Livrarea Continutului Tv Traditional

CAPITOLUL 1

IPTV

GENERALITATI

IPTV este o metoda folosita pentru livrarea continutului TV traditional catre telespectatorii aflati intr-o retea IP privata. Ea poate fi considerata un substitut direct pentru sistemele de difuzare prin satelit sau sistemele de tip CATV (cablu TV), deoarece indeplineste acelasi scop: furnizarea continua de sute de canale care sunt vizualizate pe un televizor [2].

Numele IPTV are în esență două componente:

Internet Protocol (IP): specifică forma pachetelor și modul de adresare. Cele mai multe rețele combină IP cu un protocol de nivel superior. În funcție de soluția furnizorului cel mai înalt protocol este de regulă UDP (user datagram protocol). IP stabilește un mecanism prin care directionează pachetele de informație între dispozitivele conectate la o rețea. IP-ul este o metodă standard de formatare și adresare a pachetelor într-o rețea mare și multifuncțională precum internetul. Un pachet este o unitate informațională (o colecție de biți) de lungime variabilă, cu un format bine definit care poate fi transmis într-o rețea IP. De obicei un mesaj ca un e-mail sau un video clip este împărțit în mai multe pachete IP. IP-ul poate fi folosit în multe tipuri de rețele precum: Ethernet LAN, conexiuni prin fibră optică, rețele wireless Wi-Fi etc.

Televiziune (TV). TV specifică modul de comunicare care operează prin transmisiuni de imagini și sunet. TV este un termen bine cunoscut, dar in cazul de fata se face referire la servicile care sunt oferite pentru televizor precum transmisiuni normale și video la cerere [Wiki].

Televiziunea IP permite vizualizarea unui număr mai mare de canale TV decât cele recepționate prin cablu TV (CATV) sau antene satelit (DTH), o calitate a imaginii și a sunetului superioare și accesarea unor funcții precum vizualizarea în reluare a programelor TV din ultimele 24 de ore, ghid electronic al programelor, posibilitatea de a accesa jocuri online sau de a comanda vizualizarea unor anumite filme sau emisiuni TV contra unei taxe (Video on Demand).

Calitatea audio-video a serviciilor IPTV este dependentă de viteza de transfer a datelor, un program cu sunet de înaltă definiție și sunet Dolby Digital neputând fi accesat, spre exemplu, printr-o conexiune prin telefonul fix, ci printr-o conexiune prin fibră optică sau alte tehnologii broadband[Wiki].

IPTV este în primul rând folosit pentru a oferi servicii duplicat sau care depășesc caracteristicile și funcționalitatea servicilor CATV sau transmiterea directă prin sateliți geostaționari, realizandu-se prin intermediul unei rețele IP. Furnizorii de serviciu doresc să livreze servicii multiple peste o singură rețea și adesea aleg tehnologia IP deoarece ea poate să furnizeze în plus la IPTV VoIP și o mare viteză de acces web pe o singură platform. Un astfel de triplet adică televiziune, internet și telefonie se numește Triple-Play, iar dacă se mai adaugă și mobilitate, se ajunge la Quadruple-Play.

Într-un sistem tipic, particular, de înaltă viteză, rețeaua IP este obișnuita să livreze continuu programe video la sute sau mii de telespectatori simultan. În mod specific, televiziunea nu este transmisă prin internet. Utilizatorii nu se vor loga pe pagina Web preferată pentru a accesa programele de televiziune, deși "IP" este acronim pentru Internet Protocol. IP-ul se referă doar la metoda de transmitere a informației printr-o rețea riguros coordonată și securizată, având ca rezultat un divertisment de calitate superioară. IPTV utilizează tehnici de flux video pentru a furniza programe de televiziune programate sau video la cerere (VOD). Spre deosebire de transmisia pe cale aeriană sau prin cablu către un televizor, IPTV folosește protocolul IP ca mijloc de transport și are nevoie de un set-top box IPTV pentru a decoda imaginile în timp real. Când un utilizator schimbă canalul sau selectează un program, un nou flux de conținut este transmis de la serverul operatorului direct către set-top box-ul utilizatorului. IPTV folosește în primul rând transmiterea simultană pe baza protocolului de management al grupului de internet (IGMP) versiunea 2 pentru transmisii TV în direct și protocolul de streaming în timp real pentru serviciile la cerere[Wiki].

Standardele compatibile de compresie video sunt H.264, Windows Media Video 9 și VC 1, DivX, XviD, Ogg Theora și MPEG-2 și -4. Televiziunea Digitală se bazează pe o schemă de compresie și codare cunoscută ca MPEG-2. În fiecare imagine, standardul MPEG-2 înregistrează imaginea fără să arate că ar lipsi ceva. În frame-ul ulterior, software-ul înregistrează doar schimbări ale imaginii și lasă restul imaginii așa cum este în frame-ul anterior. MPEG-2 reduce cantitatea de date aproximativ de la 55 la 1. MPEG-2 este deja standard industrial pentru video DVD și o parte pentru sistemele de broadcast pentru sateliții de televiziune. Procedeul de compresie reduce calitatea imaginii de la ce vede camera digitală din studio. În orice caz, MPEG-2 este foarte bun la eliminarea oricărui detaliu de imagine pe care oricum ochiul uman îl ignoră. Calitatea imaginii este foarte bună și mult mai bună decât cea a televiziunii analogice. IPTV-ul se poate transmite la fel ca și serviciu de acces web prin mai multe tehnologii ca de exemplu: cabluri coaxiale, DSL, fibră optică, wireless, sau chiar până și prin liniile de tensiune. Indiferent de modul de transmisie a IPTV-ului, caracteristicile sale sunt similare. IPTV-ul de regulă operează într-o rețea privată și nu pe Internet. Într-o rețea privată proiectată pentru IPTV providerul poate garanta calitatea serviciului. O astfel de rețea are o viteză de trafic mai mare decât o rețea IP normală. Într-o rețea IPTV, semnalul pentru TV are o prioritate mai mare decât restul servicilor, astfel serviciul TV este instantaneu, nemaifiind implicat niciun timp de așteptare pentru download. Rețele IPTV pot fi construite pentru a servi milionane de utilizatori sau doar câteva sute. Rețelele pot fi naționale și pot transmise sute de canale TV pe suprafețe de mii de kilometri. Rețelele mici pot servi doar o comunitate locală și să transmită doar câteva zeci de canale. În ambele cazuri, costurile echipamentului central și al rețelei de transmisie sunt esentiale pentru o afacere profitabilă[Wiki].

FACILITATI

Exista mai multe caracteristici cheie care diferentiaza IPTV de alte aplicatii video care utilizeaza retele IP. Dintre acestea se pot aminti:

Fluxuri continue de conținut: IPTV este proiectat pentru a trimite fluxuri de
continut video la fiecare utilizator. Aceste fluxuri sunt continue. Fiecare telespectator poate selecta fluxul pe care doreste sa il vizioneze, cu conditia sa o faca atunci cand fluxul este in desfasurare. Acest proces este identic cu cele furnizate de catre difuzorii locali, companiile CATV, furnizorii prin satelit, acolo unde utilizatorii serviciilor pot schimba canalul pe care il privesc, dar nu pot schimba continutul canalelor. Desigur, mai multi furnizori de IPTV ofera sevicii VOD (Video on Demand) si alte servicii interactive folosindu-si retelele IP, in acelasi timp acestea putand fi furnizate si in alte scopuri[2].

Canale multiple: continutul principal livrat prin retelele IP este produs de o serie de retele de transmisie si livrat catre un numar extins de utilizatori. Telespectatorii aleg de obicei canalul pe care doresc sa se uite interactionand cu un IPTV STB (IPTV Set-top box). Acest lucru poate fi facut pur si simplu prin introducerea numarului canalului dorit cu ajutorul unei telecomande, sau facand o selectie dintr-un EPG (Electronic Program Guide)[2].

Formatul de continut uniform: cele mai multe sisteme IPTV folosesc doar un singur format de codificare video (sau, eventual, două) pentru fiecare tip de conținut.
Alegerile de obicei variază de la MPEG-2 sau MPEG-4 la VC-1. Furnizorii IPTV
vor alege, de obicei, un format de compresie și o rata de bit pentru toate semnalele video SD si o alta combinatie pentru cele HD. Acest lucru simplifica mult managementul de ansamblu al sistemelor de tip IPTV, permitand existenta unei structuri uniforme a acestora si reducand povara care care pe umerii tehinicienilor care se ocupa de mentenanta. De asemenea se simplifica stuctura STB eliminand necesitatea de a suporta motoare de decompresie multiple. Desigur ca aceasta abordare impune faptul ca orice continut care nu se afla intr-un format corespunzator sa fie convertit cand ajunge la sistemul IPTV[2].

Retea de livrare privata: In scopul de a transmite canale cu continut video continuu catre mii de telespectatori in mod repetitiv, retele IPTV trebuie prevazute si controlate cu atentie. Aceasta sarcina este foarte descurajatoare pe o retea privata, unde tot continutul video sau alt trafic de retea poate fi controlat. Aceasta sarcina ar fi imposibila pe Internet.

Vizualizarea cu ajutorul dispozitivelor set-top box: rolul unui STB este extrem de important pentru o rețea IPTV. La un nivel minim, acesta trebuie să primească un flux video IP, sa reasambleze pachetele de date în ordinea corectă, să decodeze semnalul video, și să producă o iesire care poate fi vizualizata la un televizor (sau proiector). STB, în mod normal, servește ca terminus pentru reteaua IPTV, așa că trebuie să fie capabil sa primeasca comenzi de la telecomanda utilizatorului și sa le trimita în rețea pentru acțiune. Poate fi nevoie, de asemenea, de un fel de inteligenta artificiala care sa genereze texte sau alte elemente grafice pentru a comunica cu telespectatorul[2].

CAPITOLUL 2

ARHITECTURA IPTV

2.1. GENERALITATI

Fig. 2.1. Arhitectura unui sistem IPTV

Retelele IPTV sunt construite, in principal, din servere, gateway-uri, conexiuni de acces si dispositive de afisare a continutului TV. Serverele controleaza accesul la sistemul global si procesarea cererilor de conectare la diverse canale, in timp de gateway-urile convertesc datele din reteaua IPTV in semnale care pot fi folosite de catre telespectatori.

Agregarea de continut – este procesul de combinare a mai multor surse de conținut pentru distribuirea prin intermediul altor canale de comunicare. Continutul poate fi colectat sau furnizat prin linii de comunicație (linii închiriate), sisteme de radio (prin satelit), sau prin intermediul DVD-urilor sau casetelor VHS (Video Home System)[8].

Headend-ul – notiunea de headend semnifica partea unui sistem de televiziune care selectează și procesează semnalele video pentru distribuție într-o rețea de televiziune corespunzatoare. La headend sunt folosite o mare varietate de echipamente, inclusiv antene si antene de satelit pentru a primi semnale, preamplificatori, convertoare de frecventa, modulatoare și demodulatoare, procesoare, sau dispozitive de codare si decodare. Un sistem poate interconecta headend-uri în diferite regiuni geografice[8].

Reteaua de baza – este partea centrala a unei retele dintr-un sistem de comunicare. Ea asigura, in prima instanta, interconectarea si transferul de date intre retelele periferice. Rețelele de bază pentru sistemele de IPTV pot fi inele de fibră optică, care pot distribui in acelasi timp semnale de televiziune transmise simultan intr-o arie georgrafica de mare intindere, oferind, pe de alta parte, si conexiuni la alte surse de media (cum ar fi conectarea la un studio de televiziune). Reteaua de baza mai poate fi folosita si pentru conectarea individuala la programe care fac parte din aplicatii la cerere (Video on Demand)[8].

Reteaua de acces – este o parte a unei rețele de comunicații (cum ar fi rețeaua publică de telefonie), care permite abonaților individuali sau dispozitivelor sa se conecteze la rețeaua de bază. Retelele de acces din sistemele IPTV pot utiliza DSL, cable modem (un tip de modem care ofera comunicare bidirectionala de date), linii optice etc.

PDN (Premises Distribution Network) – o retea de tip PDN este formata din echipamente si elemente software, care sunt utilizate pentru a transfera date acasa la abonat. PDN este utilizata pentru a conecta terminale (computere) și dispozitive media (cum ar fi set-top box) intre ele si la conexiunile de retea pe arii largi. Pot folosi cablu Ethernet, LAN-uri wireless, sau linii telefonice pentru transferul de date[8].

Dispozitivele de vizualizare – sunt o combinatie de hardware si software care pot converti imaginile, sau semnalele video si audio intr-o forma care sa poata fi experimentata de catre oameni. Aceste dispozitive pot fi prevazute cu suport pentru diferite formate media si formate de compresie, putand fi capabil să comunice folosind mai multe tipuri de rețele de acces și de protocoale de streaming[8].

CAPITOLUL 3

TEHNOLOGII DE DISTRIBUTIE

3.1. TIPURI DE RETELE

Una dintre problemele principale cu care se confruntă furnizorii de servicii IPTV este oferirea unei latimi de banda suficient de mare în segmentul de rețea care se află între reteaua de bază si casa utilizatorului care priveste. Există mai multe tipuri diferite de rețele de acces în bandă largă, care sunt suficient de scalabile pentru a satisface cerințele de lățime de bandă ale sistemelor IPTV: retele construite cu fibra optica, retele de tip DSL (Digital Subscriber Line), retea pe baza de cablu coaxial, retele bazate pe satelit, retele in care e folosita o conexiune wireless in banda larga, retele via Internet. Acestea sunt folosite in functie de alegerea fiecarui furnizor.

3.1.1. RETELELE CONSTRUITE CU FIBRA OPTICA

Retele care utilizeaza fibra optica au fost folosite de multi furnizori de servicii de-a lungul ultimelor decade. Avand in vedere o scadere a costurilor materialelor in ultimii ani, interesul in utilizarea retelelor pe baza de fibra optica a crescut semnificativ. Aducerea tehnologiilor ce folosesc fibre și a posibilitatilor unor benzi de latimi mai mari mai aproape de utilizator poate fi realizata folosind una dintre următoarele arhitecturi de rețea:

FTTRO (Fiber to the regional office) – se referă la instalarea de fibra de la centrul de date IPTV pana la cel mai apropiat sediu regional deținut de o companie de telecomunicații sau cablu. Cablurile de cupru existente sunt apoi utilizate pentru a transporta semnale de la sediul regional la utilizatorul IPTV[1].

FTTN (Fiber to the neighbourhood) – presupune instalarea de fibra de la centrul de date IPTV la un nod de cartier. Acest nod este situat, în general, mai puțin de 1,5 kilometri distanta de abonat. Un alt mecanism, cum ar fi Digital Subscriber Line (DSL) realizat din sarma de cupru este apoi utilizat pentru a face conexiunea finala catre client. FTTN permite utilizatorilor să primească un pachet complet de servicii platibile, inclusiv pe bază de IPTV, televiziunea de înaltă definiție și video la cerere (VoD).

FTTC (Fiber to the curb) – implica instalarea de fibra optica pe o arie de maxim 300 de metri in jurul unei case sau cladiri. Este folosit un cablu coaxial sau un cablu de cupru pentru a stabili o conexiune de la cablul optic a carui terminatie este intr-o carcasa situata pe marginea trotuarului la poarta de acces rezidentiala localizata in cladirile abonatilor IPTV.

FTTH (Fiber to the home ) – in acest fel intregul traseu de la centrul de date IPTV pana la domiciliul utilizatorului este conectat cu fibra optica. Retelele optice de tip FTTH sunt capabile sa ofere volumuri mari de date la telespectatori. Arhitectura de acest gen este de asemenea destul populara datorita costului relativ egal cu cel al retelelor cu cablu de cupru si sprijina natura interactiva a serviciilor IPTV.

FTTA (Fiber to the apartment) – reteaua de tip FTTA presupune instalarea unui numar de cabluri de fibra optica intre un hub central situat, de obicei, in subsolul unui bloc, si fiecare apartament in parte.

Furnizarea arhitecturilor enumerate se face in general prin doua variante: retele optice pasive (PON) si retele optice active (AON)[1].

Retelele de tip PON utilizeaza la scara larga cabluri de fibra optica si componente optice. Se folosesc unde luminoase de culori diferite pentru a transmite datele de-a lungul retelei si nu necesita componente electrice intre centrul de date IPTV si punctul destinatie. O astfel de retea este formata dintr-o terminatie de linie optica, OLT, localizata in centrul de date IPTV si terminale de retea optica, ONT, care sunt amplasate in cladirile utilizatorilor. OLT-urile utilizeaza la randul lor cabluri de fibra optica si splittere care sunt niste componente pasive. Aceasta folosire a elementelor pasive pentru ghidarea undelor de lumina prin retea elimina necesitatea de alimentare de la distanta, reducand astfel costurile operationale si de mentenanta.

Retelele de tip AON fac uz de componente electrice intre utilizatorii IPTV si centrul de date. In particular, reteaua AON utilizeaza switch-uri Ethernet care se afla intre centrul de date IPTV si punctul terminus al unei retele de fibra optica.

3.1.2. RETELELE DE TIP DSL

Lățimea de bandă este o problemă-cheie în furnizarea de servicii IPTV de ultimă generație. Acest lucur este valabil mai ales pentru bucla locală DSL. Multe dintre retelele de banda larga de tip DSL sunt construite in jurul standardelor DSL tipice, care pur si simplu nu sunt capabile sa raspunda cererii in continua crestere pentru servicii video de mare viteza. Cresterea de performanta necesara pentru IPTV poate fi obtinuta prin dezvoltarea de noi tehnologii de tip DSL precum ADSL, ADSL2+ sau VDSL.

3.1.2.1. ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) este cel mai popular tip de tehnologie DSL folosit in retelele de telecomunicatii pe glob. ADSL este o tehnologie de conexiune punct-la-punct. Aceasta caracteristica permite furnizorilor din domeniul telecomunicatiilor sa livreze servicii de banda larga cum ar fi video IP prin linii telefonice de cupru deja existente. Se numeste „asimetric” deoarece transmisia informatiilor de la un centru de date sau de la un sediu regional la dispozitivul utilizatorului se face mai rapid decat transmisia in sens invers[1].

Prin utilizarea tehnicilor de specialitate, ADSL permite, de obicei, o rată de 8 Mbps pe downstream și o rată de 1,5 Mbps pe upstream. Prin urmare, o singură conexiune ADSL este
suficientă pentru a suporta simultan două canale TV transmise in format standard MPEG-2 si o conexiune la internet de mare viteza. Dezavantajul major al ADSL este faptul ca este o tehnologie sensibilă la distanță, astfel ca abonații din apropierea centrului de date primesc un serviciu de calitate mai mare decât cei aflati la distanta mai mare. Un serviciu ADSL tipic este limitat pentru casele aflate la maxim 4 km distanta de cel mai apropiat sediu regional.

Din punct de vedere tehnic, liniile telefonice au fost inițial concepute pentru a suporta transmiterea traficului de voce de frecvență redusa. Traficul care este trimis într-o linie telefonică la frecvențe înalte este expus, în mod normal, distorsiunilor și interferențelor. Atribuirea corecta a lățimii de bandă a unei linii telefonice ajuta la minimizarea interferențelor și creșterea ratelor de date. Alocarea frecventelor intr-un circuit ADSL rezerva pana in 4KHz pentru serviciul telefonic existent, in timp ce canalele de date pe downstream si upstream ocupa gama de frecvente 26KHz-1,1 MHz.

Un echipament folosit intr-o retea ADSL consta din urmatoarele:

Un modem ADSL – care de obicei se conecteaza prin USB sau printru cablu Ethernet de la reteaua sau PC-ul de acasa la linia DSL.

Un separator POTS (Plain Old Telephone Service) – folosit pentru separarea semnalelor de date de semnalele de voce. Frecventele joase sunt transmise la telefon, iar cele inalte la reteaua de acasa.

Un DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) – primește conexiunile abonaților prin cablu de cupru, acestea devin agregate, iar apoi se conectează inapoi la centrul de date IPTV printr-o rețea de mare viteză pe bază de fibră optica[1].

Fig. 3.1. IPTV printr-o retea de tip ADSL

Tehnologia ADSL este ideala pentru o gama larga de servicii interactive, insa cu toate acestea nu este si solutia optima pentru furnizarea continutului IPTV din urmatoarele motive:

Rata de date – ADSL permite o rata de 8 Mbps, suportand 2 canale in format standard si ceva trafic pe Internet. Nu va fi in stare indeplineasca nevoile furnizorilor de a oferi canale in format HD utilizatorilor.

Interactivitatea – Din cauza caracteristicii asimetrice, rata de upload e mai mica decat rata de download.

3.1.2.2. ADSL2

Familia de standarde ADSL2 a fost creata pentru a răspunde cererii crescute pentru capacitatea de a suporta aplicatii precum IPTV care necesita latimi de banda largi. Exista 3 membri diferiti ai familiei ADSL2: ADSL2, ADSL2+ si ADSL-Reach Extended.

ADSL2 – a inclus unele de îmbunătățiri la standardul ADSL inițial, și anume, rate de date mai mari pe downstream.

ADSL2+ – permite furnizorilor de servicii de rețea sa ofere viteze de până la 20 Mbps pentru abonații care trăiesc la o distanță de aproximativ 1,5 kilometri de sediul central al providerului. Functioneaza in banda de frecvente 138 KHz – 2,208 MHZ.

ADSL-Reach Extended – mareste distanta maxima posibila dintre abonati si sediul furnizorului la 6 kilometri[1].

3.1.2.3. VDSL

VDSL (Very high speed Digital Subscriber Lines) – este cea mai noua si sofisticata tehnologie DSL si a fost dezvoltata pentru a reduce pe cat se poate lipsurile celorlalte variante de ADSL. Suporta rate de date uriase care permit furnizorilor sa ofere in mod lejer abonatilor IPTV o gama variata de servicii, inclusiv Video on Demand, sau transmisia unei multitudini de canale in format HD.

Principalul avantaj al sistemelor de DSL pentru IPTV este faptul că se utilizează fire existente, care funcționează deja în cele mai multe case în jurul lumii. Pe de alta parte, toate sistemele DSL trebuie sa faca un compromis intre distanta si largimea de banda. Cu alte cuvinte, viteza de acces la DSL se reduce odata cu cresterea distantei dintre abonatul IPTV si sediul furnizorului[1].

Fig. 3.2. Comparatie intre tipurile de DSL

3.1.3. RETELELE CARE FOLOSESC CABLU TV

Daca intr-o anumita regiune este disponibila o retea de televiziune prin cablu, atunci utilizatorii au acces la IPTV dintr-o retea bazata pe o tehnologie hibrid fibra optica/cablu coaxial (HFC). Retelele care folosesc tehnologia HFC au mai multe caracteristici care le fac ideale pentru abordarea noii generatii de servicii de comunicare:

Retelele HFC sunt capabile de transmisia simultana a serviciilor analogice si digitale. Este un atribut esential pentru operatorii retelelor care furnizeaza servicii digitale si IPTV abonatilor in mod progresiv

Tehnologia HFC îndeplinește cerințele de capacitate extinsă și fiabilitate a unui sistem IPTV. Caracteristica de capacitate crescuta a sistemelor HFC permite operatorilor de retea sa adauge in mod treptat servicii fara a realiza mari modificari in arhitectura retelei.

Caracteristicile fizice ale cablurilor coaxiale și ale fibrelor optice sprijina o rețea care funcționează la rate de mai multi gigabiti pe secunda.

3.1.3.1. FURNIZAREA SERVICIILOR IPTV PRINTR-O RETEA PE BAZA DE CABLU TV

Dezbaterea în legatura cu industria de cablu TV pentru a începe efectuarea de trafic video pe o arhitectură bazată pe IP continua.

Trecerea de la o retea bazata pe radiofrecventa la un mediu SDV (switched digital video) bazat pe IP necesita instalarea unei seriii de noi echipamente variind de la rutere pana la set-top box-uri IP si switch-uri de mare viteza. Unele din avantajele implementarii unui mediu SDV includ:

O cantitate mare de lățime de bandă de rețea este eliberata ca urmare a faptului că
operatorul trebuie sa transmita un singur canal TV la un set-top box al abonatilor.

Acest lucru contrastează destul de puternic cu sistemele tradiționale unde toate
canale din gama operatorului sunt difuzate în întreaga rețea, iar canalele neutilizate ocupă încă de lățime de bandă.

Lățimea de bandă libera permite operatorilor de cablu sa furnizeze conținut si servicii IPTV către abonații lor.

Operatorii de cablu pot monitoriza si măsura cu precizie ce conținut video este urmărit de către fiecare dintre abonații săi. Aceasta este o caracteristică importantă pentru operatorii
care doresc să genereze venituri prin publicitate[1].

Din punct de vedere tehnic un sistem IPTV tipic prin cablu reprezintă un amestec dispozitivele hardware IP si RF, care sunt folosite pentru a transporta semnalul video de-a lungul rețelei. In figura urmatoare se poate observa o astfel de arhitectura:

Fig. 3.3. Arhitectura IPTV care foloseste tehnologii IP si RF

3.1.4. IPTV PRIN RETELE WIRELESS

3.1.4.1. WIMAX FIX

Wimax este o tehnologie de transmisie fara fir de mare capacitate care este considerata o „ruda” apropiata a familiei Wi-Fi a standardelor wireless. Definește un număr de servicii care sunt conforme cu standardul IEEE 802.16. Forumul WiMAX, o asociație industriala, este responsabila pentru elaborarea specificațiilor WiMAX, promovarea tehnologiei și gestionarea certificarii globale de produse WiMAX. Figura 3.4 arată o diagramă simplificată a două celule de difuzare WiMAX conectate care furnizeaza conținut video la un număr de utilizatori IPTV[1].

Fig. 3.4. Diagrama bloc simplificata a unui sitem WIMAX care faciliteaza traficul IPTV

WIMAX-ul fix are urmatoarele caracteristici tehnice:

Frecventele de functionare: WIMAX va functiona in cadrul benzilor de frecventa autorizate sau nautorizate. Aceste benzi au fost alocate de catre diferite organisme de reglementare in comunicatii din intreaga lume. Benzile autorizate sunt opțiunea preferată a frecventei de operare pentru aplicațiile în timp real, cum ar fi IPTV, deoarece există mai puține șanse de interferență. WIMAX-ul fix operează intre frecventele 3400-3600 MHz[1].

Nivelul fizic al WIMAX: manufacturierii de echipamente trebuie sa aleaga o optiune atunci cand realizeaza produse:

Optiunea Single Carrier

Optiunea OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) este cea mai populara alegere a nivelului fizic pentru cei mai multi manufacturieri de echipamente WIMAX datorita abilitatii sale de a trata problema propagarii pe mai multe cai. Asta inseamna ca tehnologiile WIMAX bazate pe OFDM sunt potrivite pentru furnizarea de servicii IPTV.

Optiunea OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)

Nivelul MAC al WIMAX: nivelul MAC este divizat in 3 subnivele:

Convergence Sublayer (CS) – Scopul principal al acestui substrat este de a interfața cu straturile superioare în modelul WiMAX

MAC Common Part Sublayer (MAC CPS) – Acest subnivel are grija de functionalitatile principale ale MAC precum securitatea, gestiunea conexiunilor, accesul la reteaua fizica

Privacy Sublayer (PS) – Dupa cum o sugereaza si numele, gestioneaza autenticitatea abonatilor IPTV si criptarea continutului video[1].

Nivelul transport al WIMAX: este folosit TCP/IP standard pentru asigurarea furnizarii serviciilor IPTV.

Intervalele de transmisie: WiMAX are o viteză maximă teoretică de aproximativ 60 Mbps
într-o zonă de acoperire de 6-10 km. Aceasta variază în functie de implementări și furnizorii de echipamente. Presupunând că ratele susținute sunt corect prevăzute, aceste valori vor permite abonatilor din zona de acoperire WIMAX sa acceseze serviciile IPTV cu usurinta.

3.1.4.2. WIMAX MOBIL

In timp ce WIMAX-ul fix nu poate fi folosit pentru serviciile de transmisie intr-un mediu mobil, WIMAX-ul mobil inlatura acest neajuns. Functioneaza in mai multe benzi autorizate, 2,5-3,8 GHZ, 3,3-3,8 GHz, 3,4-3,8 GHz si prezinta cateva atribute cheie pentru transport in aplicatiile si serviciile IPTV.

Aceasta tehnologie suporta viteze de varf in trasmiterea datelor de aproximativ 32-46 Mbps. Acest lucru permite livrarea de continut de inalta definite catre receptoarele mobile.

Se utilizeaza tehnologii de genul OFDMA pentru a permite telespectatorilor IPTV sa acceseze o transmisie multicast de canale TV în zonele geografice care sunt sensibile la difuzarea pe cai multiple.

Se integrează cu subsistemul multimedia (IMS), care simplifică interoperarea
între aplicațiile IPTV și alte servicii bazate pe IP, cum ar fi accesul la Internet de mare viteză și VoIP.

Mobile WiMAX oferă sprijinul pentru o calitate avansată a mecanismelor serviciilor (QoS), lucru care este benefic pentru aplicațiile în timp real, cum ar fi IPTV[1].

3.2. PROTOCOALELE FOLOSITE

În sistemele IPTV standard, protocoalele care stau la baza sunt: Real Time Streaming Protocol (RTSP), Real-Time Transport Control Protocol (RTCP), Real-time Transport Protocol (RTP), Internet Group Management Protocol (IGMP), Protocol Independent Multicast (PIM), User Datagram Protocol (UDP), iar cele mai importante sunt primele trei[Wiki].

RTSP e utilizat pentru a controla sesiunea dintre client și server. De exemplu, include comenzi pauză și pornire a fluxului video. Acesta acționează ca aparatul de la distanță și e folosit exclusiv pentru a emite comenzi, fluxul nu va fi niciodata transportat prin intermediul RTSP. A fost conceput pentru a lucra cu orice protocol de transport și, prin urmare, nu este legat de niciun astfel de protocol special[3].

RTP include 2 parti strans legate: o parte de date si una de control. Prima este un protocol marunt care mentine proprietatile in timp real precum: timpul, reconstructia, monitorizarea livrarii, securitate, indentificarea continutului si detectarea pierderilor.

Protocolul functioneaza bine pentru fluxul continuu de media si suporta o larga varietate de formaturi audio si video..Cu alte cuvinte, cromometrele de la mai multe streamuri sunt aliniate ca sa se asigure ca abonatii IPTV au o calitate buna a imaginii si ca sunetul se sincronizeaza cu imaginea[1].

RTCP sau partea de control a RTP monitorizeaza calitatea serviciilor IPTV in timp real. Functia sa principala este sa lucreze cu protocoale precum UDP pentru a oferi informatii de feedback centrului de date IPTV despre calitatea informatiei livrate si receptionate. Tipurile de informatie din feedback variaza in functie de cate pachete IPTV au fost pierdute in timpul traversarii retelei, pana la intarzieri in livrarea pachetelor IPTV[3].

3.3. STANDARDELE DE COMPRESIE FOLOSITE

3.3.1. MPEG-4

Formatul MPEG-4 a fost dezvoltat pentru aplicațiile multimedia de streaming de pe Internet. Un video codat în format MPEG-4 va avea o bună calitate video sau audio atunci cand este difuzat online, fiind conceput exact in acest scop. cum este conceput pentru o astfel de rețea sau o aplicație multimedia. Cu formatul MPEG-4, este posibila si video-conferinta.

Comparativ cu fisierele MPEG-2, MPEG-4 sunt mai mici din punctul de vedere al memoriei ocupate. Acest lucru se datorează faptului că algoritmul de compresie al MPEG-4 este conceput pentru a crea fișiere, care pot fi transportate pe Internet și transmise pe mai multe platforme de rețea.

Compresia MPEG-4 este destul de complicată în comparație cu compresia MPEG-2, deoarece este conceputa pentru a realiza clipuri video de înaltă calitate pentru aplicatii multimedia, la o rată de biți relativ scăzută. Compresia MPEG-4 elimina bitii redundanti prin compararea a mai multe cadre in acelasi timp. Este un format de compresie mai versatil in comparatie cu MPEG-2.

Fișierele MPEG-4 au o rată de biți mica (cativa Kbites pe secundă) si o lățime de bandă de aproximativ 64 kbps. Acest lucru se datorează faptului că formatul este proiectat pentru aplicații de rețea[10].

3.3.2. H.264

Are un continut tehnic asemanator cu cel al MPEG-4 si este pe unul dintre cele mai importante formate in industria video digitala, indiferent de platforma de redare. Este folosit si sustinut de playere binecunoscute precum Youtube, Adobe, Apple iTunes.

Intenția din spatele proiectului H.264 a fost de a oferi o calitate video bună, la rate de biți în mod substanțial mai mici decât in cazul standardelor anterioare. Un obiectiv suplimentar a fost de a oferi o flexibilitate suficientă pentru a permite standardului să fie aplicat la o varietate largă de aplicații pe o mare varietate de rețele și sisteme.

H.264 ofera predicție „multi-picture inter-picture”, inclusiv caracteristici cum ar fi utilizarea imaginilor anterior codate ca referințe într-un mod mai flexibil decât în ​​ultimele standarde, permitand până la 32 de imagini de referință care urmează să fie utilizate. In plus, ofera precizie „quarter-pixel” pentru compensarea miscarii.

Este o varianta atractiva pentru livrarea de continut HD si este disponibil pentru oricine doreste sa il implementeze[11].

CAPITOLUL 4

SERVICII IPTV

4.1. SERVICII PAY-PER-VIEW

Un sistem Pay-Per-View (PPV) permite doar utilizatorilor autorizati sa urmareasca un anumit eveniment (de exemplu, un film sau un meci de fotbal). Comandarea unui eveniment PPV poate avea loc doar dupa un program desemnat. Programul desfasurat de cei mai multi operatori se deschide cu aproximativ 2 saptamani inainte de inceperea evenimentului si se inchide la 10 minute dupa ce evenimentul incepe. Plasarea unei comenzi in afara acestui program va ramane fara rezultat sau va duce la comandarea unui eveniment diferit de cel dorit. O anumita aplicatie TV este de obicei folosita pentru a comanda un eveniment PPv. Aceasta este ori stocata local de set-up box, ori descarcata de pe retea in memorie. Aplicatia contine de obicei diferite meniuri care permit abonatului sa caute evnimentele din ziua respectiva, de saptamana urmatoare sau cele care apar in curand. Aspectul amplasarii meniului poate fi personalizat si este unic la fiecare furnizor. Ca sa comande, abonatul selecteaza evenimentul utilizand o telecomanda si introducand un cod secret. Odata ce un cod valabil a fost introdus, comanda are loc si drepturile de a urmari un eveniment revin telespectatorului. Canalul PPV este decodat si abonatul poate urmari evenimentul. Utilizarea unei aplicatii TV interactive automatizeaza procesul de comandare a evenimentelor PPV.

4.2. SERVICI VIDEO ON DEMAND

Un system VoD (Video on Demand – Video la cerere) permite abonatilor situati in diferite locatii geografice sa comande un program sau un film cand si unde doreste. Acest lucru contrasteaza cu vizionarea traditionala, in care programele si show-urile sunt transmise dupa un orar predefinit. Printre beneficiile cheie ale unui utilizator al sistemului VoD se numara:

Urmarirea oricarui program la o ora convenabila pentru el si inlaturarea nevoii de a mai face un drum pana la un centru de inchiriere .

El controleaza ce urmareste, cand doreste. In plus, VoD permite telespectatorilor sa opresca, porneasca sau sa deruleze inainte si inapoi continutul video.

Ofera acces instantaneu la o larga varietate de continut convingator si de inalta calitate.

VoD ofera utilizatorilor IPTV o gama larga de aplicatii la cerere.

Push VoD

Push VoD se bazeaza pe faptul ca continutul video este impins de pe un server VoD pe un hard disk al unui dispozitiv IPTV al abonatului. Acest transfer de continut are loc in mod normal in afara orelor de varf, spre exemplu noaptea tarziu sau in week-end. In spatele acestui model se afla dorinta de a reduce blocajele latimilor de banda care pot aparea cand un numar de clienti VoD IPTV urmaresc in acelasi timp continutul fluxurilor. Cantitatea de continut VoD stocata pe set-top box depinde de formatul compresiei folosite si de dimensiunea har-disk-ului. Tipul continutului VoD si rata de reimprospatare se bazeaza pe preferintele personale definite de abonat in timpul inregistrarii pentru acest serviciu.

Movie-on-Demand (MoD)

MoD (Film-la-cerere) este clar cel mai intalnit tip de aplicatie VoD si se defineste ca fiind livrarea la cerere a video-urilor cu calitate de DVD pe o retea digitala. Lista filmelor descarcabile si perioada lor de valabilitate este determinate de furnizor.

Subscriber VoD (SVoD)

SVoD foloseste aceeasi infrastructuera de distributie ca si MoD. Precum sugereaza si numele,acesta este un serviciu bazat pe abonare, unde abonatii sunt taxati printr-o chitanta lunara fixa. Aceasta taxa ofera abonatilor posibilitatea sa urmareasca un pachet de filme la cerere dupa propriul lor program. De exemplu, intregul program al unui canal national dintr-o tara oarecare, poate fi inregistrat si stocat pe un server VoD pentru o anumita perioada de timp. Abonatului serviciului SVoD I s-ar permite atunci sa priveasca continutul canalului dupa propria preferinta.

Television-on-Demand (ToD)

ToD este simplu o noua metoda de a privi la TV. ToD este implementata inregistrand programe TV televizate in timp real. Aceste programe inregistrate sunt codate si stocate pe un grup de servere video. Odata stocate pe server, canalele Tv pot fi urmarite in orice moment. Din perspectiva unui furnizor de servicii, implementarea acestei aplicatii necesita spatiu de depozitare in plus pe disc si hardware pentru a coda semnalele digitale de la diferite surse in timp real.

High Definition VoD (HDVoD)

Precum sugereaza si numele, HDVoD permite abonatilor sa descarce o varietate de video-uri HD pentru a le urmari la ecran plat HD sau la televizor.

Internet VoD (IVoD)

Odata cu cresterea popularitatii benzii largi din ultimii ani, uzul Internetului public ca forma de acces la continutul la comanda (on demand) a crescut. Depozitul de continut folosit de sistemele IVoD este dezvoltat prin parteneriate cu producatori si distribuitori de filme. Continutul este de obicei oferit catre consumatori pe baza de PPV si este accesat printr-un PC standard sau un set-top box IPTV.

Free on Demand (FoD)

FoD ofera consumatorilor acces gratuit la un depozit care poate include programe, filme sau videoclipuri muzicale.

4.3. APLICATII IPTV INTERACTIVE

Pe langa serviciile standard de oferire a continutului TV traditional catre telespectatorii aflati intr-o retea IP privata, IPTV aduce in plus si interactivitatea. Aceasta permite furnizorilor de servicii sa isi diferențieze ofertele catre abonati. Consumatorii beneficiaza astfel de sute de canale si au acces la o gamă larga de servicii interactive de televiziune.

4.3.1. IPTV EPG (ELECTRONIC PROGRAMMING GUIDE)

Un IPTV EPG afișează orarul si informațiile legate atat de programul in curs cat si de alegerile viitoare ale programelor care vor fi difuzare. Se afișează conținutul canalului curent într-o fereastră și permite abonaților de IPTV sa selecteze un alt canal. Abonații utilizeaza tastele săgeată de pe telecomanda pentru a evidenția și a selecta diferite opțiuni. Funcțiile unui IPTV EPG standard pot include următoarele:
• Afisarea orarelor săptămânale ale canalelor IPTV.
• Inregistrare video automată
• Alertarea abonații cu privire la sosirea unor noi e-mailuri.
• Reamintirea telespectatorilor atunci când un program selectat este pe cale sa fie afișat.
• Restricționarea accesului la canalele de televiziune care sunt considerate inadecvate.
• Permite abonaților sa gaseasca programe, cu o anumita temă, la o anumita ora sau data.
• Controlul dispozitivelor de stocare pe disc, în set-top box-urile IP.
• Previzualizarea anumitor programe si personalizarea vizionarii TV.

In arhitectura unui IPTV EPG exista 3 componente majore, și anume: un generator de metadate, un server de aplicație EPG situat in centrul de date IPTV, precum și o aplicație EPG client localizata in dispozitivul IPTV al abonatului.

Fig. 4.1. Un sistem IPTV EPG

Generatorul de metadate

EPG-ul necesita date de planificare pentru a permite privitorului să primească informații referitoare transmisiunea IPTV și la serviciile la cerere.Termenul tehnic pentru aceste date este de metadate. Generatorul de metadate este centrul unui sistem IPTV EPG, iar IPTV permite furnizorilor de servicii sa obitina, editeze, genereze și să ofere aceasta planificare in intreaga rețea. Metadatele IPTV sunt de obicei formatate în XML. Se combină informațiile legate de continutul video atat de la furnizorul de servicii cat si de la operatorul de rețea. Tipurile de metadatele furnizate de un sistem IPTV pot include unele dintre următoarele elemente:

• numele canalului IPTV
• descrierea canalului IPTV
• logo-ul canalului IPTV
•furnizorul canalului IPTV
• site-ul Web al furnizorului canalului IPTV
• titlul programului in curs
• orele de incepere si terminare ale programului
• opțiunile de limbă ale programului
• descrierea detaliată a conținutului programului
• standardele de rating
• indicatori de aspect ai continutului
• un indicator al disponibilitatii capturilor

• o descriere a oricăror anunțuri încorporate
• tehnici de compresie utilizate atât la conținutul audio cat și pe cel video
• prețurile și condițiile de acces pentru diferite elemente de conținut IPTV
• timpul de distribuție rezervat livrarii în întreaga rețea IP
• descrierea protocoalelor și a mecanismului utilizat pentru livrarea continutului
• durata Preview pentru IP-VoD activelor
• drepturile de înregistrare
• aplicabilitatea de conținut la anumite tipuri de dispozitive IPTV ale utilizatorilor
• vizualizarea profilurilor utilizatorilor IPTV

Ca și în multe dintre tehnologiile utilizate de sistemele IPTV, in ultimii ani au aparut o serie de standarde. Cele mai de succes doua formate utilizate de către lumea televiziunii sunt MPEG-7 și TVAnytime.

4.3.2. ALTE APLICATII INTERACTIVE

IPTV Browsing
Navigarea pe Web este o componentă cheie a unui sistem de IPTV. Deoarece multe pagini web nu sunt adaptate pentru vizualizarea pe televizor, unii operatori de rețea oferă un browser încorporat in set-top box-ul IP . Astfel de software pot fi furnizate ca parte a unei platforme middleware.

IPTV E-mail

Odată cu apariția de IPTV,serviciul de e-mail este acum gata pentru sa intre în sufrageria oricui. Componentele majore ale unui sistem IPTV e-mail complet includ software-ul rezident în dispozitivul IPTV al abonatului, o serie de protocoale de comunicație, servere, precum și un firewall situat in centrul de date IPTV.

Digital Video Recording (DVR)

Trebuie incorporate un hard-disk in set-top box-ul IP pentru a permite functionalitatea DVR. In acest fel IPTV ofera posibilitatea selectarii programelor si inregistrarii unui continut TV live pe un hard disk local.

Instant Messaging IPTV
Această aplicație utilizează tehnologia „prezence” pentru a permite abonaților să isi utilizeze televizoarele pentru a participa la diverse forumuri de chat. Furnizorul de servicii de rețea decide cu privire la tipurile de forumuri care sunt disponibile la baza lor de clienti. Din punct de vedere tehnic operatorul de IPTV are trebuie sa instaleze un server de chat în headend. Serverele de chat sunt ușor de personalizat și se integreaza perfect cu bannere de publicitate.Aplicatia IPTV are o memorie foarte scăzută și cerințe de procesor reduse ceea ce o face foarte potrivita pentru utilizarea în dispozitivele IPTV ale abonatilor. Cele mai multe programe de chat IPTV oferă canale de comunicare unu-la-unu si unu-la-mai multi. Noile versiuni ale aplicațiilor software de mesagerie IPTV permit designerilor de televiziune interactiva sa împarta ecranul televizorului în două cadre. Primul cadru include forumul, in timp ce al doilea cadru afișează programul TV aferent.

IPTV Social Networking
IPTV facilitează extinderea fenomenului retelelor sociale pe televizor. Implementarea unui mediu adecvat rețelelor sociale pe un televizor, necesită software-ul specializat pe ambele dispozitive IPTV ale utilizatorilor și pe serverele corespunzatoare. Caracteristicile tipice acceptate de acest tip de aplicație IPTV interactivă variaza de la liste de prieteni, care permit abonaților IPTV sa veda ceea ce vizoneaza acestia la televizor la discutii in timp real in timp ce se uita la același program.

IPTV-Commerce
IPTV-commerce sprijină activitățile de afaceri și permite telespectatorilor să achiziționeze bunuri prin intermediul unui televizor folosind o telecomada in loc de o tastatură. Termenul IPTV-commerce se poate referi la cumpărături online, cumpărături instant, pariuri online sau la Home Banking. În cazul cumpărăturilor instant, utilizatorii finali pot achizitiona un produs care apare intr-o reclamă, fără a fi nevoie să plece de pe canalul pe care il vizioneaza. Capacitatea de a facilita furnizarea de e-commerce prin intermediul unei platforme IPTV ajută la îmbunătățirea fluxului de venituri globale ale furnizorilor de servicii. Măsurile de securitate care se aplică la e-commerce-ul pe calculator se aplică, de asemenea, si la IPTV-commerce. Aceasta este o aplicație ideală pentru persoanele care nu se simt confortabil cu utilizarea PC-ului lor pentru a face cumparaturi online.

Walled Garden Portal (WGP)
Un WGP este cel mai bine definit ca un portal Web sau mediu special creat pentru TV. Într-un spatiu ingradit, un privitor are acces la un continut variat, cum ar fi horoscoape, stiri, retete, sport, vreme, și aplicații de internet cum ar fi e-mail și chat. În plus, se oferă si următoarele funcționalități:
• servicii de înregistrare pentru diverse tipuri de servicii de conținut IPTV.
• permite utilizatorilor finali să achiziționeze servicii de conținut IPTV.
• permite furnizorilor de servicii sa ruleze campanii de promovare.
Întrucât conținutul este deținut și controlat de către furnizorul de platforma, doar abonații IPTV au acces la un astfel de spatiu „imprejmuit” la televizorul lor. Utilizatorii de internet nu au acces.