Điện tử viễn thông bao cao nhom1 vod khotailieu

Sự phổ biến về việc thuê video cho thấy khách hàng rất thích thú với việc có nhiều dịch vụ và được điều khiển thông qua sự sắp xếp lịch của họ hơn là các kênh phát một cách nhàm chán the

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÀI BÁO CÁO MÔN: MẠNG MÁY TÍNH

CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU VỀ DỊCH VỤ VIDEO on DEMAND

Giảng viên : TS LÊ ANH NGỌC

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay , khi mà công nghệ số được ứng dụng rộng rãi vào mọi lĩnh vực, đã tạo nên những giá trị to lớn về tinh thần cho con người Một trong những ứng dụng phổ biến là các dịch vụ về truyền hình số qua các hạ tầng mạng của các nhà mạng viễn thông Từ những kênh truyền hình với độ nét cao tới các kênh phim truyện , các dịch vụ đa dạng về giải trí , thông tin , kinh tế , xã hội , tất cả đều được xây dựng một cách tối ưu để đáp ứng nhu cầu giải trí của con người Các dịch vụ về video cũng là một trong những sự quan tâm lớn của cả khách hàng và các nhà mạng viễn thông Sự phổ biến về việc thuê video cho thấy khách hàng rất thích thú với việc có nhiều dịch vụ và được điều khiển thông qua sự sắp xếp lịch của họ hơn là các kênh phát một cách nhàm chán theo khung giờ cố định của nhà mạng Trong thực tế , khi mà một khách hàng chợt nhớ ra một bộ phim đã xem trailer trên internet , và muốn xem bộ phim này ngay lập tức thì thay vì phải đến rạp chiếu phim , khách hàng có thể ở nhà , tận hưởng bộ phim hay với một dịch vụ cực kì hữu ích đó là “ Dịch vụ video theo yêu cầu ” ( Video on Demand -VoD )

Dưới sự hướng dẫn của giảng viên T.s Lê Anh Ngọc, sau đây nhóm chúng em xin trình bày tất cả những hiểu biết về dịch vụ Video on Demand Trong quá trình tìm hiểu không thể tránh khỏi những sai sót nên chúng em mong thầy hướng dẫn thêm để bài báo cáo được hoàn chỉnh hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, tháng 3 năm 2015

Nhóm 1

Mục Lục

Lời mở đầu ……… 1

Danh Sách Hình Ảnh

Hình 1 : Một hệ thống VoD cơ bản ……… 8

Hình 2 : Giao tiếp giữa client và server……… 10

Hình 3 : Hệ thống Centralized VoD … ……… 11

Hình 4 : Hệ thống Centralized với bộ đệm cục bộ Local buffer………… 12

Hình 5 : Hệ thống Distributed VoD ……… 13

Hình 6 : Hộp Set-top box ……… 14

Hình 7 : Mô hình mạng cho các hệ thống VoD………….……… 17

Hình 8 : Mô hình mạng SONET ……… 19

Hình 9 : Mô hình ATM chuẩn ……… 20

Hình 10 : Mô hình mạng ATM ……… 22

Hình 11 : Mạng phân bố cục bộ ADSL……… 23

Hình 12 : Hệ thống phân cấp lưu trữ VoD ……… 24

Hình 13 : Hệ thống tổng thể của VoD ………25

Hình 14 : Biểu đồ dòng dữ liệu của một server VoD……… 27

Hình 15 : Cấu trúc của RAID ………33

Phần 1 : Khái Quát Về VoD

1.1 Khái niệm về VoD

 Video on Demand (VoD) là một hệ thống đa phương tiện tương tác hoạt động như truyền hình cáp, sự khác biệt là các khách hàng có thể chọn một bộ phim

từ một cơ sở dữ liệu video lớn Khách hàng riêng lẻ trong một khu vực có thể xem các chương trình khác nhau khi họ muốn thay vì phải xem vào một thời gian phát sóng cụ thể

 Thực tế , VoD là một dịch vụ thuê video điện tử nhưng có những ưu điểm là đưa ra những yêu cầu ngay trên màn hình , có ngay tức thì , điều khiển giống như các đầu video (VCR)

Hình 1 :Một hệthốngVoD cơ bản

1.2 Chức năng

 Tải về và streaming video theo yêu cầu trên hệ thống cung cấp cho người dùng một tập hợp lớn các chức năng của một chương trình VCR bao gồm cả

Public Network

tạm dừng, tua tới, tua nhanh, chậm về phía trước, quay lại chậm, nhảy đến trước / sau khung v.v Các chức năng này được gọi là "trick modes”

 VoD có thể chuyển tải nội dung thông qua một hộp set-top, máy tính hay các thiết bị, cho phép xem trong thời gian thực, hoặc tải về một thiết bị như máy tính, máy ghi video kỹ thuật số (còn được gọi là máy ghi video cá nhân) hoặcthiết bị cầm tay media player để xem bất cứ lúc nào

 Đa số các nhà cung cấp truyền hình cable và các công ty viễn thông cung cấpdịch vụ dựa trên VOD streaming, bao gồm pay-per-view và nội dung miễn phí, nhờ đó mà người dùng có thể mua hoặc chọn một chương trình phim truyền hình và nó bắt đầu được thiết lập để phát trên truyền hình gần như ngay lập tức, hoặc tải đến một DVR thuê từ nhà cung cấp, hoặc tải vào một máy tính, để xem trong tương lai

 SVoD ( Subscription Video on Demand ) : Là một loại thuê bao có kì hạn củaVoD , cho phép khách hàng xem tất cả nội dung chương trình trên một kênh

có phí thông qua lịch chương trình của khách hàng Dịch vụ này cho phép thưởng thức theo chương trình sắp xếp của riêng khách hàng

 PVR ( Networked Personal Video Recorder ) : PVR đang dần trở nên phổ biến để ghi hình các chương trình biểu diễn trên tivi và cho phép xem lại trong thời gian sau đó Một PVR tích hợp với một đĩa cứng trong một STB ( Set Top Box ) để ghi các chương trình ở dạng nén tín hiệu số để xem lại sau

đó

 Giáo dục và đào tạo từ xa , các dịch vụ cảnh báo , dịch vụ phục vụ nhu cầu thiết yếu ,…vv

 Là một kiến trúc của VoD mà tại đó , hệ thống VoD được thiết kế theo kiểu tập trung để lưu trữ và xử lí các server , các media archives ( kho lưu trữ truyền thông ) tại một vị trí đơn , có thể coi đó là một nút mạng trung tâm

yêu cầu của khách hàng được cung cấp thông qua mạng tới vị trí của khách hàng

rộng kém, độ trễ mạng lâu , và thông lượng thấp

Hình 3 : Hệ thống Centralized VoD

1.2.2 Centralized VoD với bộ đệm cục bộ Local Buffers

 Để cải thiện hiệu suất của kiến trúc Centralized VoD , các nhà phát triển đã thêm vào các server cục bộ có bộ đệm video ( video buffer ) nhưng lại không

có các kho lưu trữ truyền thông media archives

 Với kiến trúc này , các bộ phim hay các video phổ biến có thể lưu trữ trong các bộ đệm video cục bộ ( local video buffers ) để có thể gửi tới khách hàng một cách nhanh chóng hơn

khách hàng từ các kho lưu trữ trung tâm ( central archives) khi có yêu cầu

Hình 4 : Hệ thống Centralized với bộ đệm cục bộ Local buffers

2.2.3 Distributed VoD

 Là một kiến trúc theo kiểu phân tán của VoD bao gồm các server cục bộ và các media archive cục bộ Có thể coi dạng kiến trúc này giống như nhiều hệ thống VoD theo khu vực nhỏ liên kết với nhau qua mạng Các yêu cầu của khách hàng được trải rộng tới nhiều vị trí hơn

 Các server cục bộ làm giảm độ trễ và sự tắc nghẽn của mạng so với việc sử dụng server trung tâm để truyền tải video tới các ciilent

 Nếu yêu cầu một video của khách hàng không có trên cơ sở dữ liệu được lưu trữ tại media archive cục bộ thì server cục bộ có thể yêu cầu các video tương

tự tại các server cục bộ ở vị trí khác trên cùng mạng

 Tuy nhiên Distributed VoD rất khó để quản lí do tính phân tán của chính kiến trúc này

Hình 5 : Hệ thống Distributed VoD1.3 Cấu tạo chi tiết

1.3.1 Khách hàng ( Cilent )

Một khách hàng đăng kí dịch vụ VoD cần có một số thiết bị hiển thị ( thướng là ti

vi ) và các thiết bị âm thanh ( Ví dụ : Loa ) để có thể trình chiếu các bộ phim theo yêu cầu Khách hàng tương tác với hệ thống thông qua một thiết bị đầu vào có thể là

bộ điều khiển từ xa , bàn phím hay chuột Chúng sẽ gửi các tín hiệu yêu cầu của khách hàng tới server thông qua giao diện mạng , đồng thời lưu trữ các tín hiệu videonhận được từ server vào các bộ đệm buffer , giải mã các tín hiệu nén gửi tới và gửi các tín hiệu giải mã tới thiết bị hiển thị để hiển thị tại một thời điểm thích hợp Tất

cả được tích hợp trong một bộ điều khiển gọi là Set-top box

 Decoder :

Để tiết kiệm không gian lưu trữ, băng thông đĩa và băng thông mạng, phimthường được mã hóa trước khi chúng được lưu trữ Vì vậy, một bộ giải mã tại vị trí của khách hàng là cần thiết để giải mã các dòng dữ liệu đến trước khi trình bày chúng với người xem

 Buffer :

Do sự trễ của mạng, thời gian xuất hiện của một dòng video có thể không được xác định một cách chính xác Để đảm bảo việc phát lại

(playback ) một cách liên tục , server phải đảm bảo các đơn vị truyền thông

có sẵn tại phía các khách hàng trước khoảng thời gian phát lại sớm nhất dự tính Bằng việc tính đến độ trễ mạng tối đa, các server có thể truyền các đơn

vị truyền thông khớp với lại khoảng thời gian phát lại dự tính Tuy nhiên nếu

độ trễ của các đơn vị truyền thông truyền tới nhỏ hơn giá trị trễ tối đã đó, chúng sẽ được truyền tới sớm hơn dự tính và sẽ được lưu vào trong buffer Lúc này , dữ liệu đã được lưu trữ ở phía khách hàng , khách hàng có thể xem lại hoặc tua tới thời điểm muốn xem

 Synchronization Hardware

Một bộ phim bao gồm cả video và âm thanh Chúng phải được đồng bộ trước khi được trình chiếu Đồng bộ hóa được yêu cầu tại vị trí của khách hàng để hỗ trợ video mở rộng Trong video mở rộng, một luồng dữ liệu video được phân tách thành một luồng dữ liệu cơ sở và một hay nhiều luồng

dữ liệu bổ sung Các luồng dữ liệu bổ sung phải được kết hợp với luồng cơ

sỏ để cung cấp các video chất lượng cao hơn Chúng được lưu trữ trong các file media cá nhân tại server Tùy thuộc vào chất lượng yêu cầu và băng thông có sẵn cho khách hàng , mà có thể có them một hay nhiều luồng dữ liệu bổ sung Do đó, các luồng dữ liệu media khác nhau phải được đồng bộ trước khi trình chiếu cho khách hàng

1.3.2 Mạng ( Network )

Các yêu cầu của mạng đối với VoD :

 Tốc độ mạng cao :

Video trong VoD nén bằng chuẩn MPEG yêu cầu băng thông 1,5 -

6 Mbps Một hệ thống hỗ trợ 100 khách hàng đòi hỏi băng thông gần

600 Mbps Như vậy các hệ thống Ethernet 10 Mbps thông thường hoặc mạng đường dây điện thoại IDSN 56 kpbs không thể hỗ trợ truyền video với chất lượng cao như thế

 Truyền tải theo hướng kết nối :

VoD là dịch vụ đa phương tiên thời gian thực , nên thời gian các gói tin truyền tải tới đích vô cùng quan trọng Nếu các gói tin tới trễ thì khôngthể truyền lại , và không còn tác dụng Bởi vậy các dịch vụ hướng kết nối nhằm giảm tỉ lệ gói tin bị trễ, bị hỏng là rất cần thiết

 Độ trễ và méo rung ( jitter )

Cần được giảm thiểu để đảm bảo chất lượng của video

Hình 7 : Mô hình mạng cho các hệ thống VoD

Dịch vụ VoD đòi hỏi tốc độ truyền dẫn cao và các jitter phải được hạn chế ở mức thấp để có thể hỗ trợ hàng trăm thậm chí hàng nghìn kết nối đồng thời Yêu cầu về băng thông của mạng backbone lên đến hàng trăm Megabits mỗi giây Hai giải pháp tối ưu cho mạng backbone là SONET và ATM

 Mạng SONET

SONET (Synchronous Optical Network ) là một mạng lưới cáp quang đồng bộ Toàn bộ băng thông của một liên kết sợi quang là dành cho một kênh duy nhất ( Hoạt động theo cơ chế chuyển mạch kênh , dung công nghệ TDM ) Các nút kết nối các dữ liệu kênh truyền ở các khe thời gian khác nhau Một kênh SONET cơ bản (STS-1) có băng thông 51,84 Mbps SONET cũng có thể ghép nhiều kênh kỹ thuật số với nhau để hỗ trợ nhiều người xem hơn

Ví dụ, ba STS-1 kênh được ghép để tạo thành một kênh STS-3 với155,52 Mbps băng thông.

SONET là thích hợp cho việc cung cấp các luồng dữ liệu VoD vì băng thông được bảo đảm và jitter là bằng không

Các thành phần và Topo mạng của SONET :

nhỏ vào đường truyền

phép gộp hoặc tách các luồng dữ liệu nhỏ

tín hiệu đầu vào cận đồng bộ (PDH ) và đồng bộ (SDH ) thành các luồng tín hiệu có tốc độ cao hơn

Hình 8 : Mô hình mạng SONET

 ATM (Asynchronous Transfer Mode) :

 Là phương thức truyền tải bất đồng bộ Đơn vị thông tin cơ bản được lưu chuyển trong mạng có chiều dài cố định gọi là các tế bào ATM Cụm từ

"truyền tải” bao hàm cả việc truyền dẫn lẫn chuyển mạch tể bào Sở dĩ gọi

là truyền tải “không đồng bộ” bởi vì các tế bào cùa cùng một kết nối có thểxuất hiện tại các thời điểm bất kỳ như khi chúng được tạo ra mà không phải chịu một sự ràng buộc nào như trong phương thức truvền tải đồng bộ STM (Synchronous Transfer Mode)

chuyển mạch gói hướng kết nối ATM truyền dữ liệu ở tốc độ từ 1.544 Mbps đến 622 Mbps, sử dụng cáp đồng và cáp quang để truyền dữ liệu

 Mô hình ATM chuẩn sẽ tương ứng với 2 lớp dưới cùng là lớp vật lý

(physical layer) và lớp liên kết dữ liệu (data link layer) của mô hình OSI

 Mô hình ATM chuẩn được chia ra làm 3 lớp:

+ Lớp thứ nhất thuần tuý là lớp vật lý ATM: Có nhiệm vụ thuần tuý liên quan tới ghép nối ATM với hệ thống truyền dẫn vật lý

+ Lớp thứ hai là lớp ATM: Thực hiện vai trò chuyển mạch các tế bào tại các node

+ Lớp thứ ba là lỡp tương thích ATM: Đóng vai trò trung gian làm nhiệm vụ ghép nổi giữa ATM với các lớp trên cao hơn

Hình 9 : Mô hình ATM chuẩn

 Cấu trúc tổng quan của mạng ATM :

Có thể tồn tại nhiều mạng ATM tách rời nhau gọi là các mạng công cộng (Public ATM Network) hay mạng ATM dùng riêng (Private ATM Network) Thông thường các mạng ATM công cộng có khả thông (throughput) cao hơn rất nhiều so với các mạng ATM dùng riêng

Phần tử quan trọng nhất của mạng ATM là các chuyển mạch ATM, các chuyển mạch này sẽ thực hiện việc vận chuyển các dữ liệu dưới dạng tếbào trong mạng ATM, chúng sẽ được gọi tương ứng là các chuyển mạch ATM công cộng (public ATM switch) hay chuyển mạch ATM dùng riêng (private ATM switch) tuỳ theo mạng ATM của chúng

Các chuyển mạch ATM trong cùng mạng ATM công cộng kết nối với nhau thông qua giao tiếp NNI (Network Node Interface)

Các điểm cuối ATM (ATM endpoint) là các thiết bị của người dùng

có ghép nối với mạng ATM Việc ghép nối của các điểm cuối của người dùng với mạng ATM công cộng thông qua giao tiếp người dùng - mạng

UNI (User Network Interface), cấu trúc của giao tiếp này hoàn toàn tương ứng với giao tiếp UNI của mạng ISDN Tuy nhiên đối với chuyển mạch ATM dùng riêng (Private ATM network) khi kết nối với chuyển mạch ATM công cộng thì không dùng giao thức NNI mà lúc đó nó được coi như là một điểm cuối ATM và sẽ phải hoạt động thông qua giao tiếp UNI công cộng (Public UNI)

Trong bản thân các mạng ATM dùng riêng thì các điểm cuối ATM phải kết nối với chuyển mạch ATM dùng riêng thông qua giao tiếp UNI dùng riêng (Private UNI)

Hình 10 : Mô hình mạng ATM

Một liên kết phân bố cục bộ địa đòi hỏi băng thông cần thiết là 1,5

Mbps ADSL là một phương án truyền tín hiệu có thể cung cấp dữ liệu video ở đó tốc độ dữ liệu cần thiết trên các hạ tầng viễn thông hiện tại

 Là một khái niệm chỉ đường dây thuê bao số không đồng bộ

dụ như mạng điện thoại) Nó có thể cung cấp dữ liệu ở tốc độ cao với vài biến dạng tín hiệu trên hệ thống cáp đồng hiện có

 ADSL bao gồm một cặp của các đơn vị ADSL Một được đặt tại vị trí của các khách hàng ; một được đặt tại tổng đài trung tâm ADSL sử dụng các mạch tích hợp tiên tiến , kỹ thuật xử lý tín hiệu số phức tạp, và

đồng

down-link là 1,536 Mbps , tín hiệu up-down-link là 16 Kbps, và một kênh ISDN tỉ

lệ cơ bản 4 kHz trên dây đồng xoắn hiện tại Những đặc điểm này đáp ứng các yêu cầu thông tin liên lạc và băng thông hai chiều gửi theo dịch

vụ VoD

sóng mang, tự động điều chỉnh để đạt được phân bố kênh hiệu quả

nhất Phần mở rộng của ADSL bao gồm HDSL, SDSL, S-HDSL, VDSL

và HDSL có một tốc độ dữ liệu của 6 Mbps, và nó có thể hỗ trợ các luồng dữ liệu video MPEG-2 lên đến khoảng 2 km

Hình 11 : Mạng phân bố cục bộ ADSL

 Một vấn đề lớn trong việc thực hiện các giao thức truyền tải là các giới hạn băngthông của các phương tiện đường dây cáp quang / đồng trục là rất hiếm và sẽ phải mất nhiều thời gian để triển khai cơ sở hạ tầng để nó trở nên phổ biến

 ATM là khá lí tưởng với VoD nhưng có một thiếu sót lớn cho việc kết nối ATM

là chi phí quá lớn đối cho các thiết bị Để ATM có thể trở nên phổ biến cũng cần phải có thời gian trong tương lai gần

 ADSL hiện nay là khá phổ biến với các công ty phát triển cho các lý do mà nó

có thể chạy trên các dịch vụ điện thoại (POTS) ADSL đáp ứng các yêu cầu băng thông cho NTSC, truyền hình HDTV

 ADSL và ATM là cốt lõi trong phần mạng của VoD

1.3.3 Server

nhận hoặc từ chối yêu cầu của khách hàng dựa trên trạng thái hiện tại của

hệ thống và tải mạng Một kho lưu trữ đa phương tiện ( multimedia

archive ) được kết nối với máy chủ , và các kho lưu trữ này có chứa một tập hợp các video có sẵn cho khách hàng

cấp lưu trữ có thể được sử dụng trong VoD nhằm tới ưu hóa sự cân bằng giữa chi phí và tính hiệu quả bao gồm :

 Cache (RAM) : có chi phí đắt nhất nhưng thời gian tủy cập lại thấp nhất

 Disk-array : Mức giá hợp lí , sự sai hỏng trong lưu trữ ở mức vừa phải , tốc độ truy cập là 10 ms

 Optical disk : Có dung lượng 650 Mb với thời gian truy cập khoảng 100

ms

 Digital Versatile Disc ( DVD ) : Có thể lưu trữ dữ liệu lên tới 4,7 GB Nội dung video lưu trữ trên DVD có thể có cấu hình phù hợp với sở thích của người xem với các công cụ hỗ trợ

 Tape drive : Mức giá thấp nhưng thời gian truy cập lâu hơn