Luận văn Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tương tác - Vod trên hạ tầng mạng vtvcab

. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Văn Lực  iii  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab LỜI CẢM ƠN Sau quá trình học tập và rèn luyện tại Viện Công nghệ Thông tin - Đại học Quốc gia Hà Nội, đến nay em đã hoàn thành chƣơng trình học tập và luận văn tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Công nghệ Thông tin, các phòng ban đã quan tâm tạo điều kiện thuận lợi để chúng em học tập và rèn luyện tốt. Xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo trong Viện Công nghệ Thông tin, Đại học Quốc Gia đã luôn nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại Viện. Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu của các tác giả trong và ngoài nƣớc. Xin cảm ơn các tác giả, các nguồn tài liệu đã giúp em có thêm kiến thức để hoàn thiện luận văn này. Trong suốt quá trình hiện luận văn, em luôn nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của Tiến sĩ Lê Quang Minh, trƣởng phòng Khoa học Công nghệ và đào tạo, Viện Công nghệ Thông tin - Đại học Quốc gia, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy vì tất cả những giúp đỡ quý báu đó. Xin chân thành cảm ơn các bạn học viên lớp CIO - K02 - những ngƣời bạn đã nhiệt tình giúp đỡ, chia sẽ những kinh nghiệm trong học tập cũng nhƣ trong cuộc sống. Cuối cùng, xin gửi lời biết ơn đến gia đình tôi, những ngƣời thân yêu đã tạo mọi điều kiện để tôi có cơ hội đƣợc học tập và hoàn thành luận văn này. Học viên Nguyễn Văn Lực  iv  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................... ii LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................ iii MỤC LỤC ................................................................................................................................. iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................................... vii MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1 Đặt vấn đề ............................................................................................................................... 1 Các vấn đề nghiên cứu của đề tài ........................................................................................... 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................................... 3 Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................................................ 3 Kết cấu luận văn ..................................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1 .............................................................................................................................. 4 TỔNG QUAN VỀ VOD VÀ CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG ................................................... 4 1.1. DỊCH VỤ CƠ BẢN .................................................................................................... 5 1.1.1. Truyền hình cáp hữu tuyến CATV ..................................................................... 5 1.1.2. Truyền hình độ nét cao HD ................................................................................ 8 1.2. DỊCH VỤ GIA TĂNG ............................................................................................. 11 1.2.1. Internet trên truyền hình cáp ............................................................................. 11 1.2.2. Truyền hình qua Internet IPTV ........................................................................ 11 1.2.3. Các dịch vụ giá trị gia tăng khác ...................................................................... 13 1.3. TRUYỀN HÌNH TƢƠNG TÁC - VOD ................................................................... 14 1.3.1. Lịch sử phát triển dịch vụ VOD ....................................................................... 14 1.3.2. Các dịch vụ theo yêu cầu .................................................................................. 15 1.4. XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA VOD ........................................................................ 15 1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG I .......................................................................................... 18 CHƯƠNG 2 ............................................................................................................................ 19 KHẢO SÁT HẠ TẦNG MẠNG VTVCAB .......................................................................... 19 2.1. GIỚI THIỆU VỀ VTVCAB ..................................................................................... 20 2.2. HIỆN TRẠNG VTVCAB ........................................................................................ 24 2.3. HẠ TẦNG MẠNG HFC .......................................................................................... 25 2.4. HỆ THỐNG CAS ..................................................................................................... 26 2.5. CÔNG NGHỆ INTERNET ...................................................................................... 29 2.1.1 Công nghệ GPON ............................................................................................. 29 2.1.2 Công nghệ DOCSIS ......................................................................................... 30 2.1.3 Công nghệ EoC ................................................................................................. 30 2.1.4 So sánh các công nghệ GPON, EOC, DOCSIS ................................................ 31 2.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ......................................................................................... 34  v  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab CHƯƠNG 3 ............................................................................................................................. 35 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI VOD TẠI VTVCAB ............................................. 35 3.1. GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ .......................................................................................... 36 3.1.1. Truyền hình theo yêu cầu VOD ........................................................................ 36 3.1.2. Lịch phát sóng điện tử EPG .............................................................................. 39 3.1.3. Hệ thống quản lý bản quyền số DRM .............................................................. 41 3.1.4. Phần mềm quản lý và phân phối nội dung SDP (CMS & WFM) .................... 45 3.1.5. Phần mềm quản lý dịch vụ tƣơng tác Middleware ........................................... 46 3.2. GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI ........................................................................................... 49 3.2.1. Lựa chọn loại hình triển khai dịch vụ ............................................................... 49 3.2.2. Sơ đồ tổng quan hệ thống ................................................................................. 50 3.3. YÊU CẦU KĨ THUẬT ................................................................................................. 51 3.4. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP ............................................................................................. 53 3.5. MỘT SỐ KẾT QUẢ TRIỂN KHAI ............................................................................. 54 3.5.1. Giao diện .......................................................................................................... 54 3.5.2. Phần cứng ......................................................................................................... 55 3.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ............................................................................................. 57 KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 58 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................................................................... 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 59  vi  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Khái niệm Ý nghĩa API Application Programming Interface: Bộ giao diện lập trình ứng dụng CAS Conditional Access System: Hệ thống khóa mã truy cập có điều kiện CDN Content Devilery Network: Mạng phân phối nội dung CMS Content Management System: Hệ thống quản lý nội dung CMTS Cable Modem Termination Systems: Thiết bị truyền dữ liệu trên mạng cáp DRM Digital Rights Management: Hệ thống quản lý bản quyền số EPG Electronic program guide: Lịch phát sóng điện tử HFC Hybrid Fiber-Coaxial: Mạng lai ghép cáp quang - đồng trục ITV Interactive Television: Truyền hình tương tác OTT Over-The-Top: Dịch vụ cung cấp nội dung trên nền mạng viễn thông PVR Personal Video Recorder: Ghi video cá nhân SDK Software Development Kit: Bộ công cụ phát triển phần mềm SDP Service Delivery Platform: Hệ thống nền tảng phân phối dịch vụ STB Set Top Box: Đầu thu kỹ thuật số VOD Video on Demand: Truyền hình theo yêu cầu WFM Workflow Management: Hệ thống quản lý tiến trình công việc  vii  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab DANH MỤC HÌNH VẼ Thời gian khán giả xem truyền hình một ngày tại Việt Nam [13] .................................. 1 Hình 1.1: Thuê bao và doanh thu Truyền hình cáp [1, tr 71,73]. .................................... 6 Hình 1.2: Sơ đồ tổng quan mạng truyền hình cáp ........................................................... 6 Hình 1.3: Tƣơng quan về độ phân giải HD ..................................................................... 9 Hình 1.4: Mô hình tổng quan của một hệ thống HDTV .................................................. 9 Hình 1.5: Mô hình tổng quan của hệ thống Internet trên truyền hình cáp .................... 11 Hình 1.6: Sơ đồ khối hệ thống IPTV ............................................................................. 12 Hình 1.7: Dịch vụ truyền hình tƣơng tác và xu hƣớng sử dụng trong tƣơng lai [10] ... 16 Hình 2.1 Cơ cấu tổ chức VTVCab [22] ......................................................................... 23 Hình 2.2: Hiện trạng hệ thống và dịch vụ của VTVcab ................................................ 24 Hình 2.3: Mô hình tổng quan mạng HFC ...................................................................... 25 Hình 2.4: Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống CAS ...................................................... 26 Hình 2.5: Sơ đồ tổng quan PON .................................................................................... 29 Hình 2.6: Sơ đồ tổng quan DOCSIS.............................................................................. 30 Hình 2.7: Sơ đồ tổng quan EoC ..................................................................................... 31 Hình 3.1: Giao diện dịch vụ VOD trên STB [15] ......................................................... 37 Hình 3.2: Sơ đồ khối tổng quan hệ thống VOD [12] .................................................... 37 Hình 3.3: Sơ đồ tổng quan hệ thống VOD [24] ............................................................ 38 Hình 3.4: Giao diện dịch vụ EPG trên STB [19] ........................................................... 40 Hình 3.5: Sơ đồ tổng quan hệ thống EPG [18] .............................................................. 40 Hình 3.6: Cơ chế xác thực DRM ................................................................................... 43 Hình 3.7: 10 bƣớc xác thực DRM [17] ......................................................................... 44 Hình 3.8: Phần mềm quản lý và phân phối nội dung [16] ............................................. 45 Hình 3.9: Kiến trúc Middleware [20] ............................................................................ 46 Hình 3.10: Các ứng dụng tƣơng tác đƣợc tích hợp trên 1 nền tảng Middleware [25] .. 48 Hình 3.11: Sơ đồ tổng quan hệ thống Middleware ....................................................... 48 Hình 3.12: Mô hình tổng quan hệ thống VOD của VTVcab ........................................ 50  1  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong xã hội ngày nay, nhu cầu về truyền thông và thông tin ngày càng tăng nhanh, mạnh và mong muốn tiếp cận thông tin nhanh chóng, đa phƣơng tiện ngày càng phổ biến trong nƣớc và trên thế giới. Ở Việt Nam, Internet đã mang đến cho ngƣời sử dụng một hình thức mới mẻ, thú vị, và hiệu quả để tiếp cận các nguồn thông tin đa chiều, khách quan và đáng tin cậy. Theo số liệu thống kê từ eMarketer năm 2014 số ngƣời sử dụng Internet lên đến 36 triệu ngƣời trên toàn lãnh thổ, chiếm tỷ lệ hơn 39% dân số và có mức tăng trƣởng ấn tƣợng nhất khối ASEAN [13]. Mặc dù Internet tại Việt Nam đang phát triển nhƣ vậy, nhƣng một phần lớn dân số vẫn cập nhật tin tức, giải trí và nhận thông tin từ TV, nhất là khu vực dân chƣa tiếp cận Internet. Khảo sát của eMarketer tại sáu thành phố lớn là Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh, Nha Trang, Cần Thơ kết quả cho thấy thói quen xem truyền hình tại Việt Nam còn rất cao, lên đến hơn 2 tiếng mỗi ngày. Thời gian khán giả xem truyền hình một ngày tại Việt Nam [13].  2  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Truyền hình tƣơng tác là một dạng truyền hình cho phép ngƣời xem tham gia, điều khiển các chƣơng trình truyền hình. Với dạng truyền hình truyền thống, đƣờng truyền truyền hình là một chiều. Các nhà đài cho phép khán giả xem gì, vào giờ nào, trên kênh nào là quyền của họ. Với truyền hình tƣơng tác, khán giả đƣợc trực tiếp tham gia vào chƣơng trình đang phát sóng. Khán giả ở đây là những ngƣời đang xem TV chứ không phải là những ngƣời trong trƣờng quay. Ví dụ, chƣơng trình "Ai là triệu phú" đang phát sóng, nó sẽ là chƣơng trình truyền hình tƣơng tác nếu nhƣ khán giả - những ngƣời đang ở trƣớc TV đƣợc phép trả lời, phản hồi ngay trên thiết bị đầu thu kỹ thuật số hoặc các thiết bị có kết nối với Internet. Ngoài ra, khách hàng có thể trải nghiện những dịch vụ truyền hình tƣơng tác khác nhƣ: xem lại chƣơng trình đang phát và đã phát, ghi lại các chƣơng trình sắp chiếu dựa trên lịch phát sóng điện tử hay nhƣ tham gia các chƣơng trình bình chọn, gameshow hoặc tƣơng tác với các mạng xã hội Facebook, Twitter, Khách hàng cũng có thể sử dụng các thiết bị có kết nối Internet để trải nghiệm các dịch vụ trên bằng công nghệ đa màn hình và nền tảng công nghệ mới OTT mọi lúc mọi nơi. Cùng với việc chất lƣợng cuộc sống của con ngƣời ngày càng nâng cao thì nhu cầu xem và thƣởng thức các dịch vụ truyền hình cũng thay đổi. Do vậy việc cải tiến và nâng cao chất lƣợng các dịch vụ truyền hình là xu thế tất yếu. Việc cung ứng dịch vụ tƣơng tác giá trị gia tăng sẽ giúp ngƣời xem có một quan niệm mới mẻ về truyền hình cũng nhƣ đem lại nguồn thu lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền. Ngƣời xem không còn lệ thuộc vào các kênh chƣơng trình với nội dung đã đƣợc định sẵn mà hoàn toàn có thể chủ động xem các chƣơng trình mình yêu thích kèm các dịch vụ tƣơng tác hiện đại mọi lúc và mọi nơi. Một trong những dịch vụ cơ bản nhất của truyền hình tƣơng tác là truyền hình theo yêu cầu VOD. Đây là dịch vụ có sự tác động qua lại giữa ngƣời xem và nhà cung cấp dịch vụ truyền hình. Cụ thể là ngƣời xem có thể yêu cầu những chƣơng trình phim truyện, chƣơng trình thể thao, ca nhạc ... mà mình yêu thích và sẵn sàng trả chi phí cho việc đáp ứng của nhà cung cấp dịch vụ. Trên thế giới VOD bắt đầu đƣợc đƣa vào khai thác thƣơng mại từ năm 1990 tại Hồng Kông [23] và nhanh chóng phát triển trên thế giới. Điển hình là ở Mỹ, đến năm 2010, 80% ngƣời dùng Internet ở Mỹ sử dụng dịch vụ VOD [14]. Số lƣợng thuê bao VOD cũng tăng vọt qua các năm 2003 có 90 triệu ngƣời sử dụng VOD, năm 2005 có 138 triệu thuê bao và dự kiến hết năm 2015 là hơn 500 triệu khách hàng lựa chọn sử dụng dịch vụ này [9]. Do đó đề tài “Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab” là hết sức thiết thực và cấp bách nhằm triển khai dịch vụ để khẳng định vị trí là một nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền hàng đầu Việt Nam của VTVcab, cũng nhƣ khẳng định thƣơng hiệu của VTV trên lĩnh vực phát thanh truyền hình.  3  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Các vấn đề nghiên cứu của đề tài Tổng quan về VOD và các dịch vụ cơ bản, gia tăng trên hệ thống truyền hình cáp. Khảo sát hạ tầng, công nghệ, truyền dẫn tại Tổng công ty truyền hình Cáp Việt Nam - VTVcab. Đề xuất giải pháp triển khai hệ thống truyền hình tƣơng tác - VOD quy mô nhỏ trên hệ thống mạng VTVcab nhằm mục đích khách hàng sẽ vẫn xem đƣợc cơ bản truyền hình số HD, dịch vụ Internet và dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD với một số ứng dụng cơ bản nhƣ EPG, Multiscreen, quảng cáo tƣơng tác trên cùng một đƣờng truyền và một số kết quả triển khai thực tế. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu là các dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng truyền hình Cáp Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu về không gian: Tập trung chính tại VTVCab - Tổng công ty Truyền hình Cáp Việt Nam - Đài Truyền hình Việt Nam - 43 Nguyễn Chí Thanh, Ngọc Khánh, Ba Đình, Hà Nội. Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc vận dụng một cách tổng hợp nhiều phƣơng pháp nghiên cứu cơ bản nhƣ: Thống kê, tổng hợp và so sánh, đối chiếu và phân tích. Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục và danh mục tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc kết cấu thành 3 chƣơng: Chƣơng I: TỔNG QUAN VỀ VOD VÀ CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG. Giới thiệu tổng quan về VOD, các dịch vụ cơ bản, gia tăng và xu thế tương lai. Chƣơng II: KHẢO SÁT HẠ TẦNG MẠNG VTVCAB. Khảo sát hạ tầng mạng tại VTVcab, các công nghệ đang sử dụng và định hướng tương lai. Chƣơng III: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI VOD TẠI VTVCAB. Đề xuất giải công nghệ, giải pháp triển khai, yêu cầu kỹ thuật để triển khai dịch vụ VOD dựa trên hạ tầng mạng VTVcab.  4  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VOD VÀ CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG 1.1. DỊCH VỤ CƠ BẢN 1.2. DỊCH VỤ GIA TĂNG 1.3. TRUYỀN HÌNH TƯƠNG TÁC - VOD 1.4. XU THẾ PHÁT TRIỂNCỦA VOD 1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG I CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VOD VÀ CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG  5  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab 1.1. DỊCH VỤ CƠ BẢN Truyền hình cáp hay là một hệ thống các chƣơng trình truyền hình trả tiền theo thuê bao đƣợc truyền qua tín hiệu tần số vô tuyến đƣợc truyền tải qua cáp đồng trục hoặc cáp quang. Điều này trái ngƣợc với truyền hình mặt đất truyền thống, trong đó tín hiệu truyền hình đƣợc truyền qua không khí bằng sóng vô tuyến và nhận tín hiệu bằng ăng-ten truyền hình đi kèm với TV. Các chƣơng trình FM radio, Internet tốc độ cao, dịch vụ điện thoại, và các dịch vụ phi truyền hình tƣơng tự cũng có thể đƣợc cung cấp thông qua các loại cáp trên [14]. Các dịch vụ cơ bản của Truyền hình cáp là các dịch vụ trả tiền theo kiểu truyền thống phổ biến trên thế giới. Bao gồm các dịch vụ phổ biến sau: Truyền hình cáp hữu tuyến CATV1 Truyền hình độ nét cao HD 1.1.1. Truyền hình cáp hữu tuyến CATV Truyền hình cáp hữu tuyến CATV là một phƣơng thức truyền hình sử dụng công nghệ truyền dẫn tín hiệu âm thanh và hình ảnh đã đƣợc điều chế bằng một hệ thống các sợi cáp quang liên hợp với cáp đồng trục từ Headend đến từng máy thu. Công nghệ này có khả năng truyền dẫn đƣợc nhiều kênh chƣơng trình và có chiều ngƣợc lại. Truyền hình cáp hữu tuyến có rất nhiều ƣu điểm so với truyền hình truyền thống thông thƣờng, đƣợc sử dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam với số lƣợng thuê bao khá lớn. Mạng truyền hình cáp thƣờng sử dụng mạng lai ghép cáp quang cáp đồng trục HFC để truyền tín hiệu truyền hình. Tín hiệu truyền hình đƣợc truyền trực tiếp từ Đài truyền hình đến tận thuê bao. Vì vậy, tín hiệu truyền hình cáp đến với khách hàng không bị can nhiễu và ảnh hƣởng từ môi trƣờng bên ngoài, do đó truyền hình cáp có tính ổn định cao, độ nét tốt, chất lƣợng âm thanh và hình ảnh cùng số lƣợng kênh chƣơng trình hơn hẳn các dịch vụ truyền hình khác. Ƣu điểm: Cung cấp đƣợc nhiều kênh chƣơng trình trên hệ thống Chi phí lắp đặt không cao Có thể cung cấp Internet và các dịch vụ gia tăng khác trên cùng hệ thống Có thể sử dụng độc lập các chƣơng trình TV trong 1 hộ gia đình Không cần máy phát hình đa kênh, không chiếm tần số không gian, không gây nhiễu loạn sóng vô tuyến sang các dịch vụ khác. Nhƣợc điểm: Hạn chế vùng phục vụ, chủ yếu phục vụ cho những khu vực tập trung dân cƣ 1 CATV: CAble TeleVision hoặc Community Access Television hoặc Community Antenna Television  6  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Khi chƣa số hoá thì không thể chia đƣợc thành nhiều gói kênh chƣơng trình Tốn kém chi phí bảo trì bảo dƣỡng mạng, khó khăn trong việc ngầm hoá và gây mất mỹ quan đô thị Ở Việt Nam, hiện đây vẫn là dịch vụ cơ bản nhất có tỷ trọng thuê bao và doanh thu lớn nhất, lên đến gần 5,6 triệu thuê bao, chiếm 83,42% số lƣợng thuê bao truyền hình trả tiền trải dài trên toàn quốc và chủ yếu tập trung ở các tỉnh thành phố phố lớn. Chi tiết trong Hình 1.1 về số lƣợng thuê bao và doanh thu các dịch vụ truyền hình trả tiền tại Việt Nam năm 2012, 2013. , Hình 1.1: Thuê bao và doanh thu Truyền hình cáp [1, tr 71,73]. Mô hình tổng quan của mạng truyền hình cáp Hình 1.2 cung cấp mô hình tổng quan của mạng truyền hình cáp, bao gồm 3 thành phần chính: Hệ thống thiết bị tại trung tâm Hệ thống mạng phân phối tín hiệu Thiết bị thuê bao Hình 1.2: Sơ đồ tổng quan mạng truyền hình cáp THUÊ BAO DOANH THU  7  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Trong đó trung tâm thu phát tín hiệu có nhiệm vụ thu các tín hiệu từ anten vệ tinh và các anten UHF 2 , VHF 3. Sau đó xử lý các tín hiệu đƣợc điều chế, chuyển đổi, ghép các tần số, ... thành các tín hiệu RF4. Các tín hiệu RF tiếp tục đƣa đến máy phát quang, để chuyển đổi tín hiệu RF thành tín hiệu quang và truyền trên các vòng quang, Hub quang có nhiệm vụ liên kết các vòng quang với nhau. Từ các vòng quang này tín hiệu sẽ đƣợc truyền tới các node quang. Tại đây tín hiệu quang đƣợc chuyển đổi thành tín hiệu RF và truyền đến các thuê bao thông qua mạng cáp đồng trục. Hệ thống thiết bị trung tâm: Master Headend là nơi sản xuất, thu chƣơng trình, các kênh truyền hình trong nƣớc và quốc tế. Các kênh truyền hình địa phƣơng lân cận có thể đƣợc thu lại bằng các anten băng tần VHF, UHF hoặc bằng đƣờng truyền dẫn quang. Các kênh truyền hình quốc tế thì đƣợc thu trực tiếp từ vệ tinh bằng các loại anten parapol. Tín hiệu thu từ vệ tinh (Vinasat-1, Measat-2,.) đƣợc đƣa vào bộ giải mã, để tách Video và Audio. Sau giải mã thì tín hiệu đƣợc đƣa vào bộ điều chế để thành tín hiệu cao tần. Mỗi Modulator5 cho ra 1 tần số RF khác nhau sao cho mỗi kênh cách nhau khoảng 8Mhz. Các tín hiệu thu từ anten UHF và VHF thì đƣợc chuyển trực tiếp đến bộ chuyển đổi để đƣa lên tần số khác với tần số ban đầu. Do tín hiệu thu đƣợc là các tín hiệu RF nên không cần qua bộ điều chế nhƣ tín hiệu thu từ vệ tinh. Các tần số đƣợc tổng hợp lại qua bộ combiner sau đó đƣợc chuyển đến mạng phân phối tín hiệu. Hệ thống mạng phân phối tín hiệu: Hệ thống mạng phân phối tín hiệu: có chức năng truyền dẫn các tín hiệu truyền hình cũng nhƣ các dữ liệu từ trung tâm tới các thuê bao và ngƣợc lại. Gồm các bộ phận là hub, các node quang, các hệ thống truyền dẫn bằng cáp quang và cáp đồng trục. Hệ thống truyền dẫn cáp quang: Hệ thống cáp quang gồm máy phát, máy thu quang đặt tại headend, các node quang và cáp quang. Chức năng chính của hệ thống cáp quang là vận chuyển tín hiệu từ headend đi đến những khoảng cách xa với độ suy hao tín hiệu thấp và đảm bảo chất lƣợng dải tín hiệu. Hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục: 2 UHF: Ultra high frequency - Siêu cao tần từ 300 MHz đến 3 GHz 3 VHF: Very high frequency - Tần số cao từ 30 đến 300 MHz 4 RF: Radio frequency - Tần số vô tuyến 5 Modulator: Điều chế tín hiệu  8  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Tín hiệu từ các Node quang sẽ đƣợc phân phối tới các điểm thuê bao nhờ hệ thống cáp đồng trục, các bộ khuyếch đại tín hiệu RF và các bộ chia tín hiệu để phân phối cho các khách hàng. Hệ thống truyền dẫn cáp đồng trục sẽ đƣợc thiết kế với dung lƣợng cung cấp tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng dịch vụ của các thuê bao truyền hình cáp. 1.1.2. Truyền hình độ nét cao HD Truyền hình độ nét cao HDTV (High-definition television) là hệ thống truyền hình số quảng bá có độ phân giải cao cho hình ảnh đẹp, sắc nét, màu sắc đa dạng phong phú kết hợp với hệ thống âm thanh số trung thực, đa kênh tạo ra một dịch vụ có chất lƣợng nổi trội so với các hệ thống truyền hình truyền thống PAL6, NTSC7, SECAM 8 . Chuẩn truyền hình này đƣa đến cho ngƣời xem không chỉ cảm nhận về chất lƣợng hình ảnh tốt với độ phân giải cao mà còn mang lại một cảm giác ấn tƣợng về vẻ đẹp, độ chân thực, độ sâu và kích thƣớc của toàn bộ hình ảnh. Hơn thế nữa, với việc cung cấp tín hiệu âm thanh vòng surround sound 5.1 đã mang lại cho ngƣời xem một cảm giác nhƣ đang ngồi trong rạp chiếu phim. Việc ngƣời dùng chuyển lên HDTV thay thế SDTV9 đƣợc coi là một bƣớc tiến đáng nhớ cho ngành công nghiệp điện tử gia dụng, tƣơng tự nhƣ việc nhân loại chuyển từ tivi đen trắng sang tivi màu trƣớc đây. HDTV sử dụng các kỹ thuật tiên tiến để tăng thêm các chi tiết ảnh và cải tiến chất lƣợng âm thanh cung cấp tới tivi. Chất lƣợng hình ảnh tƣơng đƣơng với 35 mm phim camera, chất lƣợng âm thanh tƣơng đƣơng với một máy nghe nhạc compact. Để đạt đƣợc điều đó HDTV đã tạo thêm các dòng điện tử quét ngang màn hình và thêm các electron để tạo thêm chi tiết ảnh [5]. Các ƣu điểm của HDTV: Khuôn hình rộng hơn, hình ảnh có độ sắc nét rõ ràng. Âm thanh với chất lƣợng cao. Băng thông sử dụng hẹp. Khả năng chống xuyên nhiễu tốt, một số hiện tƣợng nhƣ bóng hình hoặc muỗi không tìm thấy với hệ thống HDTV. 6 PAL: Phase Alternative Line - Hệ truyền hình đƣợc dùng phần lớn ở Châu Âu, châu Á 7 NTSC: National Teltevision System Committee - Hệ truyền hình đƣợc sử dụng hầu hết ở Bắc Mỹ và Nam Mỹ 8 SECAM: Sequential Color with Memory - Hệ truyền hình đƣợc sử dụng ở các nƣớc Pháp, Nga, Đông Âu, và một số nƣớc của khu vực Trung Đông. 9 SDTV: Standard-Definition TeleVision - Truyền hình độ nét tiêu chuẩn  9  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Độ phân giải đặc trƣng của hiển thị HD là: 1920x1080 và thiết bị hiển thị với độ phân giải này đƣợc biết đến với tên Full HD (HD đầy đủ). Hình 1.3 thể hiện tƣơng quan về độ phân giải HD với các chuẩn khác. Hình 1.3: Tƣơng quan về độ phân giải HD Mô hình tổng quan của hệ thống HD Hình 1.4 thể hiện mô hình tổng quan của hệ thống HD gồm ba thành phần chính nhƣ sau: Hình 1.4: Mô hình tổng quan của một hệ thống HDTV  10  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hệ thống thiết bị trung tâm Hệ thống cung cấp và quản lý các chƣơng trình truyền hình: Hệ thống thu tín hiệu các chƣơng trình truyền hình sau đó qua quá trình xử lý tín hiệu: chèn quảng cáo, key chữ, mã hoá, điều chế tín hiệu... và chuyển sang mạng phân phối tín hiệu. Các chƣơng trình có thể thu trực tiếp từ vệ tinh, truyền hình mặt đất, các chƣơng trình tự sản xuất. Hệ thống kiểm tra, giám sát: Bao gồm hệ thống monitor để kiểm tra chất lƣợng cũng nhƣ nội dung các chƣơng trình truyền, hệ thống chuyển đổi nguồn tín hiệu, hệ thống điều hành toàn bộ hoạt động của trung tâm thu phát và mạng phân phối tín hiệu... Hệ thống mạng phân phối tín hiệu Hệ thống mạng phân phối tín hiệu có chức năng truyền dẫn các tín hiệu truyền hình cũng nhƣ các dữ liệu từ trung tâm tới các thuê bao và ngƣợc lại. Thiết bị đầu cuối thuê bao Đây là các thiết bị làm chức năng giải mã tín hiệu cung cấp tới tivi. Toàn bộ quá trình xử lý tín hiệu đƣợc tích hợp trong một hộp nhỏ gọi là STB, nối tới tivi qua chuẩn HDMI 10 . 10 HDMI: High-Definition Multimedia Interface - Giao diện đa phƣơng tiện độ phân giải cao  11  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab 1.2. DỊCH VỤ GIA TĂNG 1.2.1. Internet trên truyền hình cáp Dịch vụ Internet băng thông rộng trên mạng truyền hình cáp là sự kết hợp giữa cáp quang và cáp đồng trục, mạng truyền hình cáp hữu tuyến đáp ứng các yêu cầu về băng thông rộng với tốc độ cao. Với dịch vụ này, thay vì phải kéo đƣờng dây Internet riêng, khách hàng chỉ cần lắp đặt cable modem chuyên dụng vào đƣờng cáp của truyền hình để vừa có thể vừa xem truyền hình cáp vừa truy...hóm smart card với một nhóm bộ giải mã đa phƣơng tiện và ngƣợc lại. Tính năng finger printing: cho phép lƣu dấu vết của Smart card lên tín hiệu Video. Đặc tính finger printing cho phép kiểm soát việc vi phạm bản quyền và có hai phƣơng pháp thực hiện chính: Hiển thị ID của Smart card trên màn hình. Điều này cho phép nhà cung cấp quản lý việc sử dụng bộ giải mã đa phƣơng tiện cho các hệ thống phân phối lại chƣơng trình truyền hình. Nhà cung cấp có thể thiết lập thời gian hiển thị này. Ghi dấu vết của Smart card lên một số dòng video, không nhìn thấy trên màn hình, nhƣng nhà cung cấp dịch vụ có thể đọc đƣợc từ băng, đĩa bằng một thiết bị đặc biệt. Phƣơng pháp này sử dụng cho việc phát hiện việc sao chép lậu chƣơng trình. Tính năng Partitioning: đƣợc triển khai khi nhà điều hành muốn ngăn cấm các bộ giải mã đa phƣơng tiện tự do trên thị trƣờng có thể thu đƣợc các chƣơng trình của họ. Chỉ những bộ giải mã đa phƣơng tiện của nhà điều hành cung cấp mới có thể thu đƣợc tín hiệu.  29  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab 2.5. CÔNG NGHỆ INTERNET 2.1.1 Công nghệ GPON Hình 2.5: Sơ đồ tổng quan PON PON (Passive Optical Network): Là mạng quang thụ động, là một hình thức truy nhập mạng cáp quang, kiểu mạng kết nối Điểm-Đa điểm (P2M25) các sợi quang làm cơ sở kiến trúc mạng. Mỗi khách hàng đƣợc kết nối tới mạng quang thông qua một bộ chia quang thụ động và không cần cấp nguồn, vì vậy không có các thiết bị chủ đụng trong mạng phân chia và băng thông đƣợc chia sẻ từ nhánh (feeder) đến ngƣời dùng (drop), cho phép một sợi quang đơn phục vụ nhiều nhánh cơ sở, thƣờng là từ 16- 128. PON bao gồm một thiết bị đầu cuối dây quang OLT (Optical Line Terminal) tại văn phòng trung tâm của nhà cung cấp dịch vụ và các thiết bị đầu cuối ngƣời sử dụng ONU (Optical Network Units). Có 02 công nghệ PON sử dụng phổ biến hiện nay là: GPON và EPON GPON: Gigabit Passive Optical Network tốc độ download/upload: 42.5Gbps/1.25Gbps. EPON: Ethernet Passive Optical Network tốc độ download/upload: 1Gbps/1Gbps. 25 P2M: Point-to-multipoint - trên cùng đƣờng truyền có nhiều điểm kết nối vào, một điểm phát và nhiều điểm nhận đồng thời dữ liệu đó.  30  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hiện VTVcab đang sử dụng công nghệ GPON với các ƣu điểm sử dụng các thiết bị splitter không cần cấp nguồn và có thể đặt ở bất kì đâu, không phụ thuộc và các điều kiện môi trƣờng, không cần phải cung cấp năng lƣợng cho các thiết bị giữa phòng máy trung tâm và phía ngƣời dùng. 2.1.2 Công nghệ DOCSIS DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications) là chuẩn truyền dữ liệu tốc độ cao cho hệ thống cáp đồng trục vừa phục vụ truyền dữ liệu TV vừa phục vụ nhu cầu kết nối internet. Hình 2.6: Sơ đồ tổng quan DOCSIS DOCSIS có 02 tiêu chuẩn: DOCSIS và EuroDOCSIS. Hiện nay tại VTVcab đang sử dụng công nghệ Euro DOCSIS với ƣu điểm băng thông điều chế cao, quản lý thiêt bị tập trung. 2.1.3 Công nghệ EoC Công nghệ EoC (Ethernet over Coax): là công nghệ truyền dẫn tín hiệu Internet trên mạng CATV mà không phải thay đổi cấu trúc mạng, nó gồm có 2 thành phần chính: Master và Slave.  31  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hình 2.7: Sơ đồ tổng quan EoC Công nghệ EoC sử dụng tần số thấp để điều chế tín hiệu, do vậy không tốn tài nguyên tần số, để dành các tần số cao cho các dịch vụ truyền hình, thiết bị Master đƣợc lắp đặt trên bất kỳ điểm nào trên mạng HFC, giúp việc quy hoạch, phân bổ thiết bị linh hoạt. 2.1.4 So sánh các công nghệ GPON, EOC, DOCSIS So sánh 3 công nghệ GPON, EOC, DOCSIS đƣợc thể hiện qua các bảng sau: Về tiêu chuẩn, độ phổ biến, tính tƣơng thích nhƣ sau: Chỉ Tiêu GPON DOCSIS EOC Tiêu chuẩn quốc tế ITU 26 G.984 ITU-T Recommendation J.122 cho Docsis2.0 (J.222 cho Docsis 3.0) Không có tiêu chuẩn quốc tế Mức độ phổ biến Đƣợc sử dụng rộng rãi Đƣợc sử dụng rộng rãi Không đƣợc sử dụng phổ biến, chủ yếu đƣợc sử dụng ở Trung Quốc Tính tƣơng thích của các thiết bị của các nhà sản xuất Một số hãng hiện nay có các thiết bị đầu cuối tƣơng thích với nhau Tƣơng thích tốt giữa thiết bị của các hãng Không tƣơng thích với các thiết bị của các hãng sản xuất khác nhau 26 IUT: International Telecommunication Union  32  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Băng thông, độ ổn định, triển khai - vận hành Chỉ Tiêu GPON DOCSIS EOC Tốc độ Cao (2,5Gbps/1,25Gbps cho 32 hoặc 64 khách hàng) Trung Bình (Phụ thuộc vào quy mô Node, máy pháy và số tần số sử dụng) Trung Bình (200Mbps cho 64 khách hàng) Độ ổn định của thiết bị Cao Cao Không ổn định, thiết bị hay bị treo Yêu cầu đối với hạ tầng truyền dẫn Cần số lƣợng sợi cáp quang lớn. Không bị can nhiễu Mạng HFC đòi hỏi chất lƣợng cao. Quy mô mạng nhỏ. Dễ bị can nhiễu đƣờng về. Triển khai nhanh, không mất thời gian quy hoạch Tốn nhiều sợi quang để cấp tín hiệu cho Master. Thời gian triển khai Nhanh Cần thời gian quy hoạch mạng Nhanh, không mất thời gian quy hoạch mạng Quản lý Tập trung, monitor đến đƣợc thuê bao Tập trung, monitor đến đƣợc thuê bao Phân tán, không monitor đến đƣợc thuê bao Chi phí đầu tƣ, hỗ trợ của nhà sản xuất Chỉ Tiêu GPON DOCSIS EOC Chi phí đầu tƣ Cao, nhƣng chỉ đầu tƣ 1 lần Trung bình, nhƣng phải đầu tƣ nhiều giai đoạn để nâng cấp mạng Trung bình  33  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Phạm vi sử dụng của các thiết bị đầu cuối Thiết bị Modem có thể thay đổi từ địa điểm này sang địa điểm khác (miễn là cùng trong hệ thống mạng tổng thể) Thiết bị Modem có thể thay đổi từ địa điểm này sang địa điểm khác (miễn là cùng trong hệ thống mạng tổng thể) Thiết bị Modem không thể thay đổi từ địa điểm này sang địa điểm khác nếu không cùng sự quản lý của một DSLAM Số lƣợng nhà sản xuất Rất nhiều nhà sản xuất và đƣợc các hãng update thƣờng xuyên Nhiều hãng sản xuất Rất ít Căn cứ vào hiện trạng mạng tại các khu vực, ƣu nhƣợc điểm của các công nghệ Gpon, Docsis, EOC mà VTVCab sẽ triển khai các công nghệ khác nhau.  34  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab 2.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 Hệ thống của VTVcab hiện nay chỉ dừng lại ở việc cung cấp tới khách hàng 02 dịch vụ cơ bản: truyền hình cáp hữu tuyến CATV, truyền hình số HD và 01 dịch vụ gia tăng Internet trên truyền hình cáp. Trong khi xu hƣớng phát triển các dịch vụ tƣơng tác giá trị gia tăng trên mạng truyền cáp trên thế giới đang thay đổi từng ngày đem đến cho khách hàng những trải nghiệm và dịch vụ nâng cao đáp ứng nhu cầu ngày càng khắt khe của ngƣời xem truyền hình cũng nhƣ mang lại nguồn thu lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình. Đối với dịch vụ HD hệ thống CAS đã nhiều năm tuổi của VTVcab nên có những hạn chế về công nghệ cũng nhƣ tính năng: Quản lý hệ thống khó khăn do phải dùng các mã lệnh không trực quan Không có khả năng khóa mã bằng phần mềm Không có giải pháp triển khai CAS tập trung hoặc phân tán Độ rủi ro cao trong trƣờng hợp bị hack Do đó, để đáp ứng đƣợc nhu cầu thƣởng thức truyền hình tƣơng tác mọi lúc mọi nơi với chƣơng trình yêu thích của khán giả thì việc xây dựng và phát triển hệ thống truyền hình tƣơng tác - VOD là điều vô cùng cần thiết và cấp bách, vì các lý do: Mở rộng đối tƣợng ngƣời xem truyền hình: Vì hiện nay cùng với sự phát triển của nền kinh tế, đời sống nâng cao thì nhu cầu thƣởng thức truyền hình của khách hàng cũng tăng lên, một bộ phận không nhỏ khách hàng không thỏa mãn với những nội dung mà các nhà cung cấp cho họ, họ còn yêu cầu những nội dung riêng theo nhu cầu thƣơng thức của họ vì vậy xây dựng VOD là phƣơng tiện tốt nhất đƣa kho nội dung đang ngày càng phong phú của truyền hình cáp đến với tất cả ngƣời xem, không chỉ khách hàng của VTVcab mà tất cả các khách hàng hiện đang sử dụng Internet trên toàn quốc. Nâng cao nguồn thu nhập: Trong thời đại bùng nổ thông tin, truyền hình theo yêu cầu VOD nội dung phong phú, có bản quyền với chất lƣợng hệ thống tốt cũng nhƣ các dịch vụ tƣơng tác đa dạng sẽ hấp dẫn số lƣợng lớn ngƣời xem bên ngoài ngoài nguồn thu lớn còn là một công cụ tốt, tiềm năng thu hút các nhà quảng cáo khai thác, đem về một nguồn thu nhập khổng lồ cho VTVcab. Phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới: Hiện nay trên thế giới, VOD đang phát triển mạnh mẽ đặc biệt là các nƣớc có nền kinh tế phát triển nhƣ Nhật Bản, Mỹ, Anh, Đức,... Cùng với sự đi lên của nhu cầu xem truyền hình tƣơng tác, mọi lúc mọi nơi của khán giả thì sự phát triển truyền hình tƣơng tác là một hƣớng đi tất yếu của các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình nói chung. Khẳng định vị thể VTVcab: Là nhà cung cấp dịch vụ truyền hình trả tiền hàng đầu của Việt Nam. Luôn đổi mới, nắm bắt công nghệ mới để đáp ứng nhu cầu thị hiếu khán giả truyền hình.  35  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI VOD TẠI VTVCAB 3.1. GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 3.2. GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI 3.3. YÊU CẦU KĨ THUẬT 3.4. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 3.5. MỘT SỐ KẾT QUẢ TRIỂN KHAI 3.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI VOD TẠI VTVCAB  36  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab 3.1. GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 3.1.1. Truyền hình theo yêu cầu VOD Truyền hình theo yêu cầu VOD là cách thức xem các chƣơng trình truyền hình theo sự lựa chọn của khán giả. Trên màn hình TV của khán giả có một bảng các chƣơng trình truyền hình đang đƣợc phát hoặc sẽ phát của nhà đài. Khán giả thích chƣơng trình nào, họ có quyền đƣợc kích hoạt vào chƣơng trình đó. Ngay lập tức, nội dung sẽ đƣợc tải về đầu thu truyền hình và đƣợc trình chiếu. Tiện ích của VOD khán giả có thể xem đi xem lại, tạm dừng, tua nhanh chƣơng trình trên các thiết bị nhƣ đầu thu giải mã hoặc các thiết bị khác nhƣ máy tính, thiết bị cầm tay nhƣ điện thoại di động, máy tính bảng. Ngoài ra truyền hình theo yêu càu đem đến cho ngƣời xem các tiện ích nhƣ sau: Ngƣời xem truyền hình có quyền lựa chọn và yêu cầu phát sóng các chƣơng trình mình yêu thích trên thiết bị thu hình tại gia đình, không phải chờ đợi hay lựa chọn các chƣơng trình phát sóng hàng ngày. Số lƣợng kênh chƣơng trình rất nhiều và phong phú. Bạn có thể lựa chọn và gửi chƣơng trình cho các bạn của mình ở khắp nơi trên thế giới. Có thể đóng góp ý kiến với đài truyền hình về các chƣơng trình truyền hình. Căn cứ vào đó đài truyền hình sẽ quyết định tiếp tục phát hay không phát các chƣơng trình. Đặc biệt ngƣời xem truyền hình có thể mua hàng, thanh toán trực tuyến, chơi các trò chơi điện tử giao lƣu trên các kênh truyền hình. Có thể hiểu đây là hình thức tiếp nhận và trao đổi thông tin tích cực, đa chiều. Tại đó, ngƣời xem và đài truyền hình có thể trao đổi thông tin với nhau thƣờng xuyên trong quá trình chƣơng trình đƣợc thực hiện. Điều này đã giúp cho mối quan hệ giữa ngƣời xem và đài truyền hình liên tục, cùng nhau hợp tác để có các chƣơng trình hấp dẫn. Đạo diễn và biên tập của chƣơng trình sẽ căn cứ vào ý kiến đóng góp của khán giả để xây dựng các chƣơng trình tiếp theo đạt hiệu quả. Chính vì vậy, những chƣơng trình truyền hình theo hình thức này đang rất đƣợc khán giả đón nhận và yêu thích. Hình 3.1 thể hiện giao diện dịch vụ VOD mới trên STB của Comcast's. Ngƣời dùng có thể truy cập vào các menu chức năng, lựa chọn các bộ phim chƣơng trình yêu thích.  37  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hình 3.1: Giao diện dịch vụ VOD trên STB [15] Hình 3.2 thể hiện sơ đồ khối tổng quan của hệ thống VOD. Bao gồm 5 khối chức năng chính. Hình 3.2: Sơ đồ khối tổng quan hệ thống VOD [12]  38  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hình 3.3 thể hiện sơ đồ tổng quan hệ thống VOD tham khảo từ CANTV27 với các thành phần cơ bản sau: Hình 3.3: Sơ đồ tổng quan hệ thống VOD [24]  Content: nội dung (từ kênh truyền hình số) hay nội dung VOD đƣợc cung cấp từ nhà sản xuất trƣờng quay, hay từ các nguồn khác.  Service Delivery Platform: Hệ thống phân phối dịch vụ, bao gồm các hệ thống nhỏ sau: o Content Management System (CMS): bộ phận chịu trách nhiệm quản lý nội dung: qui trình xử lý, tiếp nhận nội dung, chuyển đổi định dạng (transcode). o Workflow Management (WFM): bộ phận chịu trách nhiệm quản lý các qui trình xử lý công việc theo các định nghĩa có sẵn hoặc đƣợc định nghĩa bởi nhà cung cấp dịch vụ. o Purchase, Reporting: hệ thống đảm nhận nhiệm vụ thanh toán và báo cáo cũng nhƣ phân phối các dịch vụ giữa trung tâm và thiết bị đầu cuối.  Content Delivery: Chịu trách nhiệm truyền tải nội dung đến nhà khách hàng qua mạng IP, QAM28  Content Protection: DRM chịu trách nhiệm bảo mật nội dung. 27 CANTV là nhà cung cấp dịch vụ đa phƣơng tiện lớn nhất của Venezuela 28 QAM: Quadrature amplitude modulation  39  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab  Portal hay Middleware Server: chịu trách nhiệm chính làm việc với các thiết bị của khách hàng. Cung cấp danh mục, quản lý quyền truy cấp, cung cấp giao diện tích hợp hay API cho các hệ thống khác nhƣ Billing, SMS hay DRM.  OSS/BSS: hệ thống vận hành/quản lý hỗ trợ nhƣ tính cƣớc, quản lý khách hàng  Middleware Client: phần mềm chạy trên các thiết bị của khách hàng (STB, điện thoại, máy tính bảng, máy tính) cung cấp cho họ giao diện, và các tính năng tƣơng tác nhƣ VOD hay PVR, EPG...  Client Device: thiết bị của khách hàng dùng để sử dụng dịch vụ nhƣ đầu thu, điện thoại, máy tính bảng, máy tính, Nội dung VOD sẽ đƣợc mã hóa bởi hệ thống CAS/DRM thông qua công cụ CMS, sau đó đƣợc kết nối với hệ thống Middleware trung tâm để đƣa đến các thiết bị chuyển đổi định dạng (transcode) thành các tiêu chuẩn khác nhau. Trên các bị đầu cuối cũng đƣợc cài đặt phần mềm Middleware có nhiệm vụ kết nối với hệ thống Middlware trung tâm thông qua giao thức IP để hiển thị danh mục chƣơng trình VOD lên trên màn hình TV. Khi khách hàng yêu cầu một nội dung VOD, thiết bị sẽ kết nối đến hệ thống Middleware trung tâm và CMS để yêu cầu hệ thống cấp phát quyền truy cập nội dung VOD trên. Hệ thống CMS kết nối đến hệ thống khóa mã CAS/DRM sau đó sẽ cấp quyền cho khách hàng xem nội dung đang yêu cầu. Để đảm bảo chất lƣợng đƣờng truyền từ trung tâm đến thiết bị đầu cuối, nội dung VOD từ trung tâm có thể đƣợc đẩy đến các mạng phân phối nội dung (CDN) gần với thiết bị của khách hàng nhất đảm bảo cung cấp đƣờng truyền nhanh nhất. 3.1.2. Lịch phát sóng điện tử EPG Khái niệm Lịch phát sóng điện tử (EPG) là dịch vụ cung cấp lịch phát sóng các kênh truyền hình ngay trên màn hình TV của khách hàng. Khách hàng có thể tìm kiếm thông tin chƣơng trình theo thể loại, thời gian phát sóng cũng nhƣ thông tin các chƣơng trình đang phát, sắp phát. Qua đó khách hàng có thể đặt chế độ hẹn giờ hoặc đặt ghi lại chƣơng trình sắp phát sóng. Hình 3.4 thể hiện giao diện EPG trên Settopbox cung cấp lịch phát sóng cho khách hàng.  40  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hình 3.4: Giao diện dịch vụ EPG trên STB [19] Sơ đồ tổng quan Hình 3.5 thể hiện sơ đồ tổng quan hệ thống EPG, về cơ bản, bao gồm các thành phần chính sau: Hình 3.5: Sơ đồ tổng quan hệ thống EPG [18]  41  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab  Server: nội dung và dữ liệu lịch phát sóng sẽ đƣợc lƣu trữ tại đây, sau đó đƣợc đóng gói và truyền đi theo yêu cầu.  Scheduler: phần mềm chạy trên giúp ngƣời vận hành hệ thống đƣa vào các thông tin lịch phát sóng bằng giao diện kết nối trực tiếp với server ... Nội dung lịch phát sóng sẽ đƣợc nhập vào bằng giao diện phần mềm đầu cuối, tại đây lịch phát sóng sẽ đƣợc nhập theo thời gian, thể loại và kênh phát sóng. Phần mềm sẽ kết nối trực tiếp đến hệ thống trung tâm để lƣu trữ dữ liệu cũng nhƣ đóng gói thành các dòng TS để đƣa vào hệ thống ghép kênh (MUX). Tại các thiết bị đầu thu STB, tín hiệu TS này sẽ đƣợc giải mã và hiển thị thông tin lịch phát sóng trên ngay thiết bị đầu cuối. Khách hàng sẽ nhận đƣợc thông tin về các chƣơng trình đang phát sóng hoặc phát sóng trong thời gian 3-8 ngày tiếp theo. 3.1.3. Hệ thống quản lý bản quyền số DRM Khái niệm Việc xem và sao chép bất hợp pháp bất kỳ một nội dung nào có thể đặt ra vấn đề về quyền sở hữu trí tuệ IPR29 và vấn đề bảo mật. Để đảm bảo việc truyền tải nội dung tới đúng ngƣời dùng và đảm bảo độ an toàn của các nội dung số hóa qua mạng, một phân hệ số tích hợp để quản lý quyền sử dụng (DRM) đƣợc cung cấp nhằm bảo vệ hệ thống trƣớc các kẻ đột nhập và những ngƣời dùng bất hợp pháp muốn đánh cắp nội dung video số. Để có thể xem đƣợc một nội dung xác định, ngƣời dùng phải đƣợc chứng thực từ phân hệ DRM. Hệ thống DRM phải cho phép việc giao tiếp 2 chiều trong mạng IP để tăng tính an ninh, đồng thời phải có khả năng mã hóa các kênh quảng bá hoặc dùng các thuật toán mã hóa công nghiệp. Hệ thống DRM hỗ trợ và có khả năng tích hợp với các hệ thống STB, máy chủ lƣu trữ video, hệ thống đầu cuối, Middleware. Hệ thống DRM sẽ bao gồm các máy chủ thực hiện các chức năng điều khiển, tạo và duy trì các khóa chứng thực PKI (Public Key Infrastructure), thực thi và ghi lại các giao dịch, chịu trách nhiệm về nội dung đƣợc mã hóa khi phân phát các nội dung đó, cung cấp giao diện an toàn giữa thiết bị khách hàng và các thiết bị khác của máy chủ DRM, quản lý các chìa khóa và cơ sở dữ liệu chứng thực cho khách hàng, máy chủ mã hóa theo thời gian thực DRM cho các nội dung quảng bá. Hệ thống DRM phải hỗ trợ VOD một cách nhất quán. Điều này đƣợc tạo ra từ các máy chủ mã hóa đã đề cập, bao gồm máy chủ chuyên cho mã hóa theo thời gian thực và mã hóa gián tuyến. Các nội dung video đƣợc mã hóa trƣớc khi đƣa vào hệ 29 IPR: Intellectual Property Rights - Quyền sở hữu trí tuệ  42  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab thống VOD. Nội dung đƣợc mã hóa trong hệ thống DRM phải có khả năng hỗ trợ các tính năng nhƣ: tua, tạm dừng, phát tiếp,... DRM giúp nhà khai thác bảo vệ nội dung của mình, nhƣ trộn các tín hiệu truyền hình hay mã hóa nội dung VOD, khi truyền đi trên mạng Internet và tích hợp với tính năng an ninh tại STB ở phía thuê bao. Việc bảo vệ nội dung các chƣơng trình truyền hình quảng bá đƣợc thực hiện bằng cách xen một thiết bị scrambler (trộn) vào giữa Headend và thiết bị mạng truy nhập. Nội dung quảng bá phải đƣợc mã hóa bởi thiết bị scrambler theo thời gian thực. Nội dung VOD đƣợc mã hóa trƣớc khi lƣu trữ trên máy chủ VOD. Hoạt động Hệ thống DRM dựa trên giao tiếp XML30 để liên kết đến Middleware với các hệ thống máy trạm xử lý. Trong đa số các trƣờng hợp, DRM sẽ tạo ra một file XML đƣợc ký với một sự gán quyền truy cập cụ thể của một thuê bao. DRM đƣợc yêu cầu phải hỗ trợ các định dạng (codec) cụ thể lựa chọn bởi nhà phân phối dịch vụ để bảo vệ nội dung (ví dụ H.26431, MPEG-432 và MPEG-2). DRM có thể hỗ trợ hay không hỗ trợ cho việc sử dụng các thiết bị lƣu trữ khóa cứng; ví dụ chipset trong STB hay thẻ thông minh smart card để cắm vào trong STB. Để mã hóa nội dung, hệ thống DRM cần có khả năng mã khóa theo thời gian thực (realtime). Trong một số trƣờng hợp VOD có thể đƣợc mã khóa sau khi nội dung truyền về và lƣu lại cho sử dụng về sau. DRM Encryption Một số nội dung theo yêu cầu VOD đƣợc chuẩn bị trƣớc khi đƣợc lƣu lại dƣới dạng mã khóa bảo mật để cung cấp cho thuê bao về sau. Video đƣợc mã khóa sử dụng các giải thuật tƣơng thích với giải thuật giải mã ở phía đầu thu STB. Một khóa mã khóa bảo mật tiêu chuẩn đƣợc tạo ra cho tất cả các STB. Các key này đƣợc thay đổi thƣờng xuyên để giảm thiểu truy cập trái phép đến nội dung. Một số hệ thống DRM triển khai sẽ thực hiện thay đổi khóa này sau vài giờ; phần lớn các sản phẩm DRM sẽ cho phép đặt tham số khoảng thời gian cho thay đổi cho các khóa này. 30 XML: eXtensible Markup Language - Ngôn ngữ Đánh dấu Mở rộng 31 H.264/MPEG-4 Part 10 hay AVC: Advanced Video Coding - Mã hóa video cao cấp 32 MPEG: Moving Picture Experts Group - Nhóm các chuyên gia hình ảnh động  43  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hình 3.6: Cơ chế xác thực DRM Hệ thống lƣu trữ và cung cấp nội dung số bảo vệ các file đã đƣợc mã hóa thành dạng video số sẵn sàng cho cung cấp dịch vụ đến VOD server để đƣa ra các video streaming. Quá trình thực hiện cần đƣợc chuẩn bị và và cung cấp ra các nội dung theo yêu cầu bao gồm các công đoạn sau: Mã khóa cho nội dung ban đầu. Lƣu trữ và phát các nội dung đã đƣợc mã khóa. Thiết bị đầu cuối gửi đi yêu cầu về khóa mã hóa. Quá trình chứng thực bởi Middleware đƣa ra các khóa bởi key management server. Giải mã khóa các nội dung tại thiết bị đầu cuối. Cụ thể có 10 bƣớc để xác thực và cấp quyền giải mã nội dung cho thiết bị đầu cuối thể hiện qua hình 3.7 nhƣ sau:  44  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hình 3.7: 10 bƣớc xác thực DRM [17]  Bƣớc 1 : Thiết bị đầu cuối yêu cầu truy cập vào nội dung bị mã hóa  Bƣớc 2 : Phần mềm tại thiết bị đầu cuối gửi yêu cầu cung cấp nội dung mã hóa tới kho nội dung  Bƣớc 3 : Nội dung khóa mã đƣợc truyền đến thiết bị đầu cuối  Bƣớc 4 : Đồng thời phần mềm trên thiết bị đầu cuối gửi lệnh yêu cầu xác thực thiết bị đầu cuối và nội dung mã hóa tới CMS và Middleware quản lý nội dung  Bƣớc 5 : Nội dung yêu cầu đƣợc xác thực thông qua các module xác thực vị trí địa lý, địa chỉ IP, thiết bị truy cập, lịch cấp phát nội dung,  Bƣớc 6 : Cung cấp quyền truy cập nội dung  Bƣớc 7 : Yêu cầu chìa khóa giải mã từ DRM  Bƣớc 8 : DRM trả về chìa khóa để giải mã nội dung  Bƣớc 9 : Phần mềm trên thiết bị đầu cuối tiếp nhận chìa khóa giải mã  Bƣớc 10 : Giải mã nội dung mã hóa trên thiết bị đầu cuối Đây là các bƣớc cơ bản mà một hệ thống DRM sử dụng để mã hóa nội dung cũng nhƣ tiến hành xác thực và trao quyền giải mã cho các thiết bị đầu cuối muốn truy cập vào các nội dung đƣợc bảo vệ bản quyền bởi hệ thống DRM.  45  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab 3.1.4. Phần mềm quản lý và phân phối nội dung SDP (CMS & WFM) Hệ thống quản lý và phân phối nội dung đáp ứng việc quản lý nội dụng các dịch vụ tƣơng tác nhƣ quản lý mục, quản lý kênh, quản lý nguồn video, quản lý nhãn hiệu, logo cho các kênh TV, công bố và phát các nội dung, lập lịch nội dung, giám sát nội dung, sắp xếp cá chƣơng trình quảng bá, sắp xếp việc chèn các chƣơng trình quảng cáo, giải trí và thực thi các dòng công việc. Đây có thể coi là trái tim điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống truyền hình tƣơng tác, nền tảng này nhằm kết nối các hệ thống phân mảnh lại với nhau theo một quy trình hoặc luồng công việc đƣợc định nghĩa nhằm phân phối nội dung, quản lý và trao đổi thông tin giữa các thiết bị đầu cuối và hệ thống trung tâm. Ngoài việc chuẩn bị nội dung, quản lý các kho nội dung, hệ thống còn đảm bảo việc xác thực, theo dõi và báo cáo tình trạng toàn bộ hệ thống cho nhà vận hành hệ thống; đảm bảo hệ thống vận hành ổn định theo đúng quy trình đã đƣợc định nghĩa sẵn. Hệ thống cung cấp các kêt nối phổ biến tới các hệ thống nhỏ để liên kết các nguồn thông tin đầu vào, qua các hệ thống xử lý tạm thời đƣợc lƣu vào cơ sở dữ liệu. Khi có các yêu cầu từ thiết bị đầu cuối, hệ thống sẽ kết nối yêu cầu tới các hệ thống xác thực, thanh toán và phân quyền trƣớc khi kết nối với hệ thống phân phối nội dung, đảm bảo nội dung đƣợc bảo mật và sẵn sàng đáp ứng các yêu cầu đƣa ra. Hình 3.8 thể hiện mô hình phần mềm quản lý và phân phối nội dung Hình 3.8: Phần mềm quản lý và phân phối nội dung [16]  46  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab 3.1.5. Phần mềm quản lý dịch vụ tƣơng tác Middleware Khái niệm Phần mềm quản lý dịch vụ tƣơng tác (Middleware) là phần mềm máy tính với nhiệm vụ kết nối các thành phần phần mềm hoặc các ứng dụng với nhau. Phần mềm loại này bao gồm một tập các dịch vụ cho phép sự tƣơng tác giữa các tiến trình chạy trên một hoặc nhiều máy khác nhau. Công nghệ middleware đã đƣợc phát triển để cung cấp khả năng hoạt động tƣơng hỗ, phục vụ cho các kiến trúc phân tán thƣờng đƣợc để hỗ trợ và đơn giản hóa các ứng dụng phân tán phức tạp. Middleware nằm ở giữa các ứng dụng phần mềm chạy trên các hệ điều hành khác nhau. Nó tƣơng tự với tầng giữa của một kiến trúc hệ thống đơn 3 tầng, chỉ khác ở chỗ nó trải rộng qua các hệ thống và ứng dụng khác nhau. Hoặc nằm giữa phần cứng (các thiết bị thực tế) và phần mềm (tất cả các thứ có thể đƣợc lƣu trữ dƣới dạng điện tử nhƣ dữ liệu và ứng dụng). Trong công nghệ truyền hình số và STB, khái niệm “middleware” dùng để chỉ lớp phần mềm nằm giữa hệ điều hành và các ứng dụng. Kiến trúc Middleware đƣợc thể hiện qua hình 3.9. Hình 3.9: Kiến trúc Middleware [20] Tại sao cần sử dụng Middleware? Dễ dàng hơn khi viết các ứng dụng phức tạp Cho phép tính tƣơng thích qua phần cứng và các hệ điều hành Các ứng có thể chạy trên bất cứ nền tảng nào mà middleware đã đƣợc chuyển đến  47  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Các nhà phát triển không cần phải xem xét hệ điều hành (OS) cũng nhƣ phần cứng trên mỗi STB mà ứng dụng sẽ chạy trên Giúp các bên thứ 3 dễ dàng hơn trong việc viết các ứng dụng Middleware làm nhiệm vụ gì? Tất cả các middleware cung cấp cùng một số tính năng cơ bản Ẩn lớp phần cứng/OS khỏi các lớp ứng dụng và cung cấp một tập các chức năng sử dụng phổ biến Cung cấp một môi trƣờng thân thiện hơn cho các nhà phát triển dịch vụ Cho phép sử dụng các thành phần đã đƣợc xây dựng trƣớc đó. Ví dụ web browsers, các phần hỗ trợ đồ họa Cung cấp một công cụ phần mềm tốt hơn Nhiều lựa chọn hơn về các ngôn ngữ lập trình Các dịch vụ middleware cung cấp: Mô hình hóa các ứng dụng Truy nhập vào MPEG decoder/demux, video, audio Truy nhập vào các tính năng tích hợp đồ họa/video Truy nhập vào thông tin dịch vụ Hiển thị đồ họa hay giao diện ngƣời dùng (thông qua RCU33 hay bàn phím) Truy nhập các kênh phát đƣờng về (TCP/IP34) Quản lý bộ nhớ Giao diện các ứng dụng tƣơng tác đƣợc tích hợp trên cùng một nền tảng Middleware đƣợc thể hiện qua hình 3.9 33 RCU: Remote Control Unit 34 TCP/IP: TCP/IP protocol suite - Bộ giao thức liên mạng  48  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab Hình 3.10: Các ứng dụng tƣơng tác đƣợc tích hợp trên 1 nền tảng Middleware [25] Sơ đồ tổng quan Các thành phần cơ bản một hệ thống Middleware đƣợc thể hiện qua hình 3.11: Hình 3.11: Sơ đồ tổng quan hệ thống Middleware  49  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab  Headend: dữ liệu và dịch vụ sẽ đƣợc lƣu trữ tại đây, sau đó đƣợc đóng gói và truyền đi theo yêu cầu.  Client: phần mềm chạy trên thiết bị đầu cuối giúp truyền tải thông tin giữa khách hàng và hệ thống trung tâm... Middleware là một trong những thành phần quan trọng nhất giúp kết nối các thiết bị đầu cuối với trung tâm cũng nhƣ truyền tải các thông tin từ trung tâm tới các thiết bị đầu cuối. Ngoài ra nó còn đảm bảo tính toàn vẹn và độ bảo mật cao cũng nhƣ khả năng quản lý và giám sát các thiết bị trong cùng một hệ thống Middleware. Các Middleware đƣợc cài đặt trên các thiết bị đầu cuối có nhiệm vụ nhận thông tin cũng nhƣ dịch vụ đƣợc cung cấp từ Middleware trung tâm. Sau đó sẽ tƣơng tác với khách hàng và truyền tải cũng nhƣ phản hồi các yêu cầu giữa khách hàng và hệ thống của nhà cung cấp dịch vụ. Nhiệm vụ của Middleware trung tâm là kết nối với các hệ thống dịch vụ khác để cung cấp thông tin hoặc phản hồi các yêu cầu từ phía các thiết bị đầu cuối. Ngoài ra nó còn có chức năng kết nối các ứng dụng với nhau đảm bảo sự trao đổi thông tin nội bộ giữa các ứng dụng trong cùng một hệ thống Middleware. 3.2. GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI 3.2.1. Lựa chọn loại hình triển khai dịch vụ Giai đoạn 1: Truyền hình lai ghép bao gồm truyền hình số HD gói nâng cao và dịch vụ tƣơng tác. Truyền hình theo yêu cầu VOD, Truyền hình xem lại Catch-up TV, ghi lại chƣơng trình PVR Lịch phát sóng điện tử EPG tƣơng tác có quảng cáo tƣơng tác Truyền hình tƣơng tác OTT Truyền hình trên các thiết bị di động Tại giai đoạn 1, dịch vụ truyền hình tƣơng tác chỉ phân phối đến các khách hàng truyền hình cáp của VTVcab. Giai đoạn 2: Truyền hình trên thiết bị di động multiscreen Tích hợp mạng xã hội và các dịch vụ tƣơng tác theo yêu cầu Trong giai đoạn 2, sẽ kết nối hệ thống và mở rộng ra Internet cho các khách hàng sử dụng Internet khác không nằm trong hệ thống của VTVcab.  50  Nghiên cứu triển khai dịch vụ truyền hình tƣơng tác - VOD trên hạ tầng mạng VTVcab 3.2.2. Sơ đồ tổng quan hệ thống Hai giai đoạn triển khai đƣợc thể hiện qua hình 3.12: Hình 3.12: Mô hình tổng quan hệ thống VOD của VTVcab Chức năng và nhiệm vụ của từng hệ thống phải đảm bảo hoạt động chung của toàn bộ hệ thống: Hệ thống SDP (CMS & WFM) có nhiệm vụ kết nối với các hệ thống khác để quản lý, vận hành, khai thác và theo dõi, báo cáo tới nhà cung cấp dịch vụ. Đảm bảo các hệ thống vận hành và liên kết với nhau thành một hệ thống thống nhất và đồng bộ. Hệ thống khóa m