Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây để xây dựng hệ thống truyền hình trực tuyến cho đài truyền hình bình định

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮTBI Business Intelligence Hệ thống hỗ trợ ra quyết định CRM Customer Relationship CDN Content Delivery Network Mạng phân phối nội dung CPU Central Processing Unit

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

NGUYỄN QUỐC ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ĐỂ XÂY DỰNG

• •

HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRỰC TUYẾN

• •

CHO ĐÀI TRUYỀN HÌNH BÌNH ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

• • •

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

Bình Định - Năm 2021

NGUYỄN QUỐC ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ĐỂ XÂY DỰNG

• •

HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH TRỰC TUYẾN

• •

CHO ĐÀI TRUYỀN HÌNH BÌNH ĐỊNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông

Mã số: 8520208

Người hướng dẫn: TS HUỲNH CÔNG TÚ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kếtquả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

MỤC LỤC

• •

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH 6

1.1 Nguồn gốc của truyền hình 6

1.2 Công nghệ truyền hình màu 7

1.3 Kỷ nguyên vàng của truyền hình 8

1.4 Công nghệ truyền hình cáp 9

1.5 Truyền hình tương tự và kỹ thuật số 10

1.6 Kỷ nguyên của truyền hình độ nét cao [17] 10

1.7 Xu hướng xem mới: YouTube và Hulu 12

1.8 Video theo yêu cầu 14

1.9 Truyền hình tương tác 15

1.10 Truyền hình qua Internet 16

1.11 Kết luận chương 1 18

CHƯƠNG 2: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 19

2.1 Định nghĩa 19

2.2 Ưu nhược điểm 20

2.2.1 Ưu điểm 20

2.2.2 Nhược điểm 21

2.3 Mô hình tổng quan của điện toán đám mây 22

2.4 Các loại hình đám mây 23

2.4.1 Đám mây công cộng 23

2.4.2 Đám mây riêng 23

2.4.3 Đám mây lai 24

2.4.4 Đám mây cộng đồng 25

2.5 Đặc điểm của điện toán đám mây 25

2.6 Các giải pháp 26

2.7 So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống 27

2.8 Hiện thực hóa điện toán đám mây 28

2.8.1 Các dịch vụ của đám mây 29

2.8.2 Ảo hóa 32

2.8.3 Mô hình điện toán đám mây 35

2.8.4 Cách tính chi phí trong điện toán đám mây 38

2.9 Cấu trúc và cách hoạt động của —Điện toán đám mây” 38

2.9.1 Cấu trúc phân lớp của mô hình Điện toán đám mây 38

2.9.2 Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây 40

2.10 Xu hướng phát triển của điện toán đám mây 41

2.10.1 Dự báo xu hướng phát triển chung 41

2.10.2 Điện toán đám mây và xu hướng 42

2.11 Kết luận chương 2 42

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG LĨNH VỰC TRUYỀN HÌNH 44

3.1 Cấu trúc đám mây cho dịch vụ truyền hình đám mây 44

3.2 Mây hóa dịch vụ truyền hình đám mây 47

3.3 Kiến trúc đám mây theo yêu cầu cho dịch vụ truyền hình đám mây 48

3.4 Khung làm việc của dịch vụ truyền hình đám mây 50

3.5 Kết luận chương 3 52

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG TRUYỀN HÌNH ĐÁM MÂY PHÁT SÓNG

TRỰC TIẾP 53

4.1 Công nghệ Streaming [6] 53

4.2 Các giao thức treaming 55

4.2.1 Real-Time Messaging Protocol (RTMP) [12] 55

4.2.2 Apple HTTP Live Streaming (HLS) [1] 57

4.2.3 Giao thức Realtime Transport Protocol (RTP)[13] 60

4.3 Xây dựng ứng dụng phát chương trình trực tuyến dựa trên nền tảng đám mây cho Đài truyền hình Bình Định 61

4.3.1 Thiết lập server demo phát trực tuyến cho Đài truyền hình Bình Định 61

4.3.2 Cài đặt Nginx với module nginx-rtmp 66

4.3.3 Demo phát livestream từ máy chủ cloud streaming 71

4.3.4 Demo phát streaming trên các máy chủ đám mây 72

4.4 Kết luận chương 4 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BI Business Intelligence Hệ thống hỗ trợ ra quyết định

CRM

Customer Relationship

CDN Content Delivery Network Mạng phân phối nội dung

CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm

DHT Distributed Hash Table Bảng băm phân tán

DVR Digital video recorders Đầu thu video kỹ thuật số

ERP Enterprise Resource Planning

Giải pháp phần mềm quản lý các hoạt động kinh doanh

GPU Graphics Processing Unit Bộ xử lý đồ họa

HDTV High-Definition Television Truyền hình độ nét cao

HLS HTTP Live Streaming

Giao thức truyền phát đa phương tiện dựa trên giao thức HTTPIaaS Infrastructure as a Service Dịch vụ cơ sở hạ tầng

IT Information technology Công nghệ thông tin

MEC Media - Edge Cloud Đám mây truyền thông biên

MSP Managed Service Provider

Nhà cung cấp dịch vụ mảng côngnghệ thông tin ( máy chủ,

OVP Online video platform Nền tảng Video trực tuyếnPaaS Platform as a Service Dịch vụ nền tảng

QoE Quality of experience Chất lượng trải nghiệm

QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

SaaS Software as a Service Dịch vụ phần mềm

SAN Storage Area Network Công nghệ lưu trữ qua mạngSDTV Standard Definition

Television

Truyền hình độ nét chuẩnSLA Service Level Agreement Cam kết chất lượng dịch vụ

VCR Video Cassette Recorder Đầu máy video

VLAN Virtual local area network Mạng nội bộ ảo

VPS Virtual Private Server Máy chủ riêng ảo

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: So sánh Điện toán truyền thống và Điện toán Đám mây 28

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Hai phát minh quan trọng đã mở đường cho truyền hình xuất hiện:

ống tia âm cực và hệ thống đĩa cơ học 7

Hình 1.2: Biểu đồ tỉ lệ hộ gia đình sở hữu tivi ở Hoa Kỳ trong giai đoạn 1950 1965 8

Hình 1.3: Tỷ lệ khung hình HDTV (16:9) khác so với SDTV (4:3) 11

Hình 1.4: Thỏa thuận giữa YouTube và các tập đoàn truyền thông 13

Hình 2.1: Mô hình điện toán đám mây của NIST 20

Hình 2.2: Mô hình tổng quan của điện toán đám mây 22

Hình 2.3: Minh họa về dịch vụ của điện toán đám mây 27

Hình 2.4: Ảo hóa mạng 34

Hình 2.5: Kiến trúc đám mây hướng thị trường 36

Hình 2.6: Minh họa lớp Front End và Back End 40

Hình 2.7: Một số nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây 41

Hình 3.1: Kiến trúc tổng quát dịch vụ truyền hình trên đám mây 45

Hình 3.2: Các dịch vụ đám mây theo yêu cầu 49

Hình 3.3: Thành phần khung làm việc của Dịch vụ truyền hình đám mây 50

Hình 3.4: Tương tác giữa các thành phần Dịch vụ truyền hình đám mây 51 Hình 4.1: Minh họa quá trình streaming 54

Hình 4.2: Mô hình truyền nhận của giao thức RTMP 56

Hình 4.3: Các thành phần của HTTP Live Stream 58

Hình 4.4: Mô hình truyền dữ liệu giao thức lớp mạng 61

Hình 4.5 Sơ đồ các hoạt động xử lý trong phân phối quảng bá 62

Hình 4.6 Sơ đồ hoạt động xử lý trong nền tảng video trực tuyến dựa trên đám mây 63

Hình 4.7: Cấu hình streaming cho máy chủ phát live 71

Hình 4.8: Mở luồng phát video trên VLC 72

Hình 4.9: Cài đặt mã hóa trình phát OBS 73

Hình 4.10: Cài đặt cấu hình bộ mã hóa 74 Hình 4.11: Cấu hình phát live stream trên Youtube.com 75 Hình 4.12: Cấu hình phát live stream trên Facebook.com 76

Kỷ nguyên 4.0 chứng kiến cuộc chạy đua của nhiều dịch vụ giải trí sửdụng công nghệ OTT tại thị trường quốc tế cũng như tại Việt Nam OTT làthuật ngữ viết tắt của Over The Top và được định nghĩa là giải pháp cung cấpcác nội dung cho người sử dụng dựa trên các nền tảng Internet Lĩnh vực đượcứng dụng nhiều nhất đó là cung cấp các nội dung truyền hình qua các giao thứcinternet và video theo yêu cầu (VOD) tới người dùng.

Tại thời điểm hiện tại, có hai lựa chọn để xây dựng hệ thống truyền hìnhmới là:

- Hệ thống tại chỗ: mọi thứ, bao gồm hệ thống playout, bộ mã hóa, bộghép kênh, máy chủ, v.v thiết bị cho cả phát sóng và phân phối OTT được lắpđặt và vận hành tại cơ sở

- Hệ thống dựa trên đám mây: hầu hết mọi thứ đều được chuyển thànhcác giải pháp dựa trên phần mềm và được vận hành bằng cách sử dụng cơ sở

hạ tầng của các nhà cung cấp dịch vụ đám mây, chẳng hạn như AWS, GCP,

Azure, v.v

Việc sử dụng điện toán đám mây đã được chứng minh là có khả năng

mở rộng cao, đáng tin cậy và hiệu quả về chi phí để triển khai phân phốiOTT/streaming Ngày nay, đám mây đã hỗ trợ các dịch vụ video trực tuyếnquy mô lớn, chẳng hạn như YouTube và Netflix, cũng như các nền tảng videotrực tuyến (OVP) —Brightcove, Kaltura, thePlatform, v.v [10][14] Bên cạnhviệc kích hoạt chức năng phát trực tuyến cơ bản, OVP cũng cung cấp cácphương tiện để quản lý nội dung, chèn quảng cáo, phân tích, SDK ứng dụngkhách và thậm chí là trình tạo ứng dụng tự động cho tất cả các nền tảng chính

Về cơ bản, họ cung cấp các giải pháp chìa khóa trao tay cho tất cả các loại dịch

vụ OTT

Tại Việt Nam, công nghệ truyền hình trên nền tảng đám mây đã đượcứng dụng phát sóng các chương trình của đài Truyền hình Việt Nam Tháng01.2021, VNPT cũng chính thức cung cấp ra thị trường dịch vụ truyền hìnhMyTV trên nền tảng công nghệ đám mây OTT (gọi tắt là ứng dụng MyTV/appMyTV) với các thiết bị thông minh như smart tivi, smartphone và tablet Dùđang giải trí tại gia hay ở bất kỳ đâu, người dùng đều có thể truy cập vào ứngdụng truyền hình MyTV để xem kho nội dung cực kỳ hấp dẫn và đa dạng,được giới chuyên môn đánh giá là dẫn đầu phân khúc thị trường truyền hình trảtiền tại Việt Nam

Mô hình hệ thống tại chỗ thực sự đã quá quen thuộc Đây là cách mà tất

cả các hệ thống phát sóng truyền thống luôn được xây dựng và vận hành Cáchtiếp cận dựa trên đám mây là một bước phát triển gần đây hơn Nó đòi hỏi triểnkhai hệ thống trên các nền tảng khác nhau (theo mô-đun, phần mềm), nhưngcuối cùng, nó mang lại một số ưu điểm đáng kể: giảm thiểu các khoản đầu tưvào phần cứng, cho phép tiếp cận đa người dùng kể cả khi di chuyển, đơn giảnhóa quản lý, nâng cấp, quá trình sản xuất chương trình linh hoạt hơn và phù

Công nghệ phát sóng truyền hình đã trải qua truyền hình tương tự,truyền hình kỹ thuật số độ phân giải tiêu chuẩn, truyền hình kỹ thuật số độphân giải cao, truyền hình 3D và các ứng dụng truyền thông mới Tương tác vàlượng dữ liệu khổng lồ cần được xử lý là những thách thức mà công nghệ phátsóng truyền hình hiện nay phải đối mặt Với những ưu thế mang lại, điện toánđám mây có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong ngành truyền hình và phátthanh truyền hình Điện toán đám mây sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho cácĐài truyền hình có thể quản lý dữ liệu, phát sóng thông tin dễ dàng hơn, màkhông cần phải chi trả quá nhiều chi phí cho các dịch vụ vận hành cũng nhưđầu tư vào cơ sở hạ tầng.

Trong bối cảnh bùng nổ về lưu lượng thông tin, mạng Internet ngàycàng mở rộng, các dịch vụ chính cung cấp cho cộng đồng dựa trên nền tảngcủa công nghệ đám mây trở nên phổ biến, việc triển khai các dịch vụ truyềnhình sao cho có hiệu quả về chi phí, chất lượng cũng như mang lại nhiều tiệních cho người sử dụng đang là yêu cầu bức thiết đặt ra đối với các Đài truyềnhình, trong đó có Đài truyền hình Bình Định Đây là lí do tôi chọn đề tài

"Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây để xây dựng hệ thống truyền hình

trực tuyến cho Đài truyền hình Bình Định" làm Luận văn tốt nghiệp Cao học

Đề tài được sự hướng dẫn của thầy TS Huỳnh Công Tú - Giảng viên Khoa Kỹthuật và Công nghệ, trường Đại học Quy Nhơn

3 Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây để xây dựng hệ thống truyềnhình trực tuyến

- Nghiên cứu hệ thống điện toán đám mây và ứng dụng trong lĩnh vựctruyền hình

- Nghiên cứu kỹ thuật ảo hóa

- Mô phỏng hệ thống truyền hình trên nền tảng điện toán đám mây

4 Nội dung nghiên cứu:

- Phân tích, định nghĩa làm rõ các khái niệm về —Cloud” và ứng dụng,đặc biệt là trong lĩnh vực Truyền hình

- Giới thiệu và phân tích các kỹ thuật áp dụng điện toán đám mây cholĩnh vực truyền hình

- Xây dựng mô hình nghiên cứu, đánh giá một hệ thống truyền hìnhtrực tuyến trên nền tảng đám mây

5 Phươn g pháp luận và phương pháp nghiên cứu

- Phân tích tài liệu, số liệu thu thập được về các vấn đề liên quan đếncông nghệ đám mây và ứng dụng trong lĩnh vực truyền hình trực tuyến, từ đó

có cái nhìn tổng quan và đầy đủ, đánh giá được các tiến bộ của công nghệ đámmây trong lĩnh vực truyền hình

- Khảo sát số liệu và thông số của các tổ chức chuẩn hóa

- Xây dựng mô hình thực nghiệm sử dụng mã nguồn mở nhằm phântích, so sánh, đánh giá hiệu quả của việc xây dựng và vận hành hệ thống truyền

hình trực tuyến trên nền tảng đám mây Tìm ra các điểm mạnh cũng như hạnchế của nó từ đó chọn lựa, điều chỉnh cho phù hợp với thực tế

6 Ý n hĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Trong bối cảnh bùng nổ về lưu lượng thông tin, mạng Internet ngàycàng mở rộng, các dịch vụ cung cấp cho cộng đồng dựa trên nền tảng của côngnghệ đám mây trở nên phổ biến Việc triển khai các dịch vụ truyền hình trênnền tảng đám mây sẽ đem lại hiệu quả về chi phí, chất lượng cũng như manglại nhiều tiện ích cho người sử dụng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN HÌNH

Kể từ khi thay thế đài phát thanh, phương tiện truyền thông đại chúngphổ biến nhất vào những năm 1950, truyền hình đã đóng một vai trò không thểthiếu trong cuộc sống hiện đại Trong chương này các công nghệ truyền hình

sẽ được phân tích và trình bày

1.1 Nguồn gốc của truyền hình

Các nhà phát minh đã hình thành ý tưởng về tivi từ rất lâu trước khicông nghệ tạo ra nó xuất hiện Những người tiên phong ban đầu suy đoán rằngnếu sóng âm thanh có thể được tách ra khỏi phổ điện từ để tạo ra radio, thìsóng TV cũng có thể được tách ra để truyền hình ảnh trực quan Ngay từ năm

1876, George Carey, công chức Boston đã hình dung ra hệ thống truyền hìnhhoàn chỉnh, đưa ra các bản vẽ cho một —máy ảnh selen” cho phép mọi người

—xem bằng điện” một năm sau đó [4]

Vào cuối những năm 1800, một số phát triển công nghệ đã tạo tiền đềcho truyền hình Phát minh ra ống tia âm cực (CRT) của nhà vật lý người ĐứcKarl Ferdinand Braun vào năm 1897 đã đóng một vai trò quan trọng là tiềnthân của ống hình TV [7] Ban đầu được tạo ra như một thiết bị quét được gọi

là máy hiện sóng tia âm cực, CRT kết hợp hiệu quả các nguyên tắc của máyảnh và điện Nó có một màn hình huỳnh quang phát ra ánh sáng nhìn thấy được(dưới dạng hình ảnh) khi bị một chùm electron đập vào Phát minh quan trọngkhác trong những năm 1880 là hệ thống máy quét cơ học Được tạo ra bởi nhàphát minh người Đức Paul Nipkow, đĩa quét là một đĩa kim loại lớn, phẳng vớimột loạt các lỗ nhỏ sắp xếp theo hình xoắn ốc Khi đĩa quay, ánh sáng đi quacác lỗ, phân tách các bức ảnh thành các điểm ánh sáng có thể truyền đi nhưmột chuỗi các đường điện tử Số dòng được quét bằng với số lỗ thủng và mỗivòng quay của đĩa tạo ra một khung hình truyền hình Đĩa cơ

học của Nipkow từng là nền tảng cho các thí nghiệm về truyền hình ảnh trực quan trong vài thập kỷ.

Năm 1907, nhà khoa học Nga Boris Rosing đã sử dụng cả CRT và hệthống máy quét cơ học trong một hệ thống truyền hình thử nghiệm Với CRTtrong máy thu, ông sử dụng chùm điện tử hội tụ để hiển thị hình ảnh, truyềncác mẫu hình học thô sơ lên màn hình tivi Hệ thống đĩa cơ được sử dụng nhưmột máy ảnh, tạo ra một hệ thống truyền hình sơ khai

1.2 Côn n hệ truyền hình màu

Công nghệ sản xuất tivi màu đã được đề xuất đầu tiên vào năm 1904, vàđược John Logie Baird chứng minh vào năm 1928 Cũng như hệ thống tivi đentrắng của ông, Baird đã áp dụng phương pháp cơ học, sử dụng một đĩa quétNipkow với ba hình xoắn ốc, mỗi hình xoắn ốc cho mỗi màu cơ bản (đỏ, lục vàlam) Năm 1940, các nhà nghiên cứu của CBS, dẫn đầu bởi kỹ sư truyền hìnhngười Hungary Peter Goldmark, đã sử dụng các thiết kế năm 1928 của Baird

để phát triển một khái niệm về truyền hình màu cơ học có thể tái tạo màu màống kính máy ảnh nhìn thấy

Sau Chiến tranh Thế giới thứ hai, Ủy ban Hệ thống Truyền hình Quốcgia (NTSC) đã làm việc để phát triển một hệ thống màu điện tử hoàn toàntương thích với các TV đen trắng, được FCC phê duyệt vào năm 1953 Mộtnăm sau, NBC đã phát sóng chương trình truyền hình màu đầu tiên là chươngtrình ghi lại Tournament of Roses Parade Bất chấp sự hỗ trợ của ngành côngnghiệp truyền hình đối với công nghệ mới, phải 10 năm nữa tivi màu mới trởnên phổ biến rộng rãi ở Hoa Kỳ và tivi đen trắng nhiều hơn tivi màu cho đếnnăm 1972 [8]

1.3 Kỷ n uyên vàn của truyền hình

Hình 1.1: Hai phát minh quan trọng trong những năm 1880 đã mở đuờng cho truyền

hình xuất hiện: ống tia âm cực và hệ thốn đĩa cơ học.

đĩa quét

Hình 1.2: Biểu đồ tỉ lệ hộ a đình sở hữu tivi ở Hoa Kỳ tron a đoạn 1950-1965

Những năm 1950 được chứng minh là thời kỳ hoàng kim của truyềnhình, trong đó phương tiện này đã có sự phát triển vượt bậc về mức độ phổbiến Những tiến bộ về sản xuất hàng loạt được thực hiện trong Thế chiến II đãgiảm đáng kể chi phí mua TV, giúp truyền hình có thể tiếp cận được với đạichúng Năm 1945, có dưới 10.000 TV ở Hoa Kỳ Đến năm 1950, con số này đãtăng lên khoảng 6 triệu và đến năm 1960, hơn 60 triệu tivi đã được bán [20].Hầu hết các chương trình truyền hình ban đầu đều dựa theo kiểu mẫu cácchương trình phát thanh và không tận dụng được khả năng mà truyền hìnhmang lại Ví dụ: các phát thanh viên chỉ cần đọc tin tức như trong một chươngtrình phát thanh và mạng lưới này dựa vào các công ty cung cấp tin tức đểcung cấp cảnh quay về các sự kiện tin tức Tuy nhiên, vào đầu những năm

1950, bắt đầu xuất hiện các bộ phim truyền hình như Playhouse 90 (1956) và

The U.S Steel Hour (1953) và đồng thời, chất lượng chương trình truyền

hình đưa tin về các sự kiện hàng ngày cũng ngày một nâng lên

1.4 Công n hệ truyền hình cáp

Truyền hình cáp ban đầu được phát triển vào những năm 1940 ở cácvùng xa xôi hoặc miền núi, để tăng cường khả năng thu tín hiệu truyền hình.Ăng-ten cáp được dựng trên núi hoặc các điểm cao khác, và những ngôi nhàkết nối với tháp sẽ nhận được tín hiệu phát sóng

Vào cuối những năm 1950, các nhà khai thác cáp bắt đầu thử nghiệmvới vi sóng để truyền tải tín hiệu từ các thành phố xa xôi Tận dụng khả năngnhận tín hiệu phát sóng đường dài của họ, các nhà khai thác đã phân nhánh từviệc cung cấp dịch vụ cộng đồng địa phương và bắt đầu tập trung vào việccung cấp cho người tiêu dùng nhiều lựa chọn chương trình hơn Các kênh đadạng hơn và khả năng tiếp nhận rõ ràng hơn mà dịch vụ cung cấp đã sớm thuhút người xem từ các khu vực thành thị

Trong những năm 1990, các nhà khai thác cáp đã nâng cấp hệ thống của

họ bằng cách xây dựng các mạng kết hợp cáp quang và cáp đồng trục dunglượng cao hơn Các mạng băng thông rộng này cung cấp dịch vụ truyền hình

đa kênh, cùng với điện thoại, Internet tốc độ cao và các dịch vụ video kỹ thuật

số tiên tiến, sử dụng một dây duy nhất

1.5 Truyền hình tươn g tự và kỹ thuật số

Trong hệ thống truyền hình tương tự, máy thu hình thu các chương trìnhqua tín hiệu tương tự bằng sóng vô tuyến Tín hiệu tương tự đến được với TVthông qua ba phương thức khác nhau: qua sóng không dây, qua dây cáp hoặctruyền qua vệ tinh Hệ thống analog dễ bị nhiễu và biến dạng, dẫn đến chấtlượng hình ảnh kém hơn nhiều so với phim chiếu tại rạp Khi máy thu hìnhngày càng lớn hơn, độ phân giải hạn chế làm giảm độ rõ nét của hình ảnh Cáccông ty trên khắp thế giới, đáng chú ý nhất là ở Nhật Bản, bắt đầu phát triểncông nghệ cung cấp các định dạng truyền hình mới hơn, chất lượng tốt hơn, bắtđầu kỷ nguyên của truyền hình kỹ thuật số Một hình thức công nghệ phát sóng

hiệu quả và linh hoạt hơn, truyền hình kỹ thuật số sử dụng các tín hiệu chuyểnhình ảnh và âm thanh của TV thành mã nhị phân, hoạt động giống như mộtmáy tính Điều này có nghĩa là chúng yêu cầu không gian tần số ít hơn nhiều

và cũng cung cấp hình ảnh chất lượng cao hơn nhiều Năm 1987, Ủy ban Cốvấn về Dịch vụ Truyền hình Tiên tiến bắt đầu họp để kiểm tra các hệ thống TVkhác nhau, cả analog và kỹ thuật số Ủy ban cuối cùng đã đồng ý chuyển từđịnh dạng tương tự sang kỹ thuật số vào năm 2009, cho phép một giai đoạnchuyển đổi trong đó các đài truyền hình có thể gửi tín hiệu của họ trên cả kênhtương tự và kỹ thuật số Khi quá trình chuyển đổi diễn ra, nhiều TV analog cũhơn không thể sử dụng được nếu không có dịch vụ cáp hoặc vệ tinh hoặc bộchuyển đổi kỹ thuật số

1.6 Kỷ n uyên của truyền hình độ nét cao [17]

Cùng thời điểm chính phủ Hoa Kỳ đang xem xét các lựa chọn cho hệthống truyền hình tương tự và kỹ thuật số, các công ty ở Nhật Bản đang pháttriển công nghệ kết hợp với tín hiệu kỹ thuật số để tạo ra hình ảnh rõ nét ở địnhdạng màn hình rộng Truyền hình độ nét cao, hay HDTV, cố gắng tạo ra cảmgiác chân thực cao hơn bằng cách cung cấp cho người xem trải nghiệm gầnnhư ba chiều Nó có độ phân giải cao hơn nhiều so với các hệ thống truyềnhình tiêu chuẩn, sử dụng khoảng năm lần số điểm ảnh trên mỗi khung hình Cómặt lần đầu tiên vào năm 1998, các sản phẩm HDTV ban đầu cực kỳ đắt đỏ, cógiá từ 5.000 USD đến 10.000 USD/bộ Tuy nhiên, giống như hầu hết các côngnghệ mới, giá đã giảm đáng kể trong vài năm sau đó, khiến HDTV có giá cảphải chăng đối với những người mua sắm phổ thông

Hình 1.3: HDTV sử dụn định dạn màn hình rộn vớ tỷ lệ khun hình khác (16:9) so vớ TV

độ nét t êu chuẩn (4:3).

Tính đến năm 2010, gần một nửa số khán giả Mỹ đang xem truyền hình

ở độ phân giải cao, công nghệ truyền hình được sử dụng nhanh nhất kể từ khiVCR ra đời vào những năm 1980 Công nghệ mới đã thu hút khán giả xemtruyền hình trong thời gian dài hơn Theo Công ty Nielsen, một công ty đolường lượng người xem truyền hình, các hộ gia đình có HDTV xem truyềnhình vào khung giờ vàng nhiều hơn 3% - Chương trình được chiếu trongkhoảng từ 7 giờ đến 11 giờ tối, khi có sẵn lượng khán giả lớn nhất - hơn so vớicác chương trình có độ phân giải tiêu chuẩn Báo cáo tương tự cũng tuyên bốrằng trải nghiệm điện ảnh của HDTV đang đưa các gia đình trở lại với nhautrong phòng khách trước TV màn hình rộng lớn và ra khỏi nhà bếp và phòngngủ, nơi mọi người có xu hướng xem truyền hình một mình trên màn hình nhỏhơn Tuy nhiên, những hình thức xem này có thể thay đổi một lần nữa khiInternet ngày càng đóng vai trò lớn hơn trong cách mọi người xem các chươngtrình TV

1.7 Xu hướng xem mới: YouTube và Hulu

Trong số nhiều hiện tượng Internet gần đây, rất ít hiện tượng gây đượcảnh hưởng lớn như trang web chia sẻ video YouTube Được tạo bởi ba kỹ sưPayPal vào năm 2005, trang web này cho phép người dùng tải lên các video cá

nhân, clip truyền hình, video ca nhạc và các đoạn phim mà người dùng kháctrên toàn thế giới có thể xem Mặc dù ban đầu, trang web bị chôn vùi dưới mộtloạt các vụ kiện vi phạm bản quyền, YouTube vẫn tồn tại được bằng cách thiếtlập các thỏa thuận với các tập đoàn truyền thông, chẳng hạn như NBCUniversal Television, để phát hợp pháp các video clip từ các chương trình nhưThe Office Vào năm 2006, công ty chiếu hơn 100 triệu video clip mỗi ngày đãđược Google mua lại với giá 1,65 tỷ USD [9] Dự đoán chính xác rằng trangweb là —bước tiếp theo trong sự phát triển của Internet”, Giám đốc điều hànhGoogle Eric Schmidt đã chứng kiến sự nổi tiếng của YouTube bùng nổ kể từkhi tiếp quản Tính đến năm 2010, YouTube hiển thị hơn 2 tỷ clip mỗi ngày vàcho phép mọi người tải lên 24 giờ video mỗi phút (Youtube) Để đảm bảo vị trícủa mình với tư cách là trang web giải trí truy cập, YouTube đang mở rộngranh giới của mình bằng cách phát triển dịch vụ cho thuê phim và chiếu cácbuổi hòa nhạc trực tiếp cũng như sự kiện thể thao trong thời gian thực Vàotháng 1 năm 2010, Google đã ký một thỏa thuận với Giải Ngoại hạng Ấn Độ,cung cấp 60 trận đấu cricket của giải đấu trên kênh IPL của YouTube và thuhút 50 triệu người xem trên toàn thế giới [19].

Trong khi YouTube vẫn tập trung vào nội dung do người dùng tạo ra,những người xem tìm kiếm video thương mại về phim và chương trình truyềnhình đang ngày càng chuyển sang Hulu

Hình 1.4: Thỏa thuận giữa YouTube và các tập đoàn truyền thông cho phép nguờ xem xem m iễn phí các cl ip về các chuơn g trình yêu thích của họ trên YouTube.

Được thành lập vào năm 2007 sau một thỏa thuận giữa NBC Universal,News Corporation và một số công ty Internet hàng đầu (bao gồm Yahoo!,AOL, MSN và MySpace), trang web cung cấp cho người dùng quyền truy cậpvào toàn bộ thư viện video clip mà không tính phí và cung cấp tài liệu cho cáctrang web phân phối của đối tác Các video bao gồm các tập đầy đủ của cácchương trình nổi tiếng hiện nay như House, Saturday Night Live và TheSimpsons, cũng như các bản hit cũ hơn từ thư viện truyền hình của hãng phim.Được hỗ trợ thông qua quảng cáo, liên doanh, vốn chỉ có sẵn cho người xem ởHoa Kỳ, đã trở thành trang phát sóng video hàng đầu trên web trong vòng 2năm Vào tháng 7 năm 2009, trang này đã nhận được hơn 38 triệu người xem

và cung cấp nhiều video hơn bất kỳ trang nào ngoại trừ YouTube

Trong cả năm, Hulu đã tạo ra doanh thu ước tính 120 triệu đô la và tăng số nhàquảng cáo của mình lên 250 nhà tài trợ Mô hình quảng cáo của nó hấp dẫnngười xem, những người chỉ cần xem hai phút quảng cáo trong 22 phút chươngtrình, so với 8 phút trên truyền hình Việc giới hạn tài trợ cho một nhà quảngcáo cho mỗi chương trình đã giúp tỷ lệ nhớ lại cao gấp đôi so với tỷ lệ nhớ lạicho cùng một quảng cáo trên truyền hình, mang lại lợi ích cho nhà tài trợ cũngnhư người xem

1.8 Video theo yêu cầu

Ban đầu được giới thiệu vào đầu những năm 1990, khái niệm video theoyêu cầu (VOD)—Một hệ thống trả tiền cho mỗi lần xem cho phép người xemđặt hàng hoặc tải xuống một bộ phim qua truyền hình hoặc Internet và xem nómột cách thuận tiện — đã không thành công ngay lập tức vì chi phí đặt hàngphim quá cao so với việc mua hoặc thuê phim từ một cửa hàng Một phàn nànban đầu khác về dịch vụ này là các hãng phim đã giữ lại các bộ phim cho đến

rất lâu sau khi chúng có trên đĩa DVD, vào thời điểm đó hầu hết những ngườimuốn xem bộ phim đã xem nó Cả hai nhược điểm này sau đó đã được khắcphục, với các bộ phim hiện được phát hành cùng lúc trên VOD cũng như trênDVD với giá thuê cạnh tranh Hiện tại, hầu hết các nhà cung cấp truyền hìnhcáp và vệ tinh đều cung cấp một số hình thức dịch vụ theo yêu cầu, hoặc làVOD, cung cấp phim 24 giờ một ngày và cho phép người xem tất cả các chứcnăng của đầu đĩa DVD (chẳng hạn như khả năng tạm dừng, tua lại, video gầntheo yêu cầu (NVOD), phát nhiều bản sao của phim hoặc chương trình trongkhoảng thời gian ngắn nhưng không cho phép người xem kiểm soát video.

Để thay thế cho VOD truyền hình cáp hoặc vệ tinh, người xem cũng cóthể dễ dàng tải phim và chương trình truyền hình qua Internet, thông qua cácdịch vụ miễn phí như YouTube và Hulu hoặc thông qua đăng ký trả phí chocác trang web truyền phim đến máy tính Dịch vụ cho thuê DVD trực tuyếnNetflix bắt đầu cho phép người đăng ký truy cập nhanh vào danh mục cácchương trình truyền hình và phim cũ hơn vào năm 2007, trong khi gã khổng lồInternet Amazon.com thiết lập dịch vụ đối thủ tương tự như mô hình trả tiềncho mỗi lần xem vào năm 2008 Người xem cũng có thể phát trực tuyến cáctập phim miễn phí trong số các chương trình yêu thích của họ thông qua cáctrang web của mạng truyền hình và cáp Với sự phổ biến ngày càng tăng củađiện thoại thông minh—Điện thoại di động có chứa các ứng dụng cài sẵn vàtruy cập Internet — người xem đang sử dụng VOD như một cách để xemtruyền hình khi họ ra khỏi nhà Sau khi phát hiện ra rằng người tiêu dùng sẵnsàng xem toàn bộ các tập phim truyền hình hoặc thậm chí cả phim trên điệnthoại thông minh của họ, các nhà điều hành ngành đã tận dụng công nghệ điệnthoại thông minh Vào năm 2010, Fox Mobile Group của News Corporation đã

có kế hoạch tung ra Bitbop, một dịch vụ truyền các tập phim truyền hình đếnđiện thoại thông minh với giá 9,99 đô la một tháng Thảo luận về dự án, kiến

trúc sư Joe Bilman của Bitbop nói rằng —sự kết hợp giữa nội dung theo yêucầu và tính di động có sức mạnh thắp sáng ngọn lửa trong không gian điệnthoại thông minh [16].” Sự thay đổi từ xem truyền hình truyền thống sang xemtrực tuyến đang tạo ra một vết lõm nhỏ nhưng đáng chú ý trong ngành côngnghiệp truyền hình cáp và vệ tinh trị giá 84 tỷ USD.

1.9 Truyền hình tươn g tác

Tiến một bước xa hơn VOD, các nhà cung cấp truyền hình cáp và vệtinh đang kết hợp các khía cạnh của việc xem truyền hình truyền thống với nộidung trực tuyến để tạo ra một cách hoàn toàn mới để xem các chương trình -truyền hình tương tác (iTV) Sử dụng hộp giải mã tín hiệu bổ sung và điềukhiển từ xa, người xem có thể sử dụng một số tính năng khác nhau không chỉđơn giản là xem một chương trình truyền hình Ví dụ: truyền hình tương táccho phép người dùng tham gia các chương trình đố vui, bình chọn cho một thísinh được yêu thích trên một chương trình trò chơi, xem các điểm nổi bật hoặctra cứu số liệu thống kê trong các trận đấu thể thao, tạo danh sách phát nhạchoặc trình chiếu ảnh và xem thông tin địa phương như thời tiết và lưu lượngtruy cập thông qua một mã theo một chương trình truyền hình hiện tại Phầnmềm như UltimateTV của Microsoft, phát hành năm 2001, thậm chí còn manglại tính tương tác cho các chương trình truyền hình riêng lẻ Ví dụ: một khángiả xem loạt phim tội phạm CSI của CBS có thể nhấp vào biểu tượng tương tác

ở góc màn hình và nhận thông tin tức thì về các kỹ thuật phân tích pháp y,cùng với hướng dẫn tập phim, tiểu sử nhân vật và bản đồ bối cảnh Las Vegascủa chương trình

Truyền hình tương tác sử dụng định dạng mạng xã hội của web, liên kếtngười xem với các cộng đồng trực tuyến sử dụng các công cụ giao tiếp nhưTwitter và Skype IM để thảo luận về những gì họ vừa xem trên truyền hìnhtrong thời gian thực Khi chương trình hài kịch ca nhạc nổi tiếng Glee công

chiếu vào năm 2009, các chuyên gia tiếp thị tại Fox đã thúc đẩy sự hiện diệntrực tuyến mạnh mẽ, phát sóng tập thử nghiệm trước khi ra mắt phần thực tế vàtạo ra tiếng vang trên các trang mạng xã hội như Twitter và Facebook Sau khichương trình trở nên phổ biến rộng rãi, Fox đã tung ra một siêu đoạn giới thiệutương tác trên trang web của mình, cho phép người xem nhấp vào và —thích”các diễn viên của chương trình trên Facebook The Glee dàn diễn viên cũngtham gia —tweet-peats” hàng tuần, trong đó có các nguồn cấp dữ liệu Twittertrực tiếp chạy qua ở cuối màn hình trong các lần phát lại chương trình, cungcấp các chi tiết hậu trường và trả lời các câu hỏi của người hâm mộ.

1.10 Truyền hình qua Internet

OTT (Over The Top) là giải pháp cung cấp các nội dung cho người dùngnhư các nội dung về âm thanh (Audio), hình ảnh (video) trên các nền tảngInternet OTT loại bỏ các nền tảng truyền thống như truyền hình cáp, truyềnhình vệ tinh, các bộ chuyển đổi giải mã chỉ sử dụng hạ tầng internet để phânphối nội dung tới người dùng Lĩnh vực được ứng dụng nhiều nhất đó là cungcấp các nội dung về truyền hình qua các giao thức internet và phát video theoyêu cầu (VOD) tới người dùng cuối cùng Ưu điểm lớn nhất của công nghệOTT là việc cho phép cung cấp nguồn có nội dung rất phong phú và đa dạngtheo yêu cầu của người sử dụng vào bất kì những thời điểm nào và tại bất cứ ởnơi đâu chỉ với một thiết bị phù hợp đã có kết nối Internet Các thiết bị có thể

sử dụng những ứng dụng OTT như máy tính để bàn, máy tính xách tay, điệnthoại thông minh, tivi thông minh, máy tính bảng, máy chơi game, một số OTTPlayer thông dụng (Roku, Dune, Apple TV ) Các nội dung của OTT chủ yếutập trung trong lĩnh vực truyền hình được phát triển từ bên thứ ba như Hulu,Netflix, HBO, MyTV, HDO, HayhayTv, Zing TV (xem phim trực tuyến),Facebook, Twitter (mạng xã hội), Zalo, Viber, Skype Các nội dung này đượcchuyển tải đến một thiết bị người dùng cuối và các nhà cung cấp dịch vụ

internet chỉ chịu trách nhiệm vận chuyển các gói tín hiệu.

Tuy nhiên, về hạ tầng và công nghệ, không quá khi nói OTT nói chung

và truyền hình qua internet là các cỗ máy —ngốn” server Chúng ta có thể nóirằng yếu tố hạ tầng và công nghệ sẽ là mấu chốt quyết định sự thắng bại (cả vềngắn và dài hạn) ở mảng nội dung số và đặc biệt là ở các nhà khai thác côngnghệ truyền tải nội dung OTT Truyền hình đám mây hiện nay đang nổi lênnhư một giải pháp mới giải quyết yếu tố đó, đồng thời cũng thỏa mãn các nhucầu xem truyền hình mọi lúc, mọi nơi của khán giả Nó giải quyết hoàn hảonhững vấn đề tồn tại trong quá trình số hóa nói chung cũng như số hóa truyềnhình nói riêng Đó là cung cấp các dịch vụ giúp có thể quản lý, lưu trữ dữ liệu

dễ dàng hơn, và sẽ chỉ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ của họ, mà khôngcần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầng cũng như quan tâm nhiều đến côngnghệ,

1.11 Kết luận chươn g 1

Nội dung chương 1 đem lại cái nhìn tổng quan về các công nghệ truyềnhình cơ bản từ trước đến nay, cũng như xu hướng phát triển tiếp đến của nó.Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Internet, công nghệ phân phối, truyền tảinội dung cũng như cách thức xem truyền hình đã thay đổi hoàn toàn so vớitrước Có thể nói, sự chiếm lĩnh của truyền hình trực tuyến mà trong đó truyềnhình đám mây là một xu thế tất yếu Trong chương tiếp theo chúng ta sẽ nghiêncứu về công nghệ Điện toán đám mây, làm cơ sở cho việc ứng dụng vào việcxây dựng Hệ thống truyền hình trực tuyến cơ bản

CHƯƠNG 2: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Hiện nay công nghệ thông tin ngày càng phát triển, máy vi tính và cácthiết bị điện tử thông minh đã trở thành một phần tất yếu của cuộc sống Việcđáp ứng các nhu cầu sử dụng dữ liệu của người dùng đòi hỏi sự phát triển củacông nghệ mới Điện toán đám mây ra đời đã cung cấp một giải pháp đáp ứngcác nhu cầu của người dùng Trong chương này công nghệ điện toán đám mây

sẽ được trình bày

2.1 Định n hĩa

—Điện toán đám mây (cloud computing) là một khái niệm rộng, nótương quan với các phương thức để cung cấp cơ sở hạ tầng, dịch vụ và phầnmềm thông qua mạng theo nhu cầu, phù hợp với quy mô Điện toán đám mâydựa trên một nền tảng ảo hóa, trong đó các kho tài nguyên (ảo hóa) được tổchức một cách linh động vì lợi ích của các ứng dụng và phần mềm Điều này

sẽ làm thay đổi cách thức các ứng dụng được viết ra và cung cấp” - CiscoSystem

—Điện toán đám mây là một mô hình để hỗ trợ truy cập qua mạngthuận tiện, theo nhu cầu vào một kho tài nguyên điện toán có thể định cấu hìnhđược (như là tài nguyên mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) có thểđược cung cấp và thu hồi nhanh chóng với công sức quản lý hoặc tương táccủa nhà quản trị ở mức độ tối thiểu Mô hình điện toán đám mây đảm bảo độsẵn sàng và được cấu thành từ năm đặc tính cần thiết, ba mô hình cung cấp vàbốn mô hình triển khai” - NIST (Viện tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia, Mỹ)

Mô hình điện toán đám mây theo NIST được minh họa ở hình vẽ dưới đây

5 ĐẶC TÍNH

Hình 2.1: Mô hình đ ện toán đám mây của NIST

2.2 ưu nhược điểm

có thể mua riêng lẻ từng phần hoặc chỉ trả 1 khoản phí rất nhỏ mỗi khi sử dụng

1 phần nào đó của nó)

- Giảm bớt phí: Người dùng không chỉ giảm bớt chi phí bản quyền

mà còn giảm phần lớn chi phí cho việc mua và bảo dưỡng máy chủ Việc tập

Tài Nguyên Tổng

Tự Phục Vụ Theo Yêu cầu

3 DỊCH VỤ

hợp ứng dụng của nhiều tổ chức lại 1 chỗ sẽ giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu,cũng như tăng hiệu năng sử dụng các thiết bị này một cách tối đa.

- Tạo nên sự độc lập: Người dùng sẽ không còn bị bó hẹp với 1 thiết

bị hay 1 vị trí cụ thể nào nữa Với điện toán đám mây, phần mềm, dữ liệu có thểđược truy cập và sử dụng từ bất kì đâu, trên bất kì thiết bị nào mà không cầnphải quan tâm đến giới hạn phần cứng cũng như địa lý

- Tăng cường độ tin cậy: Dữ liệu trong mô hình điện toán đám mâyđược lưu trữ 1 cách phân tán tại nhiều cụm máy chủ tại nhiều vị trí khác nhau.Điều này giúp tăng độ tin cậy, độ an toàn của dữ liệu mỗi khi có sự cố hoặcthảm họa xảy ra

- Bảo mật: Việc tập trung dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp cácchuyên gia bảo mật tăng cường khả năng bảo vệ dữ liệu của người dùng, cũngnhư giảm thiểu rủi ro bị ăn cắp toàn bộ dữ liệu (Dữ liệu được đặt tại 6 máy chủkhác nhau trong trường hợp hacker tấn công, bạn cũng sẻ chỉ bị lộ 1/6 Đây là 1cách chia sẻ rủi ro giữa các tổ chức với nhau)

- Bảo trì dễ dàng: Mọi phần mềm đều nằm trên server, lúc này, ngườidùng sẽ không cần lo lắng cập nhật hay sửa lỗi phần mềm nữa Và các lập trìnhviên cũng dễ dàng hơn trong việc cài đặt, nâng cấp ứng dụng của mình

- Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mâybất ngờ ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến chongười dùng phải sao lưu dữ liệu của họ từ —đám mây” về máy tính cá nhân.Điều này sẽ mất nhiều thời gian Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý donào đó, dữ liệu người dùng bị mất và không thể phục hồi được.

- Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu: Một câu hỏi đặt ra, liệungười dùng có thể chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ củađám mây khác? Hoặc trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụcung cấp từ đám mây, liệu người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từđám mây? Và làm cách nào để người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụđám mây sẽ không hủy toàn bộ dữ liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừnghoạt động

- Khả năng bảo mật : Vấn đề tập trung dữ liệu trên các —đám mây” làcách thức hiệu quả để tăng cường bảo mật, nhưng mặt khác cũng lại chính làmối lo của người sử dụng dịch vụ của điện toán đám mây Bởi lẽ một khi cácđám mây bị tấn công hoặc đột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng

- Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cungcấp

2.3 Mô hình tổng quan của đ ện toán đám mây

Các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ sẽ nằm tại cácmáy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và vănphòng để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần

Hình 2.2: Mô hình tổng quan của đ ện toán đám mây

Hiện nay, các nhà cung cấp đưa ra nhiều dịch vụ của điện toán đám mâytheo nhiều hướng khác nhau, đưa ra các chuẩn riêng cũng như cách thức hoạtđộng khác nhau Do đó, việc tích hợp các cloud để giải quyết một bài toán lớncủa khách hàng vẫn còn là một vấn đề khó khăn Chính vì vậy, các nhà cungcấp dịch vụ đang có xu hướng tích hợp các đám mây lại với nhau thành “skycomputing”, đưa ra các chuẩn chung để giải quyết các bài toán lớn của kháchhàng [15]

2.4 Các loạ hình đám mây

2.4.1 Đám mây công cộng

Đám mây công cộng là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba(người bán) cung cấp Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty và chúng được lưutrữ đầy đủ và được nhà cung cấp đám mây quản lý

Các đám mây công cộng cố gắng cung cấp cho người tiêu dùng với cácphần tử công nghệ thông tin tốt nhất Cho dù đó là phần mềm, cơ sở hạ tầngứng dụng hoặc cơ sở hạ tầng vật lý, nhà cung cấp đám mây chịu trách nhiệm vềcài đặt, quản lý, cung cấp và bảo trì Khách hàng chỉ chịu phí cho các tàinguyên nào mà họ sử dụng, vì thế cái chưa sử dụng được loại bỏ

Tất nhiên điều này liên quan đến chi phí Các dịch vụ này thường đượccung cấp với "quy ước về cấu hình," nghĩa là chúng được phân phối với ýtưởng cung cấp các trường hợp sử dụng phổ biến nhất Các tùy chọn cấu hình

thường là một tập hợp con nhỏ hơn so với những gì mà chúng đã có nếu nguồntài nguyên đã được người tiêu dùng kiểm soát trực tiếp Một điều khác cần lưu

ý là kể từ khi người tiêu dùng có quyền kiểm soát một chút trên cơ sở hạ tầng,các quy trình đòi hỏi an ninh chặt chẽ và tuân thủ quy định dưới luật khôngphải lúc nào cũng thích hợp cho các đám mây chung

2.4.2 Đám mây riêng

Đám mây riêng là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanhnghiệp Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa công ty và chúng đượcdoanh nghiệp quản lý

Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi ích giống như các đám mây chungthực hiện với sự khác biệt chính: doanh nghiệp có trách nhiệm thiết lập và bảotrì đám mây này Sự khó khăn và chi phí của việc thiết lập một đám mây bêntrong đôi khi có thể kìm hãm việc sử dụng nó Hơn nữa chi phí hoạt động liêntục của đám mây có thể vượt quá chi phí của việc sử dụng một đám mây chung

Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi thế hơn so với loại chung Việc kiểmsoát chi tiết hơn trên các tài nguyên khác nhau đang tạo thành một đám mâymang lại cho công ty tất cả các tùy chọn cấu hình có sẵn Ngoài ra, các đámmây riêng là lý tưởng khi các kiểu công việc đang được thực hiện không thiếtthực cho một đám mây chung, do các mối quan tâm về an ninh, bảo mật và cả

phác thảo các mục tiêu và nhu cầu của các dịch vụ và nhận được chúng từ đámmây công cộng hay riêng, khi thích hợp Một đám mây lai được xây dựng tốt cóthể phục vụ các quy trình nhiệm vụ hoàn thiện, an toàn, như nhận các khoảnthanh toán của khách hàng, cũng như những thứ không quan trọng bằng kinhdoanh, như xử lý bảng lương nhân viên.

Hạn chế chính với đám mây này là sự khó khăn trong việc tạo ra và quản

lý có hiệu quả một giải pháp như vậy Phải có thể nhận được và cung cấp cácdịch vụ lấy từ các nguồn khác nhau như thể chúng có nguồn gốc từ một chỗ vàtương tác giữa các thành phần riêng và chung có thể làm cho việc thực hiện trởnên phức tạp hơn rất nhiều Do đây là một khái niệm kiến trúc tương đối mớitrong điện toán đám mây, nên cách thực hành và các công cụ tốt nhất về loạinày vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu và những khó khăn phát sinh khi ápdụng mô hình này luôn nảy sinh cho đến khi hiểu rõ hơn

2.5 Đặc đ ểm của đ ện toán đám mây

Điện toán đám mây có khả năng cung cấp sẵn các tài nguyên cơ sở hạtầng công nghệ một cách nhanh chóng và ít tốn kém

Chi phí được giảm đáng kể và chi phí vốn đầu tư được chuyển sang hoạtđộng chi tiêu Điều này làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn như cơ

sở hạ tầng được cung cấp bởi đối tác thứ 3 và không cần phải mua để dùng chocác tác vụ tính toán thực hiện 1 lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên.Việc định giá dựa trên cơ sở tính toán theo nhu cầu sử dụng và các kỹ năng ITđược đòi hỏi tối thiểu (hay không được đòi hỏi) cho việc vận hành hệ thống

Sự độc lập giữa thiết bị và vị trí làm cho người dùng có thể truy cập hệthống bằng cách sử dụng trình duyệt web mà không quan tâm đến vị trí của họhay thiết bị nào mà họ đang dùng, ví dụ như PC, mobile Vì cơ sở hạ tầng off-site (được cung cấp bởi đối tác thứ 3) và được truy cập thông qua Internet, do

đó người dùng có thể kết nối từ bất kỳ nơi nào [11]

Việc cho thuê nhiều để có thể chia sẻ tài nguyên và chi phí giữa mộtphạm vi lớn người dùng, cho phép:

- Tập trung hóa cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực với chi phí thấphơn (chẳng hạn như bất động sản, điện, v.v.)

- Khả năng chịu tải nâng cao (người dùng không cần kỹ sư cho cácmức tải cao nhất có thể)

- Cải thiện việc sử dụng và hiệu quả cho các hệ thống mà thường chỉ10-20% được sử dụng

Tính co giãn linh động (—theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên trên một

cơ sở linh hoạt, tự bản thân dịch vụ và gần thời gian thực, không cần ngườidùng phải có kỹ sư vận hành Hiệu suất hoạt động được kiểm soát và các kiếntrúc nhất quán, kết nối dễ dàng được cấu trúc dùng web service như giao tiếp hệthống

Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên chútrọng bảo mật, v.v nhưng cũng cần nâng cao mối quan tâm về việc mất quyềnđiều khiển dữ liệu nhạy cảm Bảo mật thường thì tốt hay tốt hơn các hệ thốngtruyền thống, một phần bởi các nhà cung cấp dành nhiều nguồn lực cho việcgiải quyết các vấn đề bảo mật mà nhiều khách hàng không có đủ chi phí để thựchiện Các nhà cung cấp sẽ ghi nhớ (log) các truy cập, nhưng việc tự mình truycập vào các audit log có thể khó khăn hay không thể

2.6 Các giải pháp

Điện toán đám mây ra đời để giải quyết các vấn đề sau:

- Vấn đề về lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu được lưu trữ tập trung ở các kho dữliệu khổng lồ Các công ty lớn như Microsoft, Google có hàng chục kho dữliệu trung tâm nằm rải rác khắp nơi trên thế giới Các công ty lớn này sẽ cungcấp các dịch vụ cho phép doanh nghiệp có thể lưu trữ và quản lý dữ liệu của

họ trên các kho lưu trữ trung tâm

- Vấn đề về sức mạnh tính toán: Có 2 giải pháp chính

• Sử dụng các siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính toán

• Sử dụng các hệ thống tính toán song song, phân tán, tính toánlưới (grid computing)

- Vấn đề về cung cấp tài nguyên, phần mềm: Cung cấp các dịch vụ nhưIaaS (Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a Service), SaaS(Software as a Service)

Hình 2.3: Minh họa về dịch vụ của đ ện toán đám mây

2.7 So sánh đ ện toán đám mây và đ ện toán truyền thống

Sự khác nhau giữa điện toán đám mây và điện toán truyền thống đượcthể hiện trong bảng dưới đây:

Bảng 2.1: So sánh Đ ện toán truyền thốn và Đ ện toán đám mây

Độ sẵn sàng

Sửa chữa các sự cố một cách thủ công

Tự động khôi phục nhờ tích hợp/tuơng tác

Custorr

Bin Tin

Nhận Dạng

Cơ S3 Dữ Liệu

Dịch Vu Cơ S3 Ha Tầng

Dịch Vụ ứng Dụng

ứng Dung

5?——

Dịch Vu Nền Tảng

Chi phí Tăng dần Trả tiền theo mức độ sử

dụng

2.8 Hiện thực hóa đ ện toán đám mây

Một số khó khăn, thách thức trong quá trình hiện thực hóa Cloud

Computing:

- Bảo mật:

■ Sở hữu trí tuệ (Intellectual property)

■ Tính riêng tu (Privacy)

■ Độ tin cậy (Trust)

- Khả năng không kiểm soát dữ liệu

Những kiến trúc ảo xếp chồng là một ví dụ của xu hướng mọi thứ là dịch

vụ và có những điểm hơn hẳn một máy chủ cho thuê Không gian lưu trữ và cácthiết bị mạng tập trung, máy trạm thay vì đầu tư mua nguyên chiếc thì có thểthuê đầy đủ dịch vụ bên ngoài Những dịch vụ này thông thường được tính chiphí trên cơ sở tính toán chức năng và lượng tài nguyên sử dụng (và từ đó ra chiphí) sẽ phản ảnh được mức độ của hoạt động Đây là một sự phát triển củanhững giải pháp lưu trữ web và máy chủ cá nhân ảo

Tên ban đầu được sử dụng là dịch vụ phần cứng (HaaS) và được tạo rabởi một nhà kinh tế học Nichlas Car vào tháng 3 năm 2006 Nhưng từ này đã