Công nghệ hiện nay cho phép người dùng lựa chọn một số thiết bị lưu trữ - bảo quản dữ liệu Video – Audio như sau:
- Lưu trữ vào thư viện băng số theo kỹ thuật từ tính: Video được lưu trữ dưới dạng số (Data) hoặc vào băng từ. Thư viện gồm một phần mềm quản lý và thiết bị tự động Roboter có thể quản lý được vài nghìn băng. Roboter có thể chọn đúng băng theo yêu cầu và nạp vào đầu đọc (Reader). Tốc độ đọc và nghi chậm hơn so với đĩa quang. Nếu được bảo quản tốt dữ liệu có thể đảm bảo sử dụng từ 20 - 25 năm.
- Lưu trữ vào băng DV: Ở một số Đài trong và ngoài nước việc bảo quản băng Betacam đã và đang được chuyển sang băng DV/DVC-Pro bởi các lý do sau: Trên một băng DV có thể lưu trữ max 180 phút dữ liệu theo chuẩn DV25 hoặc
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 39
DV50 do đó sẽ tiết kiệm được số lượng băng cần lưu hơn so với chuẩn băng Betacam; Băng DVCam, DVC-Pro hoặc Digital-Betacam ghi tín hiệu vào băng theo dạng Digital, khác phương pháp điều chế FM sử dụng Betacam-SP do đó thời gian tồn tại của tín hiệu trên băng sẽ kéo dài hơn băng Analog từ 7 - 10 năm. Có nghĩa là với băng Analog bảo quản được trong 10 năm thì băng Digital sẽ giữ được trong khoảng từ 17 - 20 năm; Phương pháp này cũng sử dụng băng từ nhưng không cần sử dụng thêm các thiết bị IT để đọc như Sony/HP/IBM - Tape - Reader. Khi tìm băng có thể sử dụng thiết bị tự động để tìm theo Barcode.
- Lưu trữ vào CD hoặc DVD: Nếu lưu trữ theo chất lượng DV-25 thì sẽ cần 13GB/giờ. Như vậy, một CD với dung lượng 700MB thì lưu trữ được 5,3 phút tư liệu. Trong khi đó đĩa DVD phổ biến là 4,7GB. Nếu ghi nén chất lượng DV- 25Mbit/sec hoặc MPEG2-25 thì chỉ lưu được khoảng 27 phút/DVD. Đối với loại DVD 2 lớp (Double layer - DVD) dung lượng 9GB thì sẽ có thể lưu được khoảng 40 phút . Nếu bảo quản trong điều kiện tốt, đĩa DVD sẽ lưu trữ được trong thời gian từ 10 - 15 năm.
- Lưu trữ vào Blu-ray: Blu-ray là tên của một format đĩa quang mới nhất do 13 hãng điện tử và tin học hàng đầu thế giới nghiên cứu và phát triển. Trong khi các đĩa quang hiện nay như CD, DVD, DVD RAM sử dụng lazer đỏ để ghi và đọc lữ liệu, loại Blu-ray sử dụng lazer xanh (blue lazer). Blu-ray cho phép ghi hơn 120 phút video DV-25 trên một đĩa 27GB. Bru-ray hiện đang đưa ra chuẩn đĩa Blu-ray có dung lượng chứa tới 54GB dữ liệu. Tuổi thọ của đĩa Blu-ray khoảng 10-15 năm. - Tất cả các phương pháp lưu trữ vào băng từ hay đĩa quang đều được gọi là phương pháp bảo quản "cận tuyến" hay còn gọi là Nearline Archive. Chúng cho phép lưu trữ tư liệu với chất lượng online (chất lượng phát sóng), nhưng không truy cập ngay được mà phải qua thiết bị trung gian để đọc. Đài Phát thanh - truyền hình tỉnh Sơn La đang sử dụng thiết bị ghi hình Betacam-SP, loại định dạng này Sony đã ngừng sản xuất từ năm 2003, do vậy việc lựa chọn và sử dụng một định dạng lưu trữ tài nguyên mới là yêu cầu tất yếu.
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 40 3.2.3. Phân tích giải pháp số hoá dữ liệu.
Thông thường một hệ thống lưu trữ được phân chia thành nhiều cấp như: Lưu trữ Online, lưu trữ Nearline và lưu trữ Offline. Ưu điểm của phân chia hệ thống như trên là giảm dần chi phí thiết bị lưu trữ khi dữ liệu di chuyển từ lưu trữ Online sang Nearline, từ Nearline sang Archive...
Mỗi cấp lưu trữ có một cách thức truy cập dữ liệu khác nhau, với những ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Việc lựa chọn cấp lưu trữ cần phải được xem xét cụ thể khi tiến hành xây dựng hệ thống lưu trữ và quản lý dữ liệu.
Trong phạm vi của đề tài hệ thống lưu trữ sẽ được xây dựng bao gồm: Hệ thống lưu trữ Online cho phần nạp tín hiệu đầu vào; Hệ thống Nearline lưu trữ toàn bộ các file số hoá, hệ thống tủ băng từ lưu trữ tư liệu offline trên băng từ.
* Bảng so sánh hình thức lưu trữ:
TT Hình thức
lưu trữ Mô tả Đánh giá
1 Online Các ổ cứng tốc độ cao gắn trực tiếp vào các thiết bị: Videoserver, bộ dựng phi tuyến
Giá thành: Cao Tốc độ truy nhập: Ngay lập tức 2 Nearline Hệ thống các đĩa nhớ lưu trữ IT
thông thường được quản lý bởi hệ thống Quản lý tư liệu, dễ dàng trao đổi dữ liệu với các hệ thống lưu trữ Online
Giá thành: Vừa phải Tốc độ truy nhập: Rất nhanh
3 Offline Băng từ vẫn được lưu trữ trong tủ băng hoặc lưu trữ trong kho nhưng vẫn được hệ thống quản lý giám sát
Giá thành: Thấp Tốc độ truy nhập: Chậm
Bảng 3.2: Bảng so sánh hình thức lưu trữ dữ liệu.
Do vậy, dung lượng lưu trữ tổng cộng của hệ thống lưu trữ Online, nearline, offline trước mắt phải đáp ứng được nhu cầu số hoá và lưu trữ cho khoảng hơn
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 41
1.400 giờ tư liệu ở cả độ phân giải cao và phân giải thấp. Việc lựa chọn số giờ lưu trữ Online hay offline cần được tính toán dựa trên tần suất sử dụng các tư liệu lư trữ để tối ưu hoá hệ thống lưu trữ.
3.2.3.1. Hệ thống lưu trữ Nearline:
Hệ thống lưu trữ Nearline hay còn gọi là cận tuyến sẽ đóng vai trò là bộ nhớ trung tâm lưu trữ các tư liệu số hoá trong hệ thống trước khi chuyển dữ liệu từ hệ thống lưu trữ đi Server phát sóng hay gửi lưu trữ Offline hoặc các hệ thống khác.
* Yêu cầu đối với hệ thống Nearline:
- Hệ thống lưu trữ chuyên dụng cho ác ứng dụng lưu trữ trong truyền hình và đáp ứng các loại dịch vụ truyền hình.
- An toàn dữ liệu: Để cho hệ thống có thể hoạt động trong nhiều năm, phần Storage phải tách ra khỏi Server quản lý. Phần Storage gồm các ổ đĩa cứng lưu trữ dung lượng lớn lưu trữ dữ liệu cấu hình bảo vệ tư liệu RAID-5 hay RAID-6 và kèm theo các tính năng phục hồi từng phần tư liệu, định dạng chạy trên nền, thay thế nóng bảo đảm hoạt động liên tục trong điều kiện truyền hình hiện nay. Phần máy chủ quản lý Metadata server thực hiện việc quản lý thông tin về tư liệu lưu trữ trên ổ cứng, index.
- Dung lượng lưu trữ lớn: Hệ thống lưu trữ có dung lượng đáp ứng được số giờ tư liệu ở độ phân giải cao hiện tại và có khả năng nâng cấp lên tới 1,2Petabyte đáp ứng nhu cầu lưu trữ lâu dài sau này.
- Băng thông của hệ thống thiết kế phải bảo đaả cho số lượng các máy trạm truy cập làm việc ở độ phân giải cao và thấp đồng thời tại một thời điểm và khả năng nâng cấp băng thông khi tăng cường dung lượng lưu trữ.
- Cấu hình bộ lưu trữ linh hoạt: Có thể cấu hình theo các chế độ hoạt động như SAN, DAS hay NAS để đáp ứng vấn đề nâng cấp mở rộng số lượng máy trạm truy cập cũng như dung lượng lưu trữ.
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 42
- Cho phép dùng nhiều loại ổ đĩa như SATA hay SAS trong một hệ thống. * Để đáp ứng yêu cầu và nhiệm vụ thực tế tại Đài, hệ thống lưu trữ Nearline sẽ được cấu hình như sau:
- Server quản lý Metadata.
- Server SAN Gateway quản lý trao đổi dữ liệu với các máy tính Gigabit bên ngoài truy cập vào trong hệ thống lưu trữ. Số lượng các SAN Gateway có thể tăng lên để bảo đảm băng thông truy cập vào hệ thống.
- Phần Chassis nhớ dung lượng lớn độ tập trung cao High density cho dung lượng tổng cộng 120TB.
- Hệ thống các Switch quang 8GBps đáp ứng nhu cầu về băng thông truy cập hệ thống lưu trữ.
- Trước tiên hệ thống sử dụng 2 Chassis nhớ có tổng dung lượng khoảng 120TB trong đó có thể sử dụng 96TB để lưu trữ tư liệu ở độ phân giải cao 6000 giờ định dạng DV25 hay IMX30 và khoảng 22.000 giờ ở độ phân giải thấp để phục vụ việc duyệt, tìm kiếm dữ liệu.
* Mô hình hệ thống lưu trữ Nearline:
Hình 3.2: Mô hình hệ thống lưu trữ Nearline.
Gigabit Switch
Geteway Metadata Server Expansion Storage Chassis to Max 1,2PB
FC Switch
Metadata Backup Server
FC Switch High-Density Storate Chassis Gigabit Switch Geteway Expansion Gateway Access Bandwidth
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 43 3.2.3.2. Hệ thống lưu trữ Offline:
Trong lĩnh vực lưu trữ offline bằng băng từ, có hai công nghệ được lựa chọn phổ biến là S-AIT và LTO. Dung lượng lưu trữ của cả hai công nghệ đều rất cao, 400-800GB/mỗi băng từ.
Công nghệ S-AIT có cơ chế đọc, ghi đặc biệt gọi là Helical-scan cho phép tăng tuổi thọ của tape khi đọc, ghi thường xuyên.
Trong khi đó LTO là một chuẩn mở do đó đã được nhiều hãng sản xuất thiết bị truyền hình lựa chọn. Đặc điểm chính của lưu trữ LTO là sử dụng đầu từ ghi/đọc tĩnh bảo đảm độ bền cơ học.
* Biểu đồ phát triển của công nghệ lưu trữ LTO:
Hình 3.3: Biểu đồ phát triển của công nghệ lưu trữ offline LTO.
Trên biểu đồ ta dễ nhận thấy LTO thế hệ thứ 4 có tốc độ truy xuất dữ liệu cao lên tới 120Mbps ở chế độ không nén hay 240Mbps ở chế độ nén cao hơn so với S-AIT (30Mbps). LTO dạng Ultrium hỗ trợ cơ chế hiệu chỉnh lỗi (Error correction) đảm bảo an toàn dẽ liệu lưu trữ.
Do vậy, lựa chọn công nghệ lưu trữ Offline dựa trên nền tảng công nghệ lưu trữ LTO đảm bảo về độ an toàn dữ liệu, dung lượng lưu trữ và tính mở.
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 44
* Xây dựng một hệ thống lưu trữ và khai thác tài nguyên số cần đảm bảo một số tiêu chí sau:
- Thời hạn lưu trữ của Tape phải trên 20 năm.
- Dung lượng lưu trữ đảm bảo để lưu trữ toaà bộ số tư liệu hiện có và khả năng mở rộng sau này.
- Hỗ trợ chế độ WORM (Write once read many): Phục vụ cho việc lưu trữ các tài liệu quan trọng.
- Có bộ nhớ trên Tape để tăng tốc độ truy xuất. - Có khả năng mở rộng khi cần thiết.
- Phần mềm quản lý tủ băng tương thích với phần mềm hệ thống quản lý toàn bộ hệ thống lưu trữ.
- Hỗ trợ giao tiếp với phần mềm quản lý dữ liệu bên ngoài. - Định dạng lưu trữ là MPEG-2.
- Cấu hình dạng tủ băng từ hỗ trợ hơn 200 khe cắm Tape, 4 đầu đọc LTO kết nối quang và máy tính điều khiển tủ băng từ. Tổng dung lượng của hệ thống offline của một tủ băng có thể lên tới 172TB đáp ứng yêu cầu lưu trữ hiện tại và khả năng mở rộng.
* Mô hình hệ thống quản lý lưu trữ Offline:
Hình 3.4: Mô hình hệ thống lưu trữ Offline.
Ethernet Switch
Media manager Robotics control
& Data pump
Fiber witch
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 45 3.2.3.3. Nạp tư liệu đầu vào - Ingest:
Hiện tại số tư liệu cần số hoá của Đài lên khoảng 1.400 giờ. Thông thường để số hoá tư liệu người ta có thể sử dụng các phương thức sau:
- Sử dụng VTR có hỗ trợ truyền file qua giao thức FTP, tư liệu trao đổi theo dạng mở MXF.
- Có thể nạp tín hiệu trực tiếp đến các Video Server. - Có thể Capture tư liệu thông qua các bộ dựng phi tuyến. - Sử dụng Card Capture dựa trên các máy tính thông thường.
Hệ thống quản lý tư liệu lưu trữ có thể cho phép quản lý Ingest tư liệu với tất cả các hình thức trên. Ngoài ra để đảm bảo yêu cầu tích hợp hệ thống tín hiệu Video/Audio trong hệ thống, phòng nạp tín hiệu cần trang bị các thiết bị sau:
- Hệ thống router chuyển mạch 32x32 hỗ trợ tín hiệu SD, HD, SDI và các panel điều khiển từ xa cho các trạm nạp tín hiệu.
- Hệ thống card chuyển đổi, phân chia tín hiệu để phục vụ yêu cầu phân phối tín hiệu trong hệ thống.
- Bộ MUX và DEMUX 4 kênh nhằm mục đích chuyển đổi tín hiệu Baseband tới các toà nhà khác trong Đài khi có yêu cầu.
- Các thiết bị tạo xung đồng bộ và Timecode cho toàn bộ hệ thống.
* Yêu cầu chung đối với hệ thống số hoá tín hiệu:
- Cho phép ghi vào dưới các định dạng DV-25, MPEG-2, MPEG-30, MPEG-50 (IMX), MPEG-1, Windows Media... Như vậy, người sử dụng muốn chất lượng nào cũng được. Tuy nhiên do dung lượng bộ nhớ có hạn, người ta không ghi vào tất cả các định dạng mà chỉ lựa chọn một vài format cần thiết. Các thiết bị ghi hình Beta-SP, DigiBeta, Betacam SX, DVCam, IMX đều có khả năng giao tiếp với ổ cứng.
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 46
- Ghi các Timecode chính xác theo từng Frame.
- Máy không cần phải ghi vào ổ cứng Local mà ghi thẳng vào Server Stogare, do đó nhiều người cùng truy cập được ngay.
- Có thể lập lịch ghi tự động để điều khiển việc ghi từ các nguồn khác nhau qua SDI-Router Control.
- Có giải pháp để các bộ phận dựng NLE hiện có tại Đài khi cần co thể trao đổi thông tin với hệ thống tư liệu (thông qua các file dưới dạng MPEG, AVI, MXF hoặc AAF...).
- Hệ thống quản lý tư liệu phải có cơ sở dữ liệu có khả năng Việt Nam hoá ngôn ngữ, cho phép cán bộ phụ trách thay đổi, thêm bớt được danh mục các tập dữ liệu cho phù hợp với phương thức sản xuất của đơn vị.
- Hệ thống phần mềm phải đáp ứng cho việc tự động hoá toàn bộ các quy trình số hoá tư liệu, ingest tư liệu vào hệ thống, trình điều khiển (Driver) cho các phần cứng như VTR, router hay các thiết bị ngoại vi khác.
- Có khả năng ghép nối với các hệ thống NLE, Newsroom, Playout hiện có. - Giải pháp xây dựng phải có các khả năng chấp nhận và chuyển đổi giữa các định dạng Video/Audio.
- Sử dụng các định dạng độ phân giải thấp trong hệ thống lưu trữ phục vụ cho công tác tìm kiếm, tra cứu, dựng nháp...
- Hiện nay kỹ thuật truyền hình đang ở giai đoạn chuyển từ SDTV - Standard Definition TV) sang HDTV (High Definition TV) do đó các thiết bị Ingest phải có khả năng nâng cấp lên HDTV nếu cần.
- Ngoài ra hệ thống phải đảm bảo ngăn chặn tối đa những xâm nhập trái phép vào hệ thống lưu trữ, cũng như khả năng ngăn chặn, diệt virus tấn công khác.
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 47 Hình 3.5: Sơđồ số hoá tín hiệu Audio/Video. Ethernet Switch Encoder Machine 422 Embedder Ingest Video Server Audio/ Video Mux NLÊ Video Router VTR VTR
Nguyn Mnh Hùng - Lp cao hc Đin t K3 - Vin Đi hc M Hà N i Trang: 48