Baixe Trabalho detalhado sobre IPTV e outras Trabalhos em PDF para Sistemas de Transmissão, somente na Docsity! IPTV 1 Introdução O serviço IPTV consiste na transmissão do sinal de vídeo, por meio da utilização do protocolo mais difundido na Internet, o IP. O transporte do sinal IPTV na rede IP pode ser usado os protocolos TCP, UDP e RTP, que integram a arquitetura IPTV. A transmissão de TV é feita em broadcast, ou seja, o sinal de vídeo é enviado a um grande número de usuários. A arquitetura IPTV deve ser capaz de implantar essa comunicação broadcast, podendo utilizar, para tanto, os protocolos RSTP ou IGMP V2. O conteúdo de vídeo na arquitetura IPTV pode ser implementado de forma centralizada ou distribuída, de acordo com a arquitetura escolhida para o projeto. O serviço IPTV vem se expandindo cada vez mais, permitindo tanto que as operadoras de Telecom captem receita, como a manutenção da carteira de clientes banda larga. Para tal, é de grande importância analisar que arquitetura dessa rede é mais adequada às necessidades da operadora e dos clientes. No serviço IPTV, o sinal de vídeo deve ser compactado para sua transmissão, sendo essa, também, um elemento de escolha no projeto dessa arquitetura a ser implementado. Portanto, no projeto de uma arquitetura de rede IPTV, há várias opções de implementação, desde a distribuição até a entrega do vídeo ao usuário. O serviço de IPTV, ou TV sobre IP, é provido de maneira fechada por empresas de telecomunicações, da mesma forma que os serviços de TV a cabo. Neste caso, o provedor de serviços e o provedor de acesso compreendem a mesma entidade, que também é responsável por fornecer o dispositivo de visualização para o cliente. Em geral, o provedor de serviço adota a solução de um determinado fabricante para construir uma infra-estrutura de serviço fim-a-fim, inteiramente localizada em seu próprio ambiente, composta por codificadores de vídeo, servidores de vídeo ao vivo e sob demanda, plataformas de gerenciamento de usuários e dispositivos de visualização do cliente. Toda a informação trafega em uma rede fechada, segura e totalmente gerenciada pelo provedor de serviço, o que garante a qualidade de serviço necessária e o controle sobre o conteúdo distribuído. A abrangência do serviço fica restrita à localidade atendida pelo provedor do serviço. O conteúdo e a programação são semelhantes aos oferecidos pelos provedores de TV a cabo e satélite, porém com um potencial muito maior para oferecer vídeo sob demanda e permitir a interatividade do usuário. 2 Arquitetura genérica Antes da análise das arquiteturas IPTV, deve-se definir os respectivos componentes, para atendimento às exigências do usuário. O diagrama abaixo mostra esses elementos, para uma arquitetura IPTV baseada em tecnologia ADSL: Figura 1: Componentes de uma rede IPTV. Headend Representa a extremidade principal de vídeo, ou seja, ponto no qual se encontra o conteúdo total de vídeo (filmes, programas etc.), com conexões com operadoras de TV convencionais, para transmissão de programas ao vivo. O headend possui vários componentes que podem variar de rede para rede, incluindo: fontes de vídeo analógico e digital; provedores de conteúdo; codificadores/ decodificadores e transcodificadores para adaptar as taxas de streaming, switches, servidores para softwares de vídeo e de aplicação, servidores de gerência e outros. No headend, o vídeo é codificado (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4) e processado com qualidade, sendo depois entregue ao backbone IP, no qual todo sinal é encapsulado por meio do protocolo IP e distribuído aos usuários. A localização do headend é uma opção de implementação da arquitetura, podendo ser centralizado ou distribuído. Serviços interativos como IPTV e o VoD são providos a partir de servidores de conteúdo em formato MPEG e enviam uma cópia ao usuário, quando requisitado. O servidor de vídeo precisa estar dimensionado tanto para o conteúdo total, que deve armazenar, como também para o número de usuários ativos que estejam requisitando dados. A distribuição do serviço IPTV e VoD oferecido pela operadora faz parte da escolha da arquitetura de rede. Core IP Network São redes preparadas para a transmissão de vídeo, garantindo um Quality of Service (QoS) que reflete um Quality of Experience (QoE) aceitável pelo usuário. Sua qualidade é comparável a das TVs a cabo ou TV via satélite, podendo ser superior. Em termos gerais, o Core IP é uma rede cuja estrutura física é baseada em fibra ótica ou em rede de transporte (Ex.: DWDM). Agrupa os canais codificados de vídeo transportando-os sobre a rede IP do provedor de serviço (backbone IP da operadora). Dotado de implementações de QoS, que possam garantir jitter, atraso e, principalmente, a perda de pacotes em limites aceitáveis, resultando em uma qualidade de vídeo satisfatória para o usuário final. Rede de Acesso A rede de acesso faz parte da arquitetura de uma rede IPTV, representando a ligação entre o fornecedor de serviço (operadora de Telecom) e a casa do usuário, ou seja, "a última milha”. A conexão do usuário pode ser realizada por meio de uma variedade de tecnologias de rede de acesso. As operadoras de telecomunicações vêm utilizando a tecnologia DSL (linha digital de assinante) e também estão iniciando o uso da tecnologia de fibra, como redes Networking Optical Passive (PON), permitindo a extensão de distâncias e o aumento da velocidade. O Digital Subscrieber Access Multiplexer (DSLAM) conecta os usuários através do par telefônico, e sua saída pode ser ATM ou Ethernet, a depender da tecnologia utilizada. O DSLAM ainda concentra os usuários e possui conectividade com o Broadband Remote Acess (BRAS). 2.2 Arquitetura tipo B e C. 2.2.1 Arquiteturas Tipo B A arquitetura IPTV tipo B é ilustrada na figura abaixo, e detalhada a seguir: Figura 5: Arquitetura IPTV tipo B. Distribuição de Vídeo Centralizada Numa arquitetura centralizada, o vídeo é enviado do headend central até o set-top box do usuário. Todo o tráfego de vídeo vai fluir a partir de um link conectado ao headend; esse link deve ser capaz de suportar picos elevados de tráfego. Essa arquitetura apresenta um problema em relação ao tempo de resposta do usuário, pois o transporte vai fluir desde a área de centralização até a ponta final do cliente, aumentado o delay entre o headend e o usuário final. O backbone de transporte nesse tipo de distribuição deve ser projetado para suportar uma grande quantidade de requisições de todas as áreas de atuação da operadora de Telecom. A figura abaixo ilustra a distribuição de vídeo. Figura 6: Distribuição de vídeo descentralizada. Codificação MPEG-2 MPEG-2 oferece qualidade de DVD, com taxa de transmissão elevada e exigências típicas de 2 a 6 Mbit/s. Protocolo de Transporte RTP/UDP O Real-Time Transport Protocol (RTP) ou Protocolo de Transporte em Tempo Real foi apresentado formalmente em janeiro de 1996, pelo Grupo de Trabalho de Redes (Networkig Working Group) do Internet Engineering Task Force (IETF), com o objetivo de padronizar a funcionalidade para aplicativos de transmissão de dados em tempo-real como vídeo, áudio, tanto em redes unicast como nas multicast, sem, entretanto garantir a qualidade de serviço QoS ou reservar recursos de endereçamento. O RTP roda sobre a camada UDP/IP, utilizando os serviços de multiplexação e cheksum do UDP e estabelecendo uma comunicação fim a fim. As porções de áudio e de vídeo, produzidas pelo aplicativo remetente, são encapsuladas em pacotes RTP. Esses, por sua vez, são encapsulados em um segmento UDP. O protocolo RTP apresenta um overhead de 12 bytes. Porém, nessa arquitetura, o RTP é transmitido com utilização do protocolo UDP, que tem um overhead de 8 bytes. Protocolo de Sinalização RSTP O RTSP ou Protocolo de Fluxo Contínuo em Tempo Real (Real-Time Streamins Protocol RFC 2326) é de domínio público e permite a interação cliente e servidor, entre a fonte do fluxo de mídia a taxa constante (servidor) e o usuário (transdutor). Essa interatividade vem da necessidade de o usuário ter um maior controle sobre a reprodução da mídia. As funcionalidades do RTSP resumem-se às manipulações de execução do arquivo, similarmente às funcionalidades que um aparelho reprodutor de CD disponibiliza para se ouvir música gravada. Ele permite que um transdutor controle a corrente de mídia através de comandos de: pausa e reinicio; retrocesso e avanço rápidos e reposicionamento da reprodução. Distribuição do Serviço IPTV Esse tipo de distribuição permite a verificação da distribuição do vídeo e entrega do serviço, com a recomendação H.610+ DSL Fórum. Nessa arquitetura podemos ter além da rede ADSL como acesso, as redes PON (Passive Optical Network) para distribuição. 2.2.2 Arquitetura tipo C Esta arquitetura tem sido pesquisada e utilizada no Brasil por operadoras que estão implementando o serviço de IPTV. A arquitetura IPTV tipo C é ilustrada na figura abaixo, e detalhada a seguir: Figura 7: Arquitetura IPTV tipo C. Aqui, são descritos apenas os componentes que não são comuns às demais arquiteturas. Codificação MPEG-4 O MPEG-4 oferece qualidade de DVD e HDTV, com taxas de transmissão inferiores às previstas no MPEG-2. Apresenta mais precisão na estimativa dos movimentos do sinal de vídeo do IPTV e, ao contrário do MPEG-2 , é uma tecnologia proprietária, isto é, requer licenciamento de uso. Protocolo de Transporte UDP Streams MPEG são transportados diretamente sobre uma rede IP, com utilização de UDP e com protocolo de sinalização IGMP. A distribuição de vídeo sobre redes IP pode ter um custos alto, em termos de banda e de recursos de rede. O uso do protocolo de transporte UDP é ideal para transporte de sinais IPTV, porque não exige confirmação do recebimento do pacote, reduzindo assim o tempo de resposta e aumentado à velocidade de processamento. O protocolo UDP possui um overhead de 8 bytes. 3 Microsoft TV IPTV Edition Microsoft TV IPTV Edition é uma plataforma de software integrada desenvolvida especificamente para a oferta de vídeo com qualidade de TV tradicional e de novos serviços de TV em redes banda larga. A plataforma inclui funcionalidades como troca instantânea de canais (ICC – Instant Channel Charge) e múltiplo PIP (Picture-In-Picture), alem de serviços tradicionais como programação ao vivo (canais de TV), vídeo sob demanda e gravação de vídeo no equipamento do cliente (DVR – Digital Vídeo Recording). Há ainda o suporte ao serviço de Home Media, que é o acesso a conteúdos (fotos, musicas, etc) armazenados em computadores da rede domestica, diretamente da TV. Testes comerciais do software já foram cokpletados ou estão sendo realizados com provedores de acesso em banda larga ao redor do mundo (tomando como referencia novembro de 2005). Entre os clientes desta plataforma estão Bell Canadá, BellSouth, SBC Communications, British Telecom, etc. No desenvolvimento da solução, há parceria com Alcatel, Intel entre outros. A figura 8 apresenta algumas telas da interface do cliente. A figura 9 apresenta a arquitetura da solução da Microsoft. Ela é composta por servidores de aquisição de conteúdo (codificadores para vídeo ao vivo ou sob demanda); servidores para operação e gerencia do serviço; servidores de distribuição de vídeo ao vivo ou sob demanda; e clientes para visualização.