Video streaming được định nghĩa là một “dòng chảy” video.nghĩa là video được truyền liên tục từ một nguồn đến một đích nào đó thông qua internet. Video streaming thường được sử dụng trong lĩnh vực giải trí và dạy học,dùng để lưu trữ các tập tin video hoặc các bài học, cung cấp cho người dùng các tiện ích như tìm kiếm,liệt kê và khả năng hiện thị hoặc hiển thị lại các dữ liệu video theo yêu cầu. Với các định dạng tặp tin video truyền thống,dữ liệu chỉ có thể hiển thị khi đã được tải về toàn bộ, vì vậy đối với các tập tin video chất lượng cao có dung lượng lớn thì công việc này rất tốn thời gian Video Streaming tiết kiệm thời gian cho người dùng bằng cách sử dụng các công nghệ giải nén kết hợp với hiển thị dữ liệu đồng thời trong lúc vẫn tiếp tục tải video về
Trang 1TIEU LUAN
VIDEO STREAMING
GiẢNG VIÊN: TRẦN THÚY HÀ
SINH VIÊN : TRỊNH THỊ KIM TUYẾN
NGUYỄN THỊ THÁI HÀ TRẦN MẠNH TiẾN
Trang 2MỞ ĐẦU
Video streaming được định nghĩa là một “dòng chảy” video.nghĩa là video được truyền liên tục từ một nguồn đến một đích nào đó thông qua internet Video streaming thường được sử dụng trong lĩnh vực giải trí và dạy học,dùng để lưu trữ các tập tin video hoặc các bài học, cung cấp cho người dùng các tiện ích như tìm kiếm,liệt kê và khả năng hiện thị hoặc hiển thị lại các dữ liệu video theo yêu cầu Với các định dạng tặp tin video truyền thống,dữ liệu chỉ có thể hiển thị khi đã được tải về toàn bộ, vì vậy đối với các tập tin video chất lượng cao có dung lượng lớn thì công việc này rất tốn thời gian
Video Streaming tiết kiệm thời gian cho người dùng bằng cách sử dụng các công nghệ giải nén kết hợp với hiển thị dữ liệu đồng thời trong lúc vẫn tiếp tục tải video về!
Trang 3NỘI DUNG
Một số phương thức phân luồng video
Mô hình hoạt động tổng quát của hệ thống Kiến trúc hoạt động video streaming Kiến trúc hệ thống video streaming Giới thiệu video streaming
Phần
1
2 3
4 5
Các giao thức được sử dụng trong dịch vụ truyền Luồng video
6
Trang 4STREAMING VIDEO
Video streaming là một kỹ thuật được sử dụng khá phổ biến trong các ứng dụng mạng nó cho phép sử dụng cách thức phát lại các đoạn video được lưu trữ trên các máy tính trên mạng tới người dùng đầu cuối muốn xem đoạn video đó mà không cần tải về các thiết bị cá nhân( laptop , smart phone, pc…)
Thực chất streaming video là quá trình chia nhỏ các file video thành các frame , rồi lần lượt gửi các frame
đó tới một bộ đệm trên máy tính của người xem và hiển thị nội dung của các frame đó; ban đầu bên nhận sẽ nhận sẽ lấy về một phần chia nhỏ của dữ liệu video và hiển thị những phần video đã nhậ được, đồng thời trong lúc hiển thị các gói dữ liệu còn lại vẫn tiếp tục được tải về để kịp cho việc hiển thị tiếp theo.
Trang 5STREAMING VIDEO
Video streaming được thể hiện dưới 2 dạng:
video theo yêu cầu(on demand): các video được lưu trữ trên máy chủ đa phương tiện và được truyền đến người xem khi có yêu cầu người dùng có toàn quyền để hiển thị cũng như thực hiện các thao tác khác như tua, dừng, … đối với video này.
video thời gian thực (live video): dữ liệu video được biến đổi trực tiếp từ nguồn cung cấp
theo thời gian thực
Quá trình streaming video tuân thủ chặt chẽ về mặt thời gian hay nói cách khác là tuân thủ chặt chẽ theo giao thức RTSP, RTP,RTCP.
Trang 6KiẾN TRÚC HỆ THỐNG VIDEO STREAMING
Hệ thống video streaming bao gồm 3 khối: streaming server, client/receiver và internet
Trang 7KiẾN TRÚC HỆ THỐNG VIDEO STREAMING
• Video và âm thanh gọi là dữ liệu thô được nén bằng cách sử dụng các thuật toán nén video và âm thanh rồi sau đó được lưu trong thiết bị lưu trữ
• Theo yêu cầu từ khách hàng, một máy chủ streaming sẽ lấy video và âm thanh nén dữ liệu trong các thiết bị lưu trữ và sau đó cùng với lớp ứng dụng QoS là mô-đun kiểm soát điều chỉnh các video và âm thanh thành các luồng bit theo tình trạng mạng lưới
và các yêu cầu QoS
• Sau đó sử dụng các giao thức truyền tải nén các chuỗi bit rồi gửi các gói tin video và âm thanh qua mạng Internet
• Để nâng cao chất lượng truyền video và âm thanh được truyền liên tục, dịch vụ phân phối được triển khai trên mạng Internet cho các gói tin được gửi đến người nhận, sử dụng giao thức RSTP đi qua các lớp vận chuyển và sau đó được xử lý bởi lớp ứng dụng trước khi được giải mã ở các bộ giải mã video và âm thanh
• Để đồng bộ hóa giữa video và âm thanh , các cơ chế đồng bộ truyền thông được yêu cầu
Trang 8KiẾN TRÚC HoẠT ĐỘNG VIDEO STREAMING
một hệ thống video streaming hoạt động bao gồm 3 thành phần: web server, server và client.
Trang 9KiẾN TRÚC HoẠT ĐỘNG VIDEO STREAMING
WEB SEVER:
là máy chủ có dung lượng lớn,tốc độ cao,nơi lưu trữ các thông tin về các website có cung cấp dịch vụ chia sẻ video trực tuyến cùng với những thông tin liên quan khác
Khi máy chủ web nhận yêu cầu từ máy khách về xem một video có trong danh sách video mà website cung cấp,thì nó sẽ gửi về máy khác đoạn mã html tĩnh chứa tập tin embeded flash và tập tin xml chứa thông tin của video đó
SEVER:
Server là một máy chủ gồm có: Ổ cứng (Hard disk) chứa dữ liệu và máy chủ quản lý dùng quản lý quá trình kết nối của các máy khách (thông qua một cổng nhất định)
Trang 10KiẾN TRÚC HoẠT ĐỘNG VIDEO STREAMING
SERVER:
Hard Disk: Ổ cứng lưu trữ tập tin video của nhà cung cấp
Server Manager:
Tạo máy chủ với cổng được lựa chọn, chờ người dùng kết nối tới
Quản lý người dùng kết nối dựa trên IP
Quản lý những tập tin video đã được đưa vào cache
Quản lý việc lựa chọn gửi phần nào của tập tin video về cho người dùng
Máy chủ Video Streaming:
Khi nhận được yêu cầu từ phía người dùng lấy một tập tin video, máy chủ Video Streaming tìm tập tin đó dưới ổ cứng và đẩy vào thiết bị Caching
Tại thiết bị Caching, tập tin video được cắt ra thành nhiều gói nhỏ để lưu trữ
Trang 11KiẾN TRÚC HoẠT ĐỘNG VIDEO STREAMING
SERVER :
Máy chủ Video Streaming:
Sau đó từng gói của tập tin video sẽ được đưa qua một cơ chế nén và mã hóa trước khi gửi về người dùng
CLIENT:
– Truy cập vào web browser, chọn tập tin video cần xem và bấm play, lệnh yêu cầu play tập tin video sẽ được gửi lên máy chủ Web
– Web browser sẽ nhận software player (trong đoạn mã html tĩnh chứa tập tin embeded flash) và thực hiện kết nối với server
– Software player nhận những video stream và thực hiện việc giải nén, giải mã trước khi hiển thị Video lên cho người dùng
Trang 12MÔ HÌNH HoẠT ĐỘNG TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG
Hình: mô hình hoạt động tổng quát của hệ thống
Trang 13MÔ HÌNH HoẠT ĐỘNG TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG
Hình mô tả chi tiết hoạt động bên server
Trang 14MỘT SỐ PHƯƠNG THỨC PHÂN LuỒNG VIDEO
Trên thực tế có 3 cách truyền video cơ bản: unicast, multicast và broadcast
Tuy nhiên mutilcast là cách thức truyền hiệu quả nhất
Với multicast, một cây multicast sẽ được hình thành với nguồn là gốc của cây và các thành phần còn lại có thể là đầu cuối hoặc có thể là các router Điều này tùy thuộc vào các công nghệ multicast khác nhau Thay
vì việc nút nguồn nhân bản gói tin và gửi đến từng nút trong nhóm thì nó chỉ truyền cho một hoặc vài nút nhất định và các nút này có nhiệm vụ sao chép và truyền gói tin theo cây multicast.
• Trong IP multicast, các router sẽ đóng vai trò là nút trung gian trong cây multicast và có trách nhiệm sao chép gói tin rồi truyền cho các nút ứng dụng Ở đây, các nút này sẽ đóng vai trò là ngọn của cây.
• Trong IP multicast, mỗi nút sẽ gửi yêu cầu một router gắn với nó khi muốn gia nhập hoặc rời khỏi nhóm Sau đó các router multicast sẽ trao đổi các thông tin về việc quản lý nhóm thông qua cây multicast IP multicast là giải pháp hiệu quả nhất cho các kỹ thuật video streaming qua Internet và các ứng dụng video streaming thời gian thực.
Trang 15MỘT SỐ PHƯƠNG THỨC PHÂN LuỒNG VIDEO
IP MULTICAST:
• Tuy nhiên, triển khai video streaming trên IP multicast gặp khá nhiều khó khăn:
– Khi triển khai trên hệ thống lớn như Internet, các router phải lưu trữ rất nhiều trạng thái của các nhóm Đây thực sự là một vấn đề lớn khi số nhóm tăng lên cao
– Tạo và duy trì một cây multicast mất rất nhiều tài nguyên và thời gian
– Khi có quá nhiều kết nối hoặc một nút mạng không hoạt động sẽ gây ra rới mạng và phải sửa chữa lại nhiều phần của cây
– Việc cân bằng tải và định tuyến lại cây chưa được xử lý thật tốt
Trang 16MỘT SỐ PHƯƠNG THỨC PHÂN LuỒNG VIDEO
IP MULTICAST:
• Vấn đề lớn nhất của việc triển khai IP Multicast là chi phí để thay thế lại hạ tầng mạng đã được xây dựng là cực kỳ lớn Do vậy, nhiều nghiên cứu đã chuyển sang hướng nghiên cứu về các ứng dụng multicast lớp ứng dụng, nhằm khắc phục những nhược điểm trên
• Khái niệm multicast lớp ứng dụng chỉ đơn giản là việc thi hành multicasting như một dịch vụ lớp ứng dụng chứ không phải như một dịch vụ lớp mạng
• Multicast lớp ứng dụng không thay đổi và phá vỡ hệ thống mạng
• Khi truyền multicast ở lớp ứng dụng, các gói tin không được nhân bản tại các bộ định tuyến giống như mô hình multicast nguyên thủy (IP multicast) mà việc nhân bản gói tin sẽ được thực hiện tại các máy đầu cuối Về mặt logic, các máy đầu cuối tạo nên một mạng phủ và giao thức truyền thông multicast phải xây dựng và duy trì việc truyền multicast trên mạng phủ này Trong multicast lớp ứng dụng, các công việc điều khiển như gia nhập nhóm, rời khỏi nhóm, sao lưu và chuyển tiếp gói tin, định tuyến multicast… đều được thực hiện tại điểm đầu cuối (end system hoặc proxy) Do đó, nó không đòi hỏi sự hỗ trợ của các nút trung gian như bộ định tuyến hoặc máy chủ
Trang 17CÁC GIAO THỨC ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG DỊCH VỤ TRUYỀN LuỒNG VIDEO
• Giao thức được thiết kế và chuẩn hóa cho truyền thông giữa khách hàng và các máy chủ streaming Giao thức có thể được chia làm 3 loại: giao thức tầng mạng như Internet Protocol (IP), giao thức tầng giao vận như Use Datagram Protocol (UDP) và giao thức điều khiển phiên như Real – time Streaming Protocol (RTSP)
• Video Streaming sử dụng các giao thức RTSP, MMS, HTTP… để truyền dữ liệu theo dạng luồng qua mạng Internet, đồng thời sử dụng các chuẩn nén để giảm dung lượng dữ liệu, cung cấp khả năng nén dữ liệu tại nhiều mức nén, nhiều kích thước hiển thị để
có thể phù hợp với độ rộng băng thông của nhiều mạng truyền dẫn để tối ưu hoá việc truyền dữ liệu qua mạng Cũng chính vì vậy việc truyền các Video Streaming qua mạng sẽ phụ thuộc rất nhiều vào các sản phẩm phần mềm máy chủ luồng Video
