khác với truyền thông thoại, dữ liệu và Internet truyền thống thành một nền tảng đa năng được cả một cộng đồng rộng lớn chia sẻ nhằm làm phong phú các loại hình giải trí cho khách hàng của nó. Kết quả cuối cùng của sự hội tụ này là một thị trường tăng trưởng nhanh chóng để cung cấp các nội dung theo yêu cầu, các ứng dụng phong phú và các loại hình giải trí tương tác cá nhân hoá tới các gia đình, các xe ô tô, và các thiết bị cầm tay, tất cả đều có thể thực hiện được nhờ giao thức Internet dựa trên các mạng truyền thông.
Đồ án tốt nghiệp xix Lời mở đầu
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
Với những đặc tính kể trên của IPTV, em đã mong muốn lựa chọn lĩnh vực này cho đồ án tố nghiệp. Được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn, em đã thực hiện đề tài “CÔNG NGHỆ IPTV” cho thiết kế tốt nghiệp của mình. Đề tài sẽ tìm hiểu về tổng quan IPTV, cấu trúc và hoạt động của hệ thống IPTV, các kỹ thuật nén hình ảnh, và các giải pháp triển khai IPTV trên mạng băng rộng. Nội dung của đề tài sẽ được thực hiện qua các chương sau: Chương 1: Tổng quan về công nghệ IPTV Chương này giới thiệu sơ lược về lịch sử hình thành và phát triển của IPTV, nêu một cách tổng quát về khái niệm, các phương pháp phân phối nội dung trong IPTV, và các dịch vụ của IPTV. Chương 2: Cấu trúc và hoạt động của IPTV Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của IPTV, cơ sở hạ tầng của một mạng IPTV, và ưu điểm của nó là những đặc điểm sẽ được đề cập trong Chương 2. Chương 3: Kỹ thuật nén hình ảnh trong IPTV Chương này trình bày tổng quan về các chuẩn nén được sử dụng cho các hệ thống IPTV như là chuẩn MPEG, chuẩn MPEG-2, MPEG-4, và chuẩn nén H.264/AVC. Nội dung của chương cũng so sánh và đánh giá ưu nhược điểm của các chuẩn này khi ứng dụng vào thực tế mạng IPTV. Chương 4: Các giải pháp triển khai mạng IPTV Chương này sẽ đưa ra các giải pháp triển khai mạng IPTV. IPTV có thể triển khai trên các mạng như mạng cáp quang, mạng DSL, mạng truyền hình cáp, và hệ thống Wimax.
Thời gian thực hiện đề tài là có hạn, khả năng của bản thân cũng hạn chế nên chắc chắn đề tài sẽ còn những chỗ chưa hoàn thiện. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý Thầy, Cô cùng các bạn để nội dung đề tài được hoàn thiện hơn.

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
LỜI CẢM ƠN vi
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN vii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT . viii
BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ix
DANH MỤC HÌNH xv
DANH MỤC BẢNG .xvii
LỜI MỞ ĐẦU . xviii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IPTV 1
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của IPTV . 1
1.2 Khái niệm IPTV 2
1.3 Các phương pháp phân phối nội dung trong IPTV . 4
1.3.1 Phân phối nội dung IPTV theo kiểu Unicast . 4
1.3.2 Phân phối nội dung IPTV theo kiểu Broacast . 6
1.3.3 Phân phối nội dung IPTV theo kiểu Multicast 6
1.4 Các dịch vụ của IPTV . 8
1.4.1 Các dịch vụ hình ảnh IPTV . 9
1.4.1.1 Các dịch vụ quảng bá hình ảnh . 9
1.4.1.2 Các dịch vụ lưu trữ hình ảnh 9
1.4.2 Các dịch vụ âm thanh IPTV . 11
1.4.2.1 Dịch vụ quảng bá phát thanh bằng vô tuyến 11
1.4.2.2 Dịch vụ quảng bá âm nhạc 11
Đồ án tốt nghiệp ii Mục lục
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
1.4.2.3 Dịch vụ âm nhạc theo yêu cầu 11
1.4.2.4 Dịch vụ thuê bao âm nhạc 12
1.4.3 Các dịch vụ trò chơi IPTV . 12
1.4.4 Các dịch vụ thông tin tích hợp . 12
1.4.4.1 Dịch vụ thoại tích hợp 12
1.4.4.2 Các dịch vụ Internet tích hợp 13
1.4.5 Các dịch vụ quảng cáo . 13
1.5 Kết luận . 14
CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA IPTV 15
2.1 Cấu trúc IPTV . 15
2.1.1 Mạng nội dung . 15
2.1.2 Mạng truyền tải 16
2.1.3 Mạng đầu cuối . 17
2.1.4 Bộ quản trị quản lý . 18
2.2 Cơ sở hạ tầng một mạng IPTV . 18
2.2.1 Trung tâm dữ liệu IPTV . 19
2.2.2 Mạng truyền dẫn băng thông rộng . 19
2.2.3 Thiết bị người dùng IPTV 20
2.2.4 Mạng gia đình 20
2.3 Hoạt động của IPTV . 20
2.3.1 Tổng quan về mô hình truyền thông IPTV 20
2.3.2 Phương pháp truyền đa tín hiệu . 22
2.3.2.1 Phát quảng bá 22
2.3.2.2 Phát theo yêu cầu 23
Đồ án tốt nghiệp iii Mục lục
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
2.4 Ưu điểm của IPTV 24
2.5 Kết luận . 25
CHƯƠNG 3 KỸ THUẬT NÉN TÍN HIỆU TRONG IPTV 26
3.1 Tổng quan về kỹ thuật nén tín hiệu trong IPTV . 26
3.2 Tổng quan về chuẩn nén MPEG . 27
3.2.1 Các thành phần cơ bản trong chuẩn nén MPEG 27
3.2.2 Phân loại ảnh trong MPEG 29
3.2.3 Quá trình nén MPEG . 31
3.3 Chuẩn MPEG-2 . 33
3.3.1 Khái niệm . 33
3.3.2. Cấu trúc dòng bít video MPEG-2 . 34
3.3.3. Khả năng co giãn của MPEG-2 34
3.3.4. Hệ thống ghép kênh và phân kênh MPEG-2 35
3.3.4.1 Mã hóa 36
3.3.4.2 Giải mã 36
3.3.4.3 Đồng bộ . 37
3.3.5 Cấu trúc dòng cơ sở ES . 37
3.3.6 Dòng cơ sở đóng gói PES 38
3.3.7 Ghép kênh dòng chương trình . 41
3.3.8 Ghép kênh dòng truyền tải . 41
3.4 Chuẩn MPEG-4 . 43
3.5 Chuẩn nén H.264/AVC . 46
3.5.1 Giới thiệu chung 46
3.5.2 Tính kế thừa của chuẩn nén H.264 47
Đồ án tốt nghiệp iv Mục lục
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
3.5.3 Mã hóa H.264 48
3.5.4 Nén hình ảnh 49
3.5.4.1 Nén theo miền thời gian 49
3.5.4.2 Nén theo miền không gian 50
1. Biến đổi Cosine rời rạc (DCT) . 50
2. Lượng tử hoá . 50
3. Mã hoá Entropy 51
3.5.5 Bộ lọc tách khối . 51
3.5.6 Giải mã hình ảnh 52
3.5.7 Ưu điểm của H.264/AVC 53
3.5.8 Các ứng dụng của H.264/AVC 54
3.6 Kết luận . 54
CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI MẠNG IPTV . 55
4.1 Các loại mạng truy nhập băng rộng 55
4.2 IPTV phân phối trên mạng truy cập cáp quang 55
4.2.1 Mạng quang thụ động 56
4.2.1.1 Mạng quang thụ động băng rộng BPON 59
4.2.1.2 Mạng quang thụ động EPON 59
4.2.1.3 Mạng quang thụ động GPON . 59
4.2.2 Mạng quang tích cực 60
4.3 Phân phối IPTV trên mạng DSL . 60
4.3.1 Đường dây thuê bao kỹ thuật số bất đối xứng ADSL . 60
4.3.2 ADSL2 . 63
4.3.3 Đường dây thuê bao số tốc độ cao VDSL . 63
Đồ án tốt nghiệp v Mục lục
SVTH: Võ Hoàng BaRi Lớp: KTVT – K48
4.4 Phân phối IPTV trên mạng truyền hình cáp . 65
4.4.1 Tổng quan về kỹ thuật HFC . 65
4.4.2 Phân phối IPTV trên mạng truyền hình cáp 66
4.5 Phân phối IPTV trên hệ thống Wimax . 68
4.5.1 Đặc điểm 68
4.5.2 Cấu trúc hệ thống Wimax 72
4.5.3 Mô hình đề nghị . 74
4.5.3.1 Lớp MAC (Medium Access Control) . 75
4.5.3.2 Lớp vật lý (PHY) 76
4.6 Kết luận . 78
KẾT LUẬN . 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 81