Технические характеристики и параметры IPTV.

Видео, передаваемое по IP, чрезвычайно чувствительно к потерям пакетов. Потеря одного или нескольких пакетов практически не отразится на восприятии картинки, но если сбой продолжается более секунды, это заметно сказывается на качестве изображения. Возможности приставок в плане компенсации потерь пакетов достаточно ограничены. Многие приставки борются с появлением видимых артефактов, связанных со сбоями в сети, используя возможности помехоустойчивого кодирования (FEC) для маскировки потерь или для повторного запроса недошедших пакетов, технически оба метода достаточно сложны. Уровень джиттера в сети также является существенным параметром, так как приставки имеют с ним ограниченные возможности борьбы (обычно в пределах 150 мс). Абсолютная задержка видеопотока, в общем-то, не важна, если она постоянна во времени; но это постоянство надо обеспечить. И, наконец, важна возможность одновременной передачи в сети видео VoIP и других потоковых трафиков, чувствительных к временным параметрам. Когда по сети передается множеcтво разноплановых услуг, возникает потребность в гибких схемах очередности передачи потоков и других механизмах борьбы с заторами. Создаваемые очереди должны иметь разные схемы приоритетов и разные размеры буферов. Это должно быть сделано на сетевом уровне.

Управление допуском потоков в сеть: удачные схемы внедрения видеоуслуг приводят к стремительному росту на них числа подписчиков. Реальные проекты видео-по-требованию демонстрировали десятикратные увеличения числа подписчиков за несколько лет. При проектировании сети нельзя допускать ее перегрузки, так как она влечет за собой неконтролируемые потери пакетов, одновременно ухудшающие качество всех видеоуслуг, передаваемых в сети. Для предотвращения перегрузки сеть должна иметь механизмы взаимодействия с источниками видеопотоков и давать «добро» на запуск каждого нового видеопотока только в случае, если он не создаст затора в сети.

Время переключения с канала на канал. Хотя скорость переключения между каналами не будет единственным критерием в пользу или против подписки на услугу, но от этого параметра в сильной мере зависит удовлетворенность абонентов IP вещанием. Поэтому весьма важно спроектировать сеть таким образом, чтобы минимизировать скорость переключения.

Комплексный подход к обеспечению услуг: видео-по-требованию и ТВ вещание предъявляют принципиально разные требования в плане их бесперебойности. Вещание каналов осуществляется в многоадресном режиме. При потере в сети одного мультикастового потока без услуги могут остаться тысячи абонентов.

Поэтому сеть должна быть четко оптимизирована для прохождения таких потоков и должна обеспечивать возможности восстановления потерянной информации от мультикастовых источников. Для возможности восстановления сигнала является географическое разнесение дублирующих друг друга источников мультикастового сигнала, чтобы при необходимости сеть смогла бы быстро переключиться на альтернативный источник. Видео-по-требованию, напротив, индивидуальная услуга, поэтому потеря такого потока не столь катастрофична. В то же время ошибки при создании очередей потоков видео-по-требованию или при их администрировании могут приводить к серьезным заторам в сети. Например, если в сети случится авария, а резервные каналы окажутся слишком узкими, то неконтролируемые потери отдельных пакетов из разных потоков могут повлечь за собой сбой всех телевизионных услуг одновременно. Поэтому для вещания и видео-по-требованию необходимо разрабатывать разные схемы поддержки.

Жизненный цикл услуги: при запуске видеоуслуги темпы подписки на нее будут зависеть от плотности населения на территории ее внедрения, времени присутствия услуги на рынке, успешности рекламных кампаний и многого другого. Иными словами, абонентская база не является чем-то постоянным, и сеть не должна потребовать существенных изменений при любых темпах ее роста. При ее расчете должна быть учтена вся потенциальная аудитория. Следует также принять во внимание возможность изменений параметров самой услуги; они должны требовать минимального изменения в «логистике» потоков. Сеть должна безболезненно допускать добавление услуг, связанных, например, с сезонными интересами или с изменением требований абонентов.

 

Сетевые протоколы для реализации услуг IPTV.

 

Протокол RIP.

Внутренний протокол маршрутизации RIP (Roeting Internet Protocol) является одним из наиболее распространенных протоколов маршрутизации в компьютерных сетях, который позволяет маршрутизаторам динамичски обновлять маршрутную информацию, получая её от соседних маршрутизаторов.

Алгоритм маршрутизации RIP (алгоритм Беллмана – Форда) был впервые разработан в 1969 году как основной для сети ARPANET. В1994 г. был разработан протокол RIP2, который является расширением протокола RIP, обеспечивающим передачу дополнительной маршрутной информации в сообщениях RIP и повышающим уровень безопасности. Для работы в среде IPv6 была разработана версия RIPng.

Максимальное количество переприемов, разрешенное в RIP – 15. Каждый RIP-маршрутизатор по умолчанию вещает в сеть свою полную таблицу маршрутизации раз в 30 секунд.

В современных сетях возможности RIP уступают более современным протоколам, например, OSPF, так как 15 переприемов ограничивает применение протокола в больших сетях. Единственным преимуществом этого протокола является простота конфигурирования.

Протокол OSPF.

Протокол выбора наикратчайшего пути OSPF (Open Shortest Pass First) – протокол динамческого маршрутизации, основанный на технолигии отслеживания состояния канала и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры.

Протокол OSPF разработан IETF в 1998 году. OSPF распространяет информацию о доступных маршрутах между маршрутизатором одной автономной системы и обеспечивает решение следующих задач:

- поддержка сетевых масок переменной длины;

- достижимость сети;

- использование пропускной способности;

- метод выбора пути.

Протокол BGP.

Протокол граничного шлюза BGP (Border Gateway Protocol) является основным протоколом динамической маршрутизации в Интернете. BGP, в отличии от других протоколов динамической маршрутизации, предназначен для обмена информации о маршрутах не между отдельными маршрутами, а между целыми автономными системами, и поэтому, помимо информации о маршрутах в сети, переносит также информацию о маршрутах на автономные системы. BGP не использует технические метрики, а осуществляет выбор наилучшего маршрута исходя из правил, принятых в сети.

BGP поддерживает бесклассовую адресацию и использует суммирование маршрутов для уменьшения таблиц маршрутизации. BGP является протоколом сетевого уровня, однако функционирует поверх протокола уровня TCP.

Протокол IGMP.

Данные мультимедия передаются, обычно, в режиме без установления соединения (протокол UDP-RTP). Наиболее типичной схемой в этом случае является наличие одного передатчика и большого числа приемников. Эта схема реализуется с использованием многоадресной передачи, которая может осуществляться на IP и MAC уровнях. Так как соотношение IP и MAC адресов не являются однозначиным, драйверы должны обеспечить обработку адресов с тем, чтобы интерфейсы получали только те кадры, которые действительно им предназначены. Для того чтобы информировать марщрутизатор о наличии участников обмена мультивешания в подсети, связанной с тем или иным интерфейсом, используется протокол IGMP.

Протокол IGMP (Internet Group Management Protocol) используется для видеоконференции и передачи звуковых сообщений. Для того чтобы участвовать в коллективных обменах, локальная сеть должна быть снабжена программой, которая поддерживает этот режим. При этом сервер локальной сети информируется о начерении использовать мультивещание. Сервер передает эту информацию другим серверам IP-сети. Следует иметь в виду, что мультикастинг также как и широковещательный ражим, заметно загружает сеть. IGMP для передачи своих сообщений использует IP дейтограммы. Для подключения к группе сначала посылается IGMP сообщение всем узлам о включении в группу, при этом локальный сервер мельтивещани подготавливает маршрут. Локальный сервер мультивещания переодически проверяет узлы и определяет, не покинули они группу. Все обмены между узлами и сервером мультивещания производится в режиме мультивещания, т.е любое сообщение адресуется всем участникам группы. Узлы не принадлежащие группе, IGMP сообщений не получают, что снижает нагрузку на сети.

При использовании мультивещания MAC переключатели переадресуют пакеты через все имеющиеся интерфейсы, что заметно ухудшают эффективность сети. Чтобы решить эту проблему компания Cisco Systems разработала протокол CGMP (Cisco Group Management Protocol), который позволяет взаимодействовать маршрутизаторам и переключателям, что позволяет передавать пакеты мультивещания только на те интерфейсы, где имеются активные члены группы.

 

1.2 Анализ требований по качеству предоставления услуг IPTV.