IPTVTecnologias e desafios para implantação

Henrique Werno Korndörfer

IPTV

• O que é

• Como funciona

• Infra-estruturao Hardwareo Redeo Software

• Acesso

• Problemas e desafios

IPTVO que Não é

• WebTV

• setream de vídeo com buffer (tela de "Loading")

• Não há QoS

• Não há garantia de banda

• Qualidade variável (1~4 Mbps)

• Lento em redes congestionadas

• QoE (Quality of Experience): PC+Navegador de Internet

S. Pompri, M. Teodori et al.

IPTVO que é

• Baseado em redes gerenciadas

• QoS (Quality of Service): reserva de banda

• Garantias contra congestionamento de link

• Usa um Set top Box ligado ao aparelho de TV, softclient, etc.

• Alta qualidade (streams entre 4 a 10Mbps Full HD)

• Oferece, além dos canais, Video on Demand (VoD/Video sob demanda) e outros serviços

S. Pompri, M. Teodori et al.

IPTVO que é

• “IPTV is defined as multimedia services such as television/video/audio/text/graphics/data delivered over IP based networks managed to provide the required level of QoS/QoE, security, interactivity and reliability.”

• “IPTV é definido como serviços multimídia como televisão/vídeo/audio/texto/gráficos/dados entregues por redes IP gerenciadas para prover o nível requerido de QoS/QoE, segurança, interatividade e robustez”

“IPTV Standardization on Track Say Industry Experts". ITU-T Newslog. 2006-10-27. Acessado em 05/05/2012.www.itu.int/ITU-T/newslog/IPTV+Standardization+On+Track+Say+Industry+Experts.aspx

IPTVComo funciona

• Mídia entregue via IP: vídeo deve ser comprimido em cerca de 30:1

• Em tempo real!

• Armazenado para VoD + metadados

• Distribuído na rede regional (CDN/borda)

• Controles de Acesso e Direitos Autorais

• Vários assinantes = diversos canais simultâneos

IPTVCompressão de Vídeo

• Full HD: 1920x1080, 24 bits de cor 49766400 bits ou 6075 KB/frame 182250 KB/s

• HD: 1280x720, 24 bits de cor 2700 KB/frame ou 81 MB/s

• SD: 720x480, 16 bits de cor 675 KB/frame ou 20 MB/s

IPTVCompressão de Vídeo

Vídeo MPEG-2 (HD) MPEG-4 AVC/h.264 (FullHD)

Áudio MP3, AAC, AC3, G.7xx Até 6 trilhas de áudio (Doblytm 5.1,

bilíngue, etc.)

IPTVCompressão de Vídeo

• Matematicamente, é uma matriz 3D x, y, t

• MPEG-2 Divisão da imagem em blocos 10x10 Quadros I (intracoded, imagens

estáticas - keyframes) Quadros P (predictive, diferença bloco

a bloco em relação ao último quadro) Quadros B (birectional, diferença entre

último quadro e quadro seguinte)

IPTVCompressão de Vídeo

• Compactação dos quadros com algoritmo de Huffman

• Compressão de áudio para até 320 kbps (mínimo para boa qualidade é 96 kbps)

• Vídeo FullHD: ~8 Mbps

• Vídeo HD: ~4 Mbps

• Vídeo SD: ~2 Mbps

• Voz: 0.5 Mbps

• Games?!

IPTVInfra-estrutura - Hardware

• Set-top Box (cliente)

• Rede de Dados (CDN)

• Servidores

IPTVInfra-estrutura - Hardware

• Set-top Box (cliente)

IPTVInfra-estrutura - Hardware

• Set-top Box (cliente)

IPTVInfra-estrutura – Rede física

• Diversos tipos de mídia: óptica, coax, UTP

• Múltiplas entradas: CaTV, Satélite, VHF, UHF, xDSL (dados)...

• Rede de Dados: cabeamento estruturado é obrigação

IPTVComo funciona

• Visão geral de um sistema IPTV

IPTVComo funciona - CDN

CC http://en.wikipedia.org/wiki/File:NCDN_-_CDN.png

IPTVComo funciona - CDN

CC http://en.wikipedia.org/wiki/File:NCDN_-_CDN.png

IPTVComo funciona – Rede mais complexa

IPTVInfraestrutura – Vídeo sob Demanda

• Um filme MPEG-2 = 4Gb

• Todos os filmes até 1995 = 65000*

• 260 TB

• Mais programas de TV, propagandas, documentários...

• Metadados Nome da produção, diretor, atores,

duração, conteúdo, descrição, capítulos, tamanho, datas...

* Tanenbaum

IPTVInfra-estrutura - Protocolos

• TCP

• UDP

• HTTP

• RTSP

• RTP

• RTCP

• MPEG-TS

• MMS

• RTMP

• RDT

IPTVInfra-estrutura – Rede física

IPTVInfra-estrutura - Protocolos

• RTP

• RTSP

• RTCP

• Multicast (“canais”) e Unicast (VoD)

IPTVInfra-estrutura – Protocolos - RTSP

• Real Time Streaming Protocol

• Protocolo de Aplicação

• Controla streams entre os pontos PLAY, PAUSE, OPTIONS,

DESCRIBE, SETUP, RECORD, ANNOUNCE...

• Transporte via RTP/RTCP, TCP, UDP...

IPTVInfra-estrutura – Protocolos - RTP

• Real-time Transport Protocol• Transporte em tempo real do fluxos de

dados fim-a-fim

• Suporte a multicast

• Controle de Jitter

• Geralmente ocorre sobre UDP

IPTVInfra-estrutura – Protocolos - RCTP

• Real-time Transport Control Protocol• Identificadores para todos os participantes

• Transmite para o servidor informações e estatísticas sobre aspectos da qualidade do fluxo de dados RTP

• Monitora grupos Multicast

• Quantidade de octetos, pacotes, perdas, tempo e atraso (para evitar jitter)

IPTVInfra-estrutura – Multicast

• Unicast Um host envia/recebe dados

• Multicast Um host envia e vários hosts recebem

dados Associação a um grupo via IGMP,

PIM, MOSPF, MBGP É tarefa do roteador de borda criar a

cópia dos pacotes para os clientes Pode ser associado a RSVP

IPTVInfra-estrutura - Software

• Bilhetagem (Billing)

• Contabilidade (Accounting)

• Acesso/autorização

• Clientes Central de atendimento Serviços, pesquisa Games Tudo na TV, via operadora ou STB

IPTVAcesso

• Satélite

• Rede IP/xDSL

• FTTH (Fiber-to-the-Home)

• Wi-Fi

• A operadora deve garantir a banda passante até o fim! (acrescenta-se ao serviço de IPTV a velocidade contratada de Internet)

IPTVAcesso

• ADSL2+/xPON/VDSL2 - 10Mbps

• 3 canais SD

• 2 canais HD

• 1 canal Full HD

• A banda necessária deve ser garantida pelo provedor (QoE)

• Ex: ADSL de 10Mbps reserva 6Mbps para IPTV, 4Mbps para navegar

• Na prática: ADSL de 4Mbps + IPTV

IPTVProblemas e Desafios

• QoS não é reconhecido por TODOS os roteadores na Internet. O provedor de conteúdo com rede própria tem a vantagem de uma infra-estrutura preparada

• Padronização do STB

• Implementação de FTTH no Brasil ainda é pequena

• Alto custo de uma rede 10Gbps

Referências

TANENBAUM, Andrew S.; SOUZA, Vandenberg Dantas de. Redes de computadores. 4. ed. Rio de Janeiro: Campus, 2003.

S. Pompei, M .Teodori et al. Experimental implementation of an IPTV architecture based on Content Delivery Network managed by VPLS Technique.

LACERDA, Ancelmo et al. Serviço de distribuição de conteúdo multimídia em uma plataforma iptv.

Mingfu Li, Chun-Huei Wu. A cost-effective resource allocation and management scheme for content networks supporting IPTV services.

Bong-Jin Oh, Yu-Seok Bae, Kyeong-Deok Moon, and Kwan-Jong Yoo. Efficient Retransmission Architecture of Digital Broadcast Services over IPTV Networks

en.wikipedia.org/wiki/IPTV, acessado em 18/04/2012 en.wikipedia.org/wiki/Real_Time_Streaming_Protocol, acessado em

01/05/2012

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