BÁO CÁO THỰC TẬP-Xây dựng hệ thông cung cấp dịch vụ IPTV

Tương tự bênphía server sẽ đưa ra các chỉ thị cho client như cập nhật phiên bản mới của phầnmềm, cập nhật các hình ảnh quảng cáo có tính bắt buộc đối với gói dịch vụ đó, hiểnthị danh sác

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGIỆP

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Việt Hương PGĐ.KS Thái Duy Hòa Sinh viên thực hiện : Trần Quốc Tuấn

Nguyễn Sỹ Lãm

Lớp ĐT1 –K49

M c l c ục lục ục lục

Mục lục 1

Danh sách các hình 2

Danh sách các bảng 2

Danh sách các từ viết tắt 3

Chương 1 Giới thiệu đề tài 6

1.1 Lý do chọn đề tài 6

1.2 Phạm vi đề tài 8

Chương 2 Các khái niệm và kiến thức liên quan 9

2.1 TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI 9

2.2 Giới thiệu về IPTV 10

2.2.1 Các đặc điểm của IPTV 11

2.2.2 Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 12

2.2.3 Một số dịch vụ được cung cấp bởi IPTV 15

2.3 Dịch vụ VoD và Content Delivery 17

2.3.1 Dịch vụ VoD 17

2.3.2 Dịch vụ Content Delivery 35

Chương 3: Giới thiệu về Flash Media Server 35

3.1 Cài đặt Flash Media Server 35

3.1.1 Cài đặt Adobe Flash Media Server trên windows 36

3.1.2 Cài đặt server trên Linux 37

3.1.3 Khởi động và dừng server trong window 38

3.1.4 Khởi động và dừng server trong Linux 38

3.1.5 Thẩm tra lại những file đã cài đặt 39

3.2 Cấu hình server 41

3.2.1 Aplications 42

3.2.2 Cấu trúc thư mục Configuration 42

3.2.3 Thêm một adaptor 44

3.2.4 Thêm một virtual host 46

3.3 Kiến trúc server 47

3.3.1 Kiến trúc client-server 47

3.3.3 Các codecs mà server hỗ trợ 48

3.3.4 Kiểu dữ liệu 49

3.3.5 Yêu cầu một phương thức ở xa 50

3.3.6 Kết nối đến những nguồn ở bên ngoài 50

3.4 Giới thiệu về flash 50

3.4.1 Khái niệm 50

3.4.2 Đặc điểm và yêu cầu của flash 52

3.4.3 Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ flash 52

3.5 Các công cụ hỗ trợ khác 53

3.5.1 Apache-HTTP server 54

3.5.2 PHP 55

3.5.3 MySQL 56

3.5.4 Cài đặt và sử dụng 57

Chương 4 Kết luận 58

4.1 Các kiến thức thu nhận được 58

4.2 Phương hướng phát triển thành đồ án tốt nghiệp 59

4.3 Kết luận 59

Danh sách các hình

Hình 2.1 Mô hình OSI & TCP/IP 1 6

Hình 2.2 Kiến trúc hệ thống IPTV 1 8

Hình 2.3 Các bước thiết lập một phiên làm việc của IPTV 15

Hình 2.4 Mô hình kiến trúc tập trung của VoD server 17

Hình 2.5 Mô hình kiến trúc phân bố của VoD server 18

Hình 2.6 Quá trình thiết lập phiên với RTSP 20

Hình 2.7 Các kết nối hình thành trong phiên làm việc IPTV 21

Hình 2.8 Ví dụ về một phiên làm việc của IPTV dựa trên RTSP 22

Hình 3.1 Cấu trúc mặc định của thư mục conf 33

Hình 3.2 Thư mục conf sau khi thêm một adaptor 36

Hình 3.3 Thư mục conf sau khi thêm một virtual host www.example.com 37

Hình 3.4 Ứng dụng Flash Media Server bao gồm các thành phần cùng làm việc với nhau 38

Danh sách các bảng Bảng 2.1 Các nội dung lưu trữ trên VoD server 12

Bảng 2.2 Các lệnh trong RTSP 19

Bảng 3.1 Các thành phần sau khi cài đặt Flash Media Server 30

Bảng 3.2 Các codecs được hỗ trợ bởi Flash Meida Server 40

Danh sách các từ viết tắt

Television

Truyền hình theo giao thứcinternet

2 VoD Video On Demand Truyền tải Video theo yêu cầu

3 RTSP Real Time Streaming

Protocol

Giao thức truyền tải thời gianthực , dữ liệu được truyềntheo luồng

4 RTP Real Time Protocol Giao thức vận chuyển theo

Giao thức thông báo thời gianthực ẩn có mã hóa

protocol

Giao thức truyền siêu văn bản

11 MPEG-2 The Moving Picture

Experts Group -2

Chuẩn nén tín hiệu về âmthanh và hình ảnh phát trêncác kênh truyền hình quảng

bá chất lượng cao được đềnghị bởi hội phim ảnh thếgiới

12 MPEG-4 The Moving Picture

Experts Group -4

Chuẩn nén tín hiệu với sự hỗtrợ âm thanh, hình ảnh, “vậtthể”, và nội dụng3 chiều Cómột vài chức năng mới hơn(MPEG-2) với hiệu quả âmthah và hình ảnh chuẩn Chứa

cả các định dạng MPEG-2

Television ConsumerDevice

Thiết bị để sử dụng dịch vụIPTV

14 IP Internet Protocol Giao thức internet – giao thức

lớp 3 trong mô hình thamchiếu OSI

với mạng cung cấp dịch vụIPTV

file được truyền tải qua mạnginternet sử dụng Adobe FlashPlayer

20 MP3 Moving Picture Experts Là một chuẩn nén âm thanh

Group Audio Layer III có tổn hao21

22 AAC Advanced Audio Coding Là một thuật toán nén tín hiệu

âm thanh, là một thành phầncủa chuẩn nén MPEG-2 vàMPEG-4

23

được phát triển bởi Công tyAmerican Apple File mov làloại file dành cho Quich Timemultimedia

25 OSI Open Systems Mô hình liên kết hệ thống mở

26 RTCP Real Time Control

28 UDP User Datagram Protocol Giao thức truyền tin không tin

cậy lớp 4 trong mô hình OSI

Locator

Địa chỉ tới một server trêninternet hay một mạng nội bộ

Chương 1 Giới thiệu đề tài

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, mạng lưới internet toàn cầu phát triển ngày càngmạnh mẽ Điều này ảnh hưởng rất lớn đến các phương thức tiếp cận thông tin củacon người, trong đó có cả truyền hình Theo truyền thống, các mô hình truyền hìnhphát theo kiều quảng quá đang bộc lộ những nhược điểm của nó mà quan trọng nhất

là tính tương tác hai chiều giữa nhà cung cấp dịch vụ truyền hình và người xem.Theo mô hình này, nội dung của chương trình hầu như do các nhà cung cấp dịch vụ

ấn định cho người xem Đồng thời nó cũng gây ra những khó khăn đối với ngườixem như vấn đề thời gian, địa điểm…

IPTV- Internet Protocol Television- theo định nghĩa là các nội dung thôngtin về hình ảnh, âm thanh được truyền tải qua mạng IP ( mạng giao thức internet).Người dùng có thể thông qua máy tính PC hoặc máy thu hình phổ thông cộng vớithiết bị đầu cuối setup box để có thể xem được IPTV

IPTV dễ dàng cung cấp nhiều hoạt động tương tác hơn, tạo nên sự cạnhtranh mạnh mẽ hơn cho các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ truyền hình Hãng In-Stat, một hãng nghiên cứu thị trường công nghệ cao có uy tín, gần đây đã dự báo

rằng thị trường các dịch vụ IP video tại khu vực châu Á – Thái Bình Dương sẽ tăngtrưởng tới gần 80% mỗi năm từ nay đến năm 2010 và sẽ tạo ra một thị trường 4,2 tỷUSD Hãng này cũng dự đoán châu Á sẽ chiếm tới một nửa trong tổng số thuê bao

TV của các công ty điện thoại trên toàn thế giới vào năm 2009 với tổng số thuê baotối thiểu 32 triệu Các số liệu này cho thấy trong những năm còn lại của thập kỷnày, IPTV sẽ trở thành một dịch vụ có thị trường rộng lớn trên toàn cầu với châu Átiếp tục dẫn đầu trong việc thu hút khách hàng Các con số này cũng cho thấy đây làmột thị trường năng động với rất nhiều cơ hội cho các nhà cung cấp dịch vụ truyềnhình có mô hình kinh doanh, hình thức cung cấp dịch vụ và công nghệ hợp lý

Informa Telecoms & Media dự báo IPTV sẽ được sử dụng bởi trên 35% các

hộ gia đình sử dụng dịch vụ truyền hình số ở Hồng Kông vào năm 2010, con số này

sẽ gần tương đương với số hộ gia đình dùng dịch vụ truyền hình cáp (khoảng 37%).Công ty này cũng dự báo sẽ có đến 13% các hộ sử dụng dịch vụ truyền hình số ởSingapore sẽ nhận tín hiệu truyền hình số thông qua đường dây DSL của họ, điềunày làm cho IPTV trở thành một nền tảng truy nhập số phổ biến hơn rất nhiều sovới truyền hình số mặt đất (DDT) Informa cũng dự báo rằng DSL sẽ chiếm tới9,2% các hộ gia đình sử dụng truyền hình số ở Úc, 6,2% ở New Zealand, 5,8% ởĐài Loan, 5,7% ở Nhật Bản và 4,2% ở Hàn Quốc Truyền hình cáp vẫn sẽ thống trịđến năm 2010, nhưng sau đó IPTV sẽ thực sự là đối thủ cạnh tranh với truyền hình

số mặt đất và vệ tinh đối với người xem truyền hình châu Á

Trong thời gian thực tập tốt nghiệp vừa qua, được sự giúp đỡ tận tình củagiảng viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Việt Hương và tập thể các cán bộ kỹ thuậtcủa công ty cổ phần công nghệ QIS, đặc biệt là phó giám đốc kỹ thuật Thái DuyHòa, chúng em đã được nghiên cứu tìm hiểm về kỹ thuật triển khai, cũng như cácdịch vụ mà công nghệ IPTV mang lại Thấy đượckhả năng phát triển của côngnghệ này, chúng em đã quyết định chọn đề tài “Xây dựng hệ thông cung cấp dịch

vụ IPTV” làm đề tài luận văn tốt nghiệp

1.2 Phạm vi đề tài

Trong đề tài này, chúng em tập trung nghiên cứu và mô phỏng khả năngtương tác giữa server và client Trong đó server được triển khai là Adobe FlashMedia server Phía client là các PC hay là các setup box Phía client sẽ đặt ra cácyêu cầu về dịch vụ như là yêu cầu phim , các chương trình tivi …Phía server khinhận được các yêu cầu này sẽ xử lý và đáp ứng lại các yêu cầu đó Tương tự bênphía server sẽ đưa ra các chỉ thị cho client như cập nhật phiên bản mới của phầnmềm, cập nhật các hình ảnh quảng cáo có tính bắt buộc đối với gói dịch vụ đó, hiểnthị danh sách các phim, các chương trình mới được cập nhật …

Dựa vào nền tảng công nghệ là xử lý Flash với ngôn ngữ Action Scripts 3.0,với ngôn ngữ kịch bản bên phía server là PHP, Javascript và MySQL, chúng em đãthực hiện đề tài: “ Xây dựng hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV ”

Để giải quyết bài toán trên, đồ án của em tập trung vào các vấn đề sau:

 Tìm hiểu về Flash Media Server

 Tìm hiểu ngôn ngữ ActionScript, PHP, JavaScript

 Xây dựng hệ thống cung cấp dịch vụ VoD và Content delivery

Chương 2 Các khái niệm và kiến thức liên quan

2.1 TCP/IP và mô hình tham chiếu OSI

Trong quá trình phát triển của các dịch vụ viễn thông, có sự phát sinh nhiềukiểu kiến trúc mạng nhưng lại không tương thích với nhau, gây trở ngại trong việctrao đổi thông tin giữa các mạng này Để giải quyết vấn đề trên, tổ chức tiêu chuẩnhoá quốc tế đã xây dựng một mô hình tiêu chuẩn cho các mạng gọi là mô hình thamchiếu cho việc kết nối các hệ thống mở (Reference Model for Open SystemInterconnection, hay gọn hơn: OSI Reference Model)

Tuy nhiên mô hình trên đây chỉ mạng ý nghĩa lý thuyết, nó là chuẩn để chocác nhà phát triển viễn thông xây dựng các mô hình thực tế phù hợp Một trongnhững mô hình thực tế được sử dụng phổ biến trong mạng máy tính (Internet) đó là

mô hình TCP/IP Bộ giao thức TCP/IP là tổ hợp của nhiều giao thức ở các tầngkhác nhau là mô hình giản lược của OSI

Hình 2.1 Mô hình OSI & TCP/IP

Giao thức IP là giao thức lớp mạng nằm trong chồng giao thức của mô hìnhtham chiếu OSI cũng như trong chồng giao thức TCP/IP sử dụng cho mạng máytính IP là một giao thức không tin cậy (unrelible) và không liên kết(Connectionless) Dữ liệu lớp ứng dụng được chia nhỏ thành các segment với môtkích thước chuẩn, được đóng gói qua lớp mạng sau đó được đóng gói thành cáckhung dữ liệu ( frame ) tại lớp hai trước khi được chuyển đổi thành các bít được mãhóa tại lớp vật lý Lớp IP này còn có chức năng định tuyến để tìm đường đi cho cácgói tin trong mạng Tùy vào các phương pháp định tuyến khác nhau mà lớp giaothức này sẽ xây dựng nên các bảng định tuyến khác nhau

2.2 Giới thiệu về IPTV

IPTV là tên viết tắt của cụm từ Internet Protocol Television _ truyền hìnhqua giao thức Internet

ITPV theo định nghĩa chính thức như sau: IPTV được định nghĩa là các dịch

vụ đa phương tiện như truyền hình ảnh, tiến nói, văn bản, dữ liệu được phân phốiqua các mạng dựa trên IP mà được quan lý để cung cấp các cấp chất lượng dịch vụ,

bảo mật, tính tương tác, tính tin cậy theo yêu cầu (theo ITU – T FG IPTV)

IPTV là một hệ thống ở đó các dịch vụ truyền hình số cung cấp tới người

tiêu dùng đăng ký thuê bao sử dụng giao thức IP trên kết nối băng rộng IPTV được

cung cấp trên Internet nên đôi khi dịch vụ này còn gọi là Internet TV hay Web TV.IPTV thường được cung cấp cùng với dịch vụ Video-on-Demand (VoD) và cũng cóthể cung cấp cùng với các dịch vụ Internet khác như truy cập Web và VoIP, do đócòn 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 chóngkhi mà mạng băng rộng đã có mặt ở khắp mọi nơi và hiện nay đã 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 đang triển khai thăm dò 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 tựbảo vệ trước sự lấn sân của các dịch vụ truyền hình cáp Tại thị trường cung cấpdịch vụ ở Việt Nam, dịch vụ IPTV đã bắt đầu được thử nghiệm cung cấp với một sốdịch vụ cơ bản Điều này xem như là cơ hội kinh doanh dịch vụ mới của các nhàcung cấp dịch vụ tại Việt Nam, khi mà cơ sở hạ tầng mạng băng rộng đã và đangphát triển mạnh mẽ cùng với sự đòi hỏi nhu cầu của khách hàng ngày càng cao

2.2.1 Các đặc điểm của IPTV

IPTV mang một số đặc điểm sau đây:

Hỗ trợ truyền hình tương tác

Khả năng hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ phânphối toàn bộ các ứng dụng TV tương tác Các loại dịch vụ được truyền tải thông quamột dịch vụ IPTV có thể bao gồm TV trực tiếp chuẩn, TV chất lượng cao (HDTV),trò chơi tương tác, và khả năng duyệt Internet tốc độ cao

Yêu cầu về băng thông thấp

Thay vì phân phối trên mọi kênh để tới mọi người dùng, công nghệ IPTVcho phép nhà cung cấp dịch vụ chỉ truyền trên một kênh mà người dùng yêu cầu.Đặc điểm hấp dẫn này cho phép nhà điều hành mạng có thể tiết kiệm băng thôngcủa mạng

Có thể truy xuất qua nhiều thiết bị

Việc xem nội dung IPTV bây giờ không chỉ giới hạn ở việc sử dụng TV Ngườidùng có thể sử dụng máy PC hay thiết bị di động để truy xuất vào các dịch vụIPTV

2.2.2 Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV

Sơ đồ khối biểu thị các chức năng của nghiệp vụ IPTV như Hình 2.1 Từ

nguồn nội dung tới đầu cuối người dùng có hể chia làm: nghiệp vụ cung cấp và giớithiệu các nội dung, nghiệp vụ chuyển tải, nghiệp vụ tiếp nối đầu cuối và nghiệp vụquản trị

cuối đến đầu cuối, đảm bảo được băng thông cần thiết và độ ưu tiên chocác kênh truyền hình quảng bá cũng như các phiên Video theo yêu cầuđang sử dụng (phải đạt được độ mất gói và jitter tối thiểu) Băng thôngxDSL do các DSLAM cung cấp đến khách hàng phải có khả năng lên đến4-5 Mbps

2 Mạng cung cấp nội dung: Thu, nhận và xử lý các dữ liệu chương trình từcác nguồn khác nhau như vệ tinh, truyền hình mặt đất và các nguồn khác

để chuyển sang hệ thống Video Headend

3 Hệ thống Video Headend: Thu, điều chế và giải mã nội dung hình ảnh và

âm thanh từ các nguồn khác nhau và sử dụng các thiết bị mã hóa (encoder)

để chuyển đổi nội dung này thành các luồng IP multicast ở khuôn dạng mãhóa mong muốn Yêu cầu phải có thiết bị đầu cuối cho việc phát nội dungquảng bá Thiết bị đầu cuối này có khả năng mã hoá một chuỗi các hìnhảnh theo thời gian thực bằng kỹ thuật nén dùng MPEG-4 Part 10 hoặcH.264 Hình ảnh mã hoá có thể lấy từ vệ tinh, truyền hình cáp, hệ thốngtruyền hình mặt đất, máy chủ video, tape playout, v.v Sau khi mã hoá,các chuỗi (định dạng ASI, SPTS) truyền MPEG sẽ được đóng gói bằngcách sử dụng IP Streamer Sau đó sẽ truyền những chuỗi gói IP bằng cách

sử dụng giao thức UDP/IP Đầu vào của hệ thống Video Headend là cácchương trình truyền hình quảng bá, các kênh truyền hình mua bản quyềnthu từ vệ tinh, các kênh truyền hình cáp, các phim từ các nguồn khác như

tự sản xuất, từ các thiết bị VCD/DVD player, v.v

4 Hệ thống Middleware: Cung cấp khả năng quản lý thuê bao, nội dung vàbáo cáo hoàn chỉnh cùng với các chức năng quản lý EPG và STB, đồngthời vẫn duy trì tính mở cho việc tích hợp các dịch vụ trong tương lai.Middleware là một giao diện của hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV vớingười sử dụng, nó xác định danh tính cho người dùng Hiển thị một danhsách các dịch vụ mà thuê bao đó có thể sử dụng và trợ giúp lựa chọn dịch

vụ này sau khi đã xác thực danh tính của người dùng Middleware lưu lại

một profile cho tất cả các dịch vụ Middleware đảm bảo các hoạt động bêntrong của dịch vụ truyền hình một cách hoàn hảo Middleware sẽ khônggiới hạn bất kỳ hoạt động riêng rẽ nào trong hệ thống, nhưng sẽ giao tiếptrực tiếp với mỗi thành phần được hệ thống hỗ trợ Middleware hỗ trợ APIcho phép mở rộng các chức năng mới và truyền dữ liệu giữa các hệ thống

5 Hệ thống phân phối nội dung: Bao gồm các cụm máy chủ VoD và hệthống quản lý VoD tương ứng, cho phép lưu trữ các nội dung đã được mãhóa và thiết lập các chính sách phân phối nội dung một cách mềm dẻo Hệthống này cũng cho phép nhà khai thác mở rộng một cách kinh tế, phù hợpvới tải và yêu cầu dịch vụ của các thuê bao Máy chủ VoD sẽ lưu nội dungthực và cung cấp cho thuê bao khi nó nhận được sự xác thực danh tính từMiddleware Nó cho phép các thuê bao đặt và xem những bộ phim chấtlượng cao và chương trình theo yêu cầu (chương trình này được lưu trênmáy dịch vụ và truyền tải theo yêu cầu) Hệ thống này cũng cung cấpnhững chức năng điều khiển VCR như fast-forward, pause, và rewind

6 Hệ thống quản lý bản quyền số (DRM): DRM giúp nhà khai thác bảo vệnội dung của mình, như trộn các tín hiệu truyền hình hay mã hóa nội dungVoD, khi truyền đi trên mạng Internet và tích hợp với tính năng an ninh tạiSTB ở phía thuê bao DRM dùng để bảo mật nội dung các khóa giải mãcủa các thuê bao Những nội dung được tải trên những máy chủ nội dung

sẽ được mã hóa trước bằng hệ thống DRM và nó cũng cũng chỉ mã hóa nộidung broadcast để bảo mật sự phân bố đến Set-top Box (STB) Hệ thống cókhả năng hỗ trợ chức năng mã hoá trong các Headend tương ứng và cungcấp khoá mật mã cho các Headend này Hệ thống DRM chứa khoá chophần nội dung của một cơ sở dữ liệu khoá đồng thời bí mật phân phối cơ

sở dữ liệu này tới STB Hệ thống DRM cũng sẽ hỗ trợ thêm vào phần nộidung các chức năng thủ thuật trong khi xem (tua nhanh, tua lại, v.v ) Hệthống DRM sẽ dựa trên các khái niệm của hệ thống cơ sở hạ tầng khoácông cộng (Public Key Infrastructure, PKI) PKI dùng các thẻ kỹ thuật số

X.509 để xác nhận mỗi thành tố trong hệ thống DRM đồng thời để mã hoá

an toàn dữ liệu có dùng các khoá chung/riêng

7 Hệ thống quản lý mạng và tính cước: Hệ thống này quản lý và tính cướcdịch vụ truy cập của thuê bao IPTV

8 Set-top Box (STB): Thiết bị đầu cuối phía khách hàng, cho phép thu, giải

mã và hiển thị nội dung trên màn hình TV STB cần hỗ trợ các chuẩnMPEG-4/H.264 Ngoài ra, STB cũng có thể hỗ trợ HDTV, có khả năng kếtnối với các thiết bị lưu trữ bên ngoài, video phone, truy nhập web (Walledgarden), v.v STB cung cấp các ứng dụng truyền thông và giải trí STB sẽ

hỗ trợ kết nối giữa thiết bị tivi và mạng điện thoại, cũng như Internet vàthư viện ảnh ảo của nhà cung cấp dịch vụ Nó có thể giải mã những chuỗi

dữ liệu và hình ảnh đến dựa vào địa chỉ IP, đồng thời thể hiện các hình ảnhnày trên TV STB sẽ hỗ trợ chuẩn H.264/MPEG-4 Part 10 và phần mềmclient Middleware của nó sẽ được dựa trên một cấu trúc thick client, điều

đó có nghĩa là ứng dụng và dữ liệu thể hiện sẽ lưu trên STB

2.2.3 Một số dịch vụ được cung cấp bởi IPTV

Dịch vụ truyền hình: các nội dung truyền hình được quảng bá theo lịch trìnhthời gian cố định như truyền hình truyền thống Sự lựa chọn các gói kênh theo yêucầu của khách hàng có thể bao gồm các kênh truyền hình công cộng (public), cáckênh truyền hình trả tiền (pay TV), các kênh truyền hình được ưa thích, các kênh vềmua sắm, các kênh về thời trang, v.v

Dịch vụ video on demand (VOD): việc phát các nội dung truyền hình đượclựa chọn bắt đầu khi người sử dụng lựa chọn nội dung đó Thông thường, nội dung

là các bộ phim hay các phim đã được ghi lại từ một thư viện Dịch vụ này có thểđược sử dụng trong một thời gian giới hạn Các chức năng thường giống như chứcnăng của máy ghi hình (VCR) hay đầu DVD (DVD player): phát hình (play), dừnghình (pause), tua hình (fast forward), v.v

Máy ghi hình các nhân (Personal Video Recorder, PVR): PVR là một thiết bịđiện tử dân dụng cho phép ghi lại các nội dung quảng bá để xem lại ở một thời điểmsau đó

Máy ghi hình cá nhân qua mạng (Network PVR, NPVR): đây là phiên bản sửdụng trên mạng của PVR Nó có thể được xem như là một VCR ảo với việc lưu trữ

và các chức năng khác cung cấp từ mạng Nội dung truyền hình quảng bá có thểđược ghi và xem lại sau đó

Hướng dẫn chương trình điện tử (Electronic Program Guide, EPG): mộthướng dẫn để cung cấp cho người sử dụng các thông tin về các chương trình IPTVđang và sắp phát Có thể nói một EPG là phương thức để người sử dụng tìm kiếmcác nội dung của nhà cung cấp

Các dịch vụ thông tin: các dịch vụ thông tin có thể bao gồm tin tức thời sự,tin thể thao, dự báo thời tiết, thông tin về các chuyến bay, các sự kiện trong khuvực/địa phương, v.v

Truyền hình tương tác: “kênh phụ” (back-channel) IP không chỉ cung cấpkhả năng lấy thông tin mà còn cho phép tương tác với các show truyền hình hoặckhởi tạo các ứng dụng liên kết đến các chương trình đang chạy Các ví dụ điển hìnhcủa truyền hình tương tác là tham dự vào các trò chơi truyền hình, bình chọn quatruyền hình, phản hồi của người xem truyền hình, các chương trình thương mại,v.v

Các ứng dụng tương tác: sự tương tác không chỉ được liên kết đến mộtchương trình truyền hình truyền thống Đấu giá, mua sắm, dịch vụ ngân hàng là cácứng dụng truyền hình được sử dụng rộng rãi, tạo ra sự hội tụ của thiết bị và sự pháttriển các giao diện người sử dụng mới Truyền hình khiến cho việc sử dụng các ứngdụng tương tác (giống như việc sử dụng Internet) trở thành một trong những thànhphần chiếm ưu thế của IPTV/VoD tương lai Đây cũng là một yếu tố khác biệt chủyểu nhất so với truyền hình quảng bá truyền thống vốn không có một “kênh phụ”nào (có chăng là một đường điện thoại)

Các ứng dụng băng rộng: các ứng dụng dùng cho người tiêu dùng và doanhnghiệp cũng có thể được thực hiện thông qua hạ tầng IPTV/VoD như hội nghịtruyền hình, đào tạo từ xa, giám sát an ninh, v.v

Pay-per-View (PPV): là hình thức trả tiền để xem một phần chương trìnhtruyền hình, ví dụ: trả tiền để xem một sự kiện thể thao hay trả tiền để nghe một bảnnhạc Hệ thống cung cấp một kênh phim truyền hình theo hình thức PPV cho cácthuê bao

Trò chơi theo yêu cầu (Games on Demand): dịch vụ này sẽ cung cấp nhiềuloại game tùy chọn đến thuê bao từ một danh sách có sẵn IPTV yêu cầu game đơngiản dựa trên HTML

Âm nhạc theo yêu cầu (Muics on Demand): các thuê bao có thể xem nhữngclip ca nhạc theo yêu cầu, giống như dịch vụ VoD

Truyền hình của hôm trước (TV of Yesterday, TVoY): dịch vụ này cho phépthuê bao xem phim truyền hình đã được phát những ngày trước

Karaoke theo yêu cầu (Karaoke on Demand): các thuê bao có thể chọn vàxem các bài Karaoke qua Set-top Box (STB) trên TV Từ list các bài karaoke đãđược giới thiệu, thuê bao có thể mua một hoặc nhiều bài hát cùng lúc Dịch vụ sẽđược triển khai trong tương lai

2.3 Dịch vụ VoD và Content Delivery

2.3.1 Dịch vụ VoD

VoD là một dịch vụ mang lại cho khách hàng một sự mới mẻ trong phongcách giải trí Người sử dụng có thể lựa chọn các nội dung mong muốn từ một danhsách giới thiệu được hiển thị trên màn hình Khi đó nội dung yêu cầu sẽ được truyềntải từ hệ thống của nhà cung cấp dịch vụ tới màn hình TV hoặc máy tính của người

sử dụng trong thời gian thực Người sử dụng có thể điều chỉnh đoạn video tùy ýbằng các nút tác vụ như pause, fast forward, rewind hoặc có thể điều chỉnh mànhình với kích cỡ tùy ý

Các thành phần trong một hệ thống VoD

VoD streaming servers

Server được xây dựng dựa trên máy tính và các linh kiện điện Bộ cấp nguồnkhi mất điện, hệ thống vào ra tốc độ nhanh, và số lượng lớn không gian lưu trữ làcác thành phần chính của một VoD streaming server

Một cơ sở dữ liệu lớn của các file media lằm trên server Server nhận yêu cầustreaming các file từ các IPTVCDs và streaming đến IPTVCDs đó Bảng sau liệt kêcác loại nội dung mà có thể được lưu trữ trên một VoD server

Bảng 2.1 Các nội dung lưu trữ trên VoD server

Kích thước và khả năng của server hỗ trợ các đặc tính sau:

1 Khả năng streaming hiện đại: streaming yêu cầu việc nhận dữ liệu và truyềnqua bus bên trong server và gửi ra ngoài qua một cổng mạng đến mạng IP

2 Khả năng bền bỉ của các phần cứng và phần mềm: server hoạt động liên tụckhông nghỉ và phải đáp ứng lại một số lượng yêu cầu rất lớn do đó khả năng hỏngphải được tính đến phải có kiến trúc bus dự phòng bên trong, nhiều bộ xử lý đểhoàn thiện khả năng của server Phải đảm bảo được rằng các lỗi đơn xảy ra với cácthành phần trong server không ảnh hưởng đến hệ thống

3 Khả năng lưu trữ dung lượng cao: để đáp ứng được yêu cầu của dịch vụserver phải có khả năng lưu trữ nhiều terabytes và khả năng mở rộng khả năng lưutrữ khi cần

4 Khả năng giám sát: các phần mềm được yêu cầu để theo dõi sự thực thi củacác thành phần trong server và thông báo khi thành phần nào không thực thi đượcmức yêu cầu

5 Khả năng leo thang: server phải cho phép được sự truy nhập đồng thời củanhiều thuê bao cùng lúc có thể là hàng trăm trong một vài trường hợp có thể lên đếnhàng ngàn thuê bao cùng lúc

6 Khả năng hỗ trợ nhiều đinh dạng file: server có khả năng streaming nhiềuloại nội dung như MPEG-2, VC1, và H.264/AVC qua một mạng phân bố băng rộng

7 Khả năng tương tác với hệ thống khác trong mạng bao gồm:

 Hệ thống thanh toán

 Hệ thống quản lý bản quyền số và điều kiện truy nhập để bảo vệ nộidung được lưu trữ

 Hệ thống mã hóa để nén tín hiệu tivi số đi vào

8 Khả năng đáp ứng các yêu cầu chương trình trực tiếp: server phả có khả năngnhận các tín hiệu trực tiếp từ các chương trình trực tiếp nén lại và streaming đếnthuê bao yêu cầu với sự chênh lệch với chương trình trực tiếp trong khoảng thời mộtvài giây

Kiến trúc phần cứng của một VoD server bao gồm 4 thành phần chính là:thiết bị lưu trữ, bộ xử lý và bộ nhớ, kết nối mạng và phần mềm Sự tương tác giữacác thành phần đó được diễn ra như sau Một yêu cầu được đưa đến thì nội dungđược yêu cầu được lấy từ thiết bị lưu trữ đưa đến bộ nhớ để xử lý sau đó hệ thốngmạng sẽ gói dữ liệu video vào gói IP và streams trên mạng Phần mềm sẽ có nhiệm

vụ quản lý các tiến trình xử lý trên Chúng ta sẽ khảo sát các thành phần ngay sauđây

Thiết bị lưu trữ

Server được sử dụng như là một kho lưu trữ trung tâm để cung cấp nội dungcho dịch vụ VoD Khi mà dịch vụ phát triển sẽ cần phải hoàn thiện và mở rộng hệthống lưu trữ để đáp ứng với các yêu cầu ngày phong phú Vì vậy hệ thống lưu trữ

phải có khả năng dễ dàng mở rộng Có 3 loại hệ thống lưu trữ chính được sử dụngbởi VoD server để xắp xếp và stream nội dung theo yêu cầu-đĩa cứng từ hoạt độngnhờ moto, đĩa nhớ bán dẫn và thiết bị lưu trữ lai.

Ổ cứng cơ học

VoD server hỗ trợ một số ổ đĩa loại này nhiều gigabyte để và có thể lưu trữhàng ngàn giờ của nội dung có thể được yêu cầu Phần lớn các VoD server đều hỗtrợ khả năng thêm vào các mảng đĩa để tăng khả năng lưu trữ ổ cứng có thể bị lỗi

và sẽ gây ra gián đoạn trong việc cung cấp dịch vụ và để chống lại điều này có mộtcông nghệ được gọi là Redundant Array of Independent Disks (RAID) được sửdụng để khắc phục sự kiện ổ cứng bị hỏng Công nghệ RAID đã được sử dụngnhiêu năm bởi công nghiệp IT để hoàn thiện sự thực thi vào ra và bảo vệ lại sự hỏngcủa một ổ đĩa đơn Công nghệ này đã được nền công nghiệp VoD chấp nhận đểkhắc phục sự cố hỏng ổ đĩa trong quá trình truy nhập nội dung RAID là một loại hệthống quản lý file mà cho phép chia sẻ dữ liệu số qua nhiều ổ cứng Vì vậy, mộtphần của mỗi video được lưu trữ qua một mảng đĩa Từ khía cạnh người dùngRAID kết hợp nhiều đĩa vào một mảng và mảng này xuất hiện như một hệ thốngfile đơn trên một hệ thống đia đơn Có một số các mức khác nhau của RAID, nhưngchỉ RAID mức 5 là được sử dụng trong VoD server Công nghệ RAID 5 được sửdụng rộng rãi bởi VoD bởi vì nó tạo hiệu quả trong việc sử dụng không gian ổ đĩa,cung cấp một sự thực thi cao khi truy nhập file, và đưa ra một sự bảo vệ tốt Dunglượng lư trữ của server mà sử dung loại ổ này có thể dễ dàng tăng bởi thêm ổ mớiđến mảng ổ của VoD server

Ổ đĩa cứng bằng bán dẫn

Nhiệm vụ chính của đĩa cứng là lưu trữ và cho phép lấy nội dung lưu trữ.Trong hoàn cảnh của một hệ thống VoD, tần suất của việc đọc và ghi dữ liệu là rấtlớn Do đó, một vài VoD server sử dụng SSMDs để lưu trữ dữ liệu Không giốngnhư ổ cơ học SSMDs không chứa các thành phần chuyển động và sử dụng chip nhớ

flash để lưu trữ thay vì ổ đĩa từ để lưu trữ nội dung Khi có một yêu cầu streamđược nhận bởi server SSMD lấy tiêu đề của video và bắt đầu quá trình streaming.

Khả năng để truy nhập nội dung ở tốc độ cao hơn khi so với hệ thống ổ cứng

cơ học là ưu điểm chính của loại ổ này

Thiết bị lưu trữ lai

Lưu trữ dựa trên sự hòa trộn giữa ổ cơ học và ổ flash Trên server mà đượccấu hình để hỗ trợ ổ lai thì ổ flash thường để lưu trữ những nội dung được yêu cầunhiều Và ổ cơ để lưu trữ các video ít yêu cầu

Công nghệ xử lý và bộ nhớ

Vi xử lý có khả năng lớn được sử dụng trong video server để có thể đươngđầu với sự truy nhập cùng lúc và phân phối một số lượng lớn video stream Sốlượng của vi xử lý trên server lớn theo hàm mũ với khả năng stream Thêm vào một

số vi xử lý có khả năng tính toán lớn, một video server cũng yêu cầu một hệ thống

bộ nhớ được gọi là RAM, để cung cấp buffering và caching cho nội dung VoD Cácthuật toán thường được sử dụng bởi VoD server để xác định nội dung nào sẽ được

lưu trữ trong bộ nhớ

Kết nối mạng

Cho đến thời gian gần đây VoD servers sử dụng các port truyền thống nhưnDVB cho phép Asynchronous Serial Interface (ASI) và ATM ports cho vận chuyểnluồng video MPEG-2 qua mạng Những giao giện này đã làm việc tốt cho sự pháttriển của hệ thống VoD trong những thời gian trước đây Mặc dù vậy, chúng có mộtvài hạn chế như khả năng mở rộng và một khả năng có hạn để điều khiển số lượnglớn của cac luồng video Do đó, hiện nay server đã chuyển sang sử dụng các giaodiện GigE và 10GigE Mỗt port của GigE cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ1000Mbps và khả năng mang 240 luồng video cùng lúc với một tốc độ trung bình3.8Mbps Điều này là khá tốt so với ASI port chỉ có khả năng điều khiển 40 luồngMPEG-2

Các phần mềm chạy trên server

Việc sử dụng phần mềm nào trên server là tùy vào mỗi nhà cung cấp dịch vụVoD nhưng có thể phân ra các loại phần mềm được sử dụng dựa vào chức năng củachúng

Quản lý luồng dữ liệu số: thiết lập, kết thúc và điều khiển một phiênstreaming là chức năng chính của phần mềm server Các bước thiết lập một phiênstreaming giữa một client IP set-top box và server được chỉ ra ở hình sau:

Hình 2.3 Các bước thiết lập một phiên làm việc của IPTV

1 Khởi đầu truyền thông với hệ thống CA dựa trên một yêu cầu từ IP set-topbox, phần mềm server sẽ giao tiếp với hệ thống CA để xác định nếu thuê bao IPTV

đã được cho phép để yêu cầu dịch vụ

2 Tìm ra một VoD server phù hợp mỗi lần sự cho phép đã được thẩm tra, phầnmềm đưa ra một VoD server hợp lý để đáp ứng yêu cầu Vị trí của server này phụcthuộc vào địa chỉ IP của set-top box

3 Gửi một khóa mã hóa qua mang mỗi lần server đã được chỉ định, hệ thống

CA sẽ gửi một khóa giải mã đến set-top box để có thể giải mã nội dung gửi về từserver

4 Gửi các tham số IP các tham số của lớp vận chuyển và điạ chỉ IP của VoDcũng được gửi đến set-top box.

5 Quá trình streaming bắt đầu băng thông sẽ được cấp phát và quá trìnhstreaming cũng được bắt đầu Set-top box sử dụng một giao thức được gọi là RealTime Streaming Protocol(RTSP) để quản lý luồng stream

Trong khi stream đã thực sự ở trên mạng, chức năng của server để đảm bảorằng nếu có lỗi xảy ra thì quá trình streaming vẫn tiếp tục

Cập nhật nội dung số: một phần mềm phải có khả năng để tự động cập nhậtnội dung video Nội dung video cần được cập nhật một cách tự động từ cácnguồn cung cấp nội dung

Quản lý bản sao: vì một hệ thống VoD có nhiêu server đặt ở nhiều nơi nênkhi cập nhật một nội dung mới thì cần đưa đến các server ở cạnh mạng.Quản lý Metadata : một cơ sở dữ liệu tập trung được sử dụng để lưu trữnhưng thuộc tính hoặc metadata mà được gắn với mỗi file được lưu trữ.Metadata được định dạng chung như file XML và cung cấp miêu tả dữ liệu

về mỗi video Metadata được sử dụng để kiếm nội dung được lưu trữ trênserver Các loại metadata được gắn với mỗi video

 Tên nhà sản xuât

 Miêu tả

 Ngày video được tạo ra

 Sơ lược về video

 Tốc độ

 Thời gian của movie

 Diễn viên và đạo diễn

 Thể lọai

 Chi tiết về đăng ký

 Chi tiết về bản quyền

Khả năng tìm kiếm khả năng tạo mục lục của phần mềm bên server cho phépngười sử dụng để có thể tìm kiếm nội dung.

Quản lý quyền sử dụng tài sản số: phần mềm trên server phải cung cấp mộtgiao diện bên ngoài đến –điều kiện sử dụng, quản lý bản quyền số và quản lý sửdụng các tài nguyên số

Giao tiếp với IPTVCDs chức năng này phải chuyển các thông tin về cácmedia đã được sẵn có trên server về phần mềm ứng dụng cài đặt trên client

Các mô hình kiến trúc của video server

Khi yêu cầu nội dung của dịch vụ VoD tăng theo thời gian một server đơnthường không đủ khả năng hỗ trợ tất cả yêu cầu của tất cả thuê bao Do đó, nó thực

sự cần thiết để thêm các server đến mạng Chia xẻ việc xử lý các yêu cầu từ cácIPTVDSs trong vài server để đảm bảo tất cả các yêu cầu từ người sử dụng cuối sẽđược thực thi trong khả năng hiệu quả nhất Vị trí của các server thêm vào này cóthể là ở trung tâm hoặc là ở một vùng xa trung tâm và gần với các IPTVCDs Cả haicách này đều được thảo luận ở dưới

Mô hình kiến trúc tập trung

Một khả năng để phân phối các nội dung video trên một mạng là để vị trí củacác server trong một vị trí tập trung, cái được gọi là trung tâm dữ liệu IPTV Từđiển nhìn công nghệ, một kiến trúc tập trung bao gồm một số các server riêng lẻ vàotrong từng cụm Mỗi server được kết nối đến nhau qua một công nghệ kết nối tốc độcao và có thể truyền theo hai hướng như Fast Ethernet Hình sau chira một ví dụ vềkiến trúc server tập trung được sử dụng để phân phối dịch VoD

Hình 2.4 Mô hình kiến trúc tập trung của VoD server

Biểu đồ đưa ra 4 server được kết nối qua một chuyển mạch Gigabit Cấuhình này cho phép tốc độ truyền dẫn giữa các server rất cao Mỗi server trong mộtcụm sẽ hoạt động như một thành phần cung cấp dịch vụ VoD Vì vậy khi một yêucầu đến cụm này thì bất cứ server nào cũng cho phép quá trình streaming bắt đầutrên mạng

Kiểu kiến trúc này cho phép xử lý một cách linh hoạt trong việc thêm hayloại bỏ một server ra khỏi mạng mà không ảnh hưởng đến việc cung cấp dịch vụ Sốserver được kết nối vào trong một cụm phụ thuộc vào các nhân tố sau:

 Kích thước của thư viện nội dung

 Tốc độ gia tăng của các thuê bao

Mô hình tập trung có các ưu điểm như tạo sự dễ dàng trong việc quản lý nộidung, đảm bảo sự phân phối dịch vụ một cách liên tục nhưng để có thể phân phốidịch vụ đến thuê bao cần có một mạng có băng thông cao

Mô hình kiến trúc phân bố

Khi các yêu cầu về nội dung có độ nét cao thì kích thước thư viện nội dung

mở rộng rất nhanh, một vài nhà cung cấp đưa ra kiến trúc phân bố các server Kiểukiến trúc duy trì một cụm server tại trung tâm dữ liệu IPTV còn các server thêm vàođược đặt ở vùng gần với thuê bao

Kiến trúc phân bố điển hình được sử dụng để cung cấp các nội dung mới mà

có nhiều yêu cầu Việc thay thế các nội dung trên server sẽ được thực hiện bởi trungtâm dữ liệu IPTV Kiến trúc này là một cơ chế hữu ích để giảm yêu cầu về băngthông của mạng phân phối

Hình 2.5 Mô hình kiến trúc phân bố của VoD server

Một ví dụ về kiến trúc phân bố được chỉ ra ở hình trên Các thuê bao khôngkết nối đến trung tâm dữ liệu IPTV mà được nối đến các server gần mình nhất vàđược đáp ứng yêu cầu tại đó Nếu như yêu cầu mà server này không đáp ứng được

sẽ được chuyển hướng sang server khác hoặc chuyển về trung tâm dữ liệu IPTV

Vị trí của server gần các thuê bao nên giảm lưu lượng mạng truyền trênmạng xương sống IP Mục đích của các server này là để cung cấp các nội dungđược yêu cầu thường xuyên Kiểu kiến trúc này yêu cầu nhiều thiết bị lưu trữ hơnkiểu kiến trúc tập trung bởi vì nội dung được giữ ở trung tâm dữ liệu và bản sao của

nó thì được đặt ở remote server Sự sao chép của nội dung dữ liệu từ trung tâm dữliệu đến các cụm server ở gần thuê bao diễn ra khi nội dung đang được stream đếnclient hoặc ở bất kỳ thời gian nào trong ngày khi lưu lượng trên mạng thấp

Tổng quan về RTSP

RTSP là viết tắt của Real-Time Streaming Protocol là một giao thức lớp ứngdụng mà cho phép IPTVCDs để thiết lập và điều khiển luồng của IPTV stream.Hình liệt kê các lệnh hỗ trợ bởi RTSP và hình chỉ ra một quá trình thiết lập mộtphiên dựa trên RTSP

Bảng 2.2 Các lệnh trong RTSP

quan trọng của thông tin như một URLcủa nội dung được yêu cầu và một chỉ

số cổng để sử dụng trao đổi dữ liệu.Server phản hổi lại sau khi nhận đượclệnh này và cấp phát tài nguyên hợp lý

để stream đến clientPLAY and RECORD Mỗi lần lệnh SETUP đã được xử lý

lệnh PLAY được sử dụng để khởi

động truyền nội dung yêu cầu Trongtrường hợp bình thường nội dungvideo sẽ được chơi qua mạng từ đầuđến cuối

dừng việc gửi nội dung yêu cầu từserver tới client

nội dung IPTV đến một loại thiết bịlưu trữ riêng

streaming kết thúc mọi tài nguyên đãcấp phát đều được giải phóng

chuyển thông tin kênh và dịch vụ IP

mô tả chi tiết về đối tượng được yêucầu

Hình 2.6 Quá trình thiết lập phiên với RTSP

Đặc điểm chính của RTSP:

 Client-Server Computing Model RTSP hoạt động sử dụng chế độ server Dưới chế độ này 3 liên kết riêng lẻ được thiết lập để cung cấp sựtruyền thông giữa RTSP client đang chạy trên một IPTVCD và một VoDserver được chỉ ra ở hình dưới

client-Hình 2.7 Các kết nối hình thành trong phiên làm việc IPTV

1 Một liên kết báo hiệu ngoài được thiết lập để mang thông tin điềukhiển RTSP Giao thức lớp vận chuyển được sử dụng bởi liên kếtnày có thể là TCP hoặc UDP Trong trường hợp một mạng DVB,một liên kết TCP bền vững được sử dụng Ngoài việc mang cácthông tin điều khiển kết nối này còn mang cả nội dụng của IPTV

2 Một liên kết RTP dựa trên UDP đượ thiết lập để mang nội dungIPTV được mã hóa

3 Liên kết thứ 3 này mang RTCP trên UDP để mang các thông tinđồng bộ Sẽ cung cấp các phản hồi về server dựa trên chất lượngcủa luồng đang được phân phối đế IPTVCD

 Hỗ trợ cả unicast và mutilcast RTSP cho phép để điều khiển cả các luồngmulticast và unicast Nhưng trong luồng mutilcast không cho phép khả năngtua nhanh, tua lùi