Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломный проект

на тему:

Услуги IP телевидения



Введение

Приступая к столь важному и новому предмету исследования, каким являются сети следующего поколения, целесообразно рассмотреть, что же понимается под этим понятием. Традиция технических исследований предполагает сделать вначале отступление в область терминологии.

По мнению одного из системных специалистов, понятие сетей нового поколения - это самое неконкретное понятие в истории связи. Оно совершенно не указывает на какие-либо технологические принципы, а просто акцентирует внимание на некоем новом поколении, что само собой подразумевает фатальную неизбежность NGN. Действительно, по этой логике вскоре на смену сегодняшним сетям придет новое поколение со своими техническими решениями, оборудованием и т.п. вне зависимости от направления научно-технического прогресса. Но такое понимание NGN лишает это понятие какого бы то ни было технического содержания, заменяя его декларацией - Завтра все будет по-другому!

Таким образом, понятие NGN является крайне размытым и с самого начала лишенным технического смысла. Каждый специалист насыщает термин NGN субъективным содержанием. Например, специалисты в области коммутации понимают под NGN новые принципы коммутации, а поскольку они выпускают множество стандартов и руководящих материалов, то их понимание NGN перекочевало и на страницы литературы. Специалисты в области первичных сетей понимают под NGN переход к новым технологиям транспортных сетей типа MPLS, OSPF, BGR и пр. Специалисты в области сетей доступа говорят о системах широкополосного доступа, хотя им хватает такта не расширять свое локальное понимание до обще технологического масштабов. Специалисты в области маркетинга по NGN понимают новые услуги (VoIP, IPTV, Triple Play) и тоже по-своему правы.

В этой чехарде мыслей, идей и интерпретаций важно сразу поставить все точки на ё и сформулировать, что же понимается в этой книге под сетями следующего поколения.

Сети NGN-это технические решения, появившиеся на этапе развития цифровой связи, когда трафик данных оказался важнее речевого трафика, а компьютеры - важнее телефонов.

Такое определение NGN также не блещет оригинальностью, ни конкретностью, но отражает понимание автором специфики темы исследования. В частности, из этого определения вытекают некоторые свойства NGN как определенного симбиоза технологических решений:

· Технологии NGN появляются в результате исторического развития, а именно на определенной стадии информатизации общества, когда трафик данных побеждает традиционный речевой трафик;

· С концепцией NGN связан качественный скачок в развитии всей технологии систем связи, обусловленный социальным сдвигом и изменением относительной ценности информации в обществе.

· Будучи революционной концепцией, технология NGN пронизывает все уровни современных систем связи, а ее новые возможности повлекут за собой коренные изменения в отношении потребителей услуг связи.

На этих свойствах будет основано все последующие исследования.

NGN как технология будет рассматриваться с позиций исторического развития, революционности, технологичности и общего приоритета данных над речью, который и привел к новой научно-технической революции в связи.

Термин IPTV появляется в 1995 году, им был обозначен видеопродукт компании Percept Software, которая использовала IP-трафик для передачи аудио и видеоданных для индивидуальных подписчиков и абонентских групп в режиме “multicast” (групповой передачи данных, когда пакет информации предназначен для нескольких получателей в рамках группы).

После долгих попыток IP-телевидение преодолело первые технические трудности и стало доказывать свою ценность в реальных коммерческих сетях.

Сегодня уже никто не подвергает сомнению тот факт, что все коммуникационные услуги переходят в IP-сети.

Не решены технические проблемы, связанные с поддержкой IPTV в традиционных сетях, в связи с чем некоторые операторы выжидают, пока такие вендоры, как Cisco, не докажут, что их технология будет надежно работать в массовых сетях, безупречно воспроизводя видео с высоким разрешением.

IPTV строится на платформе интернета, эта сетевая система имеет возможность свести воедино мир Интернета и мир телевидения за счет конвергенции всех форм коммуникаций и развлечений в единую гибкую, полностью интегрированную мультимедийную инфраструктуру. В результате операторы смогут сочетать любые услуги - голос, видео, данные - в рамках самых разнообразных предложений, способных сформировать новые источники дохода, которые крайне необходимы любому оператору, работающему на остроконкурентном рынке. Кроме того, IPTV повышает эффективность бизнеса, позволяя оператору консолидировать старые разнородные сети в единую конвергентную систему, сэкономив на этом значительные средства.

По общему мнению, в современных телекоммуникациях наблюдаются существенные перемены, связанные с усиленной интернетизацией общества, которые по сути можно считать научно-технической революцией (НТР). К настоящему времени мировые телекоммуникации пережили две научно-технических революции.

Первая революция имела чисто технологическое значение и была связана с переходом от аналоговых принципов передачи и коммутации к цифровым. Особенностью этой революции явилось то, что новые технологии никак не затронули сферу услуг, т.е. для общества осталась фактически незамеченной.

Вторая революция в телекоммуникациях была связана с появлением систем сотовой связи. От первой революции ее отличало то, что она изменила точку зрения общества на мир связи. В любом месте и в любое время два человека могут связаться друг с другом, оказалось настолько привлекательной для все, что сотовая связь стала одной из нематериальных ценностей общества. В результате этой революции «сотовизация», во многих европейских странах значительно превысила уровень проводной связи.

Третья революция, которая уже началась и постепенно набирает ход, это переход к глобальному информационному обществу (ГИО).

Эта революция в корне отличается от первой и второй тем, что она не только охватывает все общество, но и изменяет основы его устройства, меняя ориентиры, ценности. Информационные ресурсы в ГИО становятся стратегическими наравне с запасами руды и нефти, сфера коммуникаций оказывается едва ли не основной для развития бизнеса, экономические модели и модели производства все более виртуализируются, возрастает роль ноу-хау и информации и т.д. Одним из направлений внедрения новых виртуальных технологий в жизнь является обеспечение максимально широкого доступа населения к информационным ресурсам общества и всей мировой цивилизации. А поскольку эти возможности могут дать только сети нового поколения, NGN неразрывно связаны с переходом к ГИО и образуют движущую силу этой третьей научно-технической революции в связи.

Таким образом, уже сейчас можно предполагать, что новая революция в NGN будет масштабнее и существеннее по последствиям для облика систем связи, чем две предыдущих.

Идеология NGN начала изменять все существующие технологии, начиная от передачи данных и кончая системами сотовой связи. Слова новое поколение (Next Generation, NG)становятся в последнее время модной фразой, появляющейся в разных контекстах. И вот уже говорят не SHD, а NGNSDH, не АТС, а NGPABX (АТС нового поколения), и т.д. Это обусловлено революционной ситуацией, когда под NGN понимаются разнообразные подходы, решения, оборудование, но все они едины в главном - в эру NGN данные оказываются важнее речи, коммутация пакетов и пакетный трафик оказывается важнее коммутации каналов и речевого трафика. В последнее время доля трафика передачи растет и постепенно становится доминирующей в современных системах связи.

Динамика развития речевого трафика в общемировом масштабе в среднем стабильна. В противоположность ему доля трафика данных, и особенно доля трафика IP (Интернета), в последнее время растут экспоненциально, и этот трафик данных начинал превалировать на сетях Европы.

Доля трафика IP оказалось больше доли речевого трафика, и с этого момента можно говорить о начале доминирования концепции NGN в качестве стратегии мирового развития телекоммуникационной отрасли.

Революционный переход от речевого трафика к трафику данных составляет основу идеологии NGN. Значение этого факта столь велико, что выше он положен в основу определения NGN.

Эра NGN важна для связного сообщества и развития человечества в целом. Ни одна технология эры коммутации каналов не может в полной мере удовлетворить возросшие требования к услугам связи. Существующие абонентские телефонные сети никогда не смогут обеспечить необходимый рост пропускной способности пользовательского канала, какие бы мы совершенные модемы не изобретали. На некоторое время могут быть придуманы паллиативные решения (например, технология ADSL), но рано или поздно спрос опередит предложение, и придется делать неизбежное коренную модернизацию сети. Вот откуда такой огромный интерес у инженеров к технологии NGN. Не каждое поколение переживает коренную перестройку всей сферы деятельности, тем более, ели речь идет о реконструкции, непосредственно связанной с главной идеей развития всей мировой цивилизации. Поэтому коренная модернизация это огромное поле, где взаимодействуют разные группы, различные технические, идеологические, политические и финансовые интересы.

Компьютер для будущего общества важнее телефона и его имеет смысл поставить в центр новых технологий связи

Для нормальной работы сети, ориентированной на компьютеры, а не на телефоны, нужна коренная модернизация сетей связи.

Революция в области NGN меняет не только расстановку сил между традиционными и новыми сегментами сетей, но и преображает традиционные технологии связи. Это в полной мере масштабная революция в современных системах связи, охватывающая самые широкие слои населения, и тем значительнее данная тема для нашего исследования.



1. Что же такое IPTV

IPTV или Телевидение по протоколу -- технология цифрового телевидения в сетях передачи данных по протоколу IP, новое поколение телевидения. В последнее время часто путается с технологией ОТТ, которая, в свою очередь является подклассом IPTV в области распространения видео контента.

Главным достоинством IPTV является интерактивность видео услуг и наличие широкого набора дополнительных услуг. Возможности протокола IP позволяют предоставлять не только видеоуслуги, но и гораздо более широкий пакет услуг, в том числе интерактивных и интегрированных.

Помимо основных IPTV может включать в базовый пакет услуг ряд дополнительных сервисов (Video Telephony, Voting, Information Portals, Web, Games, MOD KOD). Это возможно на основе унификации и стандартизации различных оконечных устройств, интеграции голоса, видео и данных на основе IP-протокола и предоставления услуг на единой технологической платформе.

В IPTV есть возможность использовать для одного видеоряда двух и более каналов звукового сопровождения, например на русском и английском языках, сами каналы, при этом, полифонические.



2. Структура IPTV

В основе сети лежит использование двух типов устройств: терминалов STB (Set-Top Box) и видеосерверов. STB могут подключаться напрямую в сеть или через участки «последней мили» на основе технологии ADSL2+. Именно второй вариант является предпочтительным в условиях современных городов, поскольку не требует модернизации абонентской кабельной сети и развертывания абонентских сетей Gigabit Ethernet. Впрочем, для организации доступа абонентов к услугам IPTV могут использоваться не только ADSL2+, но и другие технологии «последней мили».

И конечно, для обеспечения доступа от STB к видеосерверам используется городская сеть передачи данных (MAN). Очевидны преимущества предоставления услуг IPTV на существующих сетях: с одной стороны, не нужно создавать отдельной сети, с другой - услуги IPTV увеличивают объем трафика в транспортной сети, а трафик - это всегда дополнительные деньги. В общем случае сеть IPTV строится на основе распределенных информационных ресурсов. Как правило, оператор предполагает размещение в сети IPTV нескольких видеосерверов, «заряженных» разным контентом. Кроме того, создаются хорошие условия для развития сети. В перспективе любая компания может создать свой видеосервер и подключить его к сети IPTV.

Итак, в состав сети IPTV входят следующие компоненты:

* распределенные по сети видеосерверы, содержащие приятный и интересный для пользователя контент;

* терминальные устройства STB, обеспечивающие пользователям доступ к контенту;

* транспортная сеть, которая обеспечивает предоставление услуг IPTV;

* участки ADSL2+, куда входят абонентские модемы и DSLAMы, поддерживающие передачу/прием трафика тройного применения (Triple Play).

Теперь от теории перейдем к практике. Основной исторический вопрос, который всегда возникает в условиях внедрения новой технологии: «А будет ли это все работать?» Есть и другие вопросы, например: «Кому это все нужно?», но они мало связаны с инженерным знанием, больше - с экономикой, политикой и маркетингом. Здесь же мы говорим об инженерной стороне вопроса. Детальный анализ возможных проблем показывает, что в случае с IPTV сомнений более чем достаточно.

IPTV относится к классу закрытых частных систем телевизионного вещания. Оно подобно существующим сегодня системам кабельного телевидения и отличается от них тем, что телевизионные программы доставляются абонентам по безопасным IP-каналам. Это позволяет значительно улучшить управление доставкой контента.

Особенностью IPTV является то, что контент поставляется в дом абонента через частично замкнутую сетевую инфраструктуру, в которую нельзя осуществить доступ через сеть Интернет. Эта инфраструктура находится под управлением какого-нибудь телекоммуникационного оператора или Интернет-провайдера (ISP). Они либо являются владельцами сети, либо, как минимум, управляют данной сетью.

Телевизионный контент, предоставляемый провайдерами, увязан с телефонными, широкополосными и, менее часто, с мобильными услугами, как часть так называемых triple или quadruple play предложений.

В общем случае сеть IPTV строится на основе распределенных информационных ресурсов. Как правило, оператор предполагает размещение в сети IPTV нескольких видеосерверов, «заряженных» разным контентом. Кроме того, IPTV является открытой развивающейся системой, и предлагать свои программы в ней может огромное количество небольших и средних видеопродюсеров.

Услуги IPTV от услуг Internet Television отличает использование сквозной (end-to-end) архитектуры, при которой потребитель получает контент от телекоммуникационного оператора или интернет-провайдера.

В технологии Internet Television, которая также достаточно развита в мире, для предоставления непосредственного коммуникационного канала между держателем прав любого контента и потребителем, используется открытая архитектура. Услуги Internet Television могут включать в себя базовый, разработанный пользователем контент, распределяемый через персональный вебсайт некоего лица, а также формальную библиотеку контента, к которой осуществляется доступ через специальное программное обеспечение RSS Aggregat, типа Brightcove. То есть, пользователь получает контент из сети Интернет непосредственно от данного сервера публикаций без участия владельца сетевой инфраструктуры.

Поэтому, услуги IPTV аналогичны услугам, предоставляемым традиционными эфирными, кабельными и спутниковыми операторами, а не услугам Internet television. При этом основное преимущество услуг IPTV состоит в наличии постоянного обратного канала.

IPTV операторы при предоставлении услуг используют усовершенствованные технологии сжатия, что приводит к улучшению качества изображения, сопоставимого с его качеством у кабельных, спутниковых и эфирных вещателей и превосходящему качество изображения Internet television.

Рассмотрим упрощенную модель тракта интерактивного телевидения, приведенную на рисунке 1.

Рисунок 1 - Модель тракта интерактивного телевидения

Провайдерами вещательных и интерактивных служб могут быть несколько операторов. Провайдер вещательных служб передает контент абоненту, используя сеть доставки вещательных программ и канал вещания. Контент поступает на модуль интерфейса сети вещания Set top box абонента, с помощью которого терминал получателя взаимодействует с сетью. Тоже происходит при передаче интерактивной информации через сеть интерактивного обмена. Только в этом случае используются два интерактивных канала: прямой и обратный.

Кроме традиционной ТВ-трансляции, технология IPTV позволяет операторам предоставлять услуги VoD (video-on-demand), которые их конкуренты не могут предоставить из-за отсутствия постоянного обратного канала. Интерактивная инфраструктура IPTV приспособлена к классу on-demand, interactive и time-shifted услуг, которые желает получать современный потребитель. Присутствие постоянного обратного канала означает, что IPTV операторы и рекламодатели имеют уникальную возможность точно понять, чего хочет данный потребитель, и когда он желает смотреть свой контент

3. Уровни контроля сетей IPTV

Всего в IPTV,5 уровней контроля сети

1. Уровень «последней мили» и проверки работы сети доступа в процессе предоставления услуг IPTV. Обычно этот уровень связан с оценкой параметров DSLAM и мультиплексоров доступа по параметрам качества передачи трафика тройного использования (Triple Play) с учетом специфики передачи/приема.

2. Уровень транспортной сети предусматривает измерения, направленные на проверку возможности использования сегмента сети для передачи трафика IPTV как транспортного потока. Видео трафик имеет свои параметры и может эффективно имитироваться приборами. По результатам измерений анализируются параметры качества транспортной сети по RFC-2544 и делается вывод о пригодности данной сети для передачи видео трафика.

3. На уровне IPTV проверяется возможность предоставления услуги IPTV от абонента до видеосервера. Этот уровень включает в себя сегмент сети ПД и оборудование предоставления интерактивного телевидения. Измерения выполняются на уровнях 4-7 OSI и основываются на результатах измерений уровня транспортной сети.

4. Уровень PVQ представляет собой уровень оценки качества передачи интерактивного телевидения. Здесь анализируется не потенциальная возможность (или невозможность) предоставления услуг IPTV, а штатный и порогинга SLA отличается от вышеперечисленных тем, что выполняется пассивными методами в процессе эксплуатации. Данные о результатах интерактивных измерений п. 1-4 используются системой мониторинга SLA для контроля соответствия параметров сети IPTV, найденным в процессе приемосдаточных испытаний, штатным и пороговым значениям параметров QoS.

В методиках тестирования на первых четырех уровнях преобладают имитационные методы. Пятый уровень измерений - это уже чистая эксплуатация, здесь предпочтение отдается пассивным методам мониторинга состояния сетей. «Неполноценным звеном» при внедрении технологии IPTV станет «последняя миля». Сомнения вызывает способность новой технологии ADSL2+ обеспечивать скорость передачи данных по абонентской паре до 24 Мбит/с. «Классическая» технология ADSL, теоретически обеспечивающая скорость до 8 Мбит/с и практически - до 5-6 Мбит/с, для внедрения IPTV не подходит. Такой скорости просто не хватит для передачи трафика Triple Play. Напомним, что Triple Play, или трафик тройного применения, включает в себя трафики видео, данных и телефонный. Возможностей «классического» ADSL явно недостаточно на все три типа трафика одновременно, «трубы» ADSL едва ли хватит на передачу видео. Поэтому «последняя миля» для IPTV - это ADSL2+ или выделенные сети «домашнего» Ethernet.

Широкий интерес к услугам IPTV, возникший в последнее время, привел к тому, что массовая ADSL-изация населения идет сразу по пути ADSL2+. Но внедрение ADSL2+ на сети любого оператора сталкивается с двумя проблемами, которые можно рассматривать как terra incognita:

*качество существующей абонентской кабельной сети;

*установленные на сети DSLAM.

Способны ли абонентские кабельные системы отечественных операторов поддерживать передачу данных со скоростью до 24 Мбит/с? Вопрос злободневный. При широком распространении современных анализаторов «последней мили» большая часть из них не предназначена для измерений под технологию ADSL2+.

Сама полоса тестирования ADSL - 1,5 МГц, ADSL2+ - 2,2 МГц - для многих приборов недостижима. И опять, как и несколько лет назад, в пору внедрения ADSL, службы эксплуатации оказались слепыми. Есть проблема, но нет инструментов. Как ни странно, в выигрыше оказались те операторы, которые либо были дальновидными и покупали самые современные приборы, либо те, которые вообще ничего не имели и теперь могут оснащаться анализаторами ADSL2+. Что же до технологии измерений, то она достаточно известна и мало отличается от обычной технологии тестирования «последней мили». В основе лежит использование двух анализаторов: одного в режиме генератора, другого в режиме измерителя.

Появление новых методов SELT оптимизируют указанную схему. Второе «слабое звено» при внедрении технологии Triple Play - используемые типы DSLAM. Исторический вопрос звучит так: поддержит ли DSLAM передачу трафика Multicast?

Как известно, современные DSLAM используют микропроцессоры, реализующие алгоритм ADSL2+. Не приходится сомневаться и в том, что DSLAM поддерживает функцию передачи трафика Triple Play (хотя само по себе это уже спорно, есть случаи «вольного трактования» понятия Triple Play). Но вот возможно ли использование DSLAM в сети IPTV - это вопрос, для окончательного ответа на который требуется тщательная проверка.

Современная методика предлагает единственный способ контроля параметров DSLAM. В соответствии с указанной схемой тестовые пакеты генерируются трафиковым генератором maxSLAM и передаются на DSLAM через встроенные модемные порты с поддержкой любого протокола модемного обмена (ADSL DMT, ADSL G.Lite, ADSL2+ и т. д.).

Проходя через DSLAM, тестовые пакеты возвращаются на приемный порт Gigabit Ethernet maxSLAM, где проводится анализ по всем характеристикам RFC-2544: Th (Пропускная способность), Lat (Задержка), LoT (Изменение задержки по времени), LD (Девиация задержки), FE (Количество ошибок), FL (Количество потерянных пакетов).

Трафиковый генератор maxSLAM поддерживает генерацию более 4 тыс. тестовых потоков различного трафикового профиля. За счет их комбинации может быть построен любой произвольный профиль генерируемого трафика, что особенно важно для тестирования услуг TVoDSL и VoD. Схема может работать в прямом и обратном направлениях, следовательно, порты ADSL могут выступать или как генераторы, или как приемники тестовых потоков.

MaxSLAM обеспечивает имитацию передачи трафика Multicast, поэтому на DSLAM может быть создана штатная или стрессовая нагрузка. На сегодня анализатор maxSLAM компании Spirent Communications является единственным прибором для проверки функциональности DSLAM перед внедрением услуг IPTV. В России уже проведены тесты некоторых DSLAM по указанной методике.

4. Контроль транспортной сети

Транспортная сеть связи - это совокупность всех ресурсов, выполняющих функции транспортирования в телекоммуникационных сетях. Она включает не только системы передачи, но и относящиеся к ним средства контроля, оперативного переключения, резервирования, управления.

Транспортная сеть не адаптирована к появлению и расширению в ней трафика IPTV. Сомнения здесь оправданны по многим причинам:

- в сети может быть недостаточно ресурсов;

- сами методы и протоколы маршрутизации могут спровоцировать недопустимые параметры качества соответствующих потоков IPTV, следовательно, качество услуг станет неприемлемым.

- транспортные сети многих операторов создавались не под задачи IPTV. Они несут в себе трафик данных, Интернета и VoIP.

Появление высокоприоритетного трафика видеоданных может сказаться на качестве других услуг, и встает задача оценки влияния новых потоков на старые. На уровне транспортной, каналы передачи трафика определенного свойства: большие по размеру пакеты, высокий приоритет, выделение под каждый канал полосы пропускания в 2,5-5 Мбит/с, соответствующая сигнализация. Разрешить все сомнения помогает методика RFC-2544, до определенной степени - стандарт для измерений параметров качества на уровне транспортной сети. Данная методика предусматривает использование двух приборов для тестирования распределенной системы (SUT). Один прибор генерирует тестовый профиль трафика, задаваемый следующими параметрами:

*уровень использования ресурса (GAP);

*длина тестовых пакетов (L);

*уровень приоритетности (Pr);

*тип поддерживаемой сигнализации (Sig).

Тестовый поток с заданным профилем передается по транспортной сети и анализируется на удаленном конце по параметрам качества RFC-2544:

* пропускная способность (Throughput) - Th;

* количество потерянных пакетов (Frame Loss) - FL;

* количество пакетов с ошибками (Frame Error) - FE;

* задержка передачи (Latency - Lat) и ее распределение (Latency Distribution - LD);

* динамика изменения параметра задержки со временем (Latency over Time - LOT);

* тесты берстности трафика (Back-to-Back).

Измерения уровня транспортной сети - весьма полезный инструмент, позволяющий внедрить услугу IPTV уверенно и безопасно.

Отдельные измерения отличаются только профилем генерируемой нагрузки и результирующими зависимостями параметров качества. Для IPTV в процессе исследований на отечественных сетях были проработаны несколько тестовых профилей и профилей ожидаемых результатов (по сути, нормы), в зависимости от схемы организации взаимодействия STB - сервер. Так что можно считать, что этот раздел методики измерений IPTV проработан по сравнению с другими более детально. Измерения на транспортной сети перед внедрением IPTV не ставят только вопрос проверки возможности или невозможности развертывания услуг IPTV. Целью проведения измерений на транспортной сети может стать определение возможных ограничений на участках STB - сервер, разработка практических требований к параметрам качества в соглашениях о качестве обслуживания (SLA), а также оценка потенциального размера будущей сети по количеству пользователей.

5. Архитектура сети IPTV

Архитектура решения «IPTV» зависит от архитектуры магистральной сети и сети доступа оператора связи и обычно имеет распределенную структуру. Основные элементы решения, такие как, Middleware, защиты контента от несанкционированного доступа (CAS/DRM), система управления видеосерверами размещаются в «Дата центре» Оператора связи, когда видеосерверы выносятся ближе к абонентам, т.е. сетям доступа Оператора В.

Middleware

Система Middleware является важнейшей частью программно-аппаратного комплекса IPTV, так как осуществляет связь между головной станцией и абонентскими приставками, а также реализует графический интерфейс, с которым взаимодействуют конечные пользователи.

Ядро подсистемы управляет внешними компонентами комплекса, поддерживает базу данных абонентов и предоставляемых им услуг, занимается аутентификацией и авторизацией абонентских устройств, взаимодействует с системой учёта услуг.

Абонентский портал (другое название: Пользовательский интерфейс абонента, Subscriber User Interface) -- лицо всего комплекса, интерфейс, который видит абонент на своём экране, и благодаря которому он пользуется услугами.

IPTV Middleware поддерживает несколько типов клиентского программного обеспечения и оборудования. Абоненты могут пользоваться услугами IPTV на персональных компьютерах, используя IPTV PC Client (IPTV player). Также возможен доступ к услугм IPTV при помощи абонентских ТВ-приставок. Начиная с версии Middleware 1.7 поддерживается одновременно два типа приставок: классические ТВ-приставки (производства Amino, Telergy, TeleTec, Intercross и др.), а также новые приставки, работающие под управлением операционной системы Android.

Серверная часть Middleware построена на платформе NBS и взаимодействует с абонентскими устройствами или ПО, а также с элементами кластера IPTV: системой условного доступа, биллинговой системой и другими.

Клиентская часть Middleware постоянно эволюционирует. На данный момент существует три поколения клиентов Midlleware. Первым поколением считаются ТВ-приставки с пользовательским интерфейсом, основанным на Web-технологиях. Второе поколение - низкоуровневое программное обеспечение, которое реализует графический интерфейс на ТВ-приставке. Третье поколение - это приложение NetUP.tv для нового типа приставок, работающих под управлением ОС Android.

Доставка контента до клиентского оборудования осуществляется либо по управляемой IP-сети оператора связи с использованием технологии multicast или unicast (в зависимости от топологии сети), либо без привязки в сетях операторов связи (ОТТ).

Технология OTT (Over the Top) получила широкое распространение в сфере предоставления видео услуг через Интернет и является частью технологии IPTV. Термин OTT означает доставку видеосигнала на приставку (компьютер, мобильный телефон) пользователя по сети Интернет без прямого контакта с оператором связи в отличие от услуг IPTV.

Особенности

· предоставление шифрованных каналов с возможностью легальной записи отдельных передач на абонентские устройства пользователей, в том числе по подписке;

· Транс кодирование контента (каналов и фильмов) в различные форматы для просмотра на компьютере, телевизоре и мобильном телефоне;

· предоставление контента по запросу с возможностью просмотра онлайн и загрузки на абонентское устройство для дальнейшего просмотра.

Такая концепция позволяет более эффективно использовать контент, привлекать новых абонентов и увеличивать доходность бизнеса за счет дифференциации услуг и введения онлайн-продаж.

Особенностью внедрения услуг OTT является возможность предоставить сервис любому пользователю Интернет.

Проблемы

· Видео- и аудио контент должен быть доступен везде, где доступен Интернет. В качестве транспортного протокола для всех типов контента должен быть использован HTTP;

· Также HTTP должен быть использован для предоставления услуг телевизионного вещания и видео по запросу;

· Открытый Интернет по определению является "неуправляемой" сетью, в которой ширина полосы до конечного пользователя не подлежит контролю. В результате потоковое видео имеет низкое качество и периодически притормаживает для буферизации, что отрицательно сказывается на впечатлении пользователей о качестве услуги. Особое значение этот вопрос имеет для мобильных сетей;

· Предлагаемые технологии должны быть адаптированы для использования полного спектра абонентских устройств (ПК с веб-браузерами, приставки (STB) / телевизор, мобильные телефоны и т.д.). Это означает, что они должны быть экономичны (иметь небольшой расход системных ресурсов) и просты в установке;

· Огромную роль имеет простота интеграции с существующей экосистемой, так как большая часть контента в настоящее время распространяются при помощи различных форматов и протоколов

Архитектура комплекса IPTV, как правило, включает в себя следующие составляющие:

· Подсистема управления комплексом и услугами, которую ещё называют «Промежуточное программное обеспечение» или «IPTV Middleware»

· Подсистема приёма и обработки контента

· Подсистема защиты контента

· Подсистема видео серверов

· Подсистема мониторинга качества потоков и клиентского оборудования.

Multicast

Multicast - форма широковещания, при которой адресом назначения сетевого пакета является мультикастная группа (один ко многим). Существует мультивещание на канальном, сетевом и прикладном уровнях.

Описание

Ряд приложений, например, дистанционное обучение, рассылка почты, радио, видео по запросу, видеоконференцсвязь, поддерживают мультивещание. В одноадресной сети с каждым получателем устанавливается индивидуальное соединение даже при потреблении одного ресурса по общему маршруту. В многоадресной рассылке источник посылает единственный экземпляр данных по общему маршруту тем получателям, кто подписался на рассылку. Преимущество этого подхода: добавление новых пользователей не влечет за собой необходимость увеличения пропускной способности сети по общему маршруту до потребителей услуги. Соответственно снижается нагрузка и на промежуточное оборудование.

При запуске на сервере приложения с поддержкой мультивещания, оно посылает в сеть уведомление, что соответствующая группа доступна для присоединения. Клиент, который хочет присоединиться к рассылке, посылает уведомление об этом. Все промежуточные маршрутизаторы записывают, что за соответствующим маршрутом находится клиент соответствующей мультикастной группы. Поскольку состав группы со временем может меняться, вновь появившиеся и выбывшие члены группы динамически учитываются в построении путей маршрутизации. В локальной сети управлением мультикастными группами обычно занимается IGMP. Существует несколько алгоритмов и протоколов для построения мультивещательного дерева и опроса участников.

Для мультикастных групп зарезервированы адреса как на канальном, так и на сетевом уровнях.

Чтобы технология работала, она должна поддерживаться сервером, клиентом и всеми промежуточными маршрутизаторами. Чтобы коммутаторы посылали пакеты только нужным получателям, они должны поддерживать IGMP snooping (у Cisco есть своя реализация -- CGMP), иначе пакеты рассылаются широковещательно. Также нужно иметь ввиду, что мультикаст может блокироваться межсетевыми экранами.

Unicast

В теории компьютерных сетей unicast или однонаправленная (односторонняя) передача данных подразумевает под собой передачу пакетов единственному адресату. Данная схема пакетной маршрутизации данных является прямым противопоставлением широковещательной схеме маршрутизации.

Главным достоинством IPTV является интерактивность и возможность предоставления пользователям широкого набора дополнительных услуг, связанных с потреблением контента (Video on Demand (VoD), TVoIP, Time Shifted TV, Network Personal Video Recorder, Electronic Program Guide, Near Video on Demand). Возможности протокола IP позволяют предоставлять не только видео услуги, но и гораздо более широкий пакет услуг, в том числе интерактивных и интегрированных.

Video on Demand

Video on Demand (VOD)- видео по запросу, система индивидуальной доставки абоненту телевизионных, программ и фильмов по цифровой кабельной, спутниковой или эфирной телевизионной сети с мультимедиа сервера в различные мультимедиа-контейнерах (например, MPEG, AVI, FLV, MKV или QuickTime).

Фильм можно в любое время заказать из каталога, при этом часто поддерживаются дополнительные функции: перемотка, пауза, закладки. Помимо обычного VoD различают ещё Near Video on Demand и Internet Video on Demand.

Interactive Video on Demand, IVoD

Интерактивное-видео по запросу (Interactive Video on Demand, IVoD) -- способ просмотра кинофильмов или сериалов, когда видео смотрится не с помощью носителя информации (например CD или DVD) и не скачивается как файл, а смотрится прямо через Интернет, при этом видео можно перематывать, останавливать, ускорять и пр., что невозможно сделать с аналогичиным видео, транслируемому по телевизору. В некоторых источниках IVoD предлагается в качестве телевидения будущего, некоего гибрида телевидения и интернета.

Первые сайты IVoD стали появляться практически сразу после внедрения технологии потокового видео в проигрывателе Windows Media Player. Многие сайты, предлагавшие прокат фильмов (например, Netflix), стали также предлагать фильмы онлайн через Windows Media Player. Но технология Microsoft не произвела революции -- для вещания требовались ОС Windows, достаточно широкий канал. Революция в IVoD началась в 2000-х годах, когда компания Macromedia (позже купленная компанией Adobe) начала эксперименты с видео в популярном проигрывателе Macromedia Flash Player (cейчас -- Adobe Flash Player). Первой крупной «ласточкой» IVoD на технологии Flash стал американский сервис YouTube. Основные преимущества Flash -- доступность плеера для разных ОС, распространенность и скорость работы. Именно поэтому, приблизительно с 2007 года, технология Flash начала вытеснять остальные решения для IVoD. Начиная с 2010 года конкуренцию Flash в данном вопросе начала составлять технология HTML5, которую компания Apple Inc. использует в своих производимых устройствах (iPhone и iPad) как альтернативу уязвимому со стороны хакеров Flash. В 2012 году примеру Apple последовал и другой производитель устройств, на которых можно смотреть IVoD, -- Google, который также начал исппользовать HTML5 в ОС Android^[2]. Видео в HTML5 обычно кодируются по стандарту H.264 и чаще всего имеют формат MP4.



Различаются следующие типы IVoD:

· FVoD (Free Video on Demand) -- тип VoD, при котором предоставляется практически безграничный доступ к видео (бесплатно и без демонстрации рекламы);

· AVoD (Advertising Video on Demand) -- тип VoD, при котором доступ к видео предоставляется вместе с рекламой, которая демонстрируется в видео с определенной периодичностью;

· SVoD (Subscription Video on Demand) -- тип VoD, при котором доступ к специфическому видео предоставляется за счёт покупки периодической подписки;

· TVoD (Transactional Video on Demand) -- тип VoD, при котором доступ к видео предоставляется в счёт уплаты определенной суммы, при этом видео ограничено либо в количествах просмотров, либо временным промежутом, в которое его нужно просмотреть (например, видео необходимо посмотреть в течение 30 дней со дня покупки и 48 часов с момента начала просмотра), после чего доступ к видео прекращается;

· EST (Electronic Sell-Through) -- тип VoD, при котором доступ к видео предоставляется в счёт уплаты определенной суммы, при этом видео практически не ограничено ни количествами просмотром, ни временным промежутком, в которое его нужно просмотреть (возможны определенные ограничения со стороны правообладателей видео).

Видео IVoD, за просмотр которых взимаются суммы (SVoD, TVoD, EST), обычно имеют специальную DRM-защиту, которая намеренно ограничивает либо затрудняет различные действия с видео в электронной формате (копирование, модификацию, просмотр, скачивание на носитель и т.п.) в целям соблюдения авторских прав.

NVoD

Near Video On Demand (NVoD)-- сервис цифрового телевидения «виртуальный кинозал» или «карусельное видео», многоадресное вещание предварительно сформированного видеоконтента по расписанию в несколько потоков со смещением во времени, как правило, для платного просмотра.

Time Shifted TV

Time Shifted TV -- функциональная возможность цифрового телевидения, при которой пользователь может просматривать телепрограммы, используя функционал "Пауза" и "Перемотка". Возможность постановки на "паузу" телепрограмм цифрового телевидения обеспечивается записью программы на устройство хранения (жёсткий диск в ресивере цифрового телевидения, видеосервер в сети оператора, внешние флеш-накопители в ресиверах) и последующим его воспроизведением с помощью встроенного медиаплеера.

Network Personal Video Recorder

Network Personal Video Recorder (NPVR) -- сервис цифрового телевидения сетевой персональный видеомагнитофон, который позволяет записать любую из транслируемых телепередач и посмотреть сколько угодно раз в удобное время, а также стереть. Сервис сохранения контента в сети с целью последующего индивидуального просмотра.

Electronic Program Guide

Electronic Program Guide (EPG) или Electronic Service Guide (ESG) -- интерактивная услуга в области цифрового телевидения или радиовещания, обеспечивающая гибкость в управлении цифровым контентом.

Электронный телегид (EPG) представляет собой экранное меню, отображающее расписание теле- или радиопрограмм с возможностью интерактивной навигации контента по времени, названию, каналу, жанру и т. д. при помощи пульта дистанционного управления.

Электронный телегид (EPG) есть во всех ресиверах цифрового телевидения, а также во всех современных телевизорах имеющих встроенный тюнер (декодер) цифрового телевидения.

Возможности функции EPG

· выбор контента по жанрам, направлениям, алфавиту, рейтингу.

· отображение уровней доступа к разделам или каналам, пароли или политика «родительского контроля» (Parental Control)

· предоставление интерфейса для доступа к сервису PVR/DVR (видеозапись) и TimeShift (сдвиг во времени) для записи по заданным интервалам времени выбранных ТВ каналов через EPG, редактирование временных интервалов просмотра

· позволяет пользователю устанавливать напоминания о передаче или о событии

· осуществляет предварительный просмотр ТВ каналов принимаемых при адресной рассылке в виде вывода видео в размере 1/8 или 1/16 экрана со звуком или без него

· навигация по разделам меню для получения расширенной информации о телепередаче, фильме, радиопередаче

· позволяет выводить экранную клавиатуру и применять ее для набора символов

· выбор формата телевещания, если он доступен (SD и HD видео, битрейт для аудио)

· вывод списка доступного видеоконтента для сервисов VoD (видео по запросу)

Головная станция

Головная станция - важный компонент решения «IPTV» при построении услуг цифрового телевидения. Головная станция является программно-аппаратным комплексом, который обеспечивает прием сигнала от радио и телевизионных станций и спутников, обеспечивает раскодирование и демультиплексирование цифровых сигналов и MPEG-кодирование аналоговых сигналов с последующим мультиплексированием подготовленных материалов в IP-потоки.

Компонентами Головной станции являются:

Антенный пост - обеспечивает прием сигналов от эфирных станций и спутников;

Цифровые спутниковые приемники - дескрипторы - обеспечивают раскодирование цифровых сигналов, полученных с Антенного поста и передачу материалов Стримеру / мультиплексору;

Узел цифрового кодирования - обеспечивает MPEG-кодирование аналоговых и цифровых сигналов и передачу материалов Стримеру / мультиплексору;

Стример / мультиплексор - ключевой элемент Головной станции, обеспечивает мультиплексирование материалов и IP-вещание таким образом, что каждый канал имеет свой уникальный адрес и порт IP вещания.

Система закрытия контента

Система защиты контента от несанкционированного доступа (CAS/DRM) обеспечивает безопасность услуг и защиту видео материалов от несанкционированного просмотра и цифрового копирования (соблюдение авторских прав).

Система CAS/DRM осуществляет шифрацию аудио- и видеоматериалов, при этом доступ к материалам абонентам разрешается по авторизации абонентов собственными средствами CAS/DRM или средствами других систем - мiddleware, биллинг. В качестве средств авторизации используются программные ключи и самые современные и надежные алгоритмы. Дешифрация аудио- и видеоматериалов осуществляется непосредственно на стороне абонента посредством STB.

STB (ТВ Приставка)

Высокоскоростные ТВ Приставки - WiFi VMedia HD mini и WiFi VMedia HD Dongle (IPTV Set Top Box) (STB) - являются устройствами нового поколения для удобного просмотра на экране Вашего телевизора с пультом в руках более чем 150 Русских и Украинских Телеканалов в прямом эфире, Видеотеки с более чем 400.000 наименований, Архива за прошедшие 14 дней, а также Фильмотеки с более чем 40.000 наименований без рекламы, которые предоставляет TeleMax-TV (наличие компьютера в доме необязательно), возможности слушать интернет-радио, и др. Подключите приставку к Интернету и своему TV и наслаждайтесь просмотром своих любимых каналов на родном языке. ТВ приставку возможно установить в любом удобном для Вас месте - Дома, в Гостях, на Даче, в Отпуске - больше никаких ограничений.

В приставках также интегрированы суперсовременные и удобные приложения - APPS. Это самые популярные приложения для повседневного использования, такие как: Skype, Youtube, Browser, Tune In, Одноклассники, В Контакте, Video Player, Игры, Развлекательные приложения, Расписание движения общественного транспорта и многие другие. Вы можете управлять приложениями при помощи дистанционного пульта управления или подключить к ТВ приставки беспроводную клавиатуру и мышку. Подключив к приставки USB Stick (флешку), Вы можете при помощи встроенного плеера просматривать фильмы, фотографии или же слушать любимую музыку. Возможности ТВ приставки безграничны.

ТВ Приставку Вы можете подключить самостоятельно по Инструкции, подключение занимает не более 10 минут. Настройка телеканалов и других сервисов происходит автоматически.

Система условного доступа

Система условного доступа производства позволяет производить шифрование мультимедийных потоков и затем передавать их по незащищенным каналам связи. Только авторизованные абоненты, подписанные на данную услугу, смогут воспроизводить такие потоки. Благодаря системе сокрытия оператор IPTV может четко контролировать доступ к контенту и строить финансовые взаимоотношения с абонентами.

Система поддерживает различное абонентское оборудование: IPTV-приставки (как классические, так и под управлением Android OS) и PC. В зависимости от оборудования, используется соответствующий алгоритм шифрования CSA или AES, который позволит максимально задействовать аппаратные средства для декодирования зашифрованных потоков. Это снижает нагрузку на приставку, что особенно актуально для воспроизведения видео в формате High Definition. CSA (Common Scrambling Algorithm) - общий алгоритм скремблирования, разработанный в 1994 году, продолжает широко использоваться в настоящее время. AES (Advanced Encryption Standard) - является одним из самых распространённых на сегодняшний день алгоритмов симметричного шифрования.

Схема работы система условного доступа CAS/DRM

Принципы шифрования

С каждой единицей медиа-контента ассоциируется ключ шифрования. В системе CAS/DRM используется трехуровневое шифрование.

· Ключи первого уровня являются постоянными и выделяются один раз для каждой единицы контента при первом шифровании. Эти ключи хранятся в общей для CAS и Middleware базе данных.

· Ключи второго уровня динамически генерируются на основе ключей первого уровня и текущего времени. Срок жизни ключа второго уровня - 1 час. Так как на серверах CAS и Middleware время синхронизировано, каждый из них может генерировать идентичные ключи второго уровня независимо друг от друга. По запросу ключ второго уровня может передаваться на IP STB, но только для доступных абоненту единиц контента.

· Ключи третьего уровня используются непосредственно для шифрования передаваемых пакетов данных и передаются в зашифрованном виде параллельным потоком вместе с контентом. Ключ третьго уровня генерируется динамически на основании соответствующего ключа второго уровня, IP-адреса и текущего времени. Время жизни ключа третьго уровня - 5 минут.

Механизм аутентификации клиентов в CAS/DRM

На сервере Middleware в биллинговой системе для каждого абонента создаются лицевой счет, сертификат, приватный ключ и одноразовый код активации. При первом включении приставки или запуске PC клиента, абонент должен ввести выданный ему код активации, после чего на клиентском оборудовании клиента сохраняются сертификат и приватный ключ. Они используются при установке SSL-соединения и аутентификации с сервером Middleware.

В случае, если абонент использует PC клиент, сертификат и приватный ключ при сохранении шифруются исходя из аппаратной конфигурации компьютера, на котором установлен клиент. Это защищает сертификат и приватный ключ от переноса на другие компьютеры. При переносе на другую конфигурацию абонент должен будет ввести новый код активации.

Таким образом, в системе CAS/DRM отсутствуют смарт-карты доступа, применяющиеся в большинстве систем условного доступа. Это позволяет сэкономить значительные средства на производстве карт.

IPTV PC Client или IPTV Player

IPTV PC Client (IPTV Player) - это клиентское приложение для доступа ко всем услугам интерактивного телевидения с персонального компьютера. С его помощью возможен не только просмотр вещаемых в сети ТВ-каналов, как в большинстве IPTV-плееров, но и полноценное управление всей подпиской IPTV-сервисов.

NetUP IPTV PC Client предоставляет абоненту следующий функционал:

· Просмотр телеканалов (в том числе шифрованных);

· Просмотр телепередач в записи (TVoD);

· Просмотр телевидения со сдвигом во времени (Time-Shifted TV);

· Прослушивание радиостанций;

· Формирование плейлистов;

· Доступ к фильмотеке (VoD, nVoD);

· Финансовая отчетность;

· Управление тарифными планами;

· Различные дополнительные услуги (к примеру, онлайн-магазин).

интерактивный телевидение архитектура протокол



IPTV Android клиент

Клиент для Android - это уникальное приложение, разработанное компанией NetUP, благодаря которому пользователи получают доступ к IPTV на приставках под управлением Android. Новый удобный графический интерфейс с анимированными элементами позволяет c комфортом пользоваться всеми услугами IPTV: просмотр телеканалов с интерактивными возможностями, отложенный просмотр телепередач, электронная программа передач (EPG), видео по запросу и многое другое. Помимо услуг IPTV, абоненты получают доступ ко всем возможностям и функциям операционной системы Android: веб-серфинг, социальные сети, игры, YouTube, Skype, Google Maps, а также тысячи сторонних приложений для Android.