Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây cho dịch vụ IPTV

24 KẾT LUẬN Luận văn đã nghiên cứu tìm hiểu về điện toán đám mây, IPTV, tập trung theo những vấn đề sau: - Khái niệm về điện toán đám mây theo hướng của nhà cung cấp dịch vụ. Các lĩnh vực có thể áp dụng điện toán đám mây mang lại lợi ích. - Các khâu kỹ thuật chính cung cấp dịch vụ IPTV. - Áp dụng các thế mạnh của điện toán đáp mây vào cung cấp dịch vụ IPTV nhằm nâng cao hiệu quả cung cấp dịch vụ, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh của đơn vị. - Những kết quả thu được trong luận văn có thể làm cơ sở trong việc phát triển xây dựng hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV trên nền điện toán đám mây. Dù luận văn mới đề cập đến một góc nhìn hẹp về công nghệ ảo hóa của điện toán đám mây vào trong quá trình truyền tải dịch vụ IPTV nhưng hiệu quả của việc áp dụng đã thể hiện tiêu chí đào tạo của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông: Gắn học tập, nghiên cứu, với triển khai, áp dụng vào thực tế nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh của đơn vị. 1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- NGUYỄN NAM THANH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CHO DỊCH VỤ IPTV CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2013 2 Luận văn được hoàn thành tại: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Nhật Thăng Phản biện 1: …………………………………………………… …………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………… …………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: ..... giờ ..... ngày ........... tháng ............ năm ............... Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 23 truyền tải trên mạng IP đáp ứng. Nhóm tác giả kết luận có thể triển khai mô hình trong thực tế 3.6. Kết luận chương 3 Trong chương này ta đã xem xét các khâu, các bộ phận trong quá trình cung cấp dịch vụ IPTV cho khách hàng có thể áp dụng điện toán đám mây để nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV. Trên lưu đồ cung cấp dịch vụ IPTV tổng thể, khu vực có thể áp dụng công nghệ ảo hóa của điện toán đám mây là khu vực có lượng kết nối từ khách hàng lớn nhất như Frontend, Backend, Cache server. Trước thực tế dịch vụ IPTV trên địa bàn thủ đô vào các giờ cao điểm có chất lượng không đảm bảo, đòi hỏi cán bộ công nhân viên VNPT Hà nội phải nghiên cứu tìm giải pháp khắc phục. Với vốn kiến thức được trang bị từ Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, chúng tôi đã mạnh dạn đề xuất lãnh đạo VNPT Hà nội áp dụng công nghệ ảo hóa của điện toán đám mây cho các máy chủ đệm trong mạng MAN-E. Bằng các kết quả thử nghiệm khả quan trên chương trình mô phỏng Opnet Modeler 14R, được sự tin tưởng, cho phép của các cấp lãnh đạo chúng tôi đã triển khai thử nghiệm trên thực tế hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV của VNPT Hà Nội. Khu vực có thể áp dụng điện toán đám mây vào trong quá trình chuyển tải IPTV là vùng switch core của mạng MAN-E VNPT Hà Nội. Tại các switch core thực hiện định tuyến lưu lượng IPTV từ khách hàng qua hệ thống máy chủ đệm. Kết quả là sau khi triển khai các hệ thống máy chủ đệm tại các switch core, vào giờ cao điểm các khách hàng IPTV của VNPT Hà Nội được phục vụ tốt hơn, không có hiện tượng giật hình, vỡ hình, thao tác chuyển kênh hay chọn các tác vụ khác tại nhà khách hàng được đáp ứng ngay. Nâng cao hình ảnh của VNPT trong lòng nhân dân thủ đô. 22 Một khách hàng kết nối đến máy chủ streaming qua đám mây IP v32. Khách hàng kết nối đến remote router qua LAN switch 100 Mbps. Cổng serial của Router thiết lập DS0. Các máy chủ App và DB server cấu hình giống như kịch bản 1. Kịch bản 3: 200 khách hàng trong một mạng LAN kết nối qua router từ xa. Thông số cho 100BaseT_LAN: số của máy tính khách hàng-200. Tốc độ chuyển mạch - 500 000 PCK / giây. Tốc độ đường serial của remote_router DS3 Các tham số khác giống như kịch bản 2 Sau khi tạo ra 3 kịch bản cấu hình DES thời gian 24 giờ. Hiển thị thời gian đáp ứng của cả ba kịch bản trên một đồ thị cho thấy: Thời gian đáp ứng dịch vụ là không đổi trong kịch bản đầu tiên 0,5 giây. Kịch bản thứ hai làm cho thời gian đáp ứng dịch vụ gần như gấp đôi: 1,1 giây. Nguyên nhân của việc này là đường truyền DS0 giữa remote_router đến đám mây v32, tốc độ là giới hạn 64kbps. Kịch bản thứ ba: thời gian đáp ứng dịch vụ trong giây đầu tiên rất cao (4 giây) vì 200 user cùng yêu cầu dịch vụ cùng một thời điểm. Sau đó, thời gian đáp ứng giảm xuống theo thời gian, sau 8 giờ Task Response Time ổn định ở mức khoảng 0,6 giây. 3.5. Phân tích, đánh giá các kết quả mô phỏng Việc mô phỏng hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV trên điện toán đám mây nhằm đánh giá tính khả thi của việc áp dụng công nghệ ảo hóa của điện toán đám mây vào việc truyền tải dịch vụ IPTV. Kết quả mô phỏng cho thấy các chỉ tiêu kỹ thuật mà dịch vụ IPTV đòi hỏi khi 3 LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc, Khoa Quốc tế và Đào tạo Sau Đại học - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Xin cảm ơn các thầy cô giảng dạy trực tiếp đã giúp đỡ, truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức bổ ích cho cho công tác thực tiễn của bản thân. Đặc biệt tôi xin cảm ơn Thầy giáo, Tiến sỹ Lê Nhật Thăng, Trưởng Bộ môn Kỹ thuật Chuyển mạch, Khoa Viễn thông 1 - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi từng bước để hoàn thành Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật này. Tôi xin cảm ơn VNPT Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa học Thạc sỹ Kỹ thuật cũng như đã tin tưởng và cho phép tôi triển khai thử nghiệm thực tế kiểm chứng kết quả và tính khả thi của Luận văn. Trong quá trình thực hiện Luận văn, không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn. Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà nội, tháng 02 năm 2013 Học viên Nguyễn Nam Thanh 4 MỞ ĐẦU Hiện nay, điện toán đám mây đang là một thuật ngữ phổ biến bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất cả mọi thứ như dữ liệu, phần mềm, tính toán,lên trên mạng Internet. Chúng ta sẽ không còn trông thấy các máy PC, máy chủ của riêng các doanh nghiệp để lưu trữ dữ liệu, phần mềm nữa mà chỉ còn một số các “máy chủ ảo” tập trung ở trên mạng. Các “máy chủ ảo” sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho doanh nghiệp có thể quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, và họ sẽ chỉ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ của họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầng cũng như quan tâm nhiều đến công nghệ. Xu hướng này sẽ giúp nhiều cho các công ty, doanh nghiệp vừa và nhỏ mà không có cơ sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản lý dữ liệu tốt. Dịch vụ IPTV là dịch vụ truyền hình đa phương tiện, các khách hàng sử dụng dịch vụ không chỉ dừng lại ở việc xem truyền hình đơn thuần mà có thể xem bất cứ chương trình nào yêu thích vào bất cứ thời điểm nào và sử dụng nhiều dịch vụ khác qua màn hình tivi như: Xem phim theo yêu cầu, xem trực tiếp, xem lại các giải thể thao lớn, hát karaoke, chơi game, chia sẻ hình ảnh (media sharing)… Xuất phát từ mong muốn nghiên cứu và triển khai các dịch vụ IPTV sao cho có hiệu quả về chi phí cũng như chất lượng và đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng đang là yêu cầu được đặt ra bức thiết đối với các nhà cung cấp dịch vụ nhất là trong bối cảnh thế giới bùng nổ về lưu lượng phi thoại, mạng Internet ngày càng mở rộng, các dịch vụ chính cung cấp cho cộng đồng dựa trên nền tảng của công nghệ IP, được sự giúp đỡ của thầy giáo, TS. Lê Nhật Thăng, tôi chọn đề tài "Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây cho dịch vụ IPTV" làm Luận văn tốt nghiệp Cao học. Luận văn gồm 3 chương: 21 Việc cấp phát thêm tài nguyên không làm gián đoạn các dịch vụ mà máy chủ ảo đang cung cấp Tự động khôi phục máy chủ ảo khi lỗi Trong quá trình hoạt động, hệ thống tự động "chụp ảnh" các máy chủ ảo định kỳ. Lưu các ảnh của máy chủ này vào một phần của ổ đĩa. Khi một trong số các máy chủ ảo bị lỗi, hệ thống tự động lấy ản đã lưu trước đó ra khôi phục lại máy chủ ảo đã lỗi. Nhờ các kỹ thuật điều khiển trên trong điện toán đám mây nên hệ thống máy chủ ảo trong điện toán đám mây có thể hoạt động với thời gian gián đoạn bằng không (Zero downtime). Nguồn tài nguyên tính toán được sử dụng một cách hiệu quả. Việc vận hành, bảo dưỡng hệ thống nhanh chóng thuận tiện. 3.4. Mô phỏng hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV trên điện toán đám mây Trước khi thiết lập IPTV như một dịch vụ điện toán đám mây VNPT Hà Nội, chúng tôi mô hình IPTV trong 14 OPNET Modeler để ước tính đáp ứng của các dịch vụ với các thông số kỹ thuật chính như: độ trễ, jitter, thời gian đáp ứng từ đầu cuối đến đầu cuối (end to end responding time). Chúng tôi đưa ra ba kịch bản của mô hình: Kịch bản 1: Một khách hàng kết nối đến máy chủ streaming ở trong LAN tốc độ 100 Mbps với các thông số của máy chủ như sau: DB Server Sun Ultra 10 333 MHz. App Server Sun Ultra 10 333 MHz Các tham số : Inter arrival times- Exponential 3s. Transaction size - Constant 188 bytes. Type of service - Streaming multimedia. Kịch bản 2: 20 trình vận hành trên host B luôn duy trì một bản sao của máy chủ ảo trên host A kể cả nội dung trong bộ nhớ RAM của máy chủ cùng được đồng bộ định kỳ. Lúc này máy chủ ảo trên host B chạy như là một máy chủ dự phòng cho máy chủ ảo trên host A . Khi host A bị hỏng, bản sao của máy chủ ảo trên host B tự động chuyển sang chế độ chạy chính và dịch vụ do máy chủ này cung cấp không gián đoạn (thời gian gián đoạn dịch vụ bằng 0). Tính năng Thin Provision Việc sử dụng ổ đĩa lưu trữ trong hệ thống ảo hóa của điện toán đám mây hiệu quả và linh hoạt nhờ tính năng Thin provision. Khi khai báo cho ba máy chủ ảo như hình vẽ 3.8 lần lượt là 20 GB, 40 GB và 100 GB thực tế mỗi máy chủ đang dùng 10GB mỗi máy số dung lượng dôi ra 130 GB có thể dùng cho các máy chủ khác trong hệ thống chia sẻ. Do đó nguồn tài nguyên lưu trữ được dùng hiệu quả hơn. Khi các máy chủ trên dùng thêm ổ đĩa để lưu trữ thì hệ thống tự động cấp phát thêm dung lượng, như hình vẽ 3.9 phần bổ xung cho các máy lần lượt là 10GB và 30GB. Các máy chủ khác trong hệ thống có thể tận dụng 90GB dung lượng đĩa cứng còn lại Chia sẽ tài nguyên tính toán Các máy chủ ảo không chỉ chia sẻ nguồn tài nguyên ổ đĩa mà còn có thể chia sẻ cả CPU, RAM, card mạng. Nguồn tài nguyên tính toán dùng chung này được gộp vào trong một Pool. Khi cấp tài nguyên cho các máy chủ ảo người quản trị có thể đặt giới hạn trên của nguồn tài nguyên mà máy chủ ảo sử dụng. Khi không sử dụng hết nguồn tài nguyên được cấp phát trên danh nghĩa, các máy chủ ảo này có thể chia sẻ nguồn tài nguyên của mình cho các máy chủ ảo khác trong hệ thống. Khi số tài nguyên được cấp phát có biểu hiện không đáp ứng được nhu cầu cung cấp dịch vụ của máy chủ ào. Người quản trị sẽ cấp phát thêm tài nguyên cho máy chủ này từ Pool tài nguyên dùng chung. 5 Chương 1: Điện toán đám mây 1.1. Giới thiệu chung về điện toán đám mây 1.2. Các đặc điểm và tính chất cơ bản của điện toán đám mây 1.3. Cấu trúc của điện toán đám mây 1.4. Thực tế triển khai điện toán đám mây hiện nay trên Thế giới và Việt Nam Chương 2: Dịch vụ IPTV 2.1. Giới thiệu chung về dịch vụ IPTV 2.2. Hệ thống IPTV 2.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của dịch vụ IPTV 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng dịch vụ IPTV Chương 3: Ứng dụng điện toán đám mây cho truyền tải dịch vụ IPTV 3.1. Giới thiệu 3.2. Mô hình cơ bản về cung cấp dich vụ IPTV dựa trên điện toán đám mây 3.3. Mô phỏng hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV trên điện toán đám mây (bằng chương trình mô phỏng OpNet Modeler 14) 3.4. Nhận xét, đánh giá các kết quả mô phỏng. 6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 Giới thiệu chung về điện toán đám mây Cloud computing là một thuật ngữ được nhắc tới khá nhiều trong giới công nghệ gần đây. Thuật ngữ này liên quan tới rất nhiều các công nghệ mới đang phát triển và bản thân định nghĩa về điện toán đám mây cũng vẫn còn đang được những người làm công nghệ tinh chỉnh lại hàng ngày. Thay vì tham vọng đưa lại cái nhìn chi tiết về từng khía cạnh khác nhau của điện toán đám mây, ở đây chỉ xin nêu những điểm chung nhất về thuật ngữ này. Một cách đơn giản, điện toán đám mây là việc ảo hóa các tài nguyên tính toán và các ứng dụng. Thay vì việc bạn sử dụng một hoặc nhiều máy chủ thật (ngay trước mắt, có thể sờ được, có thể tự bạn ấn nút bật tắt được) thì nay bạn sẽ sử dụng các tài nguyên được ảo hóa (virtualized) thông qua môi trường Internet. Bản thân từ đám mây (cloud) là một từ ẩn dụ (metaphor) cho Internet. Public Cloud: Các đám mây công cộng là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán) cung cấp. Chúng được lưu trữ đầy đủ và được nhà cung cấp bởi đám mây quản lý. Private Cloud: Các đám mây riêng là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanh nghiệp. Những đám mây này được doanh nghiệp quản lý. Hybrid Cloud: Các đám mây lai là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và riêng. 1.2 Các đặc điểm và tính chất cơ bản của điện toán đám mây Đặc điểm: 19 lượng của IPTV khi có một số lượng lớn khách hàng yêu cầu (nóng theo từng thời điểm). Nhờ số lượng máy chủ ảo lớn (24 máy chủ trong một hệ thống máy chủ đệm) đáp ứng được số lượng lớn các kết nối đồng thời, cũng như vị trí đặ hệ thống máy chủ gần với khách hàng nên các yêu cầu từ phía khách hàng được xử lý gần như tức thì. Việc trả kết quả các yêu cầu của khách hàng cũng được đệm với dung lượng lớn đáp ứng hiệu quả các yêu cầu nội dung giống nhau của các khách hàng.- Các module chức năng mở rộng khác 3.3. Điều khiển trong điện toán đám mây để chuyển tải IPTV Di chuyển các máy chủ Di chuyển các máy chủ ảo từ máy chủ vật lý này sang máy chủ vật lý khác mà không làm gián đoạn sự cung cấp dịch vụ của các máy chủ. Sau khi di chuyển máy chủ từ host A sang host B dịch vụ server ảo cung cấp không gián đoạn. Tính năng HA, FT Nếu hệ thống ảo hóa đang chạy có một máy chủ vật lý (Host A) bị hỏng các máy chủ ảo trên host A tự động chuyển sang host B. Việc cung cấp dịch vụ của các máy chủ ảo sẽ không gián đoạn nếu sử dụng tính năng FT, hoặc chỉ gián đoạn trong khoảng thời gian rất ngắn (bằng thời gian khởi động của máy chủ ảo) nếu sử dụng tính năng HA. Tính năng HA của hệ thống ảo hóa tự động lưu giữ một bản sao của máy chủ ảo đang hoạt động trên host A khi máy chủ vật lý (host A) hỏng bản sao của máy chủ này được bật trên host B (cùng nhóm HA với host A). Do đó dịch vụ do các server ảo chạy trên host A bị gián đoạn trong khoảng thời gian khởi động các máy chủ ảo này trên host B. Với tính năng FT các dịch vụ do máy chủ ảo nằm trên host A cung cấp không gián đoạn khi máy chủ vật lý (host A) hỏng. Trong quá 18 Hình 3.3: Mô hình cung cấp dịch vụ IPTV với các server ảo của điện toán đám mây Khu vực có thể áp dụng điện toán đám mây vào trong quá trình chuyển tải IPTV là vùng switch core của mạng MAN-E VNPT Hà Nội. Tại các switch core thực hiện định tuyến lưu lượng IPTV từ khách hàng qua hệ thống máy chủ đệm (Cache server). Thay vì mọi yêu cầu của khách hàng IPTV đều được chuyển đến server của nhà cung cấp dịch vụ thì các yêu cầu này được tiếp nhận và xử lý tại các máy chủ đệm. Nếu nội dung mà khách hàng yêu cầu đã có trên máy chủ đệm thì máy chủ đệm sẽ đáp ứng ngay các yêu cầu và chuyển nội dung cho khách hàng. Nếu nội dung mà khách hàng yêu cầu không có trên hệ thống máy chủ đệm thì yêu cầu đó mới được chuyển tiếp đến hệ thống máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ và đồng thời lưu giữ trên hệ thống máy chủ đệm cho các yêu cầu tương tự sau này. Mỗi hệ thống máy chủ đệm gồm 4 máy chủ vật lý cài trên đó là 24 máy chủ ảo (tỷ lệ ảo hóa 1:6). Hệ thống máy chủ đệm có nhiệm vụ đáp ứng ngay các yêu cầu từ khách hàng họ thao tác trên settop box. Các máy chủ đệm này cũng lưu giữ các đoạn video streaming đảm bảo chất 7 Khách hàng không cần sở hữu cơ sở hạ tầng, họ sẽ chỉ phải trả cho những gì họ sử dụng. Việc chia sẻ giữa nhiều người thuê giúp tận dụng nguồn tài nguyên máy tính và giảm phí tổn. Một số nhà cung cấp bao gồm Amazon, Google và Yahoo. Gần đây, Microsoft cũng giới thiệu dịch vụ điện toán đám mây mới là Windows Azure. Những dịch vụ này có thể được truy cập nhờ Microsoft Visual Studio bằng cách cài đặt Windows Azure SDK và Windows Azure Tools cho Visual Studio. Điện toán đám mây có những đặc điểm chính bao gồm: tránh phí tổn cho khách hàng; độc lập thiết bị và vị trí; cho phép khách hàng truy cập hệ thống từ bất kỳ nơi nào hoặc bằng bất kỳ thiết bị gì; nhiều người sử dụng: giúp chia sẻ tài nguyên và giá thành, cho phép tập trung hóa cơ sở hạ tầng, tận dụng hiệu quả các hệ thống; phân phối theo nhu cầu sử dụng; quản lý được hiệu suất; tin cậy; khả năng mở rộng; cải thiện tài nguyên; khả năng duy trì. 1.3 Cấu trúc của điện toán đám mây Điện toán đám mây được chia thành 3 lớp chính: Điện toán đám mây là sự kết hợp giữa các khái niệm Hạ tầng hướng dịch vụ (IaaS), Nền tảng hướng dịch vụ (PaaS), Phần mềm hướng dịch vụ (SaaS) và một số khái niệm công nghệ mới Infrastructure as a Service – IaaS (Lớp Cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi trường nền ảo hóa. Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối… giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí. Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private Server). 8 Platform as a Service – PaaS (Lớp Nền tảng): Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch vụ, chi phối đến cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó. Nó giảm nhẹ sự tốn kém khi triển khai các ứng dụng khi người dùng không phải trang bị cơ sở hạ tầng (phần cứng và phần mềm) của riêng mình. Software as a Service – SaaS (Lớp dịch vụ phần mềm): Dịch vụ SaaS cung cấp các ưng dụng hoàn chỉnh như một dịch vụ theo yêu cầu cho nhiều khách hàng với chỉ một phiên bản cài đặt. Khách hàng lựa chọn ứng dụng phù hợp với nhu cầu và sử dụng mà không quan tâm tới hay bỏ công sức quản lý tài nguyên tính toán bên dưới. Các dịch vụ phần mềm sẽ được bảo trì theo một qui trình chuyên nghiệp của đội ngũ phần mềm 1.4 Thực tế triển khai điện toán đám mây hiện nay trên Thế giới và Việt Nam Trên thị trường thế giới Điện toán đám mây (Cloud computing) không còn là điều gì mới mẻ. Bắt nguồn từ điện toán lưới (grid computing) từ những năm 80, điện toán theo nhu cầu (Utility computing) và phần mềm dịch vụ (SaaS), Oracle là nhà tiên phong trong việc triển khai công nghệ này. Cho đến nay, điện toán đám mây đang được phát triển và cung cấp bởi nhiều nhà cung cấp, trong đó có Amazon, Google, DataSynapse, Salesforce cũng như các nhà cung cấp truyền thống Microsoft, IBM, HP… Đã được rất nhiều người dùng cá nhân cho đến các công ty lớn như L’Oréal, General Electric, Ebay, Coca-cola… chấp nhận và sử dụng. Công ty nghiên cứu Gartner đánh giá rằng ưu tiên chính của những Giám đốc Công nghệ (CIO) sẽ là các ứng dụng doanh nghiệp ảo 17 Hình 3.2: Mô hình cung cấp dịch vụ IPTV truyền thống Nhà cung cấp dịch vụ IPTV cung cấp nội dung qua đường truyền của công ty Viễn thông liên tỉnh. Qua PE của công ty viễn thông liên tỉnh cho mỗi tỉnh thành, lưu lượng này đổ vào mạng MAN-E của các Viễn thông tỉnh thành, phục vụ các tất cả các yêu cầu từ các thuê bao IPTV của địa phương. Hà Nội là cũng là thành phố cung cấp IPTV cho khách hàng theo mô hình trên với đặc thù lưu lượng lớn, số thuê bao IPTV nhiều. Với mô hình trên đến giờ cao điểm tại một số khu vực (đặc biệt là khu vực nội thành) chất lượng IPTV tại nhà khách hàng không tốt. Hình bị giật, có lúc đứng hình, chuyển kênh phải chờ một khoảng thời gian trễ thì tác vụ mới được thực hiện. Đề xuất áp dụng điện toán đám mây trong truyền tải IPTV 16 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRUYỀN TẢI IPTV 3.1. Đặt vấn đề Từ các nghiên cứu hệ thống IPTV dưới góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ, xác định các khâu có thể áp dụng điện toán đám mây vào trong quá trình truyền tải dịch vụ. Chương 1 chúng ta đã khảo sát về điện toán đám mây, các lợi ích của áp dụng điện toán đám mây trong công nghệ thông tin. Chúng ta cũng đã xem xét những khu vực, lĩnh vực có thể áp dụng điện toán đám mây một cách hiệu quả. Chương 2 ta đã nghiên cứu hệ thống IPTV dưới góc nhìn của nhà cung cấp dịch vụ. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ IPTV cho khách hàng. Trong chương này ta xem xét các khâu, các bộ phận trong quá trình cung cấp dịch vụ IPTV cho khách hàng có thể áp dụng điện toán đám mây để nâng cao chất lượng dịch vụ IPTV. 3.2. Mô hình cơ bản cung cấp dich vụ IPTV trên điện toán đám mây Mô hình cung cấp dịch vụ IPTV tại Viễn thông các tỉnh thành. 9 hóa và điện toán đám mây để giúp công ty họ bớt lo lắng về quản lý cơ sở hạ tầng thông tin, tập trung vào việc chèo lái quá trình phát triển của công ty hơn. Cũng theo đánh giá, tính đến năm 2012, 80% doanh nghiệp trong danh sách 1.000 công ty hàng đầu (theo đánh giá của tạp trí Fortune – Mỹ) sẽ sử dụng ít nhất một vài loại hình dịch vụ đám mây và khoảng 20% doanh nghiệp sẽ không còn sở hữu các tài sản hoặc hạ tầng công nghệ thông tin. Đối với thị trường Việt Nam Không nằm ngoài xu thế, Việt Nam đang dần tiếp cận các dịch vụ đám mây thông qua dự án của một số doanh nghiệp nước ngoài như Microsoft, Intel… cũng như từ những nhà phát triển, cung cấp trong nước như FPT, Biaki… IBM là doanh nghiệp tiên phong khai trương trung tâm điện toán đám mây tại Việt Nam vào tháng 9/2008 với khách hàng đầu tiên là là Công ty cổ phần công nghệ và truyền thông Việt Nam (VNTT). Có thể nói Việt Nam là một trong những nước đầu tiên ở ASEAN đưa vào sử dụng điện toán đám mây. Hiện nay công ty VDC, FPT IS, CMC, Tinh Vân, Digistar, … đã đầu tư nguồn kinh phí hàng triệu USD để phát triển và cung cấp dịch vụ này cho Chính phủ, doanh nghiệp và người tiêu dùng. Các đơn cũng bày tỏ tham vọng rằng các dịch vụ điện toán đám mây sẽ được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam vào năm 2015 và phấn đấu trở thành một trong những tên tuổi dẫn đầu lĩnh vực mới mẻ này. 10 1.5 Kết luận chương 1 Chương một trình bày về Điện toán đám mây như: khái niệm, kiến trúc, mô hình, các công nghệ tích hợp và xu hướng phát triển của nó trong tương lai. Điện toán đám mây là một công nghệ mà người sử dụng không cần đầu tư nhiều các thiết bị mạng phần cứng đắt tiền, không phải bảo dưỡng phần cứng cũng như không cần hiểu biết sâu về thiết bị cũng như cách cài đặt sử dụng các phần mềm, mà đơn giản họ chỉ cần một thiết bị đầu cuối có cài đặt phần mềm dịch vụ điện toán đám mây và kết nối Internet là họ có thể sử dụng bất cứ dịch vụ nào của nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây và chỉ phải trả phí cho các tài nguyên họ sử dụng. Người sử dụng, các doanh nghiệp có thể dễ dàng sử dụng nhiều dịch vụ, tính năng, có thể triển khai nhiều dự án khác nhau mà không cần quan tâm nhiều đến việc đầu tư chi phí cơ sở hạ tầng thông tin, bảo dưỡng hệ thống mà tập trung vào đầu tư cho các công việc chuyên môn, sản xuất. Điều này khẳng định được những lợi ích không nhỏ khi sử dụng điện toán đám mây và qua đó có thể thấy được sự phát triển tất yếu của điện toán đám mây trong tương lai. 15 chủ động chọn những nội dung muốn xem. Với IPTV, người sử dụng có thể tiếp cận những dịch vụ tiên tiến nhất trên nền băng thông rộng như xem TV trực tiếp qua Internet (Live TV), mua hàng qua TV, karaoke, game (trò chơi trực tuyến), tạp chí thông tin, điện thoại hình, đào tạo qua TV, TV Mail, TV Photo, bình chọn qua TV, dự đoán qua TV, tin nhắn nhanh (IM), quảng cáo. Hiện IPTV đã được triển khai rộng rãi trên cả nước và được đánh giá là nguồn thu lớn của các nhà cung cấp dịch vụ trong tương lai gần. Với xu hướng hội tụ các dịch vụ trong nền công nghiệp viễn thông với IPTV là đỉnh cao, ta có thể tin tưởng vào một tương lai tươi sáng của dịch vụ IPTV. 14 Chỉ tiêu chất lượng phục vụ: trong phần chỉ tiêu này, các tiêu chuẩn đều quy định độ khả dụng dịch vụ liên quan trực tiếp đối với nhà cung cấp dịch vụ và khách hàng. Các chỉ tiêu về thời gian thiết lập dịch vụ và trả lời khiếu nại khách hàng là những chỉ tiêu mà mọi khách hàng đều biết và quan tâm. 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng dịch vụ IPTV. Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ IPTV: Ở lớp ứng dụng: Khâu thu thập và mã hóa, khâu giải mã và hiển thị. Ở lớp truyền tải: quá trình đóng gói, giải đóng gói, quá trình các gói tin truyền trong mạng core, mạng thu gom, mạng truy nhập, đến thiết bị đầu cuối. Có thể tổng kết các nguyên nhân chính ảnh hưởng tới chất lượng dịch vụ IPTV: - Chất lượng nguồn tín hiệu, quá trình mã hóa ở trung tâm dữ liệu, quá trình giải mã ở settop box. - Quá trình đóng gói tin, tỉ lệ mất gói, trễ, tranh chấp với các dịch vụ khác, máy chủ tắc nghẽn, cấu hình hệ thống chuyển tải không đúng. 2.5. Kết luận chương 2 IPTV là công nghệ truyền tải hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng dựa trên cơ sở giao thức Internet. Với sự vượt trội về tính tương tác giữa người xem và dịch vụ gia tăng, IPTV hoàn toàn có thể làm thay đổi thói quen xem truyền hình truyền thống bởi nó không chỉ cho phép người sử dụng xem các chương trình, mà còn cho phép khán giả 11 Chương 2 DỊCH VỤ IPTV 2.1. Giới thiệu chung về dịch vụ IPTV IPTV được định nghĩa là các dịch vụ đa phương tiện như truyền hình/video/audio/văn bản/đồ họa/số liệu truyền tải trên các mạng dựa trên IP được kiểm soát nhằm cung cấp mức chất lượng dịch vụ, độ mãn nguyện, độ bảo mật và tin cậy theo yêu cầu. Từ quan điểm của nhà cung cấp dịch vụ, IPTV bao hàm quá trình thu thập, xử lý, và truyền tải một cách an toàn nội dung video trên hạ tầng mạng dựa trên công nghệ IP. Tham gia vào quá trình cung cấp dịch vụ IPTV gồm nhiều nhà cung cấp dịch vụ từ các nhà cung cấp dịch vụ truyền hình cáp, truyền hình vệ tinh đến các công ty Viễn thông lớn và các nhà khai thác mạng riêng ở nhiều nơi trên thế giới. IPTV có một số đặc điểm sau: Hỗ trợ truyền hình tương tác - Các khả năng hoạt động hai chiều của hệ thống IPTV cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra một số lượng lớn các ứng dụng truyền hình tương tác. Các loại hình dịch vụ được phân phối qua dịch vụ IPTV có thể bao gồm truyền hình trực tiếp tiêu chuẩn, truyền hình độ trung thực cao (HDTV), các trò chơi trực tuyến, và kết nối Internet tốc độ cao. Không phụ thuộc thời gian - IPTV khi kết hợp với máy thu video số cho phép tạo chương trình nội dung không phụ thuộc thời gian bằng cơ chế ghi và lưu lại nội dung IPTV và sau đó có thể xem lại. Tăng tính cá nhân - Hệ thống IPTV từ đầu cuối-đến-đầu cuối hỗ trợ thông tin hai chiều và cho phép các đối tượng sử dụng lựa chọn và 12 thiết lập việc xem TV theo sở thích riêng như chương trình và thời gian xem ưa thích. Yêu cầu về băng thông thấp - Thay vì phải truyền tải tất cả các kênh cho mọi đối tượng sử dụng, công nghệ IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần phải phát các kênh mà đối tượng sử dụng yêu cầu. Tính năng hấp dẫn này cho phép nhà khai thác mạng tiết kiệm băng thông. Khả năng truy nhập trên nhiều loại thiết bị - Việc xem nội dung IPTV không bị giới hạn là dùng cho các máy thu hình. Các khác hàng thường sử dụng máy tính cá nhân và các thiết bị di động để truy cập tới các dịch vụ IPTV. 2.2 Hệ thống IPTV Mô hình hệ thống Hệ thống VMVP bao gồm 4 khối chức năng (bên trong hình chữ nhật viền đỏ): 13 Hình 2.1: Mô hình hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV Khối Headend: có nhiệm vụ tiếp nhận dữ liệu gốc (tiếp nhận file video hoặc thu trực tiếp từ các thiết bị thu phát), xử lý dữ liệu gốc thành các phiên bản phù hợp với từng loại thiết bị. Khối Storage: có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu (bao gồm cả dữ liệu gốc lẫn các phiên bản đã được xử lý). Khối storage cũng đảm nhận việc sao lưu dữ liệu dự phòng. Khối CMS (Content Management System): hệ thống quản lý chuyên nghiệp, có nhiệm vụ quản lý mọi hoạt động của hệ thống, bao gồm quản lý nội dung dữ liệu, quản lý thuê bao, quản lý nạp tiền và tính cước, quản lý hoạt động và quản lý báo cáo thống kê. Khối CDN (Content Delivery Network): hệ thống truyền tải nội dung, có nhiệm vụ sao lưu dữ liệu tới các caching server và hướng người sử dụng dịch vụ lấy dữ liệu tại caching server gần nhất, tránh tình trạng nghẽn cổ chai tại server chứa dữ liệu gốc. Chọn tần suất thay đổi khóa thay đổi khóa thích hợp không phải là một công việc dễ dàng. 2.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của dịch vụ IPTV. Chỉ tiêu chất lượng kỹ thuật: quy định các chỉ tiêu kỹ thuật liên quan đến dịch vụ. Phần lớn các tham số này liên quan chủ yếu đến nhà cung cấp dịch vụ và nhà khai thác mạng còn người sử dụng có thể không quan tâm hoặc không biết khái niệm. Ví dụ như: trong tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ truy nhập Internet ADSL, chỉ tiêu lưu lượng sử dụng trung bình của mỗi hướng kết nối ISP trong khoảng thời gian 7 ngày liên tiếp ≤ 70%. Hoặc chẳng hạn trong TCN-68-176, và TCN- 68- 253, chất lượng thoại được quy định theo MOS với giá trị lần lượt là lớn hơn 3,5 và 3,0.