Bài giảng Truyền hình số - Chương V: Truyền hình cáp digital

môi trường mạng đến ứng dụng phần mềm chạy trên 1 set-top-box của thuê bao. TCP và IP là 2 nghi thức riêng có quan hệ chặt chẽ với nhau cho mục đích truyền dữ liệu bằng một phương tiện hiệu quả, Đáp ứng chính của TCP là tách dữ liệu thành các gói, Nghi thức IP thì cung cấp chính xác các gói này cho các địa điểm, Nghi thức TCP tập hợp các gói này lại tại đầu cuối, Nó được nhóm ARPA (Mỹ) phát triển đầu những năm 1980. Vì sự bắt đầu của nó mà TCP/IP đã trở thành nghi thức thông tin de-facto(nghi thức thực tế) chi internet, Việc sử dụng rộng rãi TCP/IPtrên internet đã giúp cho các nhà phát sóng truyền hình và điều hành cáp sử dụng nghi thức này như là một khối nhà cơ sở trong việc cung cấp các dịch vụ giải trí cho khách hàng, Mô hình thông tin TCP/IP là một mô hình nguyên lý, bao gồm 4 lớp được gói lại với nhau, mỗi lớp đặc trưng cho chức năng mạng riêng, Thiết bị phát Thiết bị thu (set-top-box số) (máy tính ở headend) Cáp, MMDS Mặt đất, vệ tinh Mô hình TCP/IP Dữ liệu đi từ trên xuống, từ lớp này đến lớp tiếp theo trên thiết bị phát cho đến khi nào nó được truyền qua mạng bàng rộng bằng nghi thức lớp truy cập mạng, Mỗi lớp mô hình thông tin cộng với thông tin điều khiển (ví dụ như địa chỉ đến và các digits sửa lỗi) để đảm bảo việc cung cấp đúng, Tại đầu cuối (từ xa)dữ liệu đi lên mô hình thông tin đến ứng dụng thu, Bốn lớp của mô hình TCP/IP bao gồm:lớp truy cập mạng, lớp mạng internet, lớp truyền và lớp ứng dụng(từ dưới lên) Lớp truy cập mạng(network access layer) có quan hệ với các chủ đề xác định tọa độ các luật (rules) truyền các bit số trên mạng băng rộng, Nó có liên quan với việc nhận dữ liệu qua 1 lọai mạng vật lý dặc trưng (ví dụ HFC,vệ tinh, phát sóng trên mặt đất, hoặc MMDS). Nó xác định các cấu trúc mạng vật lý(topologies), các đặt trưng cơ học và điện cho việc sử dụng môi trường truyền.Phần cứng kết nối mạng dưới đây thường có liên quan với lớp truy cập mạng, modem điện thọai và cáp, mạch khuếch đại và các bộ phát lại (repeaters) trên 1mạng HFC và các ổ kết nối Lớp ứng dụng Lớp truyền Lớp truy cập mạng Lớp internet Lớp ứng dụng Lớp truyền Lớp internet Lớp truy cập mạng Lớp trên của lớp truy cập mạng là Internetwork layer. Nhiệm vụ đầu tiên của nó là truyền dử liệu đến các vị trí đặc trưng của mạng qua các mạnh Internetworks (các mạng multiple, interconnected, độc lập). IP là nghi thức tốt nhất (đặt tại lớp internetworks layer), cung cấp dịch vụ gói cơ bản cho tất cả các mạngTCP/IP. Nghi thức IP thực hiện 1 hệ thống các địa chỉ logic host (gọi là IP addresses). Lớp nghi thức (protocol layer)trên lớp internetwork layer là lớp transport layer. Nó được thiết để che đậy tính phức tạp (intricacy) của cấu trúc mạng truyền hình số từ các quá trình của lớp trên. Các tiêu chuẩn tại lớp này cung cấp việc điều khiển thông tin(end-to-end) cho thực tế và tích hợp, Ví dụ nếu cáp bị đứt, thì lớp truyền không thể đảm bảo cung cấp dữ liệu. Nếu dữ liệu không thể cung cấp đúng cho thiết bị thu, thì lớp truyền có thề truyền lại từ đầu, Nó có thể thông tin cho các lớp trên để thực hiện việc sửa chữa cần thiết, TCP là nghi thức quan trọng nhất, được dùng tại lớp này cho bó thông tin TCP/IP, Lớp trên cùng trong mô hình thông tin TCP/IP là lớp ứng dụng (application layer). Lớp này cung cấp các dịch vụ mà thuê bao sử dụng để thông tin qua mạng truyền hình số, Các dịch vụ này bao gồm các khả năng truyền file, điều khiển truy cập, hướng dẫn truyền hình, in, c./ Phần mềm của set-top-box (STB) Proxy Server: Khi sử dụng thiết bị có hạn chế về tài nguyên (ví dụ 1STB để xem lướt trang Web), thì phải liên họat 1 proxy server với cấu trúc hệ thống, Một proxy server là một máy tính, chạy chương trình phần mềm, họat động như một gateway giữa mạng truyền hình số và internet. Nó cho phép nhà điều hành truyền hình xác định các thành phần của cơ sở thuê bao có thể truy cập internet và các dịch vụ, Nói một cách khác, chương trình proxy server quyết định yêu cầu nào có thể được cho qua và yêu cầu nào cần xóa, Quá trình này không nhìn thấy được, Proxy server thông tin bất kỳ yêu cầu nào cho internet, Proxy server được sử dụng để tăng tốc độ truy cập của thuê bao vào www bằng cách nhận (caching) các trang web theo chu kỳ, Caching (bắt lấy)là một kỹ thuật được proxy server sử dụng để lưu cục bộ các trang web thông dụng, Khi một thuê bao cần một trang web, thì đầu tiên STB brower kiểm tra proxy server trong headend để xem nếu có 1 copy trang web được lưu cục bộ, Nếu đúng như vậy, thì proxy server chuẩn bị teang để hiển thị trên màn hình và gửi ngược trang web về STB, Khi nhận được, thì nó được STB browser trả lại và hiển thị trên màn hình của thuê bao, Việc này xảy ra nhanh hơn tải một trang web xuống từ một web site trên internet công cộng, Nếu không tồn tại một bảng copy trang web yêu cầu tại proxy server, hoặc nếu trang này mất dữ liệu, thì proxy server yêu cầu trang này từ internet, Yêu cầu từ proxy server đối với web site ở xa có thể gây ra trễ, tuy nhiên độ trễ phải nhỏ hơn so với thời gian tải xuống trang web, Nếu có trang này, thì nó sẽ quay ngược lại thuê bao, Nhưng nếu trang này bị lọai khỏi web server, thì thư điện báo lỗi sẽ hiển thị trên màn hình của thuê bao, Việc bắt (caching) nội dung internet sẽ nâng cao việc thực hiện của người sử dụng và giảm việc sử dụng độ rộng băng tần tại nối kết internet, Nhiều phiên bản modem của STB proxy server có khả năng tự động khôi phục và bắt các trang yêu cầu trong các chu kỳ họat động thấp mà không làm tăng tải của server, Lọai caching tự động này cho phép proxy server biết được các yêu cầu của internet mà người sử dụng set-top-box phải làm. Thư điện có lỗi NO YES NO YES Ngưồi sử dụng Set-top yêu cầu trang web Proxy server kiểm tra khả năng của trang web trong cache cục bộ Chuẩn bị hiển thị trên máy thu hình Yêu cầu trang Web từ internet Khả năng Chuẩn bị hiển thị trên màn hình Chuẩn bị điện thư có lỗi Sơ đồ dòng dữ liệu của STB và khôi phục các trang từ proxy server d../ Kế họach phát triển STB proxy server: Với các nhà điều hành mạng truyền hình, lập kế họach lắp đặt STB proxy server là để bắt đầu thực hiện phân tích các yêu cầu, Bước đầu là xác định các khách hàng truyền hình số yêu cầu truy cập vào internet công cộng như thế nào ? Và họ cần truy cập theo mức độ nào? Ví dụ một số khách hàng cần truy cập cố định, trong khi số khác lại chỉ cần thỉnh thỏang truy cập. Ngoài các thói quen truy cập, nhà cung cấp dịch vụ cần xác định các ứng dụng nào sẽ chạy qua mạng băng rộng và các phần tử nào của proxy server cần hỗ trợ các ứng dụng này? Ví dụ, hầu hết người sử dụng STB cần nghi thức HTTP để xem lướt tài liệu từ Internet, tuy nhiên proxy server cần chạy dịch vụ web proxy để thỏa mãn các yêu cầu này. Bứơc tiếp theo là xác định các yêu cầu về dung lượng của proxy server dự trên cơ sở giao thông qua mạng. Ví dụ, một nhóm 1000 users (người sử dụng) tải xuống các file đa phương tiện qua mạng băng rộng, đòi hỏi dung lượng server lớn hơn so với users tải xuống các tài lịêu HTML gốc. Trong trường hợp này, nhà cung cấp dịch vụ cần lắp đặt nhiều hơn 1 proxy server để cân bằng quá tải về giao thông trên mạng. Khi nhà điều hành truyền hình đã quyết định các yêu cầu của khách hàng, thì proxy server cần được đưa vào môi trường truyền hình, Đó là ý tưởng chạy chạy kiểm tra beta bằng cách sử dụng một số hạn chế các khách hàng truyền hình số và thực hiện việc kiểm tra qua một chu kì thời gian máy, Nó cho nhà quản lí cơ hội để chuyển cấu hình trong khi chỉ phải hỗ trợ một số hạn chế người sử dụng, Khi thực hiện thành công nhà cung cấp dịch vụ sẽ dưa nhiều thuê bao hơn vào hệ thống STH browser. e./ Ghép nối Internet tốc độ: Proxy server hỗ trợ tất cả giao thông vào Internet bằng cách sử dụng một đường đơn có dung lượng cao. Thay vì từng người sử dụng một đường riêng nốt vào Internet, thì chỉ cần sử dung một kết nối chung. Kết nối dung lượng cao vào internet phải có khả năng họat động 24 giờ/ngày, 7 ngày/tuần, đáp ứng cho các thuê bao muốn xem lướt và gửi e-mail tại mỗi thời điểm, Để thỏa mãn các yêu cầu về thương mại và kĩ thuật, cần xác lập một kết nối thường xuyên giữa headend và internet, Điều này thường được nhà cung cấp dịch vụ internet ISP (internet service provider) và công ty điện thọai địa phương thực hiện, ISP là một công ty cung cấp truy cập vào internet. ISP thường đòi thuê bao trả tiền hàng tháng hoặc hàng năm. ISP có gateway bảo đảm cho nhiều người sử dụng, truy cập internet, Có thể chia ISP thành 4 nhóm khác nhau, * Địa phương (Local): nhà địa phương cung cấp cho người sử dụng trong phạm vi địa lý giới hạn, Họ thường nhận truy cập mạng từ các nhà cung cấp địa phương lớn hơn và bán lại độ rộng băng tần, Giá thành truy cập internet qua một nhà cung cấp địa phương tương đối thấp vì truy cập được khuếch đại theo cuộc gọi điện thọai địa phương, * Vùng (Regional): Việc ghép nối vào một nhà cung cấp vùng sẽ cho phép cung cấp cho các công ty nhiều dịch vụ internet hiện đại hơn, ví dụ các trang thương mại điện tử hosting, Chi phí của các công ty thành viên đối với các lọai ISP này nói chung là cao hơn, * Tải chính (Backbone carrier): các tải chính có khả năng cung cấp tòan phạm vi truy cập tốc độ cao bằng cách sử dụng các sản phẩm internet sau nhất vào các tổ chức lớn, * Cable ISP (ISP cáp) :Lọai ISP này cung cấp dịch vụ tốc độ cao cho các thuê bao số qua mạng truyền hình cáp, Hai lọai ISP tốt nhất ở Mỹ tập trung vào công nghệ cáp là RoadRunnen và Excite@Home, Bước 1 xác lập nối kết internet là xấp xỉ độ rộng băng tần, yêu cầu nối kết mới internet hỗ trợ người tiêu dùng truy cập các dịch vụ internet bằng STB. Độ rộng băng tần tham chiếu số lượng thông tin được tải qua thiết bị cố định, Độ rộng băng tần thường được tính theo đơn vị kilo-bit/giây (Kb/s) hoặc là megabit/giây (Mb/s), Nếu ta có khái niệm về độ lớn các tài liệu về trang Web cần truyền và số lượng xấp xỉ các nối kết trong một ngày, thì có thể sử dụng công thức biểu diễn sau đây để xấp xỉ độ rộng băng tần cần để hỗ trợ cho các việc đọc lướt tòan bộ trang web qua STB: Độ rộng băng tần xấp xỉ = (số nối kết internet trung bình 1 ngày/số giây của một ngày) x độ lớn trung bình của tài liệu theo Kb/s, Ví dụ một nhà điều hành MMDS và cáp hiện cung cấp các dịch vụ truyền hình số cho 400000 khách hàng, Công ty lập kế họach cung cấp một dịch vụ đọc lướt internet đầy đủ cho các khách hàng của công ty và cần xác định dung lượng của một đường dây cung cấp giữa mạng truyền hình số riêng của họ và internet, Công ty giả thiết như sau: 1, Công ty dự báo dùng tỉ lệ (rate) 25% cho dịch vụ mới 2, Tất cả các khách hàng nối kết ít nhất 1 lần /ngày 3, Độ lớn trung bình của một trang web tiêu biểu là 25 KB 4, Công ty dự báo việc thu nhận các trang web tại headend của họ sẽ đảm bảo 60% yêu cầu 5, Thời gian đọc lướt sẽ là 1 giờ/ngày và một người xem truyền hình số sẽ xem 20trang web nội dung Công thức tính tóan độ rộng băng tần như sau: Độ lớn file 25 KB nhân với 1024 để xác lập số byte (1024bit =1KB) và kết quả nhân với 8 để tính số bit, Kết quả là 204.800 bit thông tin, Bây giờ để đổi ra đơn vị Kilobit ta lại chia cho 1024, kết quả cho ta độ lớn trung bình của tài liệu 200Kb/s, Kết quả này được nhân với 20 để có tòan bộ dữ liệu được tải xuống 1 ngày/1 người sử dụng cho STB, Thông số tiếp theo cần tính là số thời gian đọc lướt trung bình trong một ngày, Ta tính 25 % của 400.000 thuê bao là 100.000 người, Số giây trong một ngày là 86.400 giây, Độ rộng băng tần được tính bằng cách đảo ngược các giá trị này thành: 100.000/86.400 x 4000Kb = 4296 Kbit, Để xấp xỉ số Mbit cần thiết, ta chia kết quả này cho 1024 và sẽ có yêu cầu độ rộng băng tần là 4,5Mb/s (tốc độ truyền) . Theo một trong các giả thuyết nói trên, tối thiểu 60% các yêu cầu internet sẽ được phục vụ bằng cách sử dụng proxy server để thu nhận (caching).Do đó, định lượng độ rộng băng tần yêu cầu là 40% của 4,5 Mb/s, tức là 1,8 Mb/s, Có thể dùng tính tóan này để xác định lọai đường truyền cần thiết cung cấp các dịch vụ internet tốc độ cao cho STB, Hai lọai đường truyền cơ bản đối với các nhà điều hành mạng là đường truyền tương tự và đường truyền số. Đường truyền tương tự là một đường dây điện thọai tiêu chuẩn cố định, Để thực hiện giải pháp đường truyền tương tự, cần phải lắp đặt các modem tại các đầu nối kết cuối, Modem biến đổi tín hiệu số từ mạng băng rộng của nhà điều hành thành tín hiệu tương tự, Tốc độ truyền dữ liệu của đường truyền tương tự phụ thuộc vào tốc độ của các modem , Hiện nay, các modem nhanh trên thị trường có tốc độ truyền dữ liệu là 56,6Kb/s, Ta biết đường truyền tương tự không phải là giải pháp thích hợp cho các nhà điều hành mạng muốn cung cấp các ứng dụng internet tốc độ cao cho các thuê bao dùng STB, Có nhiều đường truyền số dựa trên cơ sở tiêu chuẩn ISDN (Intergrated Services Digital Network), ISDN là mạng thông tin số phổ biến trên thế giới so với mạng điện thọai công cộng PSTN, Nó nhanh và an tòan hơn nhiều cho việc truyền dữ liệu so với nối kết tương tự, vì nó sử dụng các đường truyền thọai số, Một đường truyền dùng giao diện tốc độ cơ bản BRI(basic rate interface) của ISDN được phân thành 2xkênh dữ liệu và 1xkênh điều khiển 16Kb/s, Cáckênh này có thể liên kết lại thành 1 đường 128 kb/s.Đường truyền dùng giao diện PRI (Primary Rate Interface) của ISDN có dung lượng cao hơn nhiều và là mộ option(phụ lục) phổ biến hơn đối với các công ty lớn muốn nối kết các mạng băng rộng nội bộ với internet công cộng, Lọai đường truyền này cho phép kết hợp 30kênh dữ liệu và 1 kênh kiểm tra. Ở Mỹ, PRI-ISDN được gọi là nối kết T1, T1 có dung lượng của độ rộng băng tần là 1,544 Mb/s, Ở Châu Âu, nối kết tương tự được gọi là E1 và T1 đắt hơn nhiều so với việc chạy trên ISDN hoặc đường điện thọai, nhưng giá thành đang ngày càng giảm, SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG HEADEND * Một số thiết bị trong phòng Headend: GIẢI MÃ DECODER MÁY PHÁT QUANG ACI COMMUNICATION ĐẦU ENCODE VI./ Hệ thống quản lý tín hiệu cung cấp đến thuê bao – Encoder và Decoder: Khởi động phần mềm: - User: HTVC Device Management Decoder Managerment Channel Managerment 1. DEVICE MANAGEMENT: Thông báo trạng thái của tất cả các kênh được đưa vào hệ thống mã hóa, Click here Địa chỉ IP của mỗi máy Encode- 1 Encode mã hóa 4 kênh Double Click Khóa tín hiệu của 1 kênh gồm có 5 cách: - Phase Krypt: khóa pha - Inversion: tín hiệu màu - Horizontal Overlay: mất đồng bộ ngang - Vertical Overlay: mất đồng bộ ngang - Audio: khóa tiếng Double Click 2.CHANNEL MANAGER: Quản lý kênh Double Click Lưu ý: - Lựa chọn: Prepare dùng để sửa thông tin quản lý kênh trên phần mềm Active dùng để truyền thông tin quản lý kênh đến decoder - Gán thứ tự kênh cho Decoder: + “ Display”: số thứ tự kênh hiển thị trên Decoder + “RF “: kênh RF (VHF/UHF) được thu +Ứng với 1 số thứ tự kênh hiển thị trên Decoder là 1 kênh RF được thu - Xác định kênh hệ thống (System channel): + “Home CH”: Kênh liên lạc thông tin + “Not Auth CH”: không đăng ký thì chuyển về kênh này +”No pay Ch”: không trả phí thì chuyển về kênh này Click here 3. DECODER MANAGER: Quản lý bộ giải mã Key 1: nhóm A Key 2: nhóm B Click here Khóa / Mở nhóm kênh Thiết lập Master /Slave Khởi tạo trạng thái ban đầu cho Decoder Số được đặt trên Decoder,mỗi Decoder có 1 số riêng Mở kênh Khóa kênh ENCODER DECODER