Giải pháp IPTV trên Wimax công nghệ và ứng dụng

Truyền hình sử dụng giao thức IP (IPTV) là một hệ thống cung cấp các dịch vụ truyền hình số tới người dùng sử dụng giao thức IP trên kết nối băng rộng. IPTV thường được cung cấp cùng với dịch vụ Video theo yêu cầu (VoD) và cũng có thể cung cấp cùng với các dịch vụ Internet khác như truy cập Web và VoIP, do đó còn được gọi là “Triple Play” và được cung cấp bởi nhà khai thác dịch vụ băng rộng sử dụng chung một hạ tầng mạng. IPTV có cơ hội rất lớn để phát triển nhanh chóng khi mà mạng băng rộng đã có mặt ở khắp mọi nơi và hiện có trên 100 triệu hộ gia đình sử dụng dịch vụ băng rộng trên toàn cầu. Rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ viễn thông lớn trên thế giới đã và đang triển khai IPTV và xem như một cơ hội mới để thu lợi nhuận từ thị trường hiện có của họ và coi đó như một giải pháp tự bảo vệ trước sự lấn sân của các dịch vụ truyền hình khác. Đặc biệt, IPTV còn có khả năng triển khai trên nhiều mạng truy cập như PON, HFC, WiMAX, 3G… Bài viết này sẽ trình bày về khả năng triển khai IPTV trên WiMAX.

LÝ DO LỰA CHỌN WiMAX?

IPTV đã trở nên phổ biến vì nó hứa hẹn phát nội dung đến người dùng bất cứ lúc nào họ muốn. Bước tiếp theo là để phát nội dung này đến NSD ở bất cứ đâu. Việc phát nội dung thông tin thông qua các mạng truy cập có dây truyền thống chỉ có thể truyền đến các điểm cố định. Do đó, một công nghệ mới giúp việc phát nội dung thông tin đến người dùng di động là cần thiết.

Công nghệ WiMAX dựa trên cơ sở các chuẩn IEEE 802.16-2004 và 802.16e-2005 cho  truy cập cố định và di động không dây vào các mạng khu vực đô thị (Metropolitan Area Networks – MAN). Nó có thể đạt tốc độ gửi phát dữ liệu là 70 Mbps, phạm vi bao phủ ngoài 30 km và có thể cung cấp việc gửi phát đảm bảo về nội dung và hỗ trợ người dùng di động trong phương tiện có tốc độ cao.

Lớp MAC của WiMAX hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực (rtPS) bảo đảm yêu cầu về độ rộng băng tần và thời gian trễ nhỏ nhất cho các dịch vụ Video thông qua chất lượng dịch vụ (QoS). Nó sử dụng OFDM và OFDMA cho lớp vật lý (PHY). Thêm nữa, WiMAX sử dụng mô hình điều chế thích ứng và hiệu chỉnh lỗi trước (Forward Error Correction – FEC) để tăng chất lượng dịch vụ. Do lớp vật lý của WiMAX hỗ trợ các kích thước khung (frame) thay đổi và độ rộng băng tần có thể mở rộng, WiMAX là một sự lựa chọn thông minh cho các ứng dụng IPTV.

WiMAX được cân nhắc như mạng truy nhập toàn IP (All-IP) và cung cấp tính trong suốt cho mạng lõi gói. Do đó, các trạm cơ sở WiMAX (BSs) và các trạm thuê bao hay trạm di động (SSs/MSs) được đồng bộ một cách lý tưởng cho việc gửi phát các dich vụ IP: VoIP, IPTV, đa phương tiện Internet qua MAN không dây. Nó khiến cho WiMAX trở thành một lựa chọn tối ưu vượt qua các giải pháp như Cable, DSL và các giải pháp vệ tinh. Mạng truy nhập WiMAX sẽ cung cấp sự dàn trải khắp nơi theo mong muốn cho nội dung. Cuối cùng, việc triển khai WiMAX sẽ cung cấp IPTV đến vùng nông thôn và các vùng, miền chưa hỗ trợ dịch vụ với mức độ cao về chất lượng hình ảnh và âm thanh với mức chi phí hợp lý.

Mục tiêu triển khai IPTV qua WiMAX nhằm đảm bảo các nhân tố sau:

Số thuê bao lớn nhất: Việc đạt được số lượng thuê bao tối đa càng sớm càng tốt cho một chương trình dịch vụ IPTV là mục tiêu của bất kỳ một nhà cung cấp dịch vụ nào. WiMAX được triển khai khi xDSL và cáp truy cập băng rộng không sẵn sàng ở một số khu vực do vị trí địa lý không thuận lợi và mật độ người dùng thấp. Chi phí cho việc triển khai cơ sở hạ tầng và cung cấp dịch vụ có thể giảm đáng kể. Việc cung cấp các dịch vụ IPTV qua WiMAX để bổ sung giải pháp triển khai IPTV hiện tại có thể đạt được số lượng thuê bao lớn nhất theo cùng một hạ tầng mạng và cung cấp khả năng truy cập cùng một nội dung Video tốt hơn tới người dùng di động trong tương lai.

Mạng truy nhập băng rộng không dây hội tụ: Mạng truyền thông đang tích cực tìm cách tích hợp các dịch vụ 3 hoặc 4 trong một (Triple-Play hoặc Quadruple-Play), WiMAX là ứng cử viên tốt nhất cho việc đầu tư để cung cấp các dịch vụ mới như truy cập băng rộng không dây và công nghệ VoIP di dộng. Việc đưa ra dịch vụ IPTV qua WiMAX có thể tiết kiệm chi phí mở rộng thêm các dịch vụ và khả năng sử dụng các dịch vụ tốt hơn theo các kiến trúc hạ tầng chung.

Hỗ trợ xu hướng tương lai: WiMAX được quảng cáo có khả năng phân bố băng thông, chi phí đầu tư hiệu quả, triển khai cơ sở hạ tầng đơn giản và hỗ trợ QoS nghiêm ngặt cho các kiểu dịch vụ khác nhau. Với nhiều hơn các cổng khả dụng trong Internet cho việc cung cấp các nội dung Video yêu cầu phong phú, WiMAX là một cách tiếp cận hấp dẫn khi không chỉ cho phép những người dùng IPTV tại nhà truy cập mà còn các người dùng di động khác cũng có thể truy cập đến các nội dung mà không ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả hoạt động của các nội dung trả phí khác.

MÔ HÌNH HỆ THỐNG

Sơ đồ khối chức năng của ứng dụng IPTV qua WiMAX được minh họa trong Hình 1. Các Video Server/Encoder chứa nội dung âm thanh/hình ảnh (A/V), mà được mã hóa và được nén từ các chương trình trực tiếp và các chương trình ghi sẵn. Video Server/Encoder được tập trung hoặc phân bố trong các mạng lõi.

 

Hình 2 chỉ ra các ngăn xếp giao thức cho việc truyền thông IPTV. Nội dung A/V từ nguồn được định dạng, nén (hầu hết sử dụng chuẩn nén MPEG-2, MPEG-4 và các chuẩn nén thông dụng khác) và được kết nối với giao thức chuyển tải thời gian thực (RTP). Dữ liệu được chuyển tải như giao thức gói dữ liệu người dùng (UDP) hoặc giao thức điều khiển truyền tải (TCP) để trở thành dữ liệu của giao thức Internet (IP). Dữ liệu IP được đóng gói Ethernet 802.3 và qua đường 10/100/1G Bass-T di chuyển trong các mạng lõi.

 

Hình 1:  Mô hình hệ thống cho các ứng dụng IPTV

WiMAX BS đặt ở rìa của mạng lõi tiếp nhận các gói 802.3 và MAC BS mở các mào đầu Ethernet nhưng gói dữ liệu IP thành các 802.16 MAC PDU và đưa vào PHY PDUs. 802.16 PHY chuẩn bị các PDU này cho kết nối không dây bằng cách thực hiện FEC, ánh xạ các ký tự và điều chế OFDM. Máy thu phát radio phát ra các tín hiệu thông qua các anten đến SSs và MSs trong khoảng cell. Quy trình đảo ngược qua các lớp chuyển phát nội dung A/V đến IPTV sẵn sàng cho STB/PCs.

 

Hình 2: Ngăn xếp giao thức của truyền tải IPTV qua WiMAX

 
TRIỂN KHAI IPTV TRÊN WiMAX

Hệ thống mạng không dây băng thông rộng mới cung cấp cho các nhà điều hành viễn thông một nền tảng phân phối thay thế khác để cung cấp các dịch vụ IPTV cho các hộ gia đình. Các tùy chọn được mô tả cụ thể như sau:

WiMAX cố định

Nhu cầu của người dùng và ngành viễn thông sử dụng WiMAX như nền tảng cung cấp nội dung IPTV ổn định. Hình 3 là sơ đồ đơn giản của 2 tế bào phát sóng WiMAX kết nối với nhau và phân phối nội dung Video cho một số lượng NSD WiMAX đầu cuối. WiMAX hoạt động trong băng tần cấp phép và không cấp phép. Các băng tần này được cấp phép bởi các cơ quan truyền thông khác nhau trên thế giới. Băng tần cấp phép được lựa chọn cho các ứng dụng thời gian thực như IPTV vì ít xảy ra nhiễu. WiMAX cố định hoạt động trong băng tần từ 3400-3600MHz.

 

Hình 3: Sơ đồ khối của hệ thống WiMAX cung cấp dịch vụ IPTV

Cấu trúc địa lý kết hợp với các yếu tố khác như trang thiết bị kỹ thuật và điều kiện thời tiết có thể tác động đến khoảng cách giữa một thiết bị người dùng IPTV và BS WiMAX. WiMAX có tốc độ lý thuyết lớn nhất là 60 Mbps bên trong vùng bao phủ từ 6-10 km. Như vậy, nó cho phép các thuê bao trong vùng bao phủ thoải mái truy cập những dịch vụ IPTV. Điều quan trọng cần lưu ý là WiMAX có thể hỗ trợ cả đường truyền theo tầm nhìn thẳng (LOS) và không theo tầm nhìn thẳng (NLOS).
 
WiMAX di động

IEEE 802.16 không thể sử dụng để cung cấp các dịch vụ băng rộng trong môi trường di động. Để thực hiện mục đích này, một bổ sung cho chuẩn IEEE 802.16 đã được phát triển gọi là IEEE 802.16e (hay WiMAX di động). 802.16e đã được thông qua năm 2005 và chứng nhận sản phẩm được phát hành ra thị trường năm 2006. Nó hoạt động trong nhiều phổ tần có giấy phép: 2.5, 3.3, 3.4-3.8 GHz. WiMAX di động kết hợp một số tính năng quan trọng để truyền tải các ứng dụng và dịch vụ IPTV:

– Công nghệ hỗ trợ tốc độ đỉnh từ 32-46 Mbps. Các kiểu tốc độ này nếu triển khai một cách hợp lý sẽ cho phép cung cấp các nội dung phân giải cao tới người dùng di động.

– Sử dụng các công nghệ như OFDMA và tối ưu hóa chuyển vùng để cho phép người xem IPTV truy nhập các kênh truyền hình quảng bá trong vùng địa lý dễ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng pha đinh đa đường.

– Tích hợp với phân hệ đa phương tiện (IMS) để dễ dàng kết nối các ứng dụng IPTV và các dịch vụ dựa trên nền IP khác như truy cập Internet tốc độ cao và VoIP. Lưu ý rằng IMS là công nghệ mới phát triển, nó cho phép các nhà điều hành mạng đơn giản hóa và tăng tốc độ phát triển các dịch vụ trên nền IP.

– WiMAX di động cung cấp sự hỗ trợ cho cơ chế quản lý chất lượng tiên tiến (QoS) có lợi cho các ứng dụng thời gian thực như IPTV.

Ngoài các đặc điểm nêu trên, hiện nay diễn đàn WiMAX vẫn tiếp tục công việc của mình để mở rộng các khả năng của WiMAX di động. Việc WiMAX di động hỗ trợ truyền thông đa phương tiện có tốc độ cao là một tính năng nổi trội của WiMAX. Người sử dụng có thể sử dụng được các dịch vụ truyền thông đa phương tiện kể cả khi họ di chuyển, đi du lịch hay không có ở nhà… Đây chính là điều mà truyền hình Cáp không có khả năng thực hiện.

KẾT LUẬN

WiMAX cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao cho cả người dùng di động lẫn cố định, và sự mong muốn của người sử dụng để xem các chương trình TV thời gian thực hoặc các dịch vụ VoD làm cho việc thực hiện IPTV qua WiMAX là một ứng dụng đặc sắc. Với công nghệ WiMAX, các nhà khai thác viễn thông có thể cung cấp các dịch vụ IPTV cho cả người sử dụng di động lẫn cố định, từ đó nó cho phép kết nối không dây mọi lúc mọi nơi.

Tuy nhiên, để triển khai ra thực tế thì còn rất nhiều thách thức, nhưng việc triển khai IPTV qua WiMAX thật sự là một lựa chọn khả thi cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông.

Anh Ngọc (Theo TCBCVT)

About Tony Nguyễn
Tôi tên Tony tự Tèo trú tại thôn Tám, Trảng Thanh tỉnh Thừa Thiên. Thưở thiếu thời trí tuệ tôi thường thường, tuy thế tính tình thật thà thẳng thắng, thích thi thơ ...

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: