N ỘI DUNG LUẬN VĂN
Chương 3. Khảo sát thực trạng việc lưu trữ và thiết kế trung tâm
3.1. Hiện trạng việc lưu trữ tại Đài TH KTS VTC
Đài truyền hình kỹ thuật số VTC là đơn vị trực thuộc bộ thông tin và truyền thông và Tổng công ty VTC. Với 100 kênh truyền hình bao gồm SD và HD phát sóng hàng ngày. Hiện tại việc lưu trữ dữ liệu của Đài chủ yếu vẫn là băng từ. Các dữ liệu làm ra được ghi vào băng và lưu trữ tại kho tư liệu. Việc lưu trữ này rất tốn thời gian, công sức và gây khó khăn khi tìm lại dữ liệu. Mặt khác, độ dự phòng không cao do những hỏng hóc có thể xảy ra đối với băng tư liệu. Chính vì vậy nhu cầu lưu trữ cũng như quản lý dữ liệu hợp lý là một vấn đề cấp thiết. Việc xây dựng trung tâm dữ liệu là quyết định đúng đắn và mang tính bắt buộc, việc thống nhất các trung tâm dữ liệu của các dịch vụ về một mối là hết sức quan trọng trong quá trình tối ưu cung cấp dịch vụ.
Việc này nhằm hợp nhất các nguồn thông tin về một nơi an toàn với mức độ bảo mật cao hơn so với môi trường phân tán
Với dịch vụ IPTV mới hình thành Đài TH KTS VTC đã ứng dụng thành công mô hình lưu trữ NAS đảm bảo đáp ứng được yêu cầu về chất lượng, độ ổn định và tính mở khi kết nối Tuy nhiên đây chưa phải là mô hình lưu trữ của tương lai. Trong phạm vi . đồ án em nghiên cứu nhu cầu lưu trữ cũng như thiết kế trung tâm dữ liệu cho dịch vụ IPTV của Đài THKTS VTC theo mô hình lưu trữ SÁN ( một trong những mô hình lưu trữ hiện đại nhất hiện nay )
70
3.2. Hiện trạng dịch vụ IPTV của Đài THKTS VTC
VTC đã phát triển thành công hệ thống IPTV hoàn chỉnh đảm bảo đáp ứng được yêu cầu về chất lượng, độ ổn định và tính mở khi kết nối và nâng cấp mở rộng trong tương lai.
- Thiết kế module trên phần cứng Server tiêu chuẩn.
- Hỗ trợ số lượng thuê bao từ 10.000-100.000
- Phát tín hiệu truyền hình theo chuẩn độ nét cao HD và chuẩn thông thường SD.
- Hỗ trợ nhiều mô hình tính cước đa dạng (thuê bao tháng, trả tiền cho mỗi lần xem (pay-per-view), theo thời gian sử dụng (time based), v.v…
- Tương thích với nhiều loại Set-top-box trên thị trường (sẽ tự phát triển STB trong thời gian tới).
Hệ thống Middleware
- Đáp ứng từ 10.000 100.000 người- dùng.
- Hỗ trợ Live TV, Pay per View, Video on Demand (VOD), Subscription based VOD (SVOD), kiểm soát chương trình (Parental Control), đặt hẹn (Reminder), nhận tin quảng bá, hỗ trợ hệ thống Conditional Access (CA) và VOD của nhà cung cấp thứ 3.
- Quản lý thuê bao, quản lý kênh, quản lý chương trình, hỗ trợ nhiều mô hình dịch vụ và tính cước đa dạng .
- Hỗ trợ thay đổi logo trên hệ thống.
- Hỗ trợ thay đổi look-and-feel của giao diện người dùng.
Hệ thống truy nhập có điều kiện (CA)
- Quản lý chặt chẽ nội dung chương trình, tránh trường hợp khách hàng không trả tiển vẫn xem được.
- Tuân thủ kiến trúc Public Key Infrastructure (PKI).
- Có chức năng tạo và quản lý khoá mã.
71
- Hỗ trợ mô hình triển khai tập trung hoặc phân tán.
- Mã hoá tín hiệu IPTV (theo chuẩn MPEG-2 hoặc MPEG-4 trong MPEG 2 - TS) trong thời gian thực bằng thuật toán AES 128 hoặc RC4.
- Hỗ trợ mã hoá đến 100 kênh/thiết bị phần cứng.
- Mã hoá off-line phim VOD bằng thuật toán AES 128 hoặc RC4.
- Hỗ trợ nâng cấp tự động phần mềm CA client trên STB.
- Phần mềm (cả trên server và STB) có tính năng chống phá khoá.
H thệ ống Video theo yêu cầu (VoD)
Cung c p d ch v : VoD, VoD phát theo l ch (Scheduled VoD), ghi lấ ị ụ ị ại chương trình (NPVR), xem lại chương trình TV (Timeshift).
H tr ỗ ợ video chuẩn MPEG 2 và AVC/H264.-
H tr ỗ ợ audio chuẩn AAC, HE AAC, MPEG 1 Layer 2. - -
Đặc bi t, có kh ệ ả năng hỗ ợ tr và có s n n i dung Full HD (1080p) n u mẵ ộ ế ạng đáp ứng yêu cầu băng thông.
H tr tỗ ợ ới 600 luồng video đồng thời/thiết bị phần cứng.
H trỗ ợ chuẩn RTSP (giao thức điều khi n Fast Forward, Fast Rewind, Stopể , Resume, v.v…).
Tích h p s n vợ ẵ ới hệ ố th ng CA.
H thệ ống quản lý thuê bao và tính cước
Quản lý thuê bao tập trung, cung cấp tình tr ng thuê bao (thông tin v thuê bao). ạ ề H tr ỗ ợ các hình thức tính cước mềm dẻo, đa dạng theo yêu c u s d ng c a khách ầ ử ụ ủ hàng (flat rate, pay-per-view, pay-per-minuts,…) và cho phép th c hiự ện các khuyến mãi theo giờ, ngày, tháng,...
Để đả m b o chả ất lượng d ch v IPTV m ng truy nh p c n h tr m t s yêu c u ị ụ ạ ậ ầ ỗ ợ ộ ố ầ sau:
H tr ỗ ợmulticast và QoS:
72
Router (BRAS/BNG) ph i hả ỗ ợ tr giao thức đ nh tuyị ến multicast PIM và QoS (DiffServ, Hierarchical QoS, PQ+WFQ,v.v…)
Switch c n hầ ỗ ợ tr VLAN stacking, QoS theo VLAN
Thiết bị truy nhập (DSLAM) cần hỗ ợ IGMP v2, IGMP snooping, IGMP proxy, tr DHCP Option 82, VLAN tagging, MVR, PQ+WFQ, v.v…
Đảm b o QoS cho phả ần lưu lượng IPTV:
Tr ễ < 10ms, Jitter < 5 ms,
T l mỷ ệ ất gói < 0.2% đối với SD, T l mỷ ệ ất gói < 0.05% đối với HD, Băng thông > 1.5 Mbps/kênh live TV, Băng thông > 8 - 20 Mbps/lu ng VoD. ồ
VTC h p tác v i VNPT Thanh hóa ợ ớ cung cấp dịch v IPTV và các d ch v giá trụ ị ụ ị gia tăng trên nền IPTV tại địa bàn Thanh hóa.
H thệ ống IPTV được xây dựng hoàn toàn trên nền tảng IP. Hệ ống có thể th cung cấp được các dịch vụ:
Dịch vụ truyền hình quảng bá (BTV) với 100 kênh.
Dịch vụ video theo yêu cầu (VoD).
vid
Các dịch vụ eo tương tác (Interactive Video).
H thệ ống có cung cấp dịch vụ ới số lượng thuê bao trên toàn qu v ốc với tín hiệu BTV phát t p trung tậ ạ ầi đ u Hà Nội và Hồ Chí Minh đưa vào mạng lõi, tín hiệu VoD đặt phân tán t i các t nh, k t n i tr c ti p vào PE qua giao di n 10 Gb, dạ ỉ ế ố ự ế ệ ịch v ụ Interactive Video tùy nhu cầu kết nối VPN nội tỉnh hoặc qui mô toàn quốc.
Các loại hình dịch vụ cung c p ấ
Hai bên h p tác cung cợ ấp dịch v IPTV (bao gụ ồm nhưng không giới h n trong ạ các hình thức dịch vụ ệt kê sau đây): li
73 Dịch vụ Live TV và VoD:
i. Cung cấp 9 kênh VTC HD (độ nét chuẩn HD)- ii. Cung cấp 34 kênh VTC SD (độ nét chuẩn SD)-
iii. Các tác phẩm điện ảnh, ấn phẩm, chương trình tạp kỹ,… (có bản quyền) Dịch vụ gia tăng khác:
i. PVR/NPVR (Ghi lại chương trình theo yêu cầu) ii. Timeshift
iii. Karaoke theo yêu cầu iv. TV Shopping
v. Quảng cáo tương tác,…
Phân lo i dạ ịch vụ IPTV
H thệ ống IPTV phát triển dựa trên hệ thống mạng IP, được chia thành 2 lo i ạ chính: d ch vị ụ truyền hình qu ng bá và d ch vả ị ụ truyền hình theo yêu cầu.
Các dịch v truy n hình qu ng bá ụ ề ả Live TV
Đây là ị d ch v truy n hình s trên n n m ng IP cung c p d ng phát (Broadcast) nh ng ụ ề ố ề ạ ấ ạ ữ chương trình truyền hình được thu l i t h thạ ừ ệ ống truyền hình mặ ất đ t, truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh hoặc kênh truyền hình riêng tới khách hàng.
Time-shifted TV
Tính năng ạt m dừng TV là tính năng giúp người xem có th t m d ng kênh truy n hình ể ạ ừ ề đang phát và có thể xem tiếp sau đó
Virtual Channel from VoDs
Dịch vụ này cho phép biên tập các nội dung VoD cùng thể loại (âm nhạc, thời trang, th ể thao, ..) thành một kênh chuyên đề theo thị hiếu của khách hàng.
NVoD (Near Video on Demand)
Chức năng này cho phép hệ thống phát một chương trình truyền hình ho c VoD tùy ặ chọ ặ ạn l p l i nhi u lần trên các kênh multicast khác nhau. V i cùng mề ớ ột nội dung phát
74
cách nhau m t kho ng thộ ả ời gian (Interval), do v y khách hàng có thậ ể ả ề tr ti n PPV (Pay-per-view) và xem tại các thời đi m tùy ý.ể
Mobile TV
Dịch vụ này là hướng phát triển tương lai đảm bảo cung cấp kênh truyền hình, VoD và các dịch v cụ ủa hệ ống IPTV đế th n các khách hàng của mạng di động.
Dịch vụ theo nhu cầu (On-Demand) VoD (Video on Demand)
Đố ớ ịi v i d ch v video theo yêu cầu (VoD), ngườụ i xem l a ch n các video (phim, video ự ọ clip) tr c ti p tự ế ừ thư viện c a nhà cung củ ấp đ ể xem qua trên TV c a khách hàng. ủ
TVoD (TV on Demand)
Tính năng này cho phép các chương trình LiveTV được lưu lại trên server trong m t ộ khoảng thời gian nào đó. Khách hàng sau đó có thể ự l a chọn để xem lại (như đố ới v i VoD) các chương trình mà mình bỏ ỡ l .
u) Games on Demand (Chơi game theo yêu cầ
Dịch vụ này cung cấp những trò chơi giải trí đơn giản cho khách hàng. Các trò chơi này có thể chơi trực tuy n b ng cách truy n (streaming) từ ệế ằ ề h thống IPTV server đến STB. STB thường ph i h tr ả ỗ ợJava (JVM) để chơi được các game. Hệ ố th ng có ch ếđộ tính điểm và ghi thông tin người chơi.
Music on Demand
Các thuê bao có th xem nh ng clip ca nh c theo yêu c u giể ữ ạ ầ ống như dịch vụ VoD.
Karaoke on Demand
Các thuê bao có thể chọn và xem các bài karaoke qua STB trên TV Các dịch v ụ tương tác (Interactive)
Personal Video Recorder (PVR), Client Personal Video Recording (cPVR)
Trong trường h p này, thuê bao có th thu lợ ể ại các chương trình vào thư mục c a mình, ủ các thuê bao sẽ ả ề tr ti n thông qua tài khoản. Chức năng này để thuê bao có th chia sể ẻ những hình ảnh của họ cho bạn bè và những người thân c a h . ủ ọ
75 Networked Personal Video Recorder (nPVR)
nPVR là m t thành ph n mộ ầ ạng để ghi và phát l i n i dung c a các kênh truy n hình. ạ ộ ủ ề Guess và Voting
Cung cấp tính năng bình chọn trực tiếp và dịch vụ trò chơi dự đoán cho người xem qua TV. Việc dự đoán, bình chọn đư c kết hợp thểợ hiện tr c tiự ếp trên các chương trình truyền hình.
TV –Education
Cung c p t t cấ ấ ả các d ch vụ ọị h c tập, đào tạo theo các nội dung và theo t ng l a tuổi. ừ ứ TV –Commerce
Thương mại qua TV là các d ch v ị ụ tương tác cho phép khách hàng trao đổi, mua bán và đấu giá nh ng s n phữ ả ẩm được gi i thi u trên TV ho c nhớ ệ ặ ững chương trình quảng cáo. Để thuê bao có th ể đăng kí, thực hi n các dịệ ch v này h th ng c n h tr các ụ ệ ố ầ ỗ ợ phương thức đặt hàng, thanh toán, giao hàng đế ận tay ngườn t i dùng.
Chức năng tương tác qua mobile
Dịch vụ này cho phép thuê bao có thể xem và tương tác hình ảnh thông qua các thiết bị cầm tay như trên màn hình TV. Ngoài ra còn có thể cho phép thuê bao từ thiết bị ầm c tay của mình điều khi n mể ọi quá trình tương tác của STB đố ớ ệ ối v i h th ng qua thi t b ế ị cầm tay của mình.
Các dịch vụ gia tăng khác
Các dịch v giá tr ụ ị gia tăng khác khai thác trên nền h thệ ống IPTV như:
Tin nh n SMS/MMSắ TV Mail
Media Sharing (Photo Album) Video Blog
Global Monitoring
Game Online (Multiplayer game)
76 Mô hình t ng quátổ
Hình 3.1. Mô hình t ng quát hổ ệ ố th ng cung cấp d ch vị ụ IPTV 3.3. Yêu cầu đặt ra
Từ hiện trạng trên, nhu cầu đặt ra là cần xây dựng một TTDL tập trung cho toàn Đài nhằm mục đích chứa đựng tập trung các thông tin trên mọi lĩnh vực hoạt động của Đài, có khả năng cung cấp mọi loại hình dịch vụ thông tin một cách chính xác và kịp thời. TTDL này phải đạt chuẩn Tier III nhằm đảm bảo hệ thống đạt tính sẵn sàng cao tới 99.982% và thông tin dữ liệu được lưu trữ tới 10 năm. Trung tâm này sẽ là một phần không thể thiếu về cơ sở hạ tầng của hệ thống ứng dụng CNTT cho VTC để triển khai các chương trình quản lý nguồn tài nguyên của toàn Đài truyền hình một cách tập trung, thống nhất với sự tập trung dữ liệu của mọi đơn vị thành viên. TTDL là cơ sở để xây dựng các ứng dụng quản trị kinh doanh tập trung đã thực sự là một nhu cầu bức thiết. Trung tâm dữ liệu có thể phục vụ cho nhiều mục đích như cung cấp các dịch vụ truyền hình, cung cấp và quản lý web, IPTV, game
IP Multicast Stream
Máy chủ VoD Content Distribution Network
Quản lý nội dung, lịch phát sóng
IP Network
H.264 STB with secure client
PC
CAS&DRM Program
Resource
Nén H.264
IP Scrambler
Mã hóa Quản lý phân quyền
NMS Billing
IP Unicasting (VOD) IP Multcasting (NVOD) Middleware
EPG DBS
CMS
Tín hiệu
Tín hiệu tương tự
Mạng người dùng
77
online... Trong phạm vi luận văn em chỉ nghiên cứu và thiết kế trung tâm phục vụ IPTV đáp ứng cho hiện tại và 10 năm tiếp theo.
Những yêu cầu với dịch vụ video H tạ ầng mạng IP
H thệ ống IPTV hoạt động dựa trên giao thức mạng IP, sử ụng theo phương thứ d c truy n tề ải unicast với VoD và multicast với dịch vụ quảng bá. Vậy nên, để đưa tín hiệu IPTV đến khác hàng c n ph i có 1 h t ng m ng truy n t i IP, các thi t b công nghầ ả ạ ầ ạ ề ả ế ị ệ IP h tr ỗ ợ các tính năng multicast và unicast.
Băng thông kế ốt n i
So với các dịch vụ thoại, Internet thì băng thông dành cho các dịch v video cao ụ hơn nhiều. M t lu ng video vộ ồ ới độ phân gi i chu n (standard definition) vả ẩ - ới chu n nén ẩ MPGE-4/H.264 yêu cầu băng thông 2Mbps.
Bên cạnh đó, bởi vì các d ch vị ụ theo yêu cầu hoạt động theo phương thức unicast, trong khi d ch v broadcast video hoị ụ ạt động theo phương thức multicast nên có thể nói băng thông dành cho các dịch v theo yêu c u trong m ng phân phối cũng như mạng ụ ầ ạ gom lớn hơn rất nhi u so v i d ch v ề ớ ị ụBroadcast video.
Băng thông không đố ứi x ng
Lưu lượng video (bao g m c theo yêu cầu lẫn broadcast) đều được truyền đi trong ồ ả mạng theo một hướng (hướng xuống). Chỉ có các thông tin điều khiển là được truyền di theo hướng ngượ ại (hướng lên). Do đó, chi phí về ạ ầc l h t ng có th gi m b t khi xây ể ả ớ dựng các liên kết đơn hướng.
Chất lượng dịch vụ
Chất lượng video khi truyền trên mạng IP phải đảm bảo không bị giảm sút so với các loại hình truyền hình thông thường (truy n hình cáp, s , vệ tinh). Để đảề ố m b o s ả ự suy gi m chả ất lượng video khi truyền qua mạng IP khó nh n biậ ết đư c từ ợ phía khách hàng c n cầ ố ắ g ng h n chạ ế ự s xuất hi n cệ ủa các lỗi suy gi m chả ất lượng mà khách hàng có thể nhận bi t dế ễ dàng.
78
Khác với các dịch v Internet, thoụ ại, đối với các dịch v video thì viụ ệc mất gói ảnh hưởng r t lấ ớn đến ch t lư ng hình ấ ợ ảnh. Do đó, yêu cầu đặt ra cho các dịch vụ video ngặt nghèo hơn so với các dịch vụ khác. Tỉ ệ m l ất gói phả ải đ m bảo ở ức nhỏ nhất có m th . ể
S sự ẵn sàng của dịch vụ
Mỗi loại dịch vụ có một mức độ sẵn sàng khác nhau. Các dịch vụ broadcast có tính ch t quan tr ng là tính th i gian th c, thuê bao không th quay trấ ọ ờ ự ể ở ại để xem đoạ l n chương trình đã phát. Do đó sự ẵn sàng đặ s t ra đ i v i d ch v broadcast là r t cao. ố ớ ị ụ ấ Trong khi đó, đố ới v i các d ch v video theo yêu c u thì thuê bao hoàn toàn có th xem ị ụ ầ ể lại cũng như bỏ qua một đoạn nội dung nào đó. Hơn nữa tỉ ệ l thuê bao sử ụ d ng d ch vị ụ này tối đa cũng chỉ ằ n m trong kho ng tả ừ 10% đến 20%. Do đó, yêu cầu v tính s n ề ẵ sàng đố ớ ịi v i d ch v này thụ ấp hơn đáng kể so v i d ch v broadcast. ớ ị ụ
Thời gian chuyển kênh đối với dịch vụ Broadcast
Một chỉ tiêu quan trọng đối với các dịch vụ broadcast video là thời gian mà thuê bao ph i chả ờ đợi khi chuy n tể ừ ộ m t kênh này sang một kênh khác. Đố ới các dịi v ch v ụ truyền hình tương tự, khoảng thời gian này gần như là tức thời. Đ i với các dịch truyền ố hình s , kho ng th i gian này n m trong kho ng tố ả ờ ằ ả ừ 1 đến 1.5 giây. Lý do của hiện tượng này là do trong truy n hình s , tín hiề ố ệu video được mã hóa theo các chu n nén ẩ nên c n m t kho ng th i gian nhầ ộ ả ờ ất định để ả gi i nén tín hiệu.
79 3.4. Giải pháp xây dựng DataCenter
UBài toánU: Đài TH KTS VTC đang triển khai hệ ố th ng DataCenter nh m cung c p d ch ằ ấ ị v ụ IPTV (Bao gồm dịch vụ video theo yêu cầu và tivi quảng bá) đế khách hàng tại n một thời điểm xác định. Nhà khai thác và tri n khể ai dịch vụ cần tính toán các tham số kĩ thuậ ừt t ng thành ph n trong h th ng DataCenter. ầ ệ ố
UĐầu vàoU: Nhu c u d ch vầ ị ụ i tính đến thời điểm gi i quyả ết bài toán là: SLi , lưu lượng dịch vụ ứ i là LL th Ri
UĐầu raU: Tính toán lưu lượng dịch vụ (Giải pháp mạng)
Tính toán nhu cầu về dung lượng lưu trữ (Giải pháp lưu trữ )
80
Các thành ph n trong hầ ệ ố th ng DataCenter bao g m :ồ
Các Edge Router (EXR 1410) đặ ại nơi xây dựt t ng h th ng DataCenter. ệ ố EdgeRouter được xem như là chiếc c u n i gi a h th ng DataCenter v i ki n trúc ầ ố ữ ệ ố ớ ế mạng bên ngoài.
H thệ ống máy chủ cung cấp dịch vụ
H thệ ống lưu trữ ữ ệu SAN d li
H thệ ống LAN Switch, Router làm nhiệm vụ định tuyến và chuyển mạch
H thệ ống tường lửa (Firewall), phát hiện xâm nhập (IDS) và các hệ thống hỗ tr hoợ ạt động khác.
H thệ ống quản lí tập trung và tính cước.
Trên đây là toàn bộ các thành ph n s xu t hi n trong h th ng DataCenter t p trung ầ ẽ ấ ệ ệ ố ậ của VTC
3.4.1. Giải pháp mạng
a) Các tham số ỹ k thuật LAN Switch Tốc độ x ử lí tối đa trên từng cổng
T ừ khi mới ra đời, t c đ LAN Switch ch ố ộ ỉ đạt tốc đ ối đa 10Mbps cho mộ ổộ t t c ng và hoạt động ch ở ế độ 10M Base T. Tuy nhiên, t- ốc đ tộ ối đa cổng Switch đã được cải thiện nhanh chóng trong thời gian vừa qua. Hiện nay, các hãng sản xuất lớn trên thế giới đã đưa ra các thiết b Switch có th t đ n t c đ 10Gbps. Các dòng s n ph m ị ể đạ ế ố ộ ả ẩ mới nhất luôn hỗ ợ các cổng Gigabits nhưng vẫn tiếp tụ tr c đ các cổng 10/100 Mbps. ể
Ngoài ra, các thi t b Switch tiên ti n nh t hiế ị ế ấ ện nay đều hỗ ợ IEEE802.3x để tr có thể hoạt động ở chế độ Full Duplex.
Với việc hỗ ợ tr chuẩn IEEE 802.3x và chế độ hoạt động Full Duplex, các thiết bị Switch hiện nay đã có thể ho t đ ng ch 20Gbps. ạ ộ ở ế độ
S ố lượng cổng Switch (Số lượng Switch) trong hệ ống LAN Switch th