Đồ án Tìm hiểu công nghệ truyền hình Internet (IPTV) và hệ thống IPTV tại Việt Nam

ng đƣợc thực thi trên web server là quản lý thiết bị. Hình 3.3 mô tả các chức năng làm việc cùng với nhau. Hình 3.3 Cấu trúc quản lý dựa trên trình duyệt web Trong hình 3.3 thiết bị phía bên tay phải là một thiết bị mạng, có thể là bộ mã hoá video MPEG với một kết nối IP, là một switch với port IP quản lý hoặc một số thiết bị khác. Phần mềm bên trong thiết bị thực hiện chức năng web server, giám sát port 80 từ phía tới của giao tiếp IP và xử lý các yêu cầu của giao thức HTTP. Các yêu cầu này có thể đến từ một số user khác nhau với các quyền truy cập khác nhau. Để đáp ứng các yêu cầu này, server sẽ cung cấp các trang web đƣợc thiết kế theo yêu cầu cho phép user xem thông tin quan trọng về thiết bị. Ví dụ trong hình 3.3 có ba lớp truy cập đƣợc cung cấp: nhân viên quản lý mạng, nhân viên bảo dƣỡng và user đã đƣợc xác thực. Nhân viên quản lý mạng có toàn quyền truy cập để theo dõi mọi mặt của thành phần mạng và có thể sửa đổi cấu hình của thiết bị. Nhân viên bảo dƣỡng có thể quan sát tất cả các trạng thái và cấu hình của thiết bị nhƣng không thể thay đổi cấu hình. User đã đƣợc xác thực có thể bị giới hạn về quyền quan sát các trạng thái của thiết bị và không đƣợc phép thay đổi cấu hình. Các lớp truy cập khác nhau thƣờng đƣợc thực hiện chung trên phần mềm web server thông qua việc sử dụng username và Báo cáo đồ án tốt nghiệp 62 password đƣợc truyền dẫn trên các kết nối đảm bảo (HTTPS). Quản lý dựa trên trình duyệt web có lợi cho việc quản lý một mạng bao gồm nhiều thiết bị phân tán trên phạm vi rộng trong thực tế khi mạng chia sẻ phức tạp. 3.2. QUẢN LÝ CÀI ĐẶT Do sự phức tạp và việc lựa chọn các sản phẩm có thể có trên mạng, việc cài đặt, quản lý các sự cố của dịch vụ và một số lý do trực tiếp của kết cuối dịch vụ có thể là thách thức đặc biệt và xử lý tốn kém cho các nhà khai thác mạng trên toàn cầu. Việc cài đặt mạng IPTV có thể bao gồm rất nhiều công việc khác nhau, trong phần này trình bày một số cài đặt chung nhƣ sau: o Phân phối địa chỉ: Trong thực tế, các nguồn video đƣợc cố định các địa chỉ IP, vì thế các thiết bị IPTVCD có thể xác định chúng. Việc phân phối địa chỉ IP đƣợc nói rõ hơn trong phần tiếp theo. o Cài đặt nguồn video: Đây là công việc thực hiện sớm nhất trong tiến trình cài đặt vì thế các thiết bị có thể đƣợc kiểm tra với video thực khi chúng đã đƣợc cài đặt. Các nguồn multicast thƣờng cần băng thông thấp hơn so với các nguồn unicast để gửi bản sao luồng video tới mỗi thiết bị ngƣời xem. o Cài đặt các phần mềm client: Hầu hết các phần mềm media player mất phí đều tự cài đặt, và hầu hết các PC có khả năng cài bằng tay các chƣơng trình này. o Cái đặt các phần cứng client: Khi các bộ giải mã IP-STB hoặc các thiết bị client đƣợc cài đặt, một số nhà cung cấp dịch vụ quyết định đƣa nhân viên kỹ thuật tới nhà khác hàng. Điều này cho phép các công việc kiểm tra mạng đƣợc thực hiện đầy đủ và các hỗ trợ khác đƣợc cài đặt chính xác. o Cấu hình multicast: Nếu phƣơng thức multicast đƣợc sử dụng trong IPTV, một phần của tiến trình cài đặt phải kiểm tra lại tất cả các thiết bị mạng có khả năng tạo luồng multicast. Tiến trình này có thể yêu cầu phần mềm hoặc các chƣơng trình nâng cấp phần cứng trong các thiết bị mạng, ví dụ nhƣ các router. o Cấu hình hạ tầng hệ thống quản lý mạng: Một cải tiến lớn của các mạng IPTV trên nền IP đó là các mạng vật lý giống nhau có thể đƣợc sử dụng để gửi và nhận các lệnh quản lý mạng và truyền dẫn video, với điều kiện Báo cáo đồ án tốt nghiệp 63 là đƣợc cung cấp khả năng thông tin hai chiều (two-way). o Quản lý việc di dời và lắp đặt lại thiết bị: Mỗi lần các thiết bị đƣợc di dời hoặc lắp đặt lại thì cần phải cấu hình lại hệ thống để đảm bảo không có các thông báo lỗi về vị trí vật lý của thiết bị. 3.3. GIÁM SÁT THỰC THI VÀ KIỂM TRA MẠNG Giám sát thực thi là quan sát quá trình vận hành của mạng để có đƣợc các hoạt động chính xác. Tất cả các loại vận hành đều có thể đƣợc giảm sát, từ việc đếm các lỗi trên một liên kết dữ liệu cho tới việc theo dõi số lƣợng ngƣời xem nội dung cùng một lúc. Nếu tiến trình thực thi không đạt đƣợc các yêu cầu đã quy định trƣớc thì các cảnh báo sẽ đƣợc phát ra để phục vụ cho việc dự đoán các lỗi sớm nhất có thể. Thông thƣờng, việc giám sát là trách nhiệm đƣợc thực hiện bởi nhiều thành phần. Đầu tiên các thiết bị sẽ thu thập số liệu về các hoạt động của chính bản thân mỗi thiết bị, và hệ thống quản lý tập trung sẽ biên dịch các dữ liệu này để phân tích định kỳ. Trong một số hệ thống, dữ liệu đƣợc lƣu trữ trên mỗi thiết bị và chỉ đƣợc sử dụng khi nhân viên kỹ thuật hệ thống quyết định nhận nó. Sau đó, bộ xử lý tập trung sẽ phân tích dữ liệu liệu tới và thông báo cho nhân viên kỹ thuật khi thiết bị lỗi. Một số dạng dữ liệu đƣợc thu thập và phân tích bởi hệ thống giám sát thực thi nhƣ sau: o Lỗi bit: Một số loại mạng bao gồm một byte kiểm tra tổng hoặc kiểm tra chẵn lẻ sẽ chỉ ra các bit hoặc các gói tin đã bị thay đổi. o Lỗi bit: Một số loại mạng bao gồm một byte kiểm tra tổng hoặc kiểm tra chẵn lẻ sẽ chỉ ra các bit hoặc các gói tin đã bị thay đổi. o Các gói mất: Trong trƣờng hợp nghẽn mạng, một số thiết bị sẽ không gửi đƣợc hết số gói, vì thế luồng tín hiệu sẽ bị mất các gói đó. Thông qua việc giám sát số lƣợng gói bị mất tại các vị trí khác nhau trong mạng, các nhà khai thác mạng sẽ xác định đƣợc dung lƣợng cần tăng lên, số lƣợng router cần xây dựng thêm cho dịch vụ hoặc các liên kết cần phải đƣợc bảo dƣỡng. o Các trạng thái của thuê bao: Tất cả các loại dữ liệu thu thập về thuê bao đƣợc phân tích để xác định xem có vấn đề gì xảy ra với các kết nối từ phía thuê bao hay không, từ đó sớm phát cảnh bảo về các sự cố trên mạng. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 64 o Các hoạt động đăng nhập của user : Dữ liệu này có thể chỉ ra các user đang gặp sự cố khi truy cập hệ thống hoặc user đã gian lận về quyền truy cập, ví dụ nhƣ có nhiều user giống nhau truy cập vào hệ thống tại nhiều vị trí khác nhau trong cùng một thời điểm. o Giám sát hệ thống bảo an: Thông qua việc thu thập dữ liệu về quá trình thực thi của hệ thống bảo an, các nhà khai thác có thể xác định các firewall đang làm việc chính xác, các nguồn tấn công mạng từ bên trong hoặc bên ngoài, cung cấp các cảnh bảo về virus. Thông tin này cũng có thể đƣợc sử dụng sau khi một lỗ thủng bảo an đƣợc xác định để tìm ra cách ngăn ngừa các sự cố bảo an trong tƣơng lai. Việc giám sát thực thi làm việc để ngăn ngừa các sự cố mạng do một vài thiết bị có hiện tƣợng giảm hiệu suất thực thi trƣớc khi chúng ngừng hoạt động hoàn toàn. Hệ thống trung tâm dữ liệu IPTV đƣợc tạo nên bởi nhiều thành phần phức tạp và ngày càng nhiều dịch vụ hơn, vì thế vấn các đề về mạng phải đƣợc phát hiện và giải quyết nhanh hơn. Để tăng tối đa thời gian chạy hệ thống và đảm bảo các dịch vụ đƣợc phân phối tới khách hàng với chất lƣợng cao nhất, thì vấn đề giám sát và kiểm tra cần đƣợc tiến hành trên cơ sở hạ tầng mạng. Việc giám sát chặt chẽ mạng IPTV sẽ có một số lợi ích sau: o Cho phép các nhà quản lý mạng nhận ra các kiểu lƣu lƣợng mạng, từ đó cho biết sự đứt quãng hoặc sự giảm sút chất lƣợng hình ảnh sắp xảy ra. Việc phát hiện ra các vấn đề tiềm tàng làm giảm bớt khả năng xảy ra các đoạn đứt quãng lớn hoặc giảm sút đột ngột chất lƣợng video. o Sửa chữa ngay lập tức sự đứt quãng mạng dù là nhỏ nhất. o Mang đến cho nhóm kỹ thuật khả năng ƣớc tính phạm vi sự cố mạng khi nó xuất hiện. Cấp độ nguy hiểm của sự cố sẽ ra lệnh cho các tài nguyên nào đƣợc sử dụng đề xác định vị trí sự cố. Ví dụ, nếu sự cố giảm sút nhẹ trong chất lƣợng tín hiệu video thì chiến lƣợc sửa chữa sự cố sẽ khác so với các lỗi của server VoD tại trung tâm dữ liệu IPTV. Để đảm bảo các user IPTV xem đƣợc chất lƣợng cao, có thể tiến hành một số kiểm tra các thành phần mạng IPTV nhƣ sau: Thiết bị truy cập: Thƣờng tiến hành kiểm tra các thành phần phần cứng và phần mềm đã đƣợc cài đặt gần nhất, để các user IPTV có thể đƣợc xem với chất lƣợng nhƣ mong đợi và tối ƣu hóa việc phân phối các dịch vụ IPTV đa Báo cáo đồ án tốt nghiệp 65 điểm và đơn điểm. Các nội dung tiến hành kiểm tra bao gồm: o Kiểm tra tốc độ dữ liệu di chuyển trong mạng thiết bị truy cập thuê bao. o Đánh giá các lỗi và các vấn đề thực thi xuất hiện do giao thức IP, các lớp đóng gói và vận chuyển video của mô hình thông tin IPTV. Mạng lõi IP: Thƣờng tiến hành kiểm tra tất cả phần mềm và phần cứng đƣợc sử dụng để phân phối các dịch vụ IPTV. Các thông số cấu hình mạng có thể luôn thay đổi, khi đó có ảnh hƣởng tới các luồng IPTV đƣợc phân phối. Vì thế các nhà quản lý mạng phải tiến hành kiểm tra định kỳ các cấp độ thực thi luồng thông tin khi có sự thay đổi xuất hiện trên mạng. Các thay đổi có thể xuất phát từ việc mạng có thêm một switch hay có sự thay đổi firmware của các thiết bị. Thiết bị trung tâm dữ liệu IPTV: Các thiết bị khác nhau đƣợc cài đặt tại trung tâm dữ liệu IPTV cần đƣợc kiểm tra đầy đủ để đảm bảo nó có khả năng phân phối nhiều dịch vụ IPTV tới số lƣợng lớn thiết bị IPTVCD một cách chắc chắn và hiệu suất cao. Kế hoạch kiểm tra cũng cần thực hiện thƣờng xuyên trên nội dung cung cấp bởi các nhà cung cấp nội dung để đảm bảo đạt đƣợc các cấp độ chất lƣợng với các thông số đã thỏa thuận. Thiết bị IPTVCD: Kiểm tra các thiết bị IPTVCD để biết các thiết bị IPTVCD nào đƣợc sử dụng để cung cấp cho user truy cập các dịch vụ. Các loại kiểm tra tiến hành trên thiết bị IPTVCD có thể thay đổi theo các kênh đƣợc yêu cầu bởi ngƣời xem, các kênh này đƣợc điều khiển từ xa, đó là các kênh thực tế nhận đƣợc để đảm bảo thời gian thay đổi kênh khi số lƣợng thuê bao kết nối tới các server IPTV lớn. 3.4. QUẢN LÝ VÀ DỰ PHÒNG Dịch vụ IPTV có các yêu cầu về độ khả dụng và độ tin cậy. Để ngăn ngừa các hiện tƣợng làm đứt quãng việc cung cấp dịch vụ thì các thiết bị mạng và thiết bị trung tâm dữ liệu IPTV cần đƣợc hỗ trợ việc thay thế nhanh chóng các thiết bị gặp sự cố. Thời gian cần thiết để thay thế sẽ chỉ là vài ms để đảm bảo sự cố đó không ảnh hƣởng tới dịch vụ. Các cấp độ dự phòng của phần cứng và phần mềm đôi khi đƣợc các nhà cung cấp dùng để giảm thiểu ảnh hƣởng của việc đứt quãng dịch vụ lên các thuê bao IPTV. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 66 Hình 3.4 Thiết kế mạng hỗ trợ dự phòng Hình 3.4 miêu tả thiết kế mạng để hỗ trợ một cấp độ dự phòng đƣợc cải tiến tại trung tâm dữ liệu IPTV cũng nhƣ bản thân mạng. Mạng đƣợc miêu tả bao gồm một số đặc tính dự phòng sau: o Topology mạng ring đối xứng đƣợc sử dụng để truyền tải lƣu lƣợng IPTV tại lõi mạng. o Vì thế khi liên kết bị đứt tại bất kỳ chỗ nào trong mạng ring thì lƣu lƣợng IPTV sẽ đƣợc định tuyến đi theo hƣớng ngƣợc lại trong mạng ring. o Các thành phần hạ tầng mạng đƣợc lắp đặt song song hai thiết bị. Trong ví dụ này, VoD server, server streaming multicast IPTV và bộ mã hóa đều có hai thiết bị. o Router phân phối dự phòng cũng đƣợc lắp đặt để đảm bảo router sẵn sàng truyền tải nếu một trong hai thiết bị gặp sự cố. o Mỗi bộ mã hóa có hai cổng ra. o Một số liên kết dự phòng cũng đƣợc sẵn sàng giữa router phân phối và các router biên phục vụ số lƣợng lớn user đầu cuối. Các cấp độ dự phòng đƣợc xây dựng khi thiết kế mạng IPTV sẽ phụ thuộc vào loại dịch vụ IPTV đƣợc triển khai trên mạng. Các hệ thống bảo dƣỡng tinh vi thƣờng đƣợc các nhà cung cấp sử dụng để theo dõi các hoạt động bảo dƣỡng hàng ngày và hàng tuần. Ngoài các hoạt động bảo dƣỡng theo dõi, hệ thống này cũng duy trì các chi tiết dự phòng sẵn sàng cho phép các nhà quản lý mạng IPTV phân tích và lên kế hoạch bảo dƣỡng trong tƣơng lai. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 67 3.5. QUẢN LÝ KHÔNG GIAN ĐỊA CHỈ IP Việc phân phối các địa chỉ IP sẽ luôn là vấn đề với các mạng đƣợc thiết kế để truyền tải dịch vụ. Ví dụ, trong môi trƣờng triple-play nó có thể cấu hình các IP subnet khác nhau cho mỗi dịch vụ voice, truy cập Internet và IPTV. Nó cũng có khả năng thiết kế một lƣợc đồ địa chỉ IP để hỗ trợ việc chia sẻ các thiết bị hạ tầng mạng nhƣ quản lý DSN, OSS và các DHCP server cho tất cả các dịch vụ. Một khi lƣợc đồ địa chỉ IP đƣợc cấu hình trên các thiết bị đƣợc chia sẻ, thì nó có thể chia IP subnet hoặc pool địa chỉ cho các tài nguyên mạng để phân phối dịch vụ triple-play. Ví dụ, VoD server và IP-STB tại nhà thuê bao đều đƣợc cấu hình nhƣ là một phần của subnet dịch vụ IPTV. Việc phân phối địa chỉ IP trong mạng IPTV là trách nhiệm của DHCP server. DHCP là chức năng đƣợc yêu cầu trong một số công ty mạng và các nhà cung cấp dịch vụ Internet ISP (Internet Service Provider). Với DHCP, một máy tính chỉ sử dụng duy nhất một địa chỉ IP để truy cập Internet. DHCP cũng có tác dụng khi ứng dụng trong mạng IPTV. Để sử dụng DHCP, mỗi thiết bị IPTVCD phải tìm DHCP server trong mạng bằng cách phát broadcast một yêu cầu tới tất cả các thiết bị. Khi DHCP server nhận đƣợc yêu cầu, nó sẽ chọn một địa chỉ IP đang sẵn sàng đƣợc sử dụng và gửi trở lại thiết bị IPTVCD đã yêu cầu. DHCP cung cấp cho các nhà quản lý mạng IPTV một số thuận lợi sau: o Bằng việc sử dụng DHCP, tất cả các chi tiết cấu hình cần thiết cho IPTVCD đƣợc bố trí trƣớc mà không cần user có biết về các chi tiết đó không. o Không cần phải cấu hình cho mỗi thiết bị một địa chỉ IP cố định. o DHCP tập trung hóa việc quản lý địa chỉ IP. o Việc cài đặt DHCP server tự động phân phối các địa chỉ IP cho các thiết bị trên mạng IPTV thƣờng không phức tạp. o DHCP có thể định rõ một dãy địa chỉ IP sẵn sàng đƣợc dùng cho từng vùng riêng biệt. o Có thể tích hợp DHCP và OSS để hỗ trợ việc cung cấp các dịch vụ IPTV mới. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 68 3.6 XỬ LÝ CÁC SỰ CỐ IPTV Các sự cố gặp phải của thuê bao IPTV với các dịch vụ thƣờng đƣợc thông báo bằng cách gọi tới bộ phận dịch vụ khách hàng.Việc xử lý sự cố mạng IPTV tƣơng tự nhƣ xử lý sự cố các ứng dụng trên nền IP khác. Trƣớc hết, sự cố cần đƣợc cô lập, và sẽ phụ thuộc vào bản chất và phạm vi của sự cố. Tiếp theo sẽ là sửa chữa sự cố, việc sữa chữa sự cố thƣờng đạt đƣợc kết quả tốt bằng cách thay đổi cấu hình hoặc thay thế thành phần bị lỗi trên mạng. Hầu hết các lỗi trên các mạng IPTV rơi vào 5 vùng sau: Mạng: Các lỗi có thể xuất hiện trong các thành phần khác nhau của mạng. Nhân viên kỹ thuật IPTV thƣờng sử dụng bộ “đánh hơi” (sniffer) để khảo sát dữ liệu đi qua mạng còn hoạt động. Bộ phân tích giao thức thƣờng có một PC, một card mạng và một ứng dụng phân tích các sự cố trên mạng. Việc phân tích mạng trong thời gian thực giúp phát hiện và giải quyết các lỗi mạng và các sự cố nhanh hơn. Các server backend: Các phần mềm server đặc biệt thƣờng đƣợc sử dụng để xử lý các sự cố xuất hiện trên server. Thiết bị IPTVCD: Độ tin cậy cao là điều đƣợc mong đợi từ các thiết bị IPTVCD nhƣ bộ giải mã STB và các thiết bị gateway. Vì thế các nhà cung cấp dịch vụ IPTV đã phát triển các hệ thống tinh vi để tập hợp các bản tin lỗi từ thiết bị IPTVCD và sử dụng thông tin đó để xử lý các sự cố có thể xuất hiện trên dịch vụ IPTV. Các sự cố thông thƣờng bao gồm các vấn đề về bộ nhớ đệm, các trục trặc về phần cứng và lỗi phần mềm. Khi vùng sự cố đã đƣợc nhận biết giai đoạn tiếp theo là giải quyết sự cố, có thể bao gồm các hành động sau:  Thay đổi cấu hình đã cài cho thiết bị IPTVCD.  Thông báo qua điện thoại các sự cố xảy ra cho ngƣời sử dụng và cung cấp các lệnh để giải quyết sự cố.  Cũng có thể sử dụng e-mail để bổ sung thông tin về các lệnh.  Khi các sự cố không giải quyết đƣợc qua điện thoại thì nhân viên kỹ thuật bắt buộc phải tới nhà khách hàng.  Và cuối cùng không giải quyết sự cố bằng các hành động trên ta đành phải thay thế thiết bị mới. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 69 Mạng trong nhà khách hàng: Các sự cố nhƣ đƣờng đi dây trong nhà bị hỏng, cáp kém chất lƣợng, virus, cài đặt địa chỉ IP không đúng và driver không phù hợp tất cả đều có thể tác động tới dịch vụ IPTV. Hệ thống quản lý từ xa kết hợp với điện thoại hoặc e-mail hỗ trợ thƣờng đƣợc sử dụng để xử lý các sự cố xuất hiện trên mạng trong nhà khách hàng. Nhà cung cấp nội dung bên ngoài: Việc tiếp nhận nội dung là những video đƣợc mã hóa kém chất lƣợng tạo nên các sự cố về truyền dẫn. Khi sự cố đã đƣợc nhận biết nhà cung cấp thứ 3 này cần đƣợc thông báo và xử lý sự cố. 3.7. QUẢN LÝ QUYỀN NỘI DUNG SỐ Quản lý quyền nội dung số DRM (Digital Right Management) là một tập hợp các định nghĩa về các cơ chế đƣợc sử dụng để điều khiển truy cập nội dung thông qua việc mật mã hoặc các phƣơng pháp khác. DRM luôn luôn là một yêu cầu để sử dụng trong việc cung cấp nội dung video thời gian gần đây trên hệ thống phân phối IPTV cũng nhƣ hệ thống truyền hình cáp và truyền hình vệ tinh. Các chính sách DRM có thể rất chặt chẽ hoặc cũng có thể rất buông lỏng; quyền sở hữu nội dung xác định các chính sách để kiểm soát. Một khi các chính sách này đƣợc xác định, trách nhiệm của hệ thống DRM là làm cho các chính sách này có hiệu lực. Trên hình 3.5 là mô hình khối đơn giản của một hệ thống DRM. Hình 3.5. Mô hình khối hệ thống DRM đơn giản Trong hệ thống DRM thực tế cho hệ thống VoD, quyền sở hữu nội dung có hai nhiệm vụ. Đầu tiên, nội dung phải đƣợc phân phối tới một server Báo cáo đồ án tốt nghiệp 70 đảm bảo, ở đó nội dung có thể đƣợc truy cập dựa trên các yêu cầu của ngƣời xem. Thứ hai, các quy định cho ngƣời xem phải đƣợc định rõ. Ví dụ, ngƣời xem trả một giá chỉ có thể xem nội dung của một luồng, ngƣợc lại thì có một số ngƣời có thể download nội dung và xem nó trong một khoảng thời gian nào đó. Hệ thống DRM làm các quy định có hiệu lực đối với quyền sở hữu nội dung, nó cần đƣợc cập nhật những ngƣời tham gia vào và rời khỏi hệ thống. Hệ thống DRM chịu trách nhiệm đảm bảo chắc chắn ngƣời xem đã trả tiền cho nội dung mà họ yêu cầu. Chú ý rằng, DRM cũng có thể đƣợc sử dụng cho nội dung miễn phí, để bảo vệ nội dung tránh việc sao chép và bán lại không đƣợc xác thực. 3.8. QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ QoS Chất lƣợng dịch vụ QoS là tập hợp các chỉ tiêu đặc trƣng cho yêu cầu của từng loại lƣu lƣợng cụ thể trên mạng bao gồm: độ trễ jitter, tỷ lệ mất gói Các chỉ tiêu này liên quan đến lƣợng băng thông dành cho mạng. Để việc đồng bộ tín hiệu có thể thực hiện đƣợc mạng buộc phải đƣợc quản lý chặt chẽ về chất lƣợng dịch vụ. Để thực hiện đƣợc việc quản lý chất lƣợng dịch vụ cần thiết phải có: Chính sách đảm bảo chất lƣợng dịch vụ (QoS policy). Các cơ chế đảm bảo chất lƣợng dịch vụ tại các nút mạng: Các thuật toán xếp hàng (queuing), cơ chế định hình lƣu lƣợng (traffic shapping), các cơ chế tối ƣu hóa đƣờng truyền, các thuật toán dự đoán và tránh tắc nghẽn Phƣơng thức báo hiệu QoS. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 71 Hình 3.6 Quản lý chất lượng dịch vụ QoS. Chính sách QoS có vạch ra mong muốn thực hiện vụ quản lý chất lƣợng dịch vụ theo kế hoạch cụ thể và thông qua hệ thống báo hiệu QoS để ra lệnh cho các cơ chế chấp hành tại các nút mạng thực hiện nhiệm vụ đó. 3.8.1. Độ khả dụng của mạng Độ khả dụng của mạng là một đơn vị đo phần thời gian mạng sẵn sàng đƣợc sử dụng bởi khách hàng. Một mạng đƣợc gọi là không khả dụng khi nó không thể sử dụng cho các lƣu lƣợng khách hàng, do mạng mất các kết nối hoàn toàn hoặc tỷ lệ lỗi cao quá mức. Các kết nối mạng mất hoàn toàn xuất hiện khi các kết nối không có khả năng hoạt động, đó là khi cáp quang bị đứt hoặc mất nguồn tại một thiết bị nào đó. Một tỷ lệ lỗi cao quá mức thƣờng đƣợc định nghĩa là tỷ lệ lỗi 103 nghĩa là có một bit lỗi trong 1000 bit đƣợc phát đi, nó cũng có thể đấn đến môt lỗi trong gói. Trong thực tế, độ khả dụng của mạng đƣợc đo bằng tỷ lệ phần trăm của tổng số thời gian mạng sẵn sàng đƣợc sử dụng trên tổng số thời gian đo đạc. Ví dụ, một nhà cung cấp cam kết tỷ lệ khả dụng của mạng là 99,99%, hay thời gian dịch vụ không khả dụng là 52 phút trong một năm. Tuy nhiên, xét cho cùng khoảng thời gian mạng không khả dụng có thể đƣợc tính, vì thực chất thời gian đó không vi phạm cam kết cấp độ dịch vụ SLA. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 72 3.8.2 Phân lớp dịch vụ Phân lớp dịch vụ đƣợc sử dụng để đƣa ra các dạng dữ liệu của các lớp cấp độ dịch vụ khác nhau truy cập tài nguyên mạng. Các nhà quản trị mạng IPTV có thể ấn định các lớp dịch vụ khác nhau vào các loại ứng dụng khác nhau, tùy thuộc vào cấp độ thực thi cần thiết. Trong môi trƣờng IPTV sẽ có thứ tự các luồng video phân phối cho thuê bao, và dữ liệu video cần tới đích một cách mƣợt mà, liên tiếp. Trên mạng truyền dẫn có nhiều loại lƣu lƣợng, do đó để đạt đƣợc mục đích trên một phƣơng thức đƣợc sử dụng là ấn định phân lớp dịch vụ cho lƣu lƣợng video. Khi đó, nó ra lệnh cho router hoặc thiết bị mạng khác đƣa ra quyền ƣu tiên cho các gói tin này. Trên hình 3.6 trình bày ba hàng đợi quyền ƣu tiên khác nhau; chúng ta sẽ gọi ba quyền ƣu tiên lần lƣợt là cao, trung bình và thấp. Các hàng đợi này hoạt động nhƣ sau: các gói tin mới đi vào phía sau của hàng đợi và đợi cho đến khi chúng tiến lên phía đầu của hàng đợi trƣớc khi đƣợc phát đi. Trong trƣờng hợp này, tất cả hàng đợi đang đua tranh, nhƣng chỉ có một đầu ra đơn, vì thế cần phải ấn định các quy luật hoạt động: Tại mỗi thời điểm đầu ra sẵn sàng đƣợc sử dụng, một gói tin đƣợc chọn từ một trong ba hàng. Nếu không có gói tin nào sẵn sàng trong các hàng thì gói tin rỗng (null) sẽ đƣợc gửi. Nếu một gói tin sẵn sàng trong hàng có quyền ƣu tiên cao thì nó đƣợc gửi ngay lập tức. Nếu không có gói tin sẵn sàng trong hàng có quyển ƣu tiên cao và một gói tin sẵn sàng nằm trong một trong hai hàng còn lại (không đồng thời trong hai hàng) thì gói tin đó sẽ đƣợc gửi. Nếu không có gói tin nào sẵn sàng trong hàng có quyền ƣu tiên và các gói tin sẵn sàng đều nằm trong cả hai hàng còn lại, thì các gói tin đó sẽ đƣợc gửi theo tỷ lệ 3 gói tin hàng có quyền ƣu tiên trung bình tới 1 gói trong hàng có quyền ƣu tiên thấp. Qua ví dụ này chúng ta có thể thấy tại sao mạng có thể không gửi luồng video lớn hoặc các gói tin sử dụng hàng có quyền ƣu tiên cao vì nó sẽ rất khó cho các gói tin khác muốn đi qua. Việc gửi video với quyền ƣu tiên thấp cũng không thích hợp vì sẽ có các gói tin sẽ đƣợc hiển thị trong khi các gói khác Báo cáo đồ án tốt nghiệp 73 đang đƣợc xử lý. Quyền ƣu tiên trung bình có thể là lựa chọn cho video, và hầu hết lƣu lƣợng nonvideo đƣợc tạo quyền ƣu tiên thấp. Các gói tin có quyền ƣu tiên thấp có thể trì hoãn, đƣợc gửi bởi các router khác nhau, trong trƣờng hợp xấu nhất khi mạng bị nghẽn ở cấp độ cao nhất, bị xóa do không dƣợc phân phối. Việc các gói tin bị xóa cũng có thể xuất hiện nếu router sử dụng “loại bỏ ngẫu nhiên” để giữ các hàng khi bị tràn. Hình 3.7 Ví dụ sử dụng ba hàng đợi có quyền ưu tiên 3.8.3. Các cam kết cấp độ dịch vụ Các cam kết cấp độ dịch vụ SLA (Service-Level Agreement) là hợp đồng giữa nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng về các chi tiết chất lƣợng dịch vụ đƣợc cung cấp. SLA có thể bao gồm các đặc tính và chức năng của một số loại dịch vụ từ thoại cho tới VoD. SLA đƣợc đơn giản hoá bằng một bảng kê khai các cam kết, bảng kê khai này ghi rõ giá trị chi tiết các dịch vụ viễn thông phải đƣa ra. Các dịch vụ trong bảng kê khai phải đƣợc đƣa ra cho tất cả khách hàng. Bảng kê khai đôi khi còn bao gồm các cấp độ dịch vụ mà nhà cung cấp đƣa ra. Một số định nghĩa trong bảng kê khai SLA nhƣ sau: Độ khả dụng (%): Tỷ lệ thời gian dịch vụ sẵn sàng để sử dụng, tỷ lệ này trong SLA thƣờng là 99% hoặc lớn hơn. Tỷ lệ phân phối gói (%): Tỷ lệ gói đƣợc phân phối tới đích trên tổng số gói gửi đi. Chú ý, tỷ lệ này có thể đƣợc đo trung bình hàng tháng và dựa trên dữ liệu mẫu, không dựa trên tổng số gói đƣợc gửi đi. Trong SLA tỷ lệ này là 99% hoặc lớn hơn. Tỷ lệ mất gói (%): Ngƣợc lại với tỷ lệ phân phối gói, đây là số gói bị mất trên tổng số gói gửi đi. Trong SLA tỷ lệ này là 1% hoặc thấp hơn. Độ trễ mạng (ms): Đây là chỉ số tổng số thời gian trung bình các gói dữ liệu bị giữ khi truyền qua mạng. Chú ý, chỉ số này có thể chỉ tính giữa Báo cáo đồ án tốt nghiệp 74 các điểm mạng bên trong mạng của nhà cung cấp; và nó có thể không bao gồm thời gian cần thiết để dữ liệu đi vào hoặc rời khỏi mạng. Và cũng cần chú ý rằng, phép đo này có thể dựa trên các dữ liệu mẫu và tính trung bình hàng tuần hoặc hàng tháng. Độ trễ jitter (ms): Đây là chỉ số không có khả năng xuất hiện trong hầu hết các SLA. Đây là tham số chỉ thực sự quan trọng cho các ứng dụng tạo luồng video và VoIP. Thời gian đáp ứng dịch vụ (giờ): Đây là tổng số thời gian lớn nhất từ khi sự cố mạng đƣợc thông báo cho tới khi nhà cung cấp đã sẵn sàng để bắt đầu sữa chữa sự cố. Thời gian này có thể thay đổi phụ thuộc vào thời điểm trong ngày và có thể bao gồm thời gian truyền dẫn từ phía nhà cung cấp tới vị trí của khách hàng. Đối với các dịch vụ video, các tỷ lệ mất gói là chủ yếu. Khi tỷ lệ mất gói khoảng 1%, video trở nên rất khó để phân phối một cách mƣợt mà. Độ trễ mạng cũng có thể cần đƣợc xem xét, nhƣng nó thƣờng xuất hiện trong video tƣơng tác. Độ trễ jitter sẽ ảnh hƣởng tới tất cả video và sẽ đƣợc kiểm soát một cách chặt chẽ. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 75 Chương 4 PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG IPTV TẠI VIỆT NAM Trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay, con ngƣời với trình độ dân trí ngày càng cao cho nên sự đòi hỏi về nhu cầu giải trí càng cao, từ đó dịch vụ IPTV ra đời với các tính năng vƣợt trội sẽ mang lại cho con ngƣời cảm nhận mới về truyền hình mà chỉ có dịch vụ IPTV mới có thể đáp ứng đƣợc so với các công nghệ khác hiện tại, cùng với chi phi giá thành thấp do đó IPTV sẽ phát triển mạnh mẽ và là dịch vụ truyền hình số một trong tƣơng lai không xa. IPTV có cơ hội rất lớn để phát triển nhanh chóng khi 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 nhƣ một cơ hội mới để thu lợi nhuận từ thị trƣờng hiện có của họ và coi đó nhƣ một giải pháp tự bảo vệ trƣớc sự lấn sân của các dịch vụ truyền hình cáp. Tại thị trƣờng cung cấp dịch vụ ở Việt Nam, dịch vụ IPTV đã bắt đầu đƣợc thử nghiệm cung cấp với một số dịch vụ cơ bản. 4.1. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV TRONG KHU VỰC Hiện nay châu Á chiếm gần một nửa tổng số thuê bao TV của các công ty điện thoại trên toàn thế giới với tổng số thuê bao tối thiểu 32 triệu. Qua đó IPTV sẽ trở thành một dịch vụ có thị trƣờng rộng lớn tại châu Á một thị trƣờng năng động với rất nhiều cơ hội cho các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình có mô hình kinh doanh, hình thức cung cấp dịch vụ và công nghệ hợp lý.Theo Informa Telecoms & Media có đến 13% các hộ sử dụng dịch vụ truyền hình số ở Singapore sẽ nhận tín hiệu truyền hình số thông qua đƣờng dây DSL, Informa cũng dự báo rằng DSL sẽ chiếm tới 9,2% các hộ gia đình sử dụng truyền hình số ở Úc, 6,2% ở New Zealand, 5,8% ở Đài Loan, 5,7% ở Nhật Bản và 4,2% ở Hàn Quốc. PCCW ở Hồng Kông, nhà cung cấp dịch vụ IPTV lớn nhất thế giới với trên 500.000 thuê bao, đã đƣa HDTV và VoD vào cung cấp trên mạng DSL của mình. SOFTBANK của Nhật Bản cũng đã nhắm Báo cáo đồ án tốt nghiệp 76 đến xây dựng nội dung lên đến 5.000 giờ cho các phim truyện Nhật Bản và Holywood trên dịch vụ DSL/FTTH Video-On-Demand.Truyền hình cáp vẫn sẽ thống trị đến năm 2010, nhƣng sau đó IPTV sẽ thực sự là đối thủ cạnh tranh với truyền hình số mặt đất và vệ tinh đối với ngƣời xem truyền hình châu Á. Sự phát triển của IPTV chắc chắn sẽ nhanh hơn, nhƣng với sự số hóa của truyền hình cáp và vệ tinh, các nhà cung cấp sẽ phải cạnh tranh để giành đƣợc khách hàng mới. Tùy thuộc vào thị trƣờng cụ thể, các nhà khai thác dịch vụ IPTV sẽ phải bổ sung vào dịch vụ truyền hình quảng bá nhiều kênh với việc mở rộng cung cấp các dịch vụ nhƣ VoD, Replay-TV (network DVR), In- home DVR, Multi-room Service, v.v... PCCW ở Hồng Kông, nhà cung cấp dịch vụ IPTV lớn nhất thế giới với trên 500.000 thuê bao, đã đƣa HDTV và VoD vào cung cấp trên mạng DSL của mình. SOFTBANK của Nhật Bản cũng đã nhắm đến xây dựng nội dung lên đến 5.000 giờ cho các phim truyện Nhật Bản và Holywood trên dịch vụ DSL/FTTH Video-On-Demand. 4.2. TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ IPTV TẠI VIỆT NAM FPT Telecom là doanh nghiệp viễn thông đầu tiên chính thức khai thác và cung cấp dịch vụ IPTV trên hệ thống mạng băng rộng ADSL/ADSL2+ từ ngày 03/03/2006. Hiện FPT đang có gần 100.000 thuê bao ADSL, FPT sẽ cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng IPTV cho các khách hàng này. Đến tháng 4/2009 Viễn thông VNPT và Công ty Viễn thông số VTC Digicom chính thức ra mắt dịch vụ IPTV trên mạng ADSL 2+ sau gần 6 năm thử nghiệm với dịch vụ đa dạng nhƣ Live TV, VoD, để đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng. Ngoài FPT, VTC thì Viettel cũng đang chuẩn bị cho quá trình triển khai dịch vụ IPTV trên mạng băng rộng. 4.2.1. Hạ tầng Internet tại Việt nam Tại Việt Nam, theo báo cáo thống kê (tháng 7/2004) của VNNIC hiện số lƣợng ngƣời sử dụng Internet là 5.341.943 ngƣời, chiếm 6.55 % dân số và đang có xu hƣớng tăng mạnh trong thời gian tới (xem bảng dƣới đây). Báo cáo đồ án tốt nghiệp 77 Hiện nay, ở Việt Nam có 5 nhà cung cấp dịch vụ IXP với tổng dung lƣợng băng thông kết nối với hạ tầng Internet quốc tế 1036 Mbps, trong đó đáng kể nhất là các công ty VNPT (905 Mbps) và FPT (89 Mbps) với hai hƣớng kết nối quốc tế chính là sang Hồng Kông và Singapore (Hình 2). Các nhà cung cấp dịch vụ kết nối Internet quốc tế lớn nhất cho các IXP Việt Nam là SingTel (Singapore Telecommunications Limited) và Reach (Reach Global Services Limited). Hinh 4.1. Hƣớng và dung lƣợng các đƣờng kết nối ra hạ hạ tầng Internet Quốc tế của Việt nam ( quí I/ 2004) Báo cáo đồ án tốt nghiệp 78 Về công nghệ truyền dẫn, hiện nay các đƣờng kết nối trên đều sử dụng phƣơng thức truyền dẫn điểm đến điểm IP Uncast. Tại Việt Nam hiện nay chƣa hỗ trợ phƣơng thức truyền dẫn IP Multicast là phƣơng thức truyền dẫn từ một điểm đến nhiều điểm đƣợc ứng dụng trong các dịch vụ truyền hình trực tuyến trên mạng tại các nƣớc phát triển hiện nay, nên vấn đề truyền hình trực tuyến trên mạng cần đƣợc tính toán và có những giải pháp cụ thể để giảm yêu cầu về băng thông khi có nhiều ngƣời cùng truy cập, giảm thiểu nguy cơ nghẽn đƣờng truyền. Mặc dù đã đặt máy chủ video tại cổng Internet quốc tế của VDC, nơi có băng thông hạ tầng kết nối Internet quốc tế lên gần 1000 MB, nhƣng chất lƣợng dịch vụ này vẫn không ổn định và vẫn xảy ra sự cố nghẽn mạch làm gián đoạn dịch vụ. 4.2.2. Lựa chọn công nghệ và thiết bị 4.2.2.1. Những vấn đề kỹ thuật • Về mạng truyền dẫn, ngƣời ta dùng hệ thống cáp quang lai đồng trục để truyền tín hiệu và ở đầu tivi là 1 hộp set-top-box nhƣ truyền hình cáp hiện nay để xử lý đầu ra. Với hệ thống này, mỗi tivi chiếm 25Mb/s khi ta dùng tiêu chuẩn DSL hoặc ADSL, nhƣng khi dùng tiêu chuẩn HDTV thì mỗi tivi sẽ chiếm băng thông rộng hơn. Vì IPTV dùng mạng của Inernet nên ngƣời ta có thể tiết kiệm set-top-box bằng việc dùng computer trong nhà. • Về điều chế, ngƣời ta dùng điều chế số QAM, nhƣng về nén thì do băng thông của nó không rộng nhƣ của truyền hình cáp nên ngƣời ta không dùng MPEG-2 mà dùng MPEG-4 part10 (còn gọi là H264-AVC). H264 còn đƣợc biết nhƣ là một MPEG-4 IEO/IEC 14496 –10 hay MPEG-4/AVC . Mã H264 phức tạp hơn MPEG-2 nhiều về đánh giá biến đổi, khung bù trừ. Nó khác cả về kích thƣớc, hình dáng, về sự lựa chọn khung thích hợp và kiểu hƣớng biến đổi kép. • Về sự cố đƣờng truyền, khi truyền trên mạng Internet, vài gói tín hiệu có thể mất làm suy giảm chất lƣợng tín hiệu nên ngƣời ta phải truyền kèm theo những tín hiệu sửa chữa nó (FEC). Báo cáo đồ án tốt nghiệp 79 Hình 4.2. Hệ thống nén H264 dùng cho IPTV 4.2.2.2. Công nghệ: Nhìn chung, các hệ thống tạo dòng và đƣa chƣơng trình truyền hình lên Inernet bao gồm các chức năng cơ bản sau (Hình 4.3): • Các chức năng Capturing, Editing, Compose và Encoding để thu lƣu, biến đổi chƣơng trình cho phù hợp và sau đó mã hoá/nén các chƣơng trình (tƣơng tự hay số) sang các định dạng số thích hợp cho việc truyền phát trên Internet • Các chức năng Streaming (tạo dòng) và Publishing (đẩy) chƣơng trình lên Internet • Quản lý, kiểm soát và điều hành hệ thống (bao gồm quản lý các ứng dụng video, ứng dụng web, an toàn và an ninh hệ thống, các ứng dụng khác) • Quản lý cơ sở dữ liệu (Video) phục vụ lƣu trữ, cấp phát các chƣơng trình truyền hình lên Internet theo yêu cầu • Các chức năng tạo kết nối, chuyển mạch, truyền dẫn dòng video tƣơng tự hay số hóa trong hệ thống. Hình 4.3 Các chức năng cần thiết trong dây truyền tạo dòng và đƣa chƣơng trình truyền hình lên Internet. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 80 4.2.2.3. Lựa chọn thiết bị các chức năng Tùy theo từng điều kiện cụ thể, các chức năng trong hệ thống có thể đƣợc thực hiện riêng rẽ trên từng thiết bị hay sẽ đƣợc tích hợp trên thiết bị đa năng. 1. Mã hóa và tạo dòng video streaming: để đảm bảo tính ổn định ở mức cao nhất có thể cho dòng video streaming. Lựa chọn các thiết bị mã hóa thời gian thực (Real-time Encoder) và không theo thời gian thực (Non Real-time Encoder) theo định dạng MPEG-4 AVC/ H.264 để mã hóa và tạo dòng các VTV nói chung. 2. Để quản lý, kiểm soát và điều hành hệ thống (gồm các ứng dụng video, ứng dụng web, an toàn và an ninh hệ thống) sẽ sử dụng các máy chủ video server và máy chủ web server. Đây phải là các máy chủ Multimedia Server có cấu hình rất mạnh, có khả năng hỗ trợ các giao thức trong IP Muticast (TCP/IP, UDP, RTP.), có khả năng lƣu trữ và xử lý khối lƣợng dữ liệu video lớn, đảm bảo chất lƣợng dịch vụ khi phát hình. Đối với yêu cầu hệ thống chỉ phục vụ phát hình trực tuyến hay kết hợp truyền hình theo yêu cầu ở mức độ thấp, chỉ cần sử dụng một máy chủ Multimedia Server để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng video và ứng dụng web. 3. Chức năng Capturing đƣợc tích hợp sẵn trên các thiết bị xử lý và mã hóa video. Riêng đối với chức năng Editing và Compose, do nhu cầu dựng và xử lý chƣơng trình không nhiều, bƣớc đầu có thể sử dụng các Card kỹ xảo video lắp trên các máy tính có cấu hình thích hợp để cài đặt các phần mềm dựng phi tuyến phổ biến hiện nay (Pinacle, Adoble Premiere ...). 4. Đối với các ứng dụng truyền hình theo yêu cầu (VOD), hệ thống CSDL để thực hiện chức năng lƣu trữ và đồng bộ dữ liệu video, quản lý cấp phát chƣơng trình theo yêu cầu của khách hàng đóng vai trò hết sức quan trọng và có giá thành đầu tƣ khá lớn. Vì vậy khi triển khai dịch vụ này trong giai đoạn đầu, cần cân nhắc khả năng đáp ứng yêu cầu khách hàng để làm cơ sở cho việc lựa chọn cấu hình hệ thống, giảm chi phí đầu tƣ ban đầu. Trong trƣờng hợp dịch vụ VOD phát triển ở qui mô lớn, hệ thống cần sử dụng nhiều Video Server tại các CSDL khu vực khác nhau, dữ liệu trên các Video Server này phải đƣợc đồng bộ và vì vậy cần có các phần mềm đồng bộ dữ liệu giữa các máy chủ này. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 81 5. Các chức năng tạo kết nối, chuyển mạch, truyền dẫn dòng video tƣơng tự hay số hóa trong hệ thống sẽ đƣợc thực hiện bởi các thiết bị định tuyến và chuyển mạch (switch, router) để truyền và trao đổi dữ liệu ở dạng các gói tin IP. Đây là các thiết bị mạng đƣợc thiết kế và lắp đặt trên cơ sở chuẩn backbone mạng LAN hỗ trợ truyền dẫn Video và Multimedia tốc độ cao thông dụng hiện nay (Gigabit Ethernet hay 10 Gigabit Ethernet). 4.3. CÁC GIẢI PHÁP HỆ THỐNG Hạ tầng truyền dẫn Internet tốc độ cao trên thế giới hiện đang phát triển và đã đƣợc hoàn thiện tại đa số các nƣớc có ngƣời Việt Nam sinh sống (Bắc Mỹ, châu Âu, Châu Úc, Nhật bản). Trên cơ sở nghiên cứu giải pháp truyền VTV4 qua mạng Internet (gọi tắt là VTV4 Online) nhằm phục vụ cho đối tƣợng chủ yếu là bà con ngƣời Việt sinh sống ở nƣớc ngoài. Từ các giải pháp hệ thống đã đƣợc nghiên cứu trong giải pháp VTV4 Online, trên cơ sở kế hoạch triển khai đƣờng kết nối tốc độ cao từ Đài THVN ra cổng Internet quốc tế và thực trạng hạ tầng kỹ thuật tin học tại Đài THVN hiện nay, các nhà đầu tƣ đã xây dựng một số phƣơng án khác nhau cho hệ thống VTV4 Online phù hợp với từng điều kiện kỹ thuật cụ thể của băng thông truyền dẫn từ Đài THVN ra hạ tầng Internet quốc tế cũng nhƣ yêu cầu về loại hình dịch vụ có thể đáp ứng trên hệ thống (chỉ cung cấp dịch vụ VTV4 Online hay kèm theo cả dịch vụ truyền hình theo yêu cầu VTV Offline trên hệ thống) nhƣ sau: 3.1. Phƣơng án 1: Phƣơng án tập trung, trong đó toàn bộ thiết bị hệ thống đƣợc đặt tại Trung tâm Tích hợp dữ liệu (THDL) tại trụ sở chính của Đài THVN – 43 Nguyễn chí Thanh – Hà nội. Điều kiện kỹ thuật cần đáp ứng khi triển khai theo phƣơng án 1 là Đài THVN đã thiết lập xong đƣờng backbone tốc độ cao trực tiếp ra Internet quốc tế, với tính năng hỗ trợ phƣơng thức truyền thông IP Multicast và đảm bảo đƣợc băng thông dành cho dịch vụ VTV4 Online. Tùy theo yêu cầu đặt ra đối với hệ thống VTV4 Online, sẽ có hai phƣơng án đầu tƣ nhƣ sau: a. Phương án 1a: Với phƣơng án này, hệ thống VTV4 Online đƣợc triển khai chỉ phục vụ truyền hình trực tuyến, không có dịch vụ truyền hình theo yêu cầu (còn gọi là VOD hay TV Offline). Báo cáo đồ án tốt nghiệp 82 a.1. Sơ đồ hệ thống được thể hiện trên hình 4.4 Hình 4.4 Sơ đồ hệ thống VTV4 online theo phƣơng án tập trung 1a a.2. Mô tả hoạt động: • Chƣơng trình VTV4 (thời lƣợng 8 giờ/ngày và đƣợc phát liên tục 24/24 giờ trong ngày) đƣợc tách ra từ Phòng tổng khống chế (Trung tâm KTSXCT – Đài THVN) và đƣa đến đầu vào Video Input của thiết bị mã hóa thời gian thực Real-time Encoder, đƣợc biến đổi tạo dòng theo định dạng MPEG-4 AVC / H.264 và đƣa sang Multimedia Server. • Máy chủ Multimedia Server vừa làm chức năng của Video Server đẩy (publishing) dòng video streaming lên Internet, vừa đóng vai trò Web Server giúp khán giả truy cập tạo kết nối để xem chƣơng trình VTV4 trực tuyến. Máy chủ Multimedia Server này cần có cấu hình đủ mạnh để đảm nhiệm đƣợc các chứa năng trên và đƣợc cài đặt các phần mềm Apache Web Server, phần mềm hệ thống website VTV4 Online và phần mềm quản lý dòng video. • Vấn đề ổn định nguồn điện cung cấp, an toàn và an ninh hệ thống đƣợc bảo đảm bởi hệ thống cơ sở hạ tầng mạng nội bộ chung của VTV. a.3. Ưu điểm của phương án 1a: • Chi phí đầu tƣ cho hệ thống thấp; • Chủ động trong việc thiết lập, nâng cấp, phát triển hệ thống khi có nhu cầu cũng nhƣ trong vấn đề đảm bảo an toàn, an ninh hệ thống. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 83 a.4. Hạn chế: • Phƣơng án chỉ khả thi nếu Đài THVN thiết lập đƣợc đƣờng backbone ra Internet quốc tế với khả năng hỗ trợ phƣơng thức truyền thông IP Multicast. Trong trƣờng hợp không có hỗ trợ IP Multicast, băng thông tối thiểu cần thiết dành riêng cho dịch vụ sẽ là 20 MB (giả thiết hệ thống đƣợc thiết kế có khả năng đáp ứng cho 50 ngƣời xem đồng thời truy cập). Đây là điều không khả thi do chi phí băng thông quá cao, kể cả trong trƣờng hợp kết hợp triển khai dịch vụ VTV4 Online với các dịch vụ giá trị gia tăng khác của VTV (Truyền hình Cáp, ISP ) • Hệ thống không đáp ứng đƣợc nhu cầu xem truyền hình theo yêu cầu của khán giả. b. Phương án 1b: Với phƣơng án này hệ thống có khả năng phục vụ cả nhu cầu truyền hình trực tuyến và truyền hình theo yêu cầu (còn gọi là VOD hay TV Offline). b.1. Sơ đồ hệ thống được thể hiện trên hình 4.5: Hình 4.5 Sơ đồ phƣơng án phân tán 1b có tính đến nhu cầu VOD của khán giả b.2. Mô tả hoạt động của hệ thống: • Hoạt động phục vụ nhu cầu xem VTV4 Online đƣợc thực hiện trong hệ thống tƣơng tự nhƣ đối với phƣơng án 1a. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 84 • Các chƣơng trình truyền hình (đƣợc đƣa vào dƣới dạng tín hiệu tƣơng tự hay băng từ ) đƣợc đƣa qua thiết bị dựng PC (nếu cần) và sau đó đƣa vào thiết bị mã hóa Non Real-time Encoder để tạo chƣơng trình dƣới dạng file theo địng dạng MPEG-4 AVC/H.264. Nhờ máy chủ Web Server (đƣợc cài đặt các phần mềm Apache Web Server, phần mềm hệ thống website VTV4 Online, Database server và Application Server), các file này đƣợc lƣu dƣới dạng các thƣ mục (tùy theo tổ chức CSDL của hệ thống) trong thiết bị lƣu trữ video Disk Array. Khi khách hàng có nhu cầu xem một chƣơng trình truyền hình đƣợc lƣu trong hệ thống video storage, máy chủ Video Server (có cài đặt phần mềm quản lý dòng video) sẽ tạo kết nối để khách hàng download chƣơng trình về máy tính của mình. Do nhu cầu dựng không nhiều, máy tính PC để dựng phi tuyến còn có thể dùng để update dữ liệu cho trang website VTV4 Online. Khi dịch vụ phát triển (số lƣợng ngƣời truy cập tăng cao, khối lƣợng video lƣu trữ nhiều ), có thể tính đến việc tách các chức năng quản trị web và quản trị cơ sở dữ liệu trên hai máy chủ khác nhau. • Do đƣợc đặt tại Trung tâm THDL của Đài THVN, nên hệ thống sẽ đƣợc đảm bảo bởi hệ thống cung cấp nguồn và hệ thống an ninh chung của Trung tâm THDL của Đài. b.3. Ưu điểm của phương án 1b: • Chủ động trong việc thiết lập, nâng cấp, phát triển hệ thống khi có nhu cầu cũng nhƣ trong vấn đề đảm bảo an toàn, an ninh hệ thống. • Hệ thống đƣợc triển khai có khả năng đáp ứng nhu cầu xem truyền hình theo yêu cầu (VOD) của khán giả. b.4. Hạn chế: • Phƣơng án này có yêu cầu băng thông truyền dẫn cao hơn phƣơng án 1a, do dịch vụ VOD đòi hỏi phải truyền dẫn theo phƣơng thức IP Unicast. Vì vậy phƣơng án chỉ khả thi nếu Đài THVN thiết lập đƣợc đƣờng backbone ra Internet quốc tế với khả năng hỗ trợ phƣơng thức truyền thông IP Multicast; • Chi phí đầu tƣ thiết bị nhiều gấp đôi hơn phƣơng án 1a. 3.2. Phương án 2: Có thể gọi là phƣơng án phân tán, trong đó các thiết bị của hệ thống phục vụ quản lý và tạo dòng chƣơng trình theo định dạng truyền thông multimedia Báo cáo đồ án tốt nghiệp 85 sẽ đƣợc đặt tại trụ sở Đài THVN – 43 Nguyễn chí Thanh – Hà nội, đồng thời đƣa các cơ sở dữ liệu phục vụ truy cập của khách hàng ra các đầu trục truyền thông backbone Internet để giảm nguy cơ ngẽn mạng khi có đông khách hàng truy cập. a. Phương án 2a: Đây là phƣơng án đƣợc chọn khi trên hệ thống chỉ yêu cầu triển khai dịch vụ truyền hình trực tuyến VTV4 Online. a.1. Sơ đồ hệ thống được thể hiện trên hình 4.6: Hình 4.6 Phƣơng án phân tán 2a. a.2. Mô tả hoạt động của hệ thống: • Dòng chƣơng trình VTV4 (thời lƣợng 8 giờ/ngày và đƣợc phát liên tục 24/24 giờ trong ngày) đƣợc tách ra từ Phòng tổng khống chế (Trung tâm KTSXCT – Đài THVN) và đƣa đến đầu vào Video Input của thiết bị mã hóa thời gian thực Real-time Encoder, đƣợc biến đổi tạo dòng theo định dạng MPEG-4 AVC / H.264, qua hệ thống FO Switch/cáp quang/converter LX/TX chuyển đến Multimedia Server tại cổng Internet quốc tế. • Máy chủ Multimedia Server vừa làm chức năng của Video Server đẩy (publishing) dòng video streaming lên Internet, vừa đóng vai trò Web Server giúp khán giả truy cập tạo kết nối để xem chƣơng trình VTV4 trực tuyến. Máy chủ Multimedia Server này cần có cấu hình đủ mạnh để đảm nhiệm đƣợc các chứa năng trên và đƣợc cài đặt các phần mềm Apache Web Server, phần mềm hệ thống website VTV4 Online và phần mềm quản lý dòng video. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 86 • Vấn đề an toàn nguồn điện cung cấp cũng nhƣ an toàn và an ninh cho các thiết bị đặt tại Trung tâm Tích hợp dữ liệu (VTV) đƣợc bảo đảm bởi hệ thống an ninh mạng chung của Đài THVN. Với máy chủ Multimedia Server đặt tại cổng Internet quốc tế, vấn đề an ninh hệ thống và chống xâm nhập sẽ đƣợc đảm nhận bởi hệ thống an ninh của nhà cung cấp dịch vụ ISP và phần mềm an ninh đƣợc cài đặt trực tiếp trên máy chủ, qui định và kiểm soát các cổng ra vào của dòng dữ liệu. a.3. Ưu điểm của phương án 2a: • Cấu hình hệ thống đơn giản và chi phí đầu tƣ ban đầu cho hệ thống thấp hơn so với phƣơng án 2b; • Tính khả thi cao hơn các phƣơng án 1a và 1b trong trƣờng hợp Đài THVN chƣa thiết lập đƣợc đƣờng trục backbone kết nối với hạ tầng Internet quốc tế có hỗ trợ phƣơng thức truyền thông IP Multicast. a.4. Hạn chế: • Hệ thống không đáp ứng đƣợc nhu cầu xem truyền hình theo yêu cầu của khán giả. b. Phương án 2b: Đây là phƣơng án trong đó các thiết bị của hệ thống VTV4 Online đƣợc đặt phân tán, và hệ thống đƣợc xây dựng có khả năng phục vụ cả hai dịch vụ truyền hình trực tuyến (TV Online) và truyền hình theo yêu cầu (còn gọi là VOD hay TV Offline). b.1. Sơ đồ hệ thống được thể hiện trên hình 4.7. Hình 4.7 Phƣơng án phân tán 2b. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 87 b.2. Mô tả hoạt động của hệ thống: • Hoạt động phục vụ nhu cầu xem VTV4 Online đƣợc thực hiện trong hệ thống tƣơng tự nhƣ đối với phƣơng án 2a. • Các chƣơng trình truyền hình (đƣợc đƣa vào dƣới dạng tín hiệu tƣơng tự hay băng từ ) đƣợc đƣa qua thiết bị dựng PC (nếu cần) và sau đó đƣa vào thiết bị mã hóa Non Real-time Encoder để tạo chƣơng trình dƣới dạng file theo định dạng MPEG-4 AVC/H.264. Nhờ máy chủ Web Server (đƣợc cài đặt các phần mềm Apache Web Server, phần mềm hệ thống website VTV4 Online, Database server và Application Server), các file này đƣợc gửi đến thiết bị lƣu trữ video Disk Array thông qua FO switch/cáp quang/converter LX/TX và lƣu dƣới dạng các thƣ mục (tùy theo tổ chức CSDL của hệ thống). Khi khách hàng có nhu cầu xem một chƣơng trình truyền hình lƣu trong hệ thống, máy chủ Video Server (có cài đặt phần mềm quản lý dòng video) sẽ tạo kết nối để khách hàng download chƣơng trình về máy tính của mình. Do nhu cầu dựng không nhiều, máy tính PC để dựng phi tuyến còn có thể dùng để update dữ liệu cho trang website VTV4 Online. Khi dịch vụ phát triển (số lƣợng ngƣời truy cập tăng cao, khối lƣợng video lƣu trữ nhiều), có thể tính đến việc tách các chức năng quản trị web và quản trị cơ sở dữ liệu trên hai máy chủ (cùng đƣợc đặt trong Trung tâm THDL của VTV) • Vấn đề cung cấp điện cũng nhƣ an toàn, an ninh cho các thiết bị đặt tại Trung tâm Tích hợp dữ liệu (VTV) đƣợc bảo đảm bởi hệ thống an ninh mạng chung của Đài THVN. Với máy chủ Video Server đặt tại cổng Internet quốc tế, vấn đề an ninh hệ thống và chống xâm nhập sẽ đƣợc đảm nhận bởi hệ thống an ninh của nhà cung cấp dịch vụ ISP và phần mềm an ninh đƣợc cài đặt trực tiếp trên máy chủ, qui định và kiểm soát các cổng ra vào của các dòng dữ liệu. b.3. Ưu điểm của phương án 2b: • Tính khả thi cao hơn các phƣơng án 1a và 1b trong trƣờng hợp Đài THVN chƣa thiết lập đƣợc đƣờng trục backbone kết nối với hạ tầng Internet quốc tế có hỗ trợ phƣơng thức truyền thông IP Multicast. • Bên cạnh dịch vụ truyền hình trực tuyến TV4 Online, hệ thống còn có khả năng đáp ứng nhu cầu xem truyền hình theo yêu cầu (VOD) của khán giả. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 88 b.4 - Hạn chế: • Hệ thống có cấu hình phức tạp và chi phí đầu tƣ ban đầu cho thiết bị lớn hơn phƣơng án 2a. 4.4. ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHON PHƢƠNG ÁN Bảng dƣới đây thể hiện sự so sánh các phƣơng án 1a, 1b, 2a và 2b, trong đó các tiêu chí đƣợc so sánh là chi phí đầu tƣ, đặc điểm bố trí thiết bị (tập trung hay phân tán), khả năng cung cấp dịch vụ của hệ thống và tính khả thi của phƣơng án triển khai. Từ bảng này có thể dễ dàng thấy rằng, nếu coi tính khả thi và khả năng cung cấp cả hai dịch vụ truyền hình trực tuyến và truyền hình theo yêu cầu của hệ thống là các tiêu chí ƣu tiên thì phƣơng án 2b sẽ là phƣơng án đƣợc chọn. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 89 KẾT LUẬN IPTV đang là cấp độ cao nhất và là công nghệ truyền hình của tƣơng lai. IPTV thực sự có khả năng cạnh tranh với các chƣơng trình truyền hình vệ tinh, truyền hình cáp hay các loại truyền hình thông thƣờng. Sự vƣợt trội trong kĩ thuật truyền hình của IPTV là tính năng tƣơng tác giữa hệ thống với ngƣời xem, cho phép ngƣời xem chủ động về thời gian và khả năng triển khai nhiều dịch vụ giá trị gia tăng tiện ích khác trên hệ thồng nhằm đáp ứng nhu cầu của ngƣời sử dụng. IPTV đƣợc xem nhƣ cuộc cách mạng trong ngành truyền thông truyền hình với việc truyền tải nội dung trên mạng viễn thông và truyền hình băng rộng. IPTV còn có khả năng tập hợp và lƣu trữ các nội dung điện ảnh, truyền hình dƣới dạng tƣ liệu số ở quy mô lớn, hiệu quả nhƣng chi phí lại thấp, rất tiện lợi cho công việc tra cứu, tìm kiếm. Với chi phí thấp trong việc sản xuất nội dung cho phép các nhà cung cấp IPTV đƣa ra rất nhiều chƣơng trình, từ thể thao, thời sự cho tới các chƣơng trình đào tạo trên Tivi, và nhiều chƣơng trình khác nữa. Với nội dung đã đƣợc trình bày ở trên, đồ án đã đƣa ra đƣợc cái nhìn tổng thể về công nghệ IPTV, các phƣơng thức phân phối mạng IPTV và vấn đề quản lý mạng IPTV. Qua đề tài này phần nào giúp ta hiểu thêm về công nghệ IPTV, một công nghệ mới, một công nghệ mà chỉ có ở IPTV mới có thể đáp ứng đƣợc nhƣng nhu cầu giải trí của ngƣời xem truyền hình. Nhƣng không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình làm bài, vì thế mong đƣợc sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể nắm chắc hơn kiến thức về công nghệ IPTV, để cho bài báo cáo tốt nghiệp thêm đầy đủ và chính xác hơn. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Huy Dũng, ngƣời đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình làm đồ án. Với sự hƣớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Huy Dũng cộng với sự tìm hiểu qua các tài liệu sách, báo, Internet em đã hoàn thành xong đồ án theo đúng thời hạn. Hải phòng, ngày 10 tháng 7 năm 2010. Sinh viên thực hiện Chu Thị Thi Báo cáo đồ án tốt nghiệp 90 Tài liệu tham khảo: 1. Sv Trần Trung Hiếu (2003): Tìm hiểu công nghệ IPTV – TrƣờngĐại Học Quốc gia Hà Nội. 2. Phùng Văn Vận (2002): Điện thoại IP - Nhà xuất bản Bƣu điện. 3.Wes Simpson & Howard Greenfield (2007): IPTV and Internet Video: New Markets in Television Broadcast – First edition, Elsevier Inc. 4. Hoàng Trong Minh (2003): Định tuyến trong chuyển mạch IP - tạp chí BCVT 5. Các tài liệu trên mạng. Báo cáo đồ án tốt nghiệp 91