IPTV – Công nghệ và tiêu chuẩn hoá

IPTV - truyền hình qua kết nối băng rộng dựa trên IP (Giao thức Internet) – là một trong những dịch vụ đa phương tiện đang thu hút nhiều sự chú ý và tranh luận. Cùng với điện thoại và truy cập Internet, IPTV là một dịch vụ trong các dịch vụ Triple-Play mà các nhà khai thác mạng hiện nay đang giới thiệu trên toàn thế giới. Các dịch vụ IPTV cũng đã xuất hiện ở nhiều nước châu Âu khác như Pháp, Bỉ và Italy và đang được sử dụng rộng rãi. IPTV đã mang lại cho các nhà khai thác mạng các nguồn thu nhập mới để bù đắp cho lượng doanh thu từ việc kinh doanh dịch vụ thoại truyền thống đang bị giảm đi. Đồng thời, họ có thể sử dụng IPTV để đối phó với cạnh tranh ngày càng lớn từ các nhà khai thác mạng cáp, hiện cũng đang cung cấp các dịch vụ viễn thông truyền thống như điện thoại và truy cập Internet bên cạnh các sản phẩm TV.

Công nghệ

Khác với các sản phẩm Web TV hiện đang hiện hữu trên mạng Internet (như Joost), IPTV được cung cấp qua một mạng IP do nhà khai thác mạng kiểm soát. Điều này đảm bảo cho việc băng thông theo yêu cầu luôn sẵn sàng cho việc truyền dẫn các dịch vụ IPTV đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end) và do đó khách hàng thu được các chương trình truyền hình và nội dung video theo chuẩn (standard – SD) và phân giải cao (high-definition – HD) ở chất lượng đỉnh ở các thiết bị truyền hình tại gia. Đây là một tiêu chí quan trọng cho các nhà cung cấp các chương trình truyền hình và nội dung video, luôn đặt giá trị lớn nhất vào chất lượng nội dung và màn hình của họ. Ngược lại, chất lượng hình ảnh và độ phân giải của các dịch vụ Web-TV được xem là thấp hơn. Do hỗ trợ IP Multicast, các mạng IP được các nhà khai thác mạng kiểm soát cũng được tạo nền tảng cần thiết cho việc phân phối các chương trình truyền hình hiệu quả và tận dụng nguồn lực để nhiều khách hàng có thể xem đồng thời.

Bên cạnh việc cung cấp lập trình TV, Video theo yêu cầu (VoD) là một dịch vụ quan trọng nhất trong chuỗi sản phẩm IPTV. VoD cho phép khách hàng lựa chọn nội dung từ một “kho video ảo” tổng hợp và để xem nội dung này tức thì mà không bị trễ. Điều này tránh được các hạn chế như thực hiện một chuyến viếng thăm một kho video hay đợi tải mất thời gian, và xem nội dung được thực hiện dễ dàng và thân thiện với khách hàng.

 

Hình 1. Cấu trúc giải pháp IPTV

Hình 1 cho thấy cấu trúc cơ bản của một giải pháp IPTV. Các chương trình truyền hình được thu ở các head end, ví dụ qua vệ tinh, và được xử lý để truyền dẫn IPTV. Các chương trình được phân phối đến cho các khách hàng qua việc tạo luồng Multicast IP qua mạng lõi IP và các mạng truy nhập. Mã hoá trực tuyến sẽ được thực hiện nhờ có một hệ thống bảo vệ nội dung. Phụ thuộc vào chương trình được lựa chọn, thiết bị set-top-box (STB) sẽ chuyển sang luồng multicast phù hợp sử dụng giao thức quản lý nhóm Internet (Internet Group Management Protocol - IGMP).

Nội dung video sẽ sẵn sàng ở Server VoD và được bảo vệ bằng các phương tiện của hệ thống bảo vệ nội dung. Một bộ phim được lựa chọn sẽ được truyền tải qua định luồng đơn hướng IP (IP Unicast Streaming) đển STB. Bằng các phương thức của giao thức định luồng thời gian thực (Real Time Streaming Protocol - RSTP), khách hàng có thể dừng phim hoặc tua trở lại hoặc chuyển tiếp giống như cách với đầu ghi video hoặc đầu DVD.

Việc truyền dẫn sẽ được tách logic từ truy cập Internet của khách hàng, nhưng sử dụng cùng đường dây truy nhập. Ví dụ, các kênh ảo ATM (VC) hoặc các LAN ảo Ethernet (VLAN) khác nhau sẽ được sử dụng cho mục đích này. Việc tách biệt này đảm bảo cho dữ liệu IPTV được truyền đi với chất lượng đảm bảo.

Dịch vụ và quản lý người sử dụng (NSD) sẽ làm nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ IPTV và quản lý dữ liệu khách hàng. STB thông tin với hệ thống này để nhận các thông tin cụ thể về khách hàng và các dịch vụ, và để tiến hành các giao dịch như cho thuê video. Các mô hình kinh doanh khác nhau như trả theo lần xem, thuê theo thời gian và thuê bao các gói dịch vụ đều được hỗ trợ. Khách hàng có thể lựa chọn nhiều dịch vụ khác nhau qua một giao diện NSD thu hút trực tiếp tại thiết bị truyền hình.

Hệ thống bảo vệ nội dung sẽ cho phép việc mã hoá các chương trình truyền hình và nội dung VoD. Nó cũng cung cấp khoá cần thiết để giải mã ở STB. Để biết chắc liệu một khách hàng được phép vào nội dung yêu cầu thu được (ví dụ liệu khách hàng có thuê video) hệ thống bảo vệ nội dung sẽ thực hiện một yêu cầu trực tiếp tới dịch vụ và hệ thống quản lý NSD.

Hệ thống quản lý nội dung cũng sẽ thực hiện xử lý nội dung VoD và thông tin dữ liệu đi kèm. Thông tin dữ liệu sẽ cung cấp thông tin chi tiết về nội dung, gồm nhan đề, giám đốc sản xuất, ngôi sao màn bạc, mô tả, thời gian phim được chiếu và chi phí. Một hướng dẫn chương trình điện tử (EPG) luôn sẵn sàng cho các chương trình truyền hình; nó cung cấp thông tin toàn diện về các chương trình sẵn sàng cho các ngày hay các tuần.

Dữ liệu video và audio được truyền tải ở dạng nén. Các kỹ thuật nén MPEG-2 và H.264/MPEG-4-AVC được sử dụng cùng cách với các dịch vụ TV số khác. Dữ liệu video và audio được mã hoá sẽ được truyền tải qua mạng IP được gói trong luồng truyền tải MPEG-2. Trong khi truyền hình số truyền thông qua vệ tinh, cáp hay vô tuyến sẽ gói nhiều chương trình vào trong một luồng truyền tải MPEG2 duy nhất, với riêng IPTV, một chương trình được gói trong mỗi luồng truyền tải. Kết quả là băng thông duy nhất cho chương trình thực tế được lựa chọn là được cần đến cho truyền tải.

Tốc độ dữ liệu cho độ phân giải SD nằm trong khoảng 3-5Mbit/s với nén MPEG-2, và với H.264 trong khoảng 2 – 2.5Mbit/s. Tốc độ dữ liệu cho phân giải HD với H.264 nằm trong khoảng 12 – 15 Mbit/s.

Hình 2 cho thấy các tốc độ dữ liệu IPTV so với băng thông hiện có cho các công nghệ truy nhập DSL khác.

 

Hình 2. Tốc độ dữ liệu IPTV và các công nghệ DSL

Hình 2 cho thấy các tốc độ dữ liệu IPTV so sánh với băng thông hiện có cho các công nghệ truy nhập DSL khác nhau.

Như Hình 2 cho thấy, việc truyền tải nội dung HD cần phải sử dụng ADSL+2 hay VDSL2. Nếu nhiều luồng dữ liệu được cần đến đồng thời, ví dụ nếu có nhiều đầu thu TV ở gia đình hay cần ghi lại đồng thời trên bộ ghi video gia đình, kết nối băng rộng phải hỗ trợ kịp thời các tốc độ dữ liệu cao hơn. Các công nghệ truy nhập băng rộng ngoài DSL cũng có thể được sử dụng – các mạng quang thụ động (Passive Optical Network – PON) và các công nghệ vô tuyến như WiMAX.

Việc ghi cá thể hoá trên mạng (mạng dựa trên đầu ghi video cá nhân, nPVR) là một giải pháp khả thi để giải phóng các nút cổ chai ở đường dây truy nhập, ít nhất khi ghi các chương trình. Điều này cho phép ghi nhiều chương trình song song hoặc chồng lên nhau cho một khách hàng. Nếu nhiều khách hàng muốn ghi chương trình tương tự, chỉ cần chương trình đó được lưu trữ vật lý một lần trên mạng. Các chương trình đã được ghi sau đó sẽ được bật ở cách tương tự như VoD với luồng đơn hướng (unicast) IP từ máy chủ (server) trên mạng đến STB.

Các ứng dụng khác ngoài TV và VoD cũng được cung cấp cùng với IPTV. Ví dụ, các khách hàng có thể gọi đến các trang Web trên máy truyền hình đọc thư điện tử hay chơi trò chơi. Tuy nhiên, nên chú ý đảm bảo rằng màn hình đồ họa và các lựa chọn chạy chương trình phải được điều chỉnh cho TV. Độ phân giải màn hình, cỡ và khoảng cách xem khác biệt đáng kể so với PC và NSD thường sử dụng một điều khiển từ xa như là một thiết bị đầu vào. Các ứng dụng tương tác cũng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong tương lai. Các ví dụ điển hình gồm các lá phiếu quyết định trong các cuộc thi năng khiếu, hội tụ với các dịch vụ TV di động, kết hợp với các dịch vụ truyền thông như chát và nhắn tin, tích hợp của IPTV ở mạng gia đình, tiếp cận với các cung cấp trên Internet và cá nhân hoá việc cung cấp chương trình và quảng cáo.

Thật thú vị chứng kiến chương trình truyền hình truyền thống sẽ phát triển hơn nữa dưới ảnh hưởng của IPTV và nhiều dịch vụ đa phương tiện mới khác được cung cấp trên Internet.

Tiêu chuẩn hoá

Các giải pháp IPTV sẵn có trên thị trường hiện nay được cung cấp như là các giải pháp end-to-end. Các giải pháp mở cho phép tích hợp các thành phần (ví dụ bảo vệ nội dung, STB, server VoD, head end TV) từ các nhà sản xuất khác nhau trong giải pháp tổng thể, trong khi các giải pháp đóng bị hạn chế trong một giải pháp. Tuy nhiên, với các hệ thống mở thời gian và nỗ lực đáng kể vẫn cần thiết để tích hợp các thành phần khác nhau; điều này chỉ được giảm đi thông qua việc sử dụng các giao diện và các chức năng được tiêu chuẩn hoá.

Tiêu chuẩn hoá giao diện mạng NSD (User Network Interface – UNI) giữa STB và mạng là một trong những quan tâm cụ thể từ quan điểm của khách hàng và cũng để nhận được sự chấp nhận của khách hàng. Một UNI được tiêu chuẩn hoá cho phép khách hàng mua một STB trên thị trường mở và để thay đổi giữa các dịch vụ IPTV của các nhà cung cấp khác nhau mà không cần phải thay STB.

Dự án DVB [1] là một trong những tổ chức đầu tiên quan tâm tới tiêu chuẩn hoá IPTV. Cuốn sách thông tin DVB-IPTV được xuất bản năm 2005 là một tiêu chuẩn kỹ thuật của ETSI [2] - định nghĩa UNI ở STB cho các dịch vụ SD-TV và VoD. Cuốn sách này hiện nay đã ra phiên bản thứ 3, ủng hộ việc phân giải HD và định nghĩa các chức năng bổ sung như một cuốn hướng dẫn nội dung mở rộng và Sửa lỗi chuyển tiếp lớp ứng dụng (AL-FEC) dành riêng cho sửa lỗi truyền dẫn trên đường dây truy nhập DSL. Các chức năng bổ sung như tải nội dung, quản lý từ xa STB và tích hợp IPTV trong mạng gia đình sẽ được đề cập trong phiên bản tiếp theo. Các chức năng mới như tương tác được mở rộng, hội tụ với TV di động, tích hợp với các dịch vụ truyền thông và truy cập các dịch vụ và nội dung TV trên Internet đang được xem xét cho giai đoạn 2 của Kỹ thuật DVB-IPTV, mới chỉ bắt đầu.

Sự quan tâm nhiều nhất về IPTV cũng sẽ được phản ánh bởi số lượng lớn các uỷ ban tiêu chuẩn hoá, đã nắm bắt vấn đề này. Vào năm 2006, Nhóm chuyên trách IPTV [3] được ITU-T thành lập. Nhóm này hoạt động cho đến cuối năm nay về định nghĩa giải pháp IPTV end-to-end. Các kết quả của nhóm này sẽ được các nhóm nghiên cứu của ITU-T xem xét với mục tiêu là hướng tới Các khuyến nghị của ITU-T.

Vào đầu năm nay, các nhà khai thác mạng và sản xuất trong lĩnh vực điện tử khách hàng và công nghệ truyền thông đã thành lập Diễn đàn IPTV mở. Mục tiêu của Diễn đàn này là cụ thể một giải pháp IPTV bao gồm truy nhập các dịch vụ qua các mạng thế hệ tiếp theo được các nhà khai thác mạng quản lý cũng như qua Internet mở. Diễn đàn dự định đặt công việc của mình cơ bản trên các tiêu chuẩn hiện nay hoặc các tiêu chuẩn trong tiến trình đang được phát triển như DLNA, DVB và ETSI TISPAN. Các tiêu chuẩn đầu tiên sẽ sẵn sàng vào cuối năm nay.

ETSI TISPAN [5] đang tích hợp IPTV như là một phần của việc định nghĩa mạng thế hệ sau (NGN). Các tiêu chuẩn NGN phiên bản 2 dự định cuối năm nay sẽ bao gồm việc tích hợp IPTV trong NGN.

Các uỷ ban quốc gia như ATS IFF [6] ở Mỹ và CCSA [7] ở Trung Quốc cũng đang quan tâm tới việc tiêu chuẩn hoá IPTV, và cũng sẽ có những hoạt động liên quan ở HGI [8], Diễn đàn DSL [9] và DLNA [10].