Để quản lý quyền truy nhập nội dung dịch vụ IPTV có nhiều cách khác nhau tùy theo hệ thống. Cách quản lý hiệu quả th−ờng dùng đó là mỗi ng−ời sử dụng đ−ợc cấp một tài khoản, tài khoản này đ−ợc l−u trong máy chủ ở phía nhà cung cấp dịch vụ và đ−ợc l−u trên thẻ thông minh. Máy chủ ở phía nhà cung cấp quản lý tài khoản của khách hàng, trạng thái của tài khoản đối với các dịch vụ và là cơ sở để tính tiền dịch vụ cho khách hàng. Nội dung video của các kênh truyền hình IPTV cũng nh− các nội dung VoD đ−ợc mZ hóa (encript) bằng một mZ khóa nào đó. Hình 1.9. Khi ng−ời sử dụng hợp lệ muốn truy cập một nội dung video, set-top box sẽ đọc thông tin trên thẻ và gửi định danh ng−ời dùng về máy chủ quản lý ng−ời dùng cùng với định danh nội dung video cần truy cập. Nếu máy chủ xác nhận tính hợp pháp của ng−ời dùng nó sẽ cấp cho ng−ời dùng mZ khóa t−ơng ứng với nội dung video đó và truyền tới set-top box. Lúc này set-top box sẽ giải mZ tín hiệu video đZ mZ hóa và trình diễn trên màn hình ng−ời sử dụng.
Sử dụng thẻ thông minh để quản lý quyền truy nhập có nhiều −u điểm. Nó có thể cung cấp và cho phép ng−ời dùng sử dụng độc lập với set-top box. Ng−ời dùng có thể sử dụng thẻ ở nhiều nơi khác nhaụ Mặt khác việc quản lý và phân phối thẻ cũng đơn giản, dễ dàng. Hiện nay, kỹ thuật này đ−ợc áp dụng rộng rZi không chỉ đối với hệ thống IPTV mà còn cho cả các hệ thống truyền hình số khác.
1.5. Tổ chức và quản lý các máy chủ video trong hệ thống IPTV IPTV
Máy chủ video đóng vai trò quan trọng trong việc l−u trữ và phân phối nội dung video trên mạng IPTV.
Để thực hiện chức năng l−u trữ, trên máy chủ video có các ph−ơng tiện l−u trữ th−ờng là ổ đĩa cứng (hard disk). Nội dung video đ−ợc l−u trữ lên ổ cứng d−ới
39
dạng các tệp tin. Khi thực hiện chức năng phân phối, máy chú thực hiện nạp nội dung video, sắp xếp tín hiệu video thành các luồng tín hiệu theo giao thức IP truyền dẫn qua hệ thống mạng truy nhập tới thiết bị đầu cuối của khách hàng.
Thông th−ờng máy chủ video có cấu hình gồm nhiều ổ đĩa cứng và nhiều bộ vi xử lý hoạt động ở hai chế độ:
- Đồng thời: để tăng tốc độ xử lý ghi đọc dữ liệu hoặc tăng tốc độ xử lý tín hiệu videọ
- Dự phòng: để đảm bảo an toàn cho hệ thống, khi một ổ đĩa cứng hoặc một vi xử lý có dấu hiệu trục trặc, nó sẽ chuyển sang làm việc với ổ đĩa cứng hoặc bộ vi xử lý dự phòng.
1.5.1. Phân loại máy chủ video
Tùy theo chức năng hoạt động và quy mô của hệ thống, các máy chủ trong hệ thống IPTV đ−ợc chia làm nhiều loại khác nhau, mỗi loại thực hiện một chức năng riêng biệt và có cấu hình phù hợp với chức năng đó. Sau đây là một số máy chủ video cơ bản.
1.5.1.1. Máy chủ video thu nhận (Ingest video server):
Làm nhiệm vụ lựa chọn, thu thập các nguồn video khác nhau để đảm bảo sẵn sàng phục vụ cho các ứng dụng trên hệ thống. Nội dung video có thể nhận đ−ợc trực tiếp từ camera của studio, từ băng từ, từ trạm thu vệ tinh hoặc từ một video server khác.
Một trong những chức năng quan trọng của máy chủ video ingest là ghi lại các thông tin tóm tắt (metadata) về video thu thập đ−ợc. Những thông tin này giúp cho quá trình tìm kiếm, xử lý video nhanh hơn.
1.5.1.2. Máy chủ tệp tin (File server)
ð−ợc sử dụng để l−u trữ, xử lý các nội dung video trong quá trình biên tập, chỉnh sửa nội dung videọ
40
1.5.1.3. Máy chủ streaming (video streaming server)
Là máy chủ quan trọng nhất trong các máy chủ video của hệ thống IPTV. Nó thực hiện đọc các chuỗi tín hiệu video từ các tệp tin hoàn chỉnh và sử dụng giao thức IP tạo thành các luồng tín hiệu (video streaming) tin cậy trên mạng. Độ tin cậy của các máy chủ này rất quan trọng. Bất cứ một lỗi nào xảy ra đối với máy chủ streaming sẽ làm gián đoạn luồng tín hiệu video tới thiết bị đầu cuối của một số l−ợng lớn khách hàng. Máy chủ video streaming đòi hỏi năng lực lớn, áp dụng nhiều kỹ thuật truy nhập tệp tin nhanh. Ngoài ra, máy chủ này có khả năng xử lý giao tác mạng nhanh, có thể thêm, bớt địa chỉ IP của ng−ời sử dụng trong quá trình hình thành các luồng dữ liệu multicast trên mạng.
1.5.1.4. Máy chủ l−u trữ (archive video server)
Máy chủ l−u trữ video đòi hỏi có năng lực l−u trữ lớn và khả năng truy xuất tệp tin video nhanh. Muốn vậy, cấu hình của máy chủ l−u trữ có dung l−ợng bộ nhớ đệm, thiết bị l−u trữ có tốc độ truy xuất caọ
Dung l−ợng thiết bị l−u trữ video là yếu tố quan trọng thể hiện năng lực của máy chủ l−u trữ. Sau đây là một số ví dụ về cách tính dung l−ợng video:
- 200h video chất l−ợng SD, tốc độ 2.5 Mbps = 210 GB. - 500h video chất l−ợng SD, tốc độ 4Mbps =900 GB. - 10.000h video chất l−ợng SD tốc độ 2Mbps = 9 TB. - 300h video chất l−ợng MPEG-2 HD tốc độ 14Mbps =2TB. - 500h video chất l−ợng H.264 HD tốc độ 6Mbps = 1.35 TB. ….
Để nâng cao khả năng xử lý, một hệ thống phân phối IPTV th−ờng có nhiều máy chủ l−u trữ. Các máy chủ l−u trữ đ−ợc cấu hình để cân bằng tải giữa chúng.
41 1.5.1.5. Máy chủ dịch vụ
Thông th−ờng mỗi một dịch vụ của IPTV đều do các máy chủ chuyên biệt quản lý. Các máy chủ dịch vụ này bao gồm;
- Máy chủ dịch vụ video theo yêu cầu VoD server. - Máy chủ dịch vụ Quảng cáọ
- Máy chủ dịch vụ trò chơi t−ơng tác…
Do đặc thù của từng dịch vụ, các máy chủ này thực hiện nhiệm vụ quản lý, bảo mật, cung cấp dịch vụ, tính tiền hóa đơn … tới khách hàng.
1.5.2. Máy chủ dịch vụ Video theo yêu cầu (VoD Server) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dịch vụ VoD là một dịch vụ phổ biến gắn liền với IPTV. Dịch vụ này cho phép ng−ời sử dụng có thể tiếp cận tới các nội dung th− viện video ở bất cứ thời điểm nào mà không bị động nh− các dịch vụ truyền hình truyền thống. Đây cũng là thế mạnh của IPTV so với các hệ thống truyền hình khác. Máy chủ VoD cùng với các máy chủ l−u trữ thực hiện bốn chức năng cơ bản bao gồm:
- L−u trữ nội dung VoD. Ngoài chức năng l−u trữ nh− một server l−u trữ bình th−ờng, còn phải đảm bảo khả năng sao chép, đồng bộ, mZ hóa đảm bảo quyền truy nhập nội dung video giữa các máy chủ.
- Quản lý ng−ời dùng, quản lý giao tiếp mạng. Do tính chất theo yêu cầu, nên số l−ợng luồng video sẽ rất lớn ứng với số l−ợng lớn các nhu cầu khác nhau của ng−ời sử dụng.
- Hỗ trợ t−ơng tác ng−ời sử dụng: cho phép ng−ời sử dụng có thể thực hiện các chức năng dừng, cuộn nhanh nội dung videọ
- Lập danh mục và quản lý yêu cầu: xây dựng danh mục các nội dung để ng−ời sử dụng có thể tìm kiếm, lựa chọn nội dung. Ngoài ra quản lý các yêu cầu của ng−ời sử dụng để phục vụ và tính hóa đơn.
42
Do nhu cầu của ng−ời sử dụng rất phong phú nên tại một thời điểm, dịch vụ VoD có thể phải phục vụ rất nhiều yêu cầu khác nhau và do đó làm cho l−u l−ợng thông tin trên mạng rất lớn. Tùy theo tính chất, quy mô của dịch vụ VoD, hệ thống IPTV có thể tổ chức các máy chủ VoD và máy chủ l−u trữ video theo một trong hai mô hình nh− trong hình 1.10.
Hình1.10. Mô hình tổ chức máy chủ dịch vụ VoD
- Mô hình tập trung (Centralized Server): Máy chủ VoD tập trung ở trung tâm của hệ thống và cung cấp dịch vụ VoD cho toàn bộ mạng. Máy chủ phải có cấu hình năng lực cao, băng thông hệ thống mạng truyền dẫn lớn. Mô hình này có −u điểm là quản lý nội dung tập trung nên tính bảo mật cao, cần ít máy chủ.
- Mô hình phân tán (Distributed Server): Hệ thống mạng cung cấp đ−ợc chia thành nhiều mạng con, trên mỗi mạng con các máy chủ phục vụ VoD, các máy chủ ở trung tâm chỉ làm nhiệm vụ quản lý và l−u trữ th− viện nội dung. Các yêu cầu giống nhau của khách hàng trên cùng đoạn mạng sẽ đ−ợc các máy chủ ở mạng con phục vụ nên giảm l−u l−ợng thông tin trên hệ thống. Mô hình này cho phép đáp ứng số l−ợng lớn khách hàng nh−ng có nh−ợc điểm là cần nhiều máy chủ, phải có cơ chế quản lý bản quyền nội dung ở từng đoạn mạng con.
43
1.5.3. Máy chủ dịch vụ quảng cáo (Advertising Server)
Một −u điểm v−ợt trội của IPTV so với các dịch vụ truyền hình truyền thống là có khả năng địa ph−ơng hóa quảng cáọ Các nội dung quảng cáo có thể đ−ợc tổ chức độc lập với nội dung videọ Tại mỗi điểm cung cấp dịch vụ, nội dung quảng cáo đ−ợc chèn vào kết hợp với nội dung video tr−ớc khi tới trình diễn trên màn hinh của ng−ời sử dụng. Vì vậy, các nội dung quảng cáo không bị áp đặt chung cho tất cả các khu vực mà có thể địa ph−ơng hóa phù hợp với khu vực khách hàng. Ngoài ra tính độc lập này không làm ảnh h−ởng đến chiến dịch quảng cáo đối với các dịch vụ dịch thời gian nh− truyền hình theo yêu cầu, Video theo yêu cầu…
Để thực hiện đ−ợc khả năng địa ph−ơng hóa quảng cáo, tại mỗi điểm cung cấp dịch vụ có các máy chủ quảng cáọ Máy chủ quảng cáo thực hiện nhiệm vụ quản lý các chiến dịch quảng cáo bao gồm thời hạn quảng cáo, thời điểm chèn quảng cáo, thời l−ợng quảng cáo đối với từng đơn đặt hàng… Máy chủ quảng cáo điều khiển các máy chủ l−u trữ và streaming để kết hợp các nội dung quảng cáo và nguồn tín hiệu video tr−ớc khi truyền tới thiết bị đầu cuối của khách hàng.
1.6. Thiết bị đầu cuối ng−ời sử dụng
Thiết bị đầu cuối ng−ời sử dụng truyền hình kỹ thuật số còn đ−ợc gọi là Set-top box đứng vai trò trung gian giữa nhà cung cấp và ng−ời sử dụng, cho phép ng−ời sử dụng tiếp cận với nội dung các nguồn tín hiệu video và các nguồn thông tin khác mà hệ thống hỗ trợ.
Set-top box đZ ra đời từ rất lâu và sử dụng trong các hệ thống truyền hình truyền thống khác nh− truyền hình vệ tinh, truyền hình kỹ thuật số mặt đất. Với sự phát triển của các công nghệ mạng và công nghệ vi điện tử, set-top box ngày
44
càng đ−ợc thiết kế với nhiều chức năng hỗ trợ nhiều dịch vụ tiên tiến. D−ới đây là một số khuynh h−ớng thiết kế:
- Tăng c−ờng hỗ trợ kết nối hệ thống số. Set-top box sẽ có khả năng làm việc với nhiều hệ thống mạng khác nhau nh− mạng IP, mạng điện thoại tế bào, mạng không dây wiremax, v.v...
- Tăng c−ờng khả năng l−u trữ. Set-top box sẽ đ−ợc tích hợp bên trong các ổ đĩa cứng có dung l−ợng lớn, có khả năng ghi lại các nội dung video để ng−ời sử dụng có thể xem lại theo ý thích.
- Tăng c−ờng khả năng hỗ trợ HDTV. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, chuẩn dịch vụ truyền hình phân giải cao (HDTV) đang đ−ợc đang đ−ợc ứng dụng ngày càng phổ biến. Set-top box đ−ợc tích hợp các tính năng HDTV để hỗ trợ xu h−ớng đó.
- Tích hợp nhiều tính năng để biến set-top box trở thành gateway của mạng gia đình.
- Hỗ trợ nhiều công nghệ nén video khác nhaụ
- Khả năng phần mềm hóạ Set-top box đ−ợc thiết kế nh− một máy tính với các tính năng đ−ợc sử dụng thông qua các phần mềm điều khiển. Các phần mềm có thể đ−ợc nâng cấp, cập nhật tự động v.v...
1.6.1. Cấu trúc của IPTV Set-top box
IPTV Set-top box làm nhiệm vụ nh− một thiết bị đầu cuối mạng, đ−a các dịch vụ của IPTV tới ng−ời sử dụng. Sơ đồ khối cấu trúc tổng quát của thiết bị IPTV set-top box đ−ợc trình bày trong hình 1.11.
45
Hình1.11. Sơ đồ khối cấu trúc của IPTV Set-top box
Điều khiển mọi hoạt động của set-top box là bộ vi xử lý. Chức năng chính của vi xử lý bao gồm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thiết lập trạng thái và giám sát, điều khiển các khối chức năng khác trong set-top box.
- Quản lý và cung cấp các tài nguyên phần cứng nh− bộ nhớ, bộ nhớ đệm vào ra cho các ch−ơng trình phần mềm chạy trên set-top box.
- Đọc dữ liệu các gói tin IPTV từ mạng nhà cung cấp dịch vụ gửi đến. - Thu thập thông tin yêu cầu của ng−ời sử dụng thông qua bàn phím, cổng giao tiếp hồng ngoại v.v...
- Gửi thông tin điều khiển tới mạng nhà cung cấp dịch vụ. - Đọc ghi dữ liệu vào bộ nhớ.
Bộ nhớ sử dụng trong set-top box bao gồm FlashROM, RAM và hệ thống ổ đĩa cứng. FlashROM đ−ợc sử dụng để l−u trữ các ch−ơng trình phần mềm hệ thống, các tham số thiết lập hệ thống của set-top box. Bộ nhớ RAM dùng làm
46
vùng đệm khi set-top box xử lý dữ liệụ Hệ thống ổ đĩa cứng cho phép set-top box l−u trữ nội dung video phục vụ các chức năng nh− PVRs, VoD.
Hình1.12. Tách luồng tín hiệu ở bộ Tách/ghép kênh
Khối tách ghép kênh làm nhiệm vụ tách dữ liệu từ mạng nhà cung cấp dịch vụ thành các luồng tín hiệu riêng biệt: audio, video, data và ng−ợc lại xử lý và ghép các thông tin điều khiển từ set-top box tới mạng của nhà cung cấp theo một giao thức thống nhất.
Hệ thống bảo mật cung cấp các chức năng nh− đọc, xử lý và quản lý mZ khóa của ng−ời sử dụng, bảo vệ các thông tin thiết lập của hệ thống, cung cấp các giao thức trao đổi thông tin an toàn với máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ...
Khối giải mZ Video, Audio làm nhiệm vụ biến đổi luồng tín hiệu Audio, Video thành các chuẩn tín hiệu đầu ra phù hợp với thiết bị hiển thị hoặc loạ Thông th−ờng tín hiệu video, audio đ−ợc nhà cung cấp mZ hóa, mZ khóa để giải mZ do hệ thống bảo mật quản lý và cung cấp. Tín hiệu đầu ra của bộ giải mZ là các chuẩn kết nối video, audio thông th−ờng.
47
Khối giao tiếp hồng ngoại làm nhiệm vụ nhận lệnh từ điều khiển từ xạ Khối giao tiếp mạng IP thực hiện ghép nối set-top box với mạng gia đình thông qua giao tiếp RJ45.
1.6.2. Các phần mềm trung gian Midleware
Bên cạnh các phần mềm điều khiển, trong set-top box còn sử dụng nhiều phần mềm làm nhiệm vụ kết nối các thành phần hệ thống của mạng nhà cung câp dịch vụ nh− máy chủ ứng dụng (application server, máy chủ VoD, máy chủ quản lý truy cập CA Server,..) với set-top box. Các phần mềm này đ−ợc gọi là phần mềm trung gian hay Miđlewarẹ
Phần mềm trung gian đảm nhiệm nhiều chức năng giao tiếp dịch vụ IPTV với ng−ời sử dụng. Các tính năng cơ bản bao gồm:
- Định danh ng−ời dùng: Miđleware giúp hệ thống theo dõi và quản lý trạng thái của ng−ời sử dụng trong quá trình sử dụng dịch vụ IPTV.
- Các chức năng điều khiển, lựa chọn trên màn hình: Các dịch vụ IPTV có thể đ−ợc ng−ời sử dụng lựa chọn theo các cách khác nhaụ Các thông tin thiết lập này đ−ợc miđleware thể hiện trên màn hình, ghi lại các lựa chọn của ng−ời dùng và gửi về mạng phía nhà cung cấp. Một ví dụ điển hình của chức năng này là dịch vụ VoD. Miđleware giúp nhà cung cấp liệt kê các mục nội dung sẵn có từ server lên màn hình và cho phép ng−ời sử dụng lựa chọn nội dung tr−ớc khi xem.
- Tạo menu lựa chọn (text and menu generation) và ghi nhận các t−ơng