Luận văn Thạc sĩ Công nghệ thông tin: Hệ thống streaming cho truyền hình di động trên nền tảng 3G

1.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐẶNG VĂN SƠN

HỆ THỐNG STREAMING CHO TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG
TRÊN NỀN TẢNG 3G

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội – 2013
i


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐẶNG VĂN SƠN

HỆ THỐNG STREAMING CHO TRUYỀN HÌNH DI ĐỘNG
TRÊN NỀN TẢNG 3G

Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Quản lý hệ thống thơng tin
Mã số: Chun ngành đào tạo thí điểm

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS - TS. NGUYỄN ĐÌNH HĨA

Hà Nội – 2013
ii


iii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
- Luận văn này là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
- Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực.
- Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Tác giả

Đặng Văn Sơn

iv


MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ....................................................................... vii
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ...........................................................................viii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
Đặt vấn đề ......................................................................................................... 1
Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 1
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 2
a)
Đối tượng nghiên cứu ....................................................................... 2
b)
Phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 2
Những đóng góp của luận văn .......................................................................... 2
Mô tả luân văn .................................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. BÀI TỐN XÂY DỰNG HỆ THỐNG DỊCH VỤ TRUYỀN
HÌNH DI ĐỘNG TRÊN SÓNG 3G – MOBILETV ....................................... 4
1.1
1.2
1.3

Tổng quan chung về MobileTV và Streaming ........................................ 4
Các yêu cầu của dịch vụ này ................................................................... 5
Những vấn đề kỹ thuật – công nghệ chủ yếu .......................................... 5

CHƯƠNG 2. KIẾN TRÚC TỔNG THỂ HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ THUẬT
CHO DỊCH VỤ MOBILETV ........................................................................... 7
2.1 Kiến trúc ứng dụng .................................................................................. 7
2.2 Mơ hình phân lớp .................................................................................... 8
2.2.1 Phân hệ SMS ..................................................................................... 8
2.2.2 Phân hệ Web, WAP ........................................................................... 9
2.2.3 Phân hệ người dùng cuối (Mobile Client ) ..................................... 10
2.2.4 Phân hệ Web cho người dùng (Frontend) ...................................... 11
2.2.5 Phân hệ mô đun dịch vụ MobileTV ................................................. 12
2.2.6 Phân hệ streaming .......................................................................... 12
2.2.7 Phân hệ Xử lý media (Media Process) ........................................... 14
2.2.8 Phân hệ trừ tiền dịch vụ (Billing Service) ...................................... 15
2.2.9 Phân hệ Quản lý giám sát ............................................................... 16
2.2.10 Mơ hình phân rã chức năng/phân hệ .............................................. 17
2.3 Kiến trúc dữ liệu .................................................................................... 19
2.3.1 Các thành phần dữ liệu chính ......................................................... 19
2.3.2 Kiến trúc trao đổi dữ liệu với các hệ thống khác............................ 19

2.4 Kiến trúc vật lý (Cơ sở hạ tầng) ............................................................ 20
CHƯƠNG 3.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7

XÂY DỰNG KIẾN TRÚC HỆ THỐNG STREAMING .. 22

Mơ hình tổng quan hệ thống streaming................................................. 22
Phân hệ mã hóa video – mã hóa khơng trực tuyến (offline encoder) ... 23
Phân hệ mã hóa trực tuyến (live encode) .............................................. 25
Phân hệ RTSP streaming ....................................................................... 28
Phân hệ streaming theo băng thông mạng - http adaptive streaming ... 33
Phân hệ streaming theo băng thơng mạng - http smooth streaming ..... 35
Mơ hình quy hoạch mạng ...................................................................... 36
v


3.8
3.9

Mơ hình cân bằng tải hệ thống .............................................................. 37
Mơ hình triển khai hệ thống .................................................................. 38

CHƯƠNG 4.

ÁP DỤNG HỆ THỐNG STREAMING CHO MOBILETV39

4.1 Giải pháp cho hệ thống MobileTV tại Việt Nam .................................. 39
4.2 Phân hệ giám sát CMS .......................................................................... 39
4.2.1 Giám sát LiveTV.............................................................................. 39
4.2.2 Trạng thái Mã hóa trực tuyến (Live Encoder) ................................ 40
4.2.3 Quản lý Máy chủ chạy streaming ................................................... 41
4.2.4 Quản lý máy chủ mã hóa trực tuyến Live Encoder ......................... 42
4.2.5 Quản lý Máy chủ mã hóa VOD (Offline Encoder) ......................... 43
4.3 Phân hệ giám sát ngầm .......................................................................... 44
KẾT LUẬN ...................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 49

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Figure 1 Kiến trúc tổng thể hệ thống ............................................................................... 7
Figure 2: Mơ hình phân lớp phân hệ SMS ...................................................................... 8
Figure 3: Mơ hình phân lớp phân hệ Web, WAP. ........................................................... 9
Figure 4: Mơ hình phân lớp phân hệ Người dùng cuối (Mobile Client). ...................... 10
Figure 5: Mơ hình phân lớp phân hệ Web Frontend. .................................................... 11
Figure 6: Mơ hình phân lớp phân hệ Mơ đun dịch vụ MobileTV. ................................ 12
Figure 8: Mơ hình phân lớp phân hệ Xử lý media (Media Process). ............................ 14
Figure 9: Mô hình phân lớp phân hệ trừ tiền dịch vụ (Billing Service). ....................... 15
Figure 10: Mơ hình phân hệ Quản lý giám sát. ............................................................. 16
Figure 11: Mơ hình ứng dụng theo các phân hệ chính .................................................. 17
Figure 12: Mơ hình các phân hệ chức năng người dùng và hệ thống quản trị. ............. 18
Figure 14: Kiến trúc vật lý hệ thống .............................................................................. 20
Figure 15: Mơ hình tổng quan hệ thống streaming ....................................................... 23

Figure 17: Biểu đồ luồng sự kiện phân hệ mã hóa video (offline encoder) .................. 24
Figure 19: Mơ hình luồng dữ liệu VOD Streaming ...................................................... 29
Figure 20: Biểu đồ luồng sự kiện phân hệ VOD Streaming ......................................... 30
Figure 21: Biểu đồ luồng sự kiện phân hệ xem truyền hình (Live Streaming) ............. 31
Figure 23: Mơ hình quy hoạch mạng ............................................................................ 36
Figure 24: Mơ hình cân bằng tải.................................................................................... 37
Figure 25: Màn hình giám sát LiveTV .......................................................................... 40
Figure 26: Màn hình cấu hình profile cho kênh ............................................................ 40
Figure 29: Màn hình quản lý Máy chủ mã hóa video (offline encoder) ....................... 43
Figure 30: Mơ hình ảo hóa ............................................................................................ 46
Figure 31: Mơ hình cân bằng tải.................................................................................... 46

vii


CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Tiếng Anh
Thuật ngữ

Định nghĩa

VOD

Video on demand – Video được khách hàng yêu cầu

SMPP

Short Message Peer to Peer – Tin nhắn được đẩy từ hệ thống
MobileTV đến sms gateway để gửi tới cho khách hàng

LIVETV

Các kênh Chương trình truyền hình được phát trên hệ thống.

SMSC

Tổng đài quản lý tin nhắn

iVTSS

Mô đun streaming cho iPhone/iPad

Offline encoder

Mô đun mã hóa tệp video cho các dịng điện thoại di động 3G

Live encoder

Mơ đun mã hóa tín hiện truyền hình thành các tín hiệu phù hợp
với các dịng điện thoại di động 3G

DSS

Darwin máy chủ chạy Streaming – Một open source phục vụ
cho việc phát triển VTSS mô đun, làm nhiệm vụ phân phát tín
hiệu tới các máy điện thoại 3G

VTSS

Mơ đun Streaming cho các dòng điện thoại sử dụng giao thức

RTSP để nhận tín hiệu media.

CMS

Content management system – Hệ thống quản trị nội dung cho
phép người quản trị quản lý hệ thống

MVC

Model – View – Controller: Mơ hình phát triển phần mềm

Wap/Wapsite

Trang dành cho di động thực hiện truy cập vào hệ thống

MobileTV Service

Cung cấp các API giao tiếp với cơ sở dữ liệu cho các mô đun
trong hệ thống

SMS service

Cung cấp các API giao tiếp với sms gateway

Media Process

Khối mã hóa – giải mã tín hiệu để chuyển thành luồng tín hiệu
đến khối Streaming. Gồm có offline encoder và live encoder.

Streaming

Là khối thực hiện giao tiếp với client thực hiện gửi tín hiệu
media đến client.

HLR

Home location register - Thực hiện nhận dạng thuê bao 2G/3G

M&M Server

Mô đun thực hiện giám sát các mô đun trong hệ thống rồi ghi
log cảnh báo

M&M Client

Thực hiện đọc log cảnh báo của M&M Server rồi thực hiện gửi
tin nhắn cảnh báo tới người vận hành hệ thống khi có sự cố.

Administrator

Người quản trị hệ thống

Content Provider

Nhà cung cấp nội dung số cho hệ thống
viii


Thuật ngữ

Định nghĩa

Profile

Thơng tin về các chuẩn mã hóa (codec) của các dòng máy điên
thoại

BCCS

Billing and custumer care system – Hệ thống trừ tiền khách
hàng.

Tiếng Việt
Thuật ngữ

Định nghĩa

CSDL

Cơ sở dữ liệu

DK

Đăng ký sử dụng dịch vụ

KH

Người sử dụng thuê bao di động

HUY

Khách hàng sử dụng hủy dịch vụ

CSKH

Chăm sóc khách hàng

NV kinh doanh

Nhân viên kinh doanh dịch vụ

ix


MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Viễn thông Việt Nam đã đến giai đoạn bão hòa về số lượng thuê bao cùng với đó là
sự phát triển rầm rộ của các dịch vụ giá trị gia tăng VAS. Hiện này các công ty viễn
thông lớn ở Việt Nam đã được cấp phép để cung cấp dịch vụ 3G cho khách hàng, mở
ra cho người dùng khả năng truy xuất với băng thông rộng hơn, dung lượng đường
truyền cao hơn. Vấn đề đặt ra là người dùng sẽ được hưởng những dịch vụ mới gì khi
sử dụng mạng 3G. Các cơng ty viễn thơng đều có chiến lược xây dựng nội dung và
phát triển các dịch vụ VAS trên mạng 3G như: Xem TV, xem phim, nghe nhạc. Video
Call … để đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Thị trường điện thoại di động ở Việt Nam ngày càng phát triển với nhiều dòng điện
thoại thông minh và nhu cầu về điện thoại thông minh ở Việt Nam ngày càng lớn. Các
dịng điện thoại thơng minh nổi tiếng trên thế giới được sử dụng rất phổ biến. Bên
cạnh đó xã hội ngày càng phát triển giúp cho nhu cầu giải trí trên các thiết bị di động
thơng minh ngày càng tăng. Đây chính là cơ hội kinh doanh tốt cho các nhà cung cấp
dịch vụ giải trí trên nền tảng 3G.

Hệ thống truyền hình di động qua sóng 3G là một trong những dự án chiến lược
của các nhà cung cấp dịch vụ 3G. Mục tiêu của dư án là phát triển hệ thống hoàn chỉnh
cho phép người dùng xem LiveTV, VOD, Radio, Istory… cùng với hệ thống quản lý,
giám sát và vận hành hệ thống đáp ứng nhu cầu của người dùng cuối và khách hàng.
Hệ thống Streaming bao gồm các phân hệ mã hóa video – offline encode, và mã
hóa trực tuyến - live encode và các phân hệ streaming theo giao thức RTSP/HTTP,
tiến trình giám sát hệ thống. Hệ thống streaming xây dựng nhằm mục đích phân phối
các nội dung số bao gồm cả Video và Kênh LiveTV đảm bảo phục vụ được tất cả
khách hàng với các dòng điện thoại khác nhau trên thị trường với chất lượng tốt nhất
theo băng thơng mạng 3G.
Với ý nghĩa đó, tác giả chọn đề tài “Hệ thống streaming cho truyền hình di động
trên nền tảng 3G” để làm đề tài luận văn tốt nghiệp.
Mục đích nghiên cứu
Việc thực hiện đề tài nói trên nhằm đạt được các mục đích sau:
 Nghiên cứu các chuẩn mã hóa - codec cho các dịng điện thoại, các chuẩn giao
tiếp cho streaming theo giao thức RTSP, HTTP.
 Nghiên cứu các thư viện encode open source và các streaming
 Nghiên cứu, xây dựng nền tảng streaming để trở thành nền tảng cho các dịch vụ
VAS khác.
 Xây dựng mô hình tổng qt hệ thống streaming, mơ hình giao tiếp của các
phân hệ trong hệ thống streaming và của hệ thống streaming với các phân hệ khác bên
ngoài hệ thống streaming.
 Trên cơ sở nghiên cứu nền tảng streaming để có những cải tiến hệ thống để
nâng cao hiệu năng và tính năng mới cho hệ thống.

1


Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a)

Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài chủ yếu liên quan đến việc xây dựng và phát triển
nền tảng streaming cho các dịch vụ giá trị gia tăng VAS như:
 Xây dựng kiến trúc ứng dụng
 Xây dựng kiến trúc dữ liệu
 Xây dựng kiến trúc vật lý
 Xây dựng mô hình triển khai
 Tích hợp hệ thống
 Các giải pháp đề xuất
b)
Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiện cứu của đề tài chủ yếu tập trung vào dịch vụ truyền hình di động –
MobileTV. Vì đây là dịch vụ mang nhiều nền tảng công nghệ streaming nhất. Các dịch
vụ VAS khác thường là tập con của dịch vụ MobileTV bằng các bớt đi các tính năng
của dịch vụ này.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu nền tảng công nghệ của hệ thống. Sử dụng tổng hợp các phương pháp
phân tích thống kê, chuyên gia, tổng hợp, trên cơ sở sử dụng số liệu thống kê và tư liệu
của ngành viễn thơng nói chung và VAS nói riêng để phân tích, đánh giá, rút ra kết
luận cho vấn đề nghiên cứu.
Những đóng góp của luận văn
Tổng kết và hệ thống hóa các vấn đề lý luận liên quan đến đề tài. Vận dụng lý luận
vào phân tích hệ thống streaming từ đó đưa ra các chỉ số hệ thống. Làm cơ sở cho việc
đưa ra các con số cho khách hàng.
Từ lý luận và kết quả phân tích, thực tiễn, tác giả đề xuất giải pháp phát triển hệ
thống nhằm nâng cao hiệu quả kinh doanh của các dịch vụ VAS.
Mơ tả luận văn
Ngồi phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn được chia
thành 4 chương:
Chương 1: Bài toán xây dựng hệ thống dịch vụ truyền hình di động MobileTV

 Tổng quát chung về MobileTV và Streaming
 Các yêu cầu của dịch vụ này
 Những vấn đề kỹ thuật – công nghệ chủ yếu
Chương 2: Giới thiệu về kiến trúc tổng thể hệ thống
 Kiến trúc ứng dụng
 Kiến trúc dữ liệu
 Kiến trúc vật lý

2


Chương 3: Xây dựng kiến trúc hệ thống streaming
Chương 4: Áp dụng hệ thống Streaming cho hệ thống MobileTV và kết quả
 Tổng quan các bài toán nghiệp vụ, khái quát các đặc điểm hệ thống
 Cài đặt thử nghiệm và đưa ra kết quả
Kết luận và kiến nghị
 Tổng kết các vấn đề
 Đưa ra đề xuất hướng phát triển tiếp theo, ứng dụng, cải tiến
Phụ lục

3


CHƯƠNG 1.
BÀI TỐN XÂY DỰNG HỆ THỐNG DỊCH VỤ TRUYỀN
HÌNH DI ĐỘNG TRÊN SÓNG 3G – MOBILETV
1.1

Tổng quan chung về MobileTV và Streaming

MobileTV là dịch vụ cho phép người dùng 3G tiếp cận các phương tiện giải trí
chất lượng cao mọi lúc mọi nơi như xem các kênh truyền hình trực tiếp
(LiveTV), các bộ phim hay các video clip theo yêu cầu (VOD) chỉ với chiếc
điện thoại hòa mạng 3G.
Khách hàng có thể sử dụng dịch vụ qua wapsite của dịch vụ hay qua ứng dụng
được cài đặt trực tiếp trên điện thoại.
Tính năng dịch vụ:
- Xem các kênh truyền hình đặc sắc trong nước và ngồi nước.
- Xem video theo yêu cầu với nội dung phong phú thuộc các lĩnh vực khác nhau
như ca nhạc, thời sự, hài hước, phim…
- Xem lịch phát sóng của các kênh trong hệ thống
- Quản lý kênh yêu thích
- Đăng ký/Hủy dịch vụ, các kênh đặc sắc nâng cao.
Streaming trong dịch vụ MobileTV là truyền tải nội dung số một cách liên tục
đến các máy điện thoại của người dùng với chất lượng cao nhất. Streaming tiết
kiệm thời gian cho người dùng bằng cách sử dụng các công nghệ giải nén kết
hợp với player hiển thị dữ liệu đồng thời trong lúc vẫn tiếp tục download. Quá
trình này được gọi là buffering.
Ban đầu máy điện thoại người dùng sẽ lấy về một phần chia nhỏ đó của dữ liệu
trước khi hiển thị, đồng thời trong lúc hiển thị các gói dữ liệu cịn lại sẽ lần lượt
được lấy về để kịp cho việc hiển thị tiếp theo.
Thay vì được gửi một lần duy nhất, dữ liệu streaming sẽ được truyền đi thành
các gói nhỏ đến cho người dùng. Ngay cả các giao thức mới như adaptive
streaming hay http smooth streaming thì dữ liệu cũng được chia nhỏ trước khi
gửi tới các máy điện thoại.
Dịch vụ streaming cho truyền hình di động có 2 loại là Streaming video theo
yêu cầu và Streaming kênh truyền hình.
Video theo yêu cầu (Video on demand): là các dữ liệu Video được lưu trữ trên
các máy chủ lưu trữ (SAN Storage) và được truyền đến người dùng khi có yêu

4


cầu, người dùng có tồn quyền để hiển thị cũng như thực hiện các thao tác (tua,
dừng, quay …) với các đoạn dữ liệu này.
Xem truyền hình thời gian thực (livetv): là các tín hiệu được mã hóa trực tiếp từ
các nguồn cung cấp dữ liệu theo thời gian thực (máy camera, microphone, thiết
bị phát dữ liệu Video, luồng tín hiệu truyền hình…).
1.2

Các yêu cầu của dịch vụ này

MobileTV phục vụ cho các máy điện thoại sử dụng dịch vụ 3G. Hiện nay trên
thị trường các dòng điện thoại 3G là vơ cùng phong phú. Theo thống kê thì có
đến 20% người dùng đang sử dụng mạng 3G.
Tuy nhiên các điện thoại này lại hỗ trợ các chuẩn mã hóa (codec) khác nhau đòi
hỏi hệ thống MobileTV phải hỗ trợ tồn bộ các dịng máy này.
Về phía nhà cung cấp dịch vụ - content provider, các tệp video được upload lên
hệ thống cũng có các chuẩn mã hóa - codec khác nhau, kích thước khác nhạu,
bitrate lớn và hầu như là khơng thể xem được trên tất cả các dịng máy.
Về phía nhà cung cấp dịch vụ, với băng thơng mạng hiện có thì để người dùng
xem với chất lượng tốt nhất thì địi hỏi tệp video phải có bitrate nhỏ hơn băng
thơng hiện có cũng như chuẩn mã hóa (codec) hợp lý.
Hệ thống cần chia tập máy điện thoại 3G trên thị trường theo tiêu chí là các
chuẩn mã hóa (codec) để có thể đối xử tốt với các dòng điện thoại. Việc phân
chia các dòng điện thoại theo codec này hiện tại được chia thành 6 nhóm khác
nhau gọi là 6 profile.
Các Profile này được đặc trưng bởi các thông tin codec như: Video codec, video
bitrate, video size, audio codec, audio channel, audio birate …
Chính vì vậy mà các tệp video hay luồng tín hiệu từ phía đài truyền hình hay các

content provider cần được encode lại theo đúng thông tin profile đã được xác
định sẵn.
Mặt khác, các dòng điện thoại này cũng support các chuẩn treaming khác nhau
như RTSP cho các dòng máy cũ chạy android, Symbian … Hay các chuẩn
streaming mới được Apple, Microsoft đưa ra như: http adative streaming, http
smooth streaming.
Để phân phát nội dung số sau khi encode đến được người dùng cuối hệ thống
cũng phân loại thành 3 hệ thống streaming hỗ trợ tất cả các chuẩn streaming
hiện này.
1.3

Những vấn đề kỹ thuật – công nghệ chủ yếu
5


Cơng nghệ mã hóa – giải mã video, mã hóa trực tuyến luồng tín hiệu truyền hình
Cơng nghệ streaming theo giao thức RTSP, HTTP Adaptive streaming của
Apple, HTTP smooth streaming của Microsoft.
Công nghệ Cache trong streaming sử dụng cho các mơ đun streaming.
Cơng nghệ load balancing sử dụng cho tồn bộ hệ thống
Cơng nghê ảo hóa của Citrix sử dụng cho các máy chủ ngoại trừ máy chủ chạy
Database và máy chủ chạy mã hóa trực tuyến (Live encoder).

6


CHƯƠNG 2.
KIẾN TRÚC TỔNG THỂ HỆ THỐNG HẠ TẦNG KỸ
THUẬT CHO DỊCH VỤ MOBILETV
2.1

Kiến trúc ứng dụng

Hệ thống MobileTV bao gồm các phân hệ là SMS, WAP/WEB, phân hệ trừ tiền
(Billing service), phân hệ dịch vụ chung MobileTV (MobileTV service), phân hệ
Streaming và phân hệ xử lý media (Media process). Các phân hệ được phân theo chức
năng như hình vẽ dưới:

Content Provider Administrator Call Center NV Kinh doanh

JS
O
N

http

S
M
S

Player

p
htt

Teco core
network

Mobile TV System
WAP

Service

CMS

Send/Receive SMS

SMS
Service

Web
frontend

ws

ws

ws

SMSC

Exchange
Gateway

Web Service
NV Giám sát

Check 2/3G

MobileTV Services API

ừ
Tr

http

HLR

n
tiề

ng
ký

JMX

ws

3G

ws

Offline Encode

Read

M&M server

Đă

ws

Media Storage
Database

Charging gateway

Generate
CDR
Register 3G

rtsp/rtp,
http

Streaming

udp

Media
Process

Web Service

Player
rtsp/rtp
ws

VTC, IPTV, HTVC

Hình 1: Kiến trúc tổng thể hệ thống
Chức năng người dùng: Bao gồm những chức năng cho phép người dùng tương
tác vụ dịch vụ như đăng ký, hủy, xem truyền hình LiveTV, xem video theo yêu cầu, tải

video … Bao gồm hai hình thức: qua tin nhắn SMS hoặc qua WAP.
Chức năng CSKH: Cho phép nhân viên chăm sóc khách hàng có thể tra cứu giải
đáp cho khách hàng hoặc hỗ trợ khách hàng đăng ký dịch vụ, hủy dịch vụ cho khách
hàng.
Chức năng quản trị hệ thống: Cho phép người quản trị hệ thống có thể quản lý
người dùng, quản lý kênh, quản lý lịch phát sóng…
Chức năng thống kê, báo cáo: cho phép nhân viên kinh doanh biết được tình
trạng sử dụng dịch vụ của khách hàng, doanh thu từ dịch vụ.
Chức năng trừ tiền dịch vụ (Billing service): là chức năng xử lý liên quan đến
tiền, giờ xem của khách hàng.

7


Chức năng dịch vụ MobileTV (MobileTV service): Cung cấp các dịch vụ cho
các module chức năng khác trong hệ thống.
Chức năng streaming: Truyền tín hiệu theo giao thức RTSP hay HTTP đến cho
khách hàng.
Chức năng xử lý media: Chuyển đổi luồng dữ liệu video, tín hiệu đầu vào từ
các luồng khác nhau phục vụ cho người dùng đầu cuối.
2.2

Mơ hình phân lớp

2.2.1 Phân hệ SMS
Hệ thống hỗ trợ đăng ký dịch vụ qua tin nhắn SMS. Khách hàng cần phải nhắn
tin đúng cú pháp của dịch vụ và gửi đến đầu số để đăng ký dịch vụ hoặc mua thêm
kênh, mua thêm thời gian. Hệ thống cung cấp kết nối đến SMSC của các công ty dịch
vụ viễn thông.

SMS

SMPP

SMS
Khách hàng
SOAP

TCP/IP

SMS
Gateway

SMSC

Communication Layer

Reveiver

Process Layer

Sender

XML-RPC/HTTP

Mobile TV Service

Data Access Layer
JDBC

MobileTV SMS
System

TCP/IP

Data

Hình 2: Mơ hình phân lớp phân hệ SMS
Hệ thống chia làm 3 lớp:
 Lớp giao tiếp truyền thông (Communication Layer)

Đảm nhận việc giao tiếp với SMS Gateway để nhận / gửi tin nhắn từ khách
hàng. Bao gồm 2 mơ đun chính:
 Receiver: Nhận tin nhắn từ SMS Gateway qua giao thức TCP/IP
 Sender: Gửi tin nhắn đến SMS Gateway qua giao thức SOAP.
 Lớp xử lý (Process Layer)

Bao gồm các tiến trình xử lý tin nhắn.
8



Gửi yêu cầu tới Mô đun dịch vụ MobileTV để thực hiện yêu cầu của thuê bao
như: đăng ký, hủy, mua thêm giờ .v.v.
 Lớp dữ liệu (Data Access Layer)

Thực hiện kết nối tới hệ thống CSDL để lưu trữ giao dịch tin nhắn của khách
hàng.

Cung cấp service thực thi giữa tầng process layer và comunication layer để lấy

dữ liệu từ CSDL hoặc chuyển dữ liệu vào CSDL.

Sử dụng JDBC để connect tới CSDL.
2.2.2 Phân hệ Web, WAP

Khách hàng

CSKH, Quản trị hệ thống, Quản trị nội dung
CP, báo cáo thống kê

Wap gateway

Internet

XML-RPC/HTTP

Controller

View

Symphony Framework

Mobile TV Service
Model
(PDO)

Web server
(Apache)

Database server (MySQL)

Hình 3: Mơ hình phân lớp phân hệ Web, WAP.
Sử dụng nền tảng symfony (dựa trên mơ hình MVC) phân chia thành 3 lớp như

9


sau:
 Mơ hình (Model): là lớp chứa các câu lệnh thao tác trực tiếp đến CSDL
 Khung nhìn (View): làm nhiệm vụ thể hiện trang web từ các hành động do bộ điều
hành (controller) truyền sang cùng với dữ liệu từ nhận được từ lớp mơ hình (model)
(có thể hiểu nó như là template render).
 Trình điều khiển (Controller): chính là phần cốt lõi, điều hành trang web, giao tiếp
với mô đun mô đun dịch vụ MobileTV
2.2.3 Phân hệ người dùng cuối (Mobile Client )
Phân hệ Web frontend

JSON/HTTP

Android framwork
Controler

Model

press key

commandAction

Object

Polish

display

Android device

Memory Card

View
Screens
(displayable)

Hình 4: Mơ hình phân lớp phân hệ Người dùng cuối (Mobile Client).
Phân hệ Người dùng cuối (Mobile Client) cho phép người dùng tương tác với mô
đun dịch vụ MobileTV qua ứng dụng mobile do dịch vụ cung cấp được cài đặt trên
điện thoại di động.
Người dùng cài đặt, chạy ứng dụng mobile do dịch vụ cung cấp. Ứng dụng hỗ trợ
người dùng tương tác, sử dụng dịch vụ: đăng ký/hủy dịch vụ, thêm/xóa kênh,
thêm/xem giờ, xem/tải/tặng VOD, xem LiveTV…
Phân hệ Người dùng cuối (Mobile Client) giao tiếp với phân hệ Web Frontend
(Web Frontend sẽ giao tiếp với Mô đun dịch vụ MobileTV hoặc truy vấn trực tiếp
CSDL): Lấy dữ liệu theo định dạng JSON từ API mà Website cung cấp qua giao thức
HTTP (HTTP request).

10


2.2.4 Phân hệ Web cho người dùng (Frontend)

Mobile Client

Web server(Apache)
Controler

Model

Symfony
Action

Action

Doctrine

Request
Process

MySQL

View
php

Style sheets
html

Hình 5: Mơ hình phân lớp phân hệ Web Frontend.
Phân hệ Wapsite cho phép người dùng tương tác với mô đun dịch vụ MobileTV
qua ứng dụng client được cài trên thiết bị di động.
Người dùng truy cập tới website của dịch vụ bằng thiết bị di động. Hệ thống phục
vụ các yêu cầu của người dùng: đăng ký/hủy dịch vụ, thêm/xóa kênh, thêm/xem giờ,
xem/tải/tặng VOD, xem LiveTV…

Phân hệ này giao tiếp với phân hệ Người dùng cuối (Mobile Client): Cung cấp
API, trả về dữ liệu JSON khi có yên cầu HTTP (HTTP request) gửi đến từ Người dùng
cuối (Mobile Client).

11


2.2.5 Phân hệ mô đun dịch vụ MobileTV
Web service client

XML-RPC/HTTP

Interaction service API

SOAP

Bussiness Logic Layer

XML-RPC/HTTP

Data Access Layer
HLR

Billing service

TCP/IP

MobileTV DB

Mobile TV Service











Hình 6: Mơ hình phân lớp phân hệ Mơ đun dịch vụ MobileTV.
Hệ thống chia làm 3 lớp:
Lớp giao tiếp (Interation Service Layer):
Cung cấp các API cho các ứng dụng khác có thể tương tác với hệ thống qua các
API này.
Lớp xử lý (Bussiness Logic Layer):
Là lớp trung gian thực hiện xử lý nghiệp vụ.
Gửi yêu cầu tới hệ thống trừ tiền (billing gateway) để: kiểm tra thông tin thuê bao,
trừ tiền.
Gửi gửi tới HLR để kiểm tra trạng thái đăng ký 3G của thuê bao.
Lớp dữ liệu (Data Access Layer):
Thực hiện kết nối tới hệ thống CSDL của dịch vụ để truy vấn thao tác, dữ liệu.
Sử dụng Hibernate để kết nối tới CSDL.

2.2.6 Phân hệ streaming
Phân hệ streaming thực hiện nhiệm vụ truyền tải nội dung số sau khi đã được mã
hóa đến cho người dùng cuối theo giao thức RTSP hoặc HTTP một các ổn định để
người dùng cuối có thể xem được tín hiệu trên các thiết bị di động.
Nội dung số ở đây là Video theo u cầu hoặc tín hiệu truyền hình, từ đó hệ thống

Streaming được thể hiện dưới 2 dạng:
Phân hệ gồm 3 phân hệ nhỏ hoạt động độc lập là:

VTSS – thực hiện nhận luồng tín hiệu và gửi tín hiệu media theo giao thức
RTSP/RTP cho người dùng cuối.

iVTSS – thực hiện nhận các tệp tín hiệu rồi gửi trả tệp tín hiệu đó đến cho
người dùng cuối theo giao thực http adaptive streaming.

12



wVTSS - thực hiện nhận các tệp tín hiệu rồi gửi trả tệp tín hiệu đó đến cho
người dùng cuối theo giao thức http smooth streaming.
Các mô đun Streaming là một tiến trình cha thực hiện sinh ra các tiến trình con phụ
thuộc. Tiến trình cha sẽ đợi cho các tiến trình con kết thúc. Nếu tiến trình con kết thúc
lỗi, tiến trình cha sẽ thực hiện sinh ra một tiến trình con mới.
Thành phần lõi thực hiện vai trị làm giao tiếp trung gian giữa chương trình khách
(sử dụng RTP & RTSP để gửi yêu cầu và nhận kết quả). Các mô đun thành phần thực
hiện xử lý các yêu cầu và gửi các gói dữ liệu trở về cho client. Để thực hiện được công
việc này, thành phần lõi tạo ra 4 kiểu luồng xử lý:

Luồng xử lý chính: kiểm tra u cầu dừng thực thi, các thơng tin lỗi được lưu
lại hoặc in ra thống kê.

Luồng xử lý Idle Task: quản lý hàng đợi các tác vụ thực hiện theo định kỳ. Có 2
hàng đợi cho: các tác vụ quá giờ & các tác vụ khe cắm (socket)

Luồng sự kiện: thực hiện đợi các sự kiện của khe cắm (socket), ví dụ như các

yêu cầu RTSP hay các gói tin RTP và chuyển chúng đến các luồng tác vụ

Luồng tác vụ: nhận yêu cầu RTSP và các gói dữ liệu RTP từ luồng sự kiện và
gửi các u cầu đó tới các mơ đun xử lý tương ứng, nhận kết quả và gửi lại cho người
dùng cuối (client). Hiện tại, mặc định thành phần lõi tạo ra 01 luồng xử lý tác vụ trên
01 bộ vi xử lý.
Khái niệm trung tâm của phân hệ Streaming đó là các tác vụ được kích hoạt bởi các
sự kiện. Ví dụ, một tác vụ có gắn kèm với một đối tượng khe cắm (socket). Nếu đối
tượng khe cắm(socket) này có được 1 sự kiện (xác định bằng hàm select ()) thì đối
tượng tác vụ tương ứng sẽ được gọi, khi đó hàm Run đã cài đặt mã nguồn xử lý mỗi
khi có một sự kiện nhận được. Bằng cách này, sử dụng lớp Task, phân hệ Streaming
có thể chỉ sử dụng 01 luồng, đơn nhiệm, để xử lý tất cả các kết nối, đây cũng là cầu
hình mặc định của Máy chủ chạy Streaming trên các hệ thống chỉ có 01 bộ vi xử lý.
Hệ thống này bao gồm các mơ đun chính:

Thiết bị đầu cuối (Client): thành phần tương ứng với các chương trình khách
kết nối tới hệ thống.

Máy chủ trung gian (Core Server): thành phần lõi xử lý quản lý các thành phần
khác của hệ thống, thực hiện vai trò giao tiếp trung gian giữa các thành phần khách và
các thành phần xử lý yêu cầu.

Mô đun gắn thêm (Modules Plugin): các thành phần xử lý yêu cầu, đáp ứng
thơng tin về cho chương trình khách.

Các mơ đun trên đều sử dụng mã nguồn mở có sẵn. Tuy nhiên, sẽ phải thực
hiện:

Cải tiến hiệu năng thành phần Máy chủ trung gian (Core Server)


Viết thêm thành phần cắm vào trong Mô đun gắn thêm (Modules Plugin).

13


2.2.7 Phân hệ Xử lý media (Media Process)

Manager server

Encode

LTManager

Snapshot

Storage
TVbox/
webcam

Access
module

LibVLC

RTP

RTP

Streaming server

P
RTS

Decode

Transcode

Duplicate

Đài truyền hình

Hình 7: Mơ hình phân lớp phân hệ Xử lý media (Media Process).
Phân hệ gồm có 2 phần là mã hóa video tệp (offline encoder) và mã hóa trực tuyến
(live encoder)
Mã hóa trực tuyến (Live Encoder):
Hệ thống bao gồm nhiều mơ đun. Một số mơ đun quan trọng có liên quan trực tiếp
tới dự án bao gồm:
 Mô đun truy nhập (Access module): mô đun này cho phép nhận các luồng Stream
đầu vào thông qua giao thức RTSP hoặc các thiết bị thu hình (đầu quay video, TV
box, webcam, camera kỹ thuật số).
 Mô đun giải mã (Decode module): giải mã dữ liệu từ các luồn stream thành dạng
hình ảnh, âm thanh.
 Mơ đun mã hóa (Encode module): mã hóa dữ liệu hình ảnh, âm thanh theo các
định dạng H264, MPEG4, ACC.
 Mô đun nhận chuyển đổi luồng (Transcode module): Nhận stream đầu vào và
chuyển đổi thành stream đầu ra theo profile đã được cấu hình.
 Mơ đun RTP (RTP module): đóng gói dữ liệu đã mã hóa và gửi đi theo giao thức
RTP.
 Mô đun nhân bản luồng (Duplicate module): nhân bản một luồn dữ liệu đầu vào
thành nhiều luồn dữ liệu đầu ra. Cấu trúc dữ liệu khơng thay đổi.

 Mơ đun trích xuất ảnh (Snapshot module): phân tách ảnh từ một luồng stream để
lấy ra ảnh đại diện theo khe thời gian.
Offline encoder:

14


Gồm có 3 mơ đun nhỏ đó là:
 Mơ đun giao tiếp (Interface module): thực hiện truy xuất cơ sở dữ liệu để quét các
tệp mới được upload lên hệ thống, lấy thông tin đầu vào và ghi thông tin đầu ra.
 Mô đun chuyển đổi luồng (Trasncoder module): thực hiện giải mã tệp video đầu
vào và mã hóa lại luồng tín hiệu đầu ra theo các chuẩn codec khác nhau nhằm
phục vụ cho tất cả các dòng máy điện thoại 3G trên thị trường.
 Mô đun tạo chỉ mục và đóng gói (Hint & split module): thực hiện đóng gói các tệp
sau khi mã hóa thành các rãnh để mơ đun streaming có thể đọc được và truyền đi.
Với chức năng mã hóa tệp video cho Iphone/Ipad hệ thống sẽ băm tệp sau khi mã
hóa ra thành chuỗi tệp (segmenter) cho chuẩn adaptive streaming của Apple.
2.2.8 Phân hệ trừ tiền dịch vụ (Billing Service)

MobileTV service

Media service

XML-RPC/HTTP

Interaction service API

Bussiness Logic Layer
Data Access Layer
VAS charging gateway

TCP/IP

MobileTV DB

Hình 8: Mơ hình phân lớp phân hệ trừ tiền dịch vụ (Billing Service).
Phân hệ trừ tiền dịch vụ (Billing service) là hệ thống cung cấp các dịch vụ liên
quan đến tài khoản tiền, giờ xem của khách hàng bao gồm:
 Trừ tiền cước đăng ký dịch vụ.
 Trừ tiền tải VOD.
 Trừ giờ xem LiveTV.
 Trừ tiền xem VOD.
 Trừ cước thuê bao tháng.
 Trừ tiền tặng VOD

15


Hệ thống chia làm 3 lớp:
 Lớp giao tiếp (Communication Layer):
 Cung cấp các API cho các ứng dụng khác có thể tương tác với hệ thống qua các
API này.
 Lớp xử lý (Process Layer):
 Là lớp trung gian thực hiện xử lý nghiệp vụ. Gửi yêu cầu tới hệ thống cổng kết
nối trừ tiền dịch vụ (charging gateway) của trung tâm kinh doanh VAS để: kiểm
tra thông tin thuê bao, trừ tiền.
 Lớp dữ liệu (Data Access Layer):
 Thực hiện kết nối tới hệ thống CSDL của dịch vụ để truy vấn thao tác, dữ liệu.
2.2.9 Phân hệ Quản lý giám sát

….

S
SM

Process
HTTP

Connector
Database
Monitor server

DSS

LE

OE

Connector

JMX

Listener
Process
Execute

Other system

Agent

Hình 9: Mơ hình phân hệ Quản lý giám sát.

Trên mỗi máy chủ dịch vụ cài một tiến trình giám sát ngầm để giám sát, quản lý
các tiến trình/ứng dụng trên đó. Các tiến trình này sẽ được đăng ký và chờ kết nối từ
máy chủ giám sát đầu cuối - monitor server. Máy chủ giám sát đầu cuối - Monitor
managerment client (M&M client) chủ động kết nối tới tiến trình ngầm này để ra lệnh.
Các agent cung cấp một số dịch vụ cơ bản sau:
 Khởi chạy/dừng một tiến trình do mình quản lý.
 Khởi chạy/dừng tồn bộ tiến trình do mình quản lý.
 Đọc log và cập nhật thông tin log vào CSDL.
 Đọc trạng thái một tiến trình (trạng thái máy chủ, %CPU, RAM …).
 Đọc trạng thái hệ điều hành (%CPU, %RAM, Disk free …).

16