Điện tử viễn thông vod (2) khotailieu

s

1


LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại ngày nay, khi mà công nghệ số được ứng dụng rộng rãi vào mọi lĩnh vực,
đã tạo nên những giá trị to lớn về tinh thần cho con người. Một trong những ứng dụng phổ biến
là các dịch vụ về truyền hình số qua các hạ tầng mạng của các nhà mạng viễn thông. Từ những
kênh truyền hình với độ nét cao tới các kênh phim truyện , các dịch vụ đa dạng về giải trí ,
thông tin , kinh tế , xã hội , tất cả đều được xây dựng một cách tối ưu để đáp ứng nhu cầu giải trí
của con người . Các dịch vụ về video cũng là một trong những sự quan tâm lớn của cả khách
hàng và các nhà mạng viễn thông. Sự phổ biến về việc thuê video cho thấy khách hàng rất thích
thú với việc có nhiều dịch vụ và được điều khiển thông qua sự sắp xếp lịch của họ hơn là các
kênh phát một cách nhàm chán theo khung giờ cố định của nhà mạng. Trong thực tế, khi mà
một khách hàng chợt nhớ ra một bộ phim đã xem trailer trên internet, và muốn xem bộ phim
này ngay lập tức thì thay vì phải đến rạp chiếu phim, khách hàng có thể ở nhà, tận hưởng bộ
phim hay với một dịch vụ cực kì hữu ích đó là “Dịch vụ video theo yêu cầu ” ( Video on
Demand - VoD ) .
Dưới sự hướng dẫn của giảng viên T.s Lê Anh Ngọc, sau đây nhóm chúng em xin trình
bày tất cả những hiểu biết về dịch vụ Video on Demand. Trong quá trình tìm hiểu không thể
tránh khỏi những sai sót nên chúng em mong thầy hướng dẫn thêm để bài báo cáo được hoàn
chỉnh hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 3 năm 2015
Nhóm 1

2


Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................................. 2
Danh Sách Hình Ảnh.................................................................................................................4
Danh Mục Từ Viết Tắt...............................................................................................................5
Phần 1: Khái Quát Về VoD........................................................................................................6
1.1

Khái niệm về VoD.........................................................................................................................................6

1.2

Chức năng.....................................................................................................................................................6

1.3

Ứng dụng......................................................................................................................................................7

PHẦN 2: Kiến Trúc Hệ Thống..................................................................................................8
2.1

Cấu tạo chung...............................................................................................................................................8

2.2

Phân loại kiến trúc.......................................................................................................................................8

2.2.1

Centralized VoD....................................................................................................................................8

2.2.2

Centralized VoD với bộ đệm cục bộ Local Buffers.............................................................................9

2.2.3

Distributed VoD..................................................................................................................................10

2.3

Cấu tạo chi tiết...........................................................................................................................................11

2.3.1

Khách hàng (Cilent)............................................................................................................................11

2.3.2

Mạng (Network).................................................................................................................................13

2.3.3

Server..................................................................................................................................................19

Phần 3: Tương Tác Giữa VoD Và Khách Hàng.....................................................................28
3.1 Các chức năng tương tác...............................................................................................................................28
3.2 Cách xử lí tương tác.......................................................................................................................................28
3.3 Chất lượng dịch vụ.........................................................................................................................................29

Phần 4: Tiêu chuẩn Audio / Video trong VoD.........................................................................30
4.1 Giới thiệu:........................................................................................................................................................30

4.2 Phân loại...........................................................................................................................................................30

Phần 5: Tổng Kết...................................................................................................................... 32
Danh mục tài liệu tham khảo...................................................................................................33

3


Danh Sách Hình Ảnh
Hình 1 : Một hệ thống VoD cơ bản ……………………………………..………… 8
Hình 2 : Giao tiếp giữa client và server…………………………………..………. 10
Hình 3 : Hệ thống Centralized VoD …...…………………………………………... 11
Hình 4 : Hệ thống Centralized với bộ đệm cục bộ Local buffer…………….…………... 12
Hình 5 : Hệ thống Distributed VoD ………………….…………………………….. 13
Hình 6 : Hộp Set-top box …………………………………..……………………….. 14
Hình 7 : Mô hình mạng cho các hệ thống VoD………………….………………… 17
Hình 8 : Mô hình mạng SONET ……………………………………………………... 19
Hình 9 : Mô hình ATM chuẩn …………………….….……………………………….. 20
Hình 10 : Mô hình mạng ATM ……………………………………………………………. 22
Hình 11 : Mạng phân bố cục bộ ADSL………………………….…………………………. 23
Hình 12 : Hệ thống phân cấp lưu trữ VoD …………………………..……………………... 24
Hình 13 : Hệ thống tổng thể của VoD ………………………….……………………………25
Hình 14 : Biểu đồ dòng dữ liệu của một server VoD…………………..……………………. 27
Hình 15 : Cấu trúc của RAID …………………………………………..……………………33

Danh Mục Từ Viết Tắt
VoD

Video on demand ( Video theo yêu cầu )

VCR

Video Cassette Recording ( Đầu thu băng video )

DVR

Digital video recorder ( Đầu thu video số )

MoD

Movies on Demand ( Phim theo yêu cầu )

SVoD

Subscription Video on Demand ( Thuê bao có kì hạn của VoD )

PVR

Networked Personal Video Recorder ( Đầu thu video cá nhân )

IDSN

Integrated Services Digital Network (Mạng số tích hợp đa dịch vụ)

4


SONET

Synchronous Optical Network ( Mạng đồng bộ cáp quang )

ATM

Asynchronous Transfer Mode (Chế độ truyền không đồng bộ )

STS-1

Synchronous Transport Signal ( Tín hiệu truyền đồng bộ )

ADM

Add/drop mux ( Bộ ghép/ tách dữ liệu )

DCS

Digital Cross-connect ( Bộ đấu chéo số )

TM

Terminal multiplex ( Đầu cuối ghép kênh )

PDH

Plesiochronous Digital Hierarchy ( Ghép kênh cận đồng bộ )

SDH

Synchronous Digital Hierarchy ( Ghép kênh đồng bộ )

OSI

Open Systems Interconnection Reference Model ( mô hình tham chiếu các
hệ thống mở )

NNI

Network Node Interface ( Giao diện nút mạng )

UNI

User Network Interface ( Giao diện người dung – mạng )

ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Line ( Đường dây thuê bao số bất đối
xứng )

POTS

Plain Old Telephone Service ( Các dịch vụ điện thoại cũ )

HDTV

High-definition Television ( Truyền hình độ nét cao )

ODSC

On-Demand Single Cast

PMC

Phase Multicast

ODMC

On Demand Multicast

RAID

Redundant Array of Inexpensive Disks ( Hình thức ghép nhiều ổ đĩa cứng )

Phần 1: Khái Quát Về VoD
1.1 Khái niệm về VoD
Video on Demand (VoD) là một hệ thống đa phương tiện tương tác hoạt động như
truyền hình cáp, sự khác biệt là các khách hàng có thể chọn một bộ phim từ một cơ sở
dữ liệu video lớn. Khách hàng riêng lẻ trong một khu vực có thể xem các chương
trình khác nhau khi họ muốn thay vì phải xem vào một thời gian phát sóng cụ thể.

5


Thực tế , VoD là một dịch vụ thuê video điện tử nhưng có những ưu điểm là đưa
ra những yêu cầu ngay trên màn hình , có ngay tức thì , điều khiển giống như các đầu
video (VCR).

Hình 1: Một hệ thống VoD cơ bản
1.2 Chức năng
Tải về và streaming video theo yêu cầu trên hệ thống cung cấp cho người dùng
một tập hợp lớn các chức năng của một chương trình VCR bao gồm cả tạm dừng,
tua tới, tua nhanh, chậm về phía trước, quay lại chậm, nhảy đến trước / sau khung

v.v... Các chức năng này được gọi là "trick modes”.
VoD có thể chuyển tải nội dung thông qua một hộp set-top, máy tính hay các thiết
bị, cho phép xem trong thời gian thực, hoặc tải về một thiết bị như máy tính, máy
ghi video kỹ thuật số (còn được gọi là máy ghi video cá nhân) hoặc thiết bị cầm tay
media player để xem bất cứ lúc nào.
Đa số các nhà cung cấp truyền hình cable và các công ty viễn thông cung cấp dịch
vụ dựa trên VOD streaming, bao gồm pay-per-view và nội dung miễn phí, nhờ đó
mà người dùng có thể mua hoặc chọn một chương trình phim truyền hình và nó bắt
đầu được thiết lập để phát trên truyền hình gần như ngay lập tức, hoặc tải đến một
DVR thuê từ nhà cung cấp, hoặc tải vào một máy tính, để xem trong tương lai
1.3 Ứng dụng
VoD có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực giải trí, thông tin, và học tập với
chất lượng dịch vụ khá tốt:
a) MoD (Movies on Demand): Là dịch vụ VoD đầu tiên, cho phép một thuê bao có thể
yêu cầu một bộ phim bất kì từ thư viện lưu trữ phim rộng lớn. Dịch vụ này tương tự
như việc chọn ra một bộ phim từ bộ lưu trữ video ảo, không có sự khó khan như bộ
lưu trữ video thật, thuê một bộ phim rồi phải trả băng, đĩa vào một ngày nào đó .

6


b) SVoD (Subscription Video on Demand): Là một loại thuê bao có kì hạn của VoD ,
cho phép khách hàng xem tất cả nội dung chương trình trên một kênh có phí thông
qua lịch chương trình của khách hàng . Dịch vụ này cho phép thưởng thức theo
chương trình sắp xếp của riêng khách hàng .
c) PVR ( Networked Personal Video Recorder ) : PVR đang dần trở nên phổ biến để
ghi hình các chương trình biểu diễn trên tivi và cho phép xem lại trong thời gian sau
đó .Một PVR tích hợp với một đĩa cứng trong một STB ( Set Top Box ) để ghi các
chương trình ở dạng nén tín hiệu số để xem lại sau đó .
d) Giáo dục và đào tạo từ xa , các dịch vụ cảnh báo , dịch vụ phục vụ nhu cầu thiết yếu

,…vv .

PHẦN 2: Kiến Trúc Hệ Thống
2.1 Cấu tạo chung
Về cơ bản, hệ thống VoD gồm có ba phần chính:
+ Server (Máy chủ)
+ Network (Mạng)
+ Cilent (Khách hàng)
Mỗi phần có thể được chia nhỏ hơn nữa thành các thành phần và các giao diện.

Hình 2: Giao tiếp giữa Cilent và Server

7


2.2 Phân loại kiến trúc
Gồm có ba loại kiến trúc:
+ Centralized VoD
+ Centralized VoD với các server cục bộ có bộ đệm Buffers
+ Distributed VoD
2.2.1 Centralized VoD
Là một kiến trúc của VoD mà tại đó , hệ thống VoD được thiết kế theo kiểu tập trung
để lưu trữ và xử lí các server , các media archives ( kho lưu trữ truyền thông ) tại một vị
trí đơn , có thể coi đó là một nút mạng trung tâm .
Các yêu cầu từ khách hàng được xử lý tại nút trung tâm, và mọi video theo yêu cầu

của khách hàng được cung cấp thông qua mạng tới vị trí của khách hàng
Hệ thống centralized VoD rất đơn giản để quản lý, nhưng họ khả năng mở rộng
kém, độ trễ mạng lâu và thông lượng thấp

Hình 3: Hệ thống Centralized VoD

2.2.2 Centralized VoD với bộ đệm cục bộ Local Buffers
Để cải thiện hiệu suất của kiến trúc Centralized VoD , các nhà phát triển đã thêm vào
các server cục bộ có bộ đệm video ( video buffer ) nhưng lại không có các kho lưu trữ
truyền thông media archives .

8


Với kiến trúc này , các bộ phim hay các video phổ biến có thể lưu trữ trong các bộ
đệm video cục bộ ( local video buffers ) để có thể gửi tới khách hàng một cách nhanh
chóng hơn .
Nếu không có bộ đệm tại các vị trí cục bộ , video có thể được giao cho khách

hàng từ các kho lưu trữ trung tâm ( central archives) khi có yêu cầu.

Hình 4 : Hệ thống Centralized với bộ đệm cục bộ Local buffers
2.2.3 Distributed VoD
Là một kiến trúc theo kiểu phân tán của VoD bao gồm các server cục bộ và các
media archive cục bộ .Có thể coi dạng kiến trúc này giống như nhiều hệ thống VoD theo
khu vực nhỏ liên kết với nhau qua mạng .Các yêu cầu của khách hàng được trải rộng tới
nhiều vị trí hơn .
Các server cục bộ làm giảm độ trễ và sự tắc nghẽn của mạng so với việc sử dụng
server trung tâm để truyền tải video tới các ciilent.
Nếu yêu cầu một video của khách hàng không có trên cơ sở dữ liệu được lưu trữ
tại media archive cục bộ thì server cục bộ có thể yêu cầu các video tương tự tại các
server cục bộ ở vị trí khác trên cùng mạng .
Tuy nhiên Distributed VoD rất khó để quản lí do tính phân tán của chính kiến trúc
này.

9


Hình 5: Hệ thống Distributed VoD
2.3 Cấu tạo chi tiết
2.3.1 Khách hàng (Cilent)
Một khách hàng đăng kí dịch vụ VoD cần có một số thiết bị hiển thị (thường là ti vi) và
các thiết bị âm thanh (Ví dụ: Loa ) để có thể trình chiếu các bộ phim theo yêu cầu .Khách
hàng tương tác với hệ thống thông qua một thiết bị đầu vào có thể là bộ điều khiển từ xa ,
bàn phím hay chuột . Chúng sẽ gửi các tín hiệu yêu cầu của khách hàng tới server thông
qua giao diện mạng, đồng thời lưu trữ các tín hiệu video nhận được từ server vào các bộ
đệm buffer, giải mã các tín hiệu nén gửi tới và gửi các tín hiệu giải mã tới thiết bị hiển thị
để hiển thị tại một thời điểm thích hợp . Tất cả được tích hợp trong một bộ điều khiển gọi là
Set-top box.

10


Hình 6: Hộp Set-top box
Một Set-top box gồm có bốn thành phần quan trọng:
+ Network interface
+ Decoder
+ Buffer
+ Synchronization Hardware
a) Network interface :
Là các giao diện mạng cho phép khách hàng nhận dữ liệu từ máy chủ và cung cấp
một cơ chế để biên dịch các yêu cầu từ khách hàng nhận từ các bộ cảm biến thông qua
các tín hiệu phù hợp trên mạng giao tiếp.
b) Decoder :

Để tiết kiệm không gian lưu trữ, băng thông đĩa và băng thông mạng, phim
thường được mã hóa trước khi chúng được lưu trữ. Vì vậy, một bộ giải mã tại vị trí của
khách hàng là cần thiết để giải mã các dòng dữ liệu đến trước khi trình bày chúng với
người xem.
c) Buffer :
Do sự trễ của mạng, thời gian xuất hiện của một dòng video có thể không được

xác định một cách chính xác. Để đảm bảo việc phát lại (playback) một cách liên tục,
server phải đảm bảo các đơn vị truyền thông có sẵn tại phía các khách hàng trước
khoảng thời gian phát lại sớm nhất dự tính . Bằng việc tính đến độ trễ mạng tối đa,
các server có thể truyền các đơn vị truyền thông khớp với lại khoảng thời gian phát
lại dự tính . Tuy nhiên nếu độ trễ của các đơn vị truyền thông truyền tới nhỏ hơn giá
trị trễ tối đã đó, chúng sẽ được truyền tới sớm hơn dự tính và sẽ được lưu vào trong

11


buffer. Lúc này, dữ liệu đã được lưu trữ ở phía khách hàng, khách hàng có thể xem
lại hoặc tua tới thời điểm muốn xem.
d) Synchronization Hardware
Một bộ phim bao gồm cả video và âm thanh. Chúng phải được đồng bộ trước
khi được trình chiếu. Đồng bộ hóa được yêu cầu tại vị trí của khách hàng để hỗ trợ
video mở rộng .Trong video mở rộng, một luồng dữ liệu video được phân tách thành
một luồng dữ liệu cơ sở và một hay nhiều luồng dữ liệu bổ sung. Các luồng dữ liệu
bổ sung phải được kết hợp với luồng cơ sỏ để cung cấp các video chất lượng cao
hơn. Chúng được lưu trữ trong các file media cá nhân tại server. Tùy thuộc vào chất
lượng yêu cầu và băng thông có sẵn cho khách hàng, mà có thể có them một hay
nhiều luồng dữ liệu bổ sung. Do đó, các luồng dữ liệu media khác nhau phải được
đồng bộ trước khi trình chiếu cho khách hàng.
2.3.2 Mạng (Network)

Các yêu cầu của mạng đối với VoD:
+ Tốc độ mạng cao:
Video trong VoD nén bằng chuẩn MPEG yêu cầu băng thông 1,5 - 6
Mbps. Một hệ thống hỗ trợ 100 khách hàng đòi hỏi băng thông gần 600
Mbps. Như vậy các hệ thống Ethernet 10 Mbps thông thường hoặc mạng
đường dây điện thoại IDSN 56 kpbs không thể hỗ trợ truyền video với chất
lượng cao như thế .
+ Truyền tải theo hướng kết nối:
VoD là dịch vụ đa phương tiên thời gian thực, nên thời gian các gói tin truyền tải
tới đích vô cùng quan trọng .Nếu các gói tin tới trễ thì không thể truyền lại , và
không còn tác dụng .Bởi vậy các dịch vụ hướng kết nối nhằm giảm tỉ lệ gói tin bị
trễ, bị hỏng là rất cần thiết.
+ Độ trễ và méo rung (jitter)
Cần được giảm thiểu để đảm bảo chất lượng của video.

Các công nghệ mạng hiện có:
Như đã đề cập ở trên, một dòng video điển hình đòi hỏi một băng thông trung
bình là 1.5 Mbps.

12


Một mạng VoD điển hình có thể được chia thành hai cấp độ: đường trục
( backbone ) và mạng phân phối cục bộ . Các đường trục kết nối các server và các
nút routers / access với nhau, trong khi mạng phân phối cục bộ liên kết một vị trí
khách hàng đến nút router / access gần đó . Mỗi liên kết mạng phân phối cục bộ

cần một băng thông tối thiểu là 1,5 Mbps - băng thông của một luồng dữ liệu
VoD video . Băng thông của backbone thường lên đến hàng trăm megabits
mỗi giây, tùy thuộc vào số lượng kết nối đồng thời vào mạng VoD được hỗ

trợ .

Hình 7: Mô hình mạng cho các hệ thống VoD

2.3.2.1

Mạng backbone
Dịch vụ VoD đòi hỏi tốc độ truyền dẫn cao và các jitter phải được hạn chế
ở mức thấp để có thể hỗ trợ hàng trăm thậm chí hàng nghìn kết nối đồng thời. Yêu
cầu về băng thông của mạng backbone lên đến hàng trăm Megabits mỗi giây. Hai
giải pháp tối ưu cho mạng backbone là SONET và ATM.

13


a) Mạng SONET
SONET (Synchronous Optical Network) là một mạng lưới cáp quang

đồng bộ. Toàn bộ băng thông của một liên kết sợi quang là dành cho một kênh
duy nhất (Hoạt động theo cơ chế chuyển mạch kênh, dung công nghệ
TDM). Các nút kết nối các dữ liệu kênh truyền ở các khe thời gian khác
nhau. Một kênh SONET cơ bản (STS-1) có băng thông 51,84 Mbps. SONET
cũng có thể ghép nhiều kênh kỹ thuật số với nhau để hỗ trợ nhiều người xem
hơn.
Ví dụ, ba STS-1 kênh được ghép để tạo thành một kênh STS-3 với
155,52 Mbps băng thông.
SONET là thích hợp cho việc cung cấp các luồng dữ liệu VoD vì băng
thông được bảo đảm và jitter là bằng không.
Các thành phần và Topo mạng của SONET:
+ Topo: Ring, point – to – point

+ ADM (Add/drop mux): Ghép hay tách các luồng dữ liệu nhỏ vào đường
truyền
+ DCS (Digital Cross – connect): Chuyển mạch điện, cho phép gộp hoặc tách
các luồng dữ liệu nhỏ
+ TM (Terminal multiplexer): Sử dụng để kết hợp các luồng tín hiệu đầu vào
cận đồng bộ (PDH) và đồng bộ (SDH) thành các luồng tín hiệu có tốc độ cao
hơn.

Hình 8 : Mô hình mạng SONET
b) ATM (Asynchronous Transfer Mode) :

14


Là phương thức truyền tải bất đồng bộ. Đơn vị thông tin cơ bản được lưu
chuyển trong mạng có chiều dài cố định gọi là các tế bào ATM. Cụm từ "truyền
tải” bao hàm cả việc truyền dẫn lẫn chuyển mạch tể bào. Sở dĩ gọi là truyền tải
“không đồng bộ” bởi vì các tế bào cùa cùng một kết nối có thể xuất hiện tại các
thời điểm bất kỳ như khi chúng được tạo ra mà không phải chịu một sự ràng buộc
nào như trong phương thức truvền tải đồng bộ STM (Synchronous Transfer
Mode).
ATM là thích hợp cho việc chuyển dữ liệu VoD bởi vì nó là một mạng

chuyển mạch gói hướng kết nối. ATM truyền dữ liệu ở tốc độ từ 1.544 Mbps
đến 622 Mbps, sử dụng cáp đồng và cáp quang để truyền dữ liệu.
Mô hình ATM chuẩn:
Mô hình ATM chuẩn sẽ tương ứng với 2 lớp dưới cùng là lớp vật lý
(physical layer) và lớp liên kết dữ liệu (data link layer) của mô hình OSI.
Mô hình ATM chuẩn được chia ra làm 3 lớp:
 Lớp thứ nhất thuần tuý là lớp vật lý ATM: Có nhiệm vụ thuần tuý

liên

quan tới ghép nối ATM với hệ thống truyền dẫn vật lý.
 Lớp thứ hai là lớp ATM: Thực hiện vai trò chuyển mạch các tế bào tại các
node.
 Lớp thứ ba là lỡp tương thích ATM: Đóng vai trò trung gian làm nhiệm
vụ ghép nổi giữa ATM với các lớp trên cao hơn.

Hình 9 : Mô hình ATM chuẩn

15


Cấu trúc tổng quan của mạng ATM :
Có thể tồn tại nhiều mạng ATM tách rời nhau gọi là các mạng công cộng
(Public ATM Network) hay mạng ATM dùng riêng (Private ATM Network).
Thông thường các mạng ATM công cộng có khả thông (throughput) cao hơn rất
nhiều so với các mạng ATM dùng riêng.
Phần tử quan trọng nhất của mạng ATM là các chuyển mạch ATM, các
chuyển mạch này sẽ thực hiện việc vận chuyển các dữ liệu dưới dạng tế bào trong
mạng ATM, chúng sẽ được gọi tương ứng là các chuyển mạch ATM công cộng
(public ATM switch) hay chuyển mạch ATM dùng riêng (private ATM switch) tuỳ
theo mạng ATM của chúng.
Các chuyển mạch ATM trong cùng mạng ATM công cộng kết nối với nhau
thông qua giao tiếp NNI (Network Node Interface).
Các điểm cuối ATM (ATM endpoint) là các thiết bị của người dùng có ghép nối
với mạng ATM. Việc ghép nối của các điểm cuối của người dùng với mạng ATM
công cộng thông qua giao tiếp người dùng - mạng UNI (User Network Interface),
cấu trúc của giao tiếp này hoàn toàn tương ứng với giao tiếp UNI của mạng ISDN.

Tuy nhiên đối với chuyển mạch ATM dùng riêng (Private ATM network) khi kết
nối với chuyển mạch ATM công cộng thì không dùng giao thức NNI mà lúc đó nó
được coi như là một điểm cuối ATM và sẽ phải hoạt động thông qua giao tiếp UNI
công cộng (Public UNI).
Trong bản thân các mạng ATM dùng riêng thì các điểm cuối ATM phải kết
nối với chuyển mạch ATM dùng riêng thông qua giao tiếp UNI dùng riêng
(Private UNI).

16


2.3.2.2

Hình 10 : Mô hình mạng ATM
Vấn đề truyền tín hiệu
Một liên kết phân bố cục bộ đòi hỏi băng thông cần thiết là 1,5 Mbps. ADSL là

một phương án truyền tín hiệu có thể cung cấp dữ liệu video ở đó tốc độ dữ liệu
cần thiết trên các hạ tầng viễn thông hiện tại
a) ADSL ( Asymmetrical Digital Subscriber Line )
Là một khái niệm chỉ đường dây thuê bao số không đồng bộ
ADSL là một đề án truyền tín hiệu được sử dụng trên mạng cáp đồng (ví dụ
như mạng điện thoại) . Nó có thể cung cấp dữ liệu ở tốc độ cao với vài biến
dạng tín hiệu trên hệ thống cáp đồng hiện có.
ADSL bao gồm một cặp của các đơn vị ADSL. Một được đặt tại vị trí của các
khách hàng ; một được đặt tại tổng đài trung tâm. ADSL sử dụng các mạch tích
hợp tiên tiến , kỹ thuật xử lý tín hiệu số phức tạp, và các thuật toán softwarebased để bù đắp sự méo dạng tín hiệu trong dây đồng
ADSL có thể cung cấp cho một thuê bao một tín hiệu băng rộng down-

link là 1,536 Mbps , tín hiệu up-link là 16 Kbps, và một kênh ISDN tỉ lệ cơ

bản 4 kHz trên dây đồng xoắn hiện tại .Những đặc điểm này đáp ứng các yêu
cầu thông tin liên lạc và băng thông hai chiều gửi theo dịch vụ VoD.
ADSL có tính khả thi bởi vì nó phân chia tín hiệu về một loạt các tần số sóng
mang, tự động điều chỉnh để đạt được phân bố kênh hiệu quả nhất .Phần mở
rộng của ADSL bao gồm HDSL, SDSL, S-HDSL, VDSL và. HDSL có một tốc
độ dữ liệu của 6 Mbps, và nó có thể hỗ trợ các luồng dữ liệu video MPEG-2
lên đến khoảng 2 km.

Hình 11: Mạng phân bố cục bộ ADSL

17


Một vấn đề lớn trong việc thực hiện các giao thức truyền tải là các giới hạn băng
thông của các phương tiện. đường dây cáp quang / đồng trục là rất hiếm và sẽ phải mất
nhiều thời gian để triển khai cơ sở hạ tầng để nó trở nên phổ biến .
ATM là khá lí tưởng với VoD nhưng có một thiếu sót lớn cho việc kết nối ATM là
chi phí quá lớn đối cho các thiết bị .Để ATM có thể trở nên phổ biến cũng cần phải có
thời gian trong tương lai gần .
ADSL hiện nay là khá phổ biến với các công ty phát triển cho các lý do mà nó có
thể chạy trên các dịch vụ điện thoại (POTS). ADSL đáp ứng các yêu cầu băng thông
truyền hình HDTV.
ADSL và ATM là cốt lõi trong phần mạng của VoD
2.3.3 Server
Một Server của một hệ thống VoD xử lý lệnh từ người sử dụng, nó chấp nhận

hoặc từ chối yêu cầu của khách hàng dựa trên trạng thái hiện tại của hệ thống và
tải mạng. Một kho lưu trữ đa phương tiện ( multimedia archive ) được kết nối
với máy chủ , và các kho lưu trữ này có chứa một tập hợp các video có sẵn cho
khách hàng .

Tùy thuộc vào yêu cầu hệ thống và ngân sách có sẵn, một hệ thống phân cấp
lưu trữ có thể được sử dụng trong VoD nhằm tới ưu hóa sự cân bằng giữa chi phí
và tính hiệu quả bao gồm :
+ Cache (RAM) : có chi phí đắt nhất nhưng thời gian tủy cập lại thấp nhất .
+ Disk-array : Mức giá hợp lí , sự sai hỏng trong lưu trữ ở mức vừa phải , tốc độ
truy cập là 10 ms
+ Optical disk : Có dung lượng 650 Mb với thời gian truy cập khoảng 100 ms .
+ Digital Versatile Disc ( DVD ) : Có thể lưu trữ dữ liệu lên tới 4,7 GB . Nội
dung video lưu trữ trên DVD có thể có cấu hình phù hợp với sở thích của người
xem với các công cụ hỗ trợ .
+ Tape drive : Mức giá thấp nhưng thời gian truy cập lâu hơn .

Hình 12: Hệ thống phân cấp lưu trữ VoD

18


Kết hợp tất cả các thành phần trên ta được một hệ thống tổng thể của VoD như
trên hình 12

2.3.3.1

Hình 13: Hệ thống tổng thể của VoD
Admission Control
Bất kỳ khách hàng nào muốn sử dụng dịch vụ VoD sẽ phải yêu cầu một thiết

lập một kết nối với một trong các server. Nếu bộ phim yêu cầu hoặc các phần
của bộ phim yêu cầu không được lưu trữ trong các server hiện hành, thì sẽ có
quá trình chuyển giao dữ liệu giữa các server để đáp ứng yêu cầu của khách
hàng. Do đó sẽ cần đến việc điều khiển nhận dữ liệu từ các server ở xa, đó chính

là quá trình Admission Control.
Để đảm bảo khách hàng có thể phát lại video một cách liên tục, và chất lượng
dịch vụ QoS đúng như cam kết với khách hàng thì các server phải có đủ nguồn
tài nguyên như tiểu hệ thống lưu trữ (storage subsystem) để đọc băng thông, các
bộ nhớ đệm (Buffers) , Bộ xử lí băng thông và mạng băng thông trước khi tiếp
nhận một yêu cầu kết nối mới .
Trước khi thiết lập kết nối, một tập hợp các thông số của QoS sẽ được gửi cho

khách hàng để kiểm tra dịch vụ. Nếu QoS yêu cầu không đáp ứng được sẽ có
cuộc trao đổi giữa hai phía server và khách hàng, nếu không kết nối sẽ bị từ chối.
Một thuật toán Admission Control phải đáp ứng được các yêu cầu về dung lượng
của hệ thống lưu trữ như số lượng tối thiểu của các khối dữ liệu mà server có thể
đọc được trong một khe thời gian .Một khe thời gian là khoảng thời gian giữa số
lượng chuỗi dữ liệu video đang phục vụ / số lượng chuỗi dữ liệu video đang hoạt
động trong các server.

19


Dựa trên các thuật toán Neufield, Makaroff, và Hutchinson , mà có thể đưa ra
khái niệm của số lượng tối thiểu của các khối dữ liệu mà server có thể đọc được
trong một khe thời gian là minRead. Nó chứa thông tin về tiểu hệ thống lưu trữ
(storage subsystem) cần thiết cho thuật toán Adminssion Control. MinRead có
thể được xác định bằng cách chạy các chương trình chuẩn hóa các khối dữ liệu
không gian trong các đĩa dữ liệu để tối đa hóa thời gian tìm kiếm. Cần xác định
minRead càng chính xác càng tốt vì nó sẽ ảnh hưởng tới khả năng truyền tải dữ
liệu của server.
 Thuật toán Admission được mô tả đơn giản như sau :
Lập biểu đồ tổng các luồng dữ liệu hoạt động so với các luồng dữ liệu được
yêu cầu . Nếu nó lớn hơn minRead trong bất kì các khe thời gian thì kết nối bị từ

chối.
 Các server cũng phải đảm bảo đủ tài nguyên trước khi chấp nhận một kết nối mới.
Nếu tài nguyên lưu trữ của server vơí tốc độ truyền video ở mức trung bình sẽ xảy
ra trễ hoặc mất gói tin khi server đang ở đỉnh điểm của số lượng kết nối. Nếu tài
nguyên lưu trữ của server với tốc độ truyền video ở mức cao thì có thể tận dụng
được hầu hết thời gian trên mạng truyền tải dữ liệu.

 Hình 14 : Biểu đồ dòng dữ liệu của một server VoD
2.3.3.2

Phương pháp thiết kế server

20


Để thiết kế một server cho hệ thống VoD cần quan tâm đặc biệt tới dung lượng
của server, là số lượng người xem có thể được hỗ trợ đồng thời bởi các server. Điều
này phụ thuộc vào việc phân bố các luồng video tới người xem. Cách đơn giản nhất
là dành một luồng duy nhất cho mỗi người xem nhưng lại quá tốn kém và không
hiệu quả vì dung lượng server bị giới hạn về số lượng tối đa dòng video có thể xử lí
trong server. Nếu mạng VoD hoạt động theo hướng multicast (đa hướng kết nối) như
ATM thì khả năng chia sẻ các luồng video giữa người xem với nhau là có thể .Điều
này làm tăng đáng kể số lượng người xem và tiết kiệm băng thông mạng .
Có ba phương pháp khả thi trong việc thiết kế server :
 On-Demand Single Cast (ODSC): Đây là phương pháp đơn giản nhất.
Trong phương pháp này, mỗi khách hàng sẽ được gán một dòng video
riêng kể từ khi kết nối được thiết lập. Khi đó, khách hàng có toàn quyền
sử dụng hay tương tác với kênh video của riêng mình một cách dễ dàng.
Nhược điểm của phương pháp này là dung lượng server bị hạn chế .Thời
gian chờ kết nối có thể sẽ lâu nếu yêu cầu của khách hàng đến đúng vào

thời điểm server đang hoạt động quá tải.
 Phase Multicast (PMC) or Batching: Phương pháp này đòi hỏi các mạng
dữ liệu phải hỗ trợ multicasting. Mỗi dòng video được chia sẻ bởi người
xem của một nhóm multicast. Các dòng video bắt đầu tại các thời điểm
hay các pha cố định. Kết nối được thiết lập giữa thời điểm hoạt động của
các dòng video được nhóm lại thành một luồng dữ liệu chung và truyền tải
tới người xem của nhóm multicast .Việc truyền multicast sẽ tiết kiệm băng
thông một cách đáng kể .Tuy nhiên có thể có trễ thời gian thiết lập dài,
khó khan trong việc tương tác.
 On Demand Multicast (ODMC): Là phương pháp kết hợp giữa ODSC và
PMC. Nó có thể chuyển đổi một cách linh hoạt từ ODSC sang PMC tùy
vào tình trạng của tải hệ thống. Nếu tải nhẹ thì sử dụng ODSC để phục vụ,
nếu tải nặng thì dung PMC. ODMC đã giải quyết được các nhược điểm
của ODSC là bất lực trong việc quá tải, và tình trạng sử dụng không đúng
2.3.3.3

mức của tải khi sử dụng PMC.
Tiểu hệ thống lưu trữ ( Storege subsystem )
Các tiểu hệ thống server ( server subsystem ) là nơi lưu trữ video nén . Các luồng
vide hay audio nén tương ứng có thể được lưu trữ trong một hoặc nhiều server
khác nhau .Các tiểu hệ thống lưu trữ cũng là nơi để thực hiện việc tối ưu hóa , cải

21


thiện hiệu suất của hệ thống VoD hay để xác định chi phí của server . Một chuẩn
2.3.3.4

video được qui định trong VoD để mã hóa video là MPEG2.
Cấu trúc phân cấp ( Hierarchical Structure )

Ngay cả với chuẩn Video MPEG2 thì dung lượng của một video lưu trữ có thể
lên tới 4 Gb. Nếu chỉ sử dụng duy nhất đĩa từ cố định (fixed magnetic disk) để lưu
trữ trong VoD thì chi phí để lưu trữ hàng ngàn bộ phim trên VoD sẽ rất là tốn kém.
Do đó, các thiết bị lưu trữ cấp ba (tertiary storage) với dung lượng lớn hơn được sử
dụng một cách hiệu quả cho việc lưu trữ các video chất lượng cao của VoD như
Tape, optical jukeboxes hay DVD (Digital Versatile Disc).
Các thiết bị lưu trữ chuyên dụng này có thể cho khả năng lưu trữ lớn và chi phí

thấp nhưng thời gian truy cập ngẫu nhiên lại chậm. Do đó các server được tổ
chức một cách phân cấp để kết hợp giá thành rẻ, dung lượng lớn của các thiết bị
lưu trữ cấp ba và hiệu suất cao của đĩa từ cố định. (Hình 12)
Mô hình lưu trữ phân cấp có thể được mô tả như sau:
 Những bộ phim được ưa thích nhất lưu trữ ở trong RAM.
 Những bộ phim ít phổ biến hơn được lưu trữ trong hard disk.
 Những bộ phim kém hấp dẫn và ít phổ biến nhất được lưu trữ ở trong các
thiết bị lưu trưc cấp ba (tertiary storage).
Cách phân cấp hệ thống lưu trữ như vậy làm giảm chi phí vận hành server mà
lại cung cấp nhiều lựa chọn phim hơn cho người dùng.
2.3.3.5

Phân bố dữ liệu lưu trữ phim
Một số cách tiếp cận có thể quản lí hệ thống phân cấp lưu trữ :
 Một cách tiếp cận là để lưu trữ các đoạn bắt đầu của các tập tin đa

phương tiện trong đĩa từ. Phương pháp này giảm độ trễ trong quá trình
khởi động và giúp quá trình playback được trơn tru.
 Một cách khác là dựa vào tính phổ biến của các bộ phim trong thực tế.
Dựa vào điều này, các bộ phim có thể được sắp xếp lại hoặc nhân rộng
lên khi cần thiết trong giờ cao điểm của yêu cầu kết nối VoD. Do đó
phim có sẵn để xem trong giờ cao điểm dựa vào nhu cầu được dự định

2.3.3.6

trước.
Sắp xếp các khối dữ liệu
Cách thức mà các khối dữ liệu của các tập tin media được đặt ở ổ đĩa có
thể ảnh hưởng đáng kể các chương trình phục hồi dữ liệu và hiệu suất hệ
thống( kể từ thời gian cần thiết để lấy dữ liệu ) .Điều này phụ thuộc hoàn toàn
vào các vị trí của các khối dữ liệu. Các chương trình phục hồi dữ liệu có thể

22


ảnh hưởng đến chức năng tương tác của hệ thống như Fast Forward (FF), Fast
Backward (FB), tìm kiếm và hỗ trợ.
Một phương pháp có thể thực hiện FF và FB là để đọc nhiều hơn các
khối dữ liệu cho khách hàng theo một vòng. Tuy nhiên, băng thông mở rộng
của đĩa mở đòi hỏi phải có các thiết bị lưu trữ nhiều hơn để phục vụ cùng một
số lượng khách hàng, do đó làm tăng chi phí của các hệ thống lưu trữ.
Hai phương án được sử dụng trong việc sắp xếp các khối dữ liệu là
Load-matching và Load-balancing:
Load-matching : Các khối dữ liệu thường xuyên truy cập nhiều hơn ở phần bên
ngoài các track ( outer track ) và đội khi nó truy nhập vào bên trong track ( inner
track ) .Điều này giúp có được cái nhìn trực quan về tốc độ truyền tải phụ thuộc
với tỉ lệ 1: 1,8 từ inner tới outer .
Load-balancing: Dữ liệu được sắp xếp sao cho dung lượng truyển tải
không đổi được cung cấp độc lập giữa sự lựa chọn của khách hàng và vị trí của
dữ liệu.
Cả hai chiến lược trên cố gắng tối đa hóa dung lượng của server, đó là số

lượng người xem đồng thời được hỗ trợ.

Hai chương trình chính của vị trí khối dữ liệu là Disk farm và Disk array
(RAID) .Với Disk farm, mỗi đĩa sẽ chứa nhiều bộ phim bên trong khi với
Disk array thì mỗi bộ phim lại rải rác trên nhiều ổ đĩa, ví dụ : một bộ phim
được chia làm nhiều khối , khối 0 lại nằm trên ổ đĩa 0 , khối 1 nằm trên ổ đĩa 1
,…vv , cách tổ chức này gọi là striping . Và trong thực tế RAID được sử dụng
nhiều hơn vì nó cho một hiệu suất tối ưu hơn.
Disk farm: Load-matching có thể được sử dụng trên disk farm: Phim ưa
thích được lưu trữ ở các outer track, trong khi những bộ phim ít phổ
biến được lưu trữ ở các inner track. Tuy nhiên, sự nổi tiếng hay được
yêu thích của các bộ phim có thể thay đổi trong ngày, nên dung lượng
server sẽ thay đổi nếu điều này xảy ra. Lúc đó ta lại phải thay đổi vị trí
lưu trữ của phim giữa outer track và inner track, như vậy, làm chi phí
trở nên quá cao.
RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks)
RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks) là hình thức ghép
nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành một hệ thống ổ đĩa cứng có chức gia tăng
tốc độ đọc/ghi dữ liệu hoặc nhằm tăng thêm sự an toàn của dữ liệu chứa
trên hệ thống đĩa hoặc kết hợp cả hai yếu tố trên.

23


Không giống như lưu trữ dữ liệu trong một đĩa đơn, Loadmatching và Load-balancing có thể dung được trong RAID bởi quá

trình "striping" tất cả các phim trên tất cả các đĩa.
Striping cho phép truy cập song song dữ liệu từ các thành phần
vật lý (physical sector) của tất cả các ổ đĩa trong mảng đó, do đó các
thành phần vật lí và logic có thời gian truy cập giống hệt nhau. Thông
lượng hiệu quả có thể tăng lên bởi số lượng ổ đĩa ở trong mảng.
Tốc độ truyền tải làm cho RAID trở thành một cấu trúc tốt cho hệ

thống lưu trữ vì nó cung cấp băng thông cao cho hệ thống VoD.
RAID có thể có nhiều đĩa chẵn, lẻ để cung cấp khả năng chịu
lỗi .Phần mở rộng của các đĩa có thêm khối logic EXCLUSIVE OR
(XOR ) block-by-block cho phép phục hồi dữ liệu cho các ổ đĩa bị
lỗi .Tuy nhiên phương pháp này là không thích hợp với chức năng
tương tác FF và FB vì nhiều khối đọc song song sẽ bị bỏ đi .

Hình 15: Cấu trúc của RAID

24


Phần 3: Tương Tác Giữa VoD Và Khách Hàng
3.1 Các chức năng tương tác
Play/Resume: Bắt đầu trình chiếu hay tiếp tục sau khi dừng chiếu.
Stop: Ngừng chiếu, không có hình ảnh và âm thanh.
Pause: Tạm ngưng chiếu và vẫn giữ nguyên hình ảnh.
Jump Forward: Chuyển đến một thời điểm hướng về phía trước trong một bộ phim
được trình chiếu mà không có hình ảnh và âm thanh.
Jump backward: Chuyển đến một thời điểm hướng về phía sau trong một bộ phim
được trình chiếu mà không có hình ảnh và âm thanh.
Fast Forward (FF): Duyệt các trình chiếu hướng về phía trước với hình ảnh và

âm thanh.
Fast Backward (FB): Duyệt các trình chiếu hướng về phía sau với hình ảnh và
âm thanh.
Slow down: Phát về phía trước với tốc độ chậm hơn có hình ảnh và âm thanh\
Fast Reverse (REW): Duyệt trình chiếu theo hướng ngược với hình ảnh và âm
thanh.
Slow Reverse: Chiếu ngược lại với tốc độ chậm hơn của hình ảnh và âm thanh.

25