img26 июня 2006 в 14:34

IPTV – необходимость стандартизации

Системы IPTV становятся все более популярными среди операторов телевизионных и телекоммуникационных сетей, и сегодня уже миллионы абонентов получают телевидение по IP протоколу. Тем не менее, говорить о полном успехе технологий IPTV нельзя, сегодняшние системы работают на базе незрелых корпоративных решений, что неизбежно приводит к неточностям и нестабильности в работе. Комплексных стандартизированных решений для доставки мультимедийных потоков информации не существует. Некоторые аспекты работы таких систем были изучены и стандартизированы, но со многими вопросами ни вещатели, поставляющие контент, ни операторы связи, доставляющие его конечному пользователю, еще не сталкивались, и они требуют решения.

Системы IPTV становятся все более популярными среди операторов телевизионных и телекоммуникационных сетей, и сегодня уже миллионы абонентов получают телевидение по IP протоколу. Тем не менее, говорить о полном успехе технологий IPTV нельзя, сегодняшние системы работают на базе незрелых корпоративных решений, что неизбежно приводит к неточностям и нестабильности в работе. Комплексных стандартизированных решений для доставки мультимедийных потоков информации не существует. Некоторые аспекты работы таких систем были изучены и стандартизированы, но со многими вопросами ни вещатели, поставляющие контент, ни операторы связи, доставляющие его конечному пользователю, еще не сталкивались, и они требуют решения.

Системы IPTV становятся все более популярными среди операторов телевизионных и телекоммуникационных сетей, и сегодня уже миллионы абонентов получают телевидение по IP протоколу. Тем не менее, говорить о полном успехе технологий IPTV нельзя, сегодняшние системы работают на базе незрелых корпоративных решений, что неизбежно приводит к неточностям и нестабильности в работе. Комплексных стандартизированных решений для доставки мультимедийных потоков информации не существует. Некоторые аспекты работы таких систем были изучены и стандартизированы, но со многими вопросами ни вещатели, поставляющие контент, ни операторы связи, доставляющие его конечному пользователю, еще не сталкивались, и они требуют решения.

В этом материале рассмотрен комплекс работ по стандартизации технологии, необходимый для успешного развития рынка IPTV. С этой целью автор анализирует составляющие системы IPTV, начиная от транспортного уровня и заканчивая метаданными и безопасностью, которые также требуют стандартов.

Еще лет 5 назад об IPTV никто не слышал, а сегодня эта аббревиатура на устах у всех телефонных операторов, контент-провайдеров и производителей бытовой электроники.

В чем же секрет популярности этой технологии? Не будем перечислять все ее достоинства, среди которых наиболее часто отмечают гибкость, простоту внедрения, интерактивность и удобство предоставления триединой услуги. О недостатках говорят реже, но некоторые все-таки упоминают: высокую вероятность потерь информации, ограничения дальности доступа по линиям DSL и, конечно же, сетевые ограничения.

Тем не менее, число запущенных проектов, опытных или коммерческих, с учетом недавнего появления технологии, огромно. И их число продолжает расти.

Ниже приведены некоторые из проектов, наиболее перспективные в плане количества потенциальных абонентов. Приведённое количество соответствует весне 2005 года

  • Chunghwa Telecom (Тайвань), 40 000 подписчиков
  • Fastweb (Италия),161 000 подписчиков
  • France Telecom (Франция),100 000+ подписчиков
  • Free (Франция), 200 000+ подписчиков
  • KDDI(Япония), 80 000 подписчиков
  • PCCW(Гонконг),416 000 подписчиков
  • Telefonica (Испания), 40 000 подписчиков
  • TeliaSonera (Швеция), 117 000 подписчиков

    Их опыт дает операторам почувствовать вкус успеха. Но за этими цифрами стоит менее радужная реальность. Это батальоны сетевых инженеров, поддерживающие работу сети с помощью инструментов, таких же незрелых, как и сама технология. Это армия системных инженеров, предпринимающих отчаянные попытки объединить в единую систему аппаратуру, не предназначенную для совместной работы. Это негодующие абоненты, забрасывающие жалобами сервисную службу. И все это пока оправдывается незрелостью технологии, требующей некоторых усовершенствований.

    Но сегодня, когда IP сетями пользуются уже миллионы абонентов, следует говорить не о локальном усовершенствовании отдельных сетей, а четко обрисовать те общие рамки, в которых решения IPTV могут успешно внедряться и демонстрировать жизнеспособность.

    Стандартизация IPTV


    Процесс стандартизации IPTV крайне сложен. Технология IPTV – это комплекс, охватывающий целый ряд областей и использующий среду, изначально не предназначенную для передачи аудио и видео. Тем не менее, некоторые особенности этой среды позволяют предоставлять на ее базе более современные варианты услуг, нежели в сетях вещания.

    Вопросы технического обеспечения


    Основное достоинство технологии IPTV, равно как и ее главный недостаток, заключается в том, что она внедряется поверх существующей IP сети, в которой уже реализован скоростной доступ в Интернет и, возможно, IP телефония.

    Если предположить, что транспортная сеть оператора, равно как и сеть доступа, имеют достаточную пропускную способность (необходимость соблюдения этого условия очевидна), то внедрение IPTV в общих чертах включает введение новых услуг, правильное конфигурирование сети и обеспечение абонентов оборудованием, необходимым для приема и декодирования потока (IP STB).

    Все необходимое оборудование, которое в соответствии с принципом «разделяй и властвуй» предпочтительнее закупать у разных производителей, надо будет совместить друг с другом в слаженную систему. И тут обнаруживается отсутствие стандартизации практически на всех уровнях, кроме физического (физические параметры линий передачи, к счастью, стандартизированы). Рассмотрим области, нуждающиеся в стандартах.

    Транспортный уровень


    Основной вопрос, требующий стандартизации, – транспортировка видео по сети.

    Члены Internet Engineering Task Force (IETF) приложили много усилий для разработки протоколов IP передачи медиапотоков, чувствительных к временным параметрам . Эта работа продолжается до сих пор, и одним из основных достижений можно считать появление протокола Real-time Transport Protocol (RTP), получившего мировое признание в качестве удачной технологии передачи потоковых услуг. Но RTP регламентирует лишь транспортный уровень мультимедийных потоков, не определяя формат размещения данных внутри этого потока. На сегодняшний день для этой цели используются два подхода. Один – унаследованный от традиционных сетей цифрового вещания (спутниковые, кабельные). Он предусматривает инкапсуляцию видео и аудио на промежуточном пакетном уровне, не привязанном к формату видео. В стандарте MPEG-2 введены так называемые транспортные потоки (Transport Stream – TS), обеспечивающие синхронизацию, сигнализацию и безопасность передаваемого контента. Рассматриваемый подход предусматривает инкапсуляцию пакетов MPEG-2-TS в пакеты RTP. То есть, сперва формируются такие же транспортные потоки, как в сетях DVB, которые затем инкапсулируются в IP пакеты.

    Так как сегодня основная часть оборудования для передачи видео первоначально ориентирована на кабельные и спутниковые сети, этот подход оказывается более дешевым и доступным в реализации. Кроме того, накоплен большой опыт эксплуатации подобного оборудования, и операторы в нем уверены. С другой стороны, двухуровневая инкапсуляция приводит к формированию дополнительных заголовков служебной информации, что критично в условиях дефицита полосы, часто наблюдаемого в сети доступа. Кроме того, такой подход снижает гибкость и масштабируемость всей структуры. Вся информация, относящаяся к услуге, должна передаваться в одном транспортном потоке, что ограничивает ее количество (например, число аудиодорожек, которые могут сопровождать видео).

    Другой, более новый подход, состоит в непосредственном размещении потоков компрессированного видео в RTP пакетах, минуя TS инкапсуляцию. IETF выпустил множество рекомендаций, определяющих порядок инкапсуляции для разных форматов видео. Такой подход позволяет выиграть в эффективности использования полосы, а также в гибкости и масштабируемости системы, упрощает добавление новых функций и услуг. А его недостатком является непривычность решения, а также необходимость замены вещательной аппаратуры и модификации ряда действующих сегодня схем.

    Оба подхода, в принципе, работоспособны и имеют право на существование, но совместить их в одной системе невозможно.

    В то время как форум DVB выработал стандарт IP вещания, использующий TS инкапсуляцию, ISMA (Internet Streaming Media Alliance) выпустил спецификацию, исключающую этап TS инкапсуляции. Разрешение этой дилеммы стало бы первым шагом на пути создания единого стандарта IP вещания.

    ТВ вещание


    Первая задача системы IPTV – обеспечить TV вещание, то есть, предоставить клиенту доступ к вещаемым программам, аналогичный доступу в кабельных или спутниковых сетях.

    Первый вопрос заключается в том, каким образом будет организован доступ пользователя к предлагаемому спектру услуг. В кабельной или спутниковой сети он реализуется достаточно просто – клиент знает, на какую частоту ему нужно настроиться, чтобы получить ту или иную программу.

    Но в системах IPTV из-за ограниченной пропускной способности канала доставить все программы не представляется возможным. Традиционная схема здесь не применима, для получения определенной программы клиент должен знать адрес IP пакетов, в которых она передается (можно провести приблизительную аналогию одновременно и с частотой, и с каналом). Короче говоря, абонент заранее должен иметь список доступных каналов и соответствующих им IP адресов, которые должны быть представлены ему в ясной и динамичной форме. В настоящее время форма представления этой информации стандартизирована только DVB, в спецификации Service Discovery and Selection (SD&S).

    Телевизионные программы будут передаваться в многоадресных (multicast) пакетах, что позволит не дублировать передачу программ, заказанных несколькими абонентами. Техника multicast хорошо отработана и пока не создает почти никаких проблем. Пока, потому, что абонентам запрещено применять multicast в услугах скоростного доступа к Интернет. Но если оператор снимет этой запрещение, то нет никакой гарантии, что адреса, используемые для передачи телевидения, не окажутся перегруженными другой информацией, передаваемой с теми же адресами, так как их совпадение на уровне IP протокола вполне возможно. Решение данной проблемы существует в рамках IETF, но применительно к IPTV этим вопросом никто не занимался.

    Контент по требованию


    Передача контента по требованию – одна из услуг, которой сулят важную роль в успехе IPTV, так как в дополнение к обычному вещанию абоненту будет предоставлен богатый выбор контента, доступного ему в любое время. Внедрение этой услуги сопровождается появлением множества проблем, в основном, связанных с сетевым обеспечением. Например, вопроса, смогут ли сетевые устройства обработать сотню IP потоков одновременно.

    Тем не менее, и здесь есть некоторые области, которые могут быть стандартизированы в рамках системы IPTV. Например, для управления услугами многие готовы использовать протокол RTSP (Real Time Streaming Protocol). Но он имеет широкую сферу использования, и его конфигурация должна быть конкретизирована применительно к передаче ТV. Здесь начинаются разногласия. Некоторые активизируют определенные опции, а некоторые – нет, поля, предназначенные для частной информации, широко используются для передачи данных существенной для действия системы. Короче говоря, даже при использовании одного и того же протокола разные решения оказываются несовместимыми. Разительный пример – различие в форматах описания контента. Два основных существующих сегодня решения, от DVB, и от ISMA, используют разные и несовместимые между собой способы описания хранимого контента.

    Должен быть также определен и формат хранения контента, предоставляемого по требованию. В настоящее время только ISMA выступила с рекомендацией использовать для этой цели файловые форматы ISO (International Standardization Organization). Следование этой спецификации позволяет операторам внедрять разные решения с применением одной базы для хранения контента. Альтернативным решением может быть жесткое разделение между распределительной частью сети и сегментом, отвечающим за накопление и хранение контента. Последний может получать контент из независимой сети доставки, никак не связанной с сетью распределения.

    Метаданные


    Метаданные – одна из существенных составляющих цифрового телевидения. В спутниковом и кабельном ТВ возможность получить краткое описание текущей и последующей программ – одна из наиболее востребованных. В системах IPTV, благодаря постоянно включенному обратному каналу, эта услуга может быть значительно усовершенствована – по требованию абонента ему может быть предоставлено развернутое описание программы, причем, в любой момент, в том числе и задолго до ее «выхода в эфир». Возможность предоставления такой информации в рамках электронного гида является одной из дополнительных услуг, которые ожидаются от IPTV.

    Внешнее оформление электронного гида, разумеется, стандартизировать не надо, оно зависит от реализации конкретного поставщика. Но формат представления информации и структура доступа к этой информации должны быть унифицированы. Это позволит разным системам легко обмениваться этими данными между собой.

    Существуют профессиональные форматы описания контента (такие как MXF – Material Exchange Format) и форматы для использования в абонентских устройствах хранения (такие как TV Anytime). Но пока нет ни одного законченного решения для представления метаданных в EPG. Разработка такого формата позволила бы создать ожидаемую многими мультимедийную версию гида. Некоторые группы, например, в рамках консорциума DVB, работают над созданием описательных структур применительно к телевизионному контенту. Но они еще должны быть адаптированы к особенностям IPTV и потребностям как операторов, так и абонентов IP сетей.

    Управление абонентской базой


    Управление абонентской базой – составляющая системы, которая позволяет оператору регулировать права пользователя, отслеживать его действия в системе, выставлять ему счета в соответствии с полученными им услугами, а также администрировать и контролировать подключенное им к сети оборудование.

    Телефонисты уже имеют готовые решения управления абонентской базой, задающие параметры соединения и абонентские права доступа. В большинстве случаев они построены на базе открытых решений, разработанных IETF или другой подобной организацией. Эти решения часто выполняют задачи идентификации, авторизации и учета (Authentication, Authorisation Accounting), требующиеся в крупномасштабных коммерческих сетях. То есть, основа для создания системы управления базой абонентов IPTV в таких сетях есть, но в них не учитывается специфика видеоуслуг.

    Важнейшим условием жизнеспособности этих сетей является обеспечение их безопасности и, в особенности, возможность управления доступом к материалу и его шифровки.

    В рамках этой задачи должна быть реализована такая схема защиты контента, чтобы доступ к нему имели только авторизованные абоненты и чтобы они могли использовать его только заранее заданным образом. Например, в соответствии с условиями подписки абонент может иметь доступ только к части программ определенного канала или получить дополнительное право записывать заданные программы на свой цифровой магнитофон, сохранять их там фиксированное время и в течение этого времени воспроизвести определенное количество раз. Контент должен не только контролироваться в процессе воспроизведения, но он также должен быть защищен кодированием на этапе передачи от сервера к абонентскому устройству, то есть, должен быть предусмотрен механизм передачи секретных ключей, с помощью которых абонентское устройство будет выполнять расшифровку контента.

    В настоящее время для этой цели часто применяются те же механизмы, что в кабельном и спутниковом телевидении, известные под названием Систем Условного Доступа. Но при их внедрении в сети IPTV с их обратным каналом и возможностью предоставления контента по требованию, традиционные системы доступа сразу обнаруживают ограниченность своих возможностей. Так, в частности, распространение ключей организовано применительно к однонаправленным сетям, не имеющим канала для диалога между абонентским устройством и сервером. А для широкополосных сетей передачи данных контроль за доступом обычно организуется другими способами. Там это одна из функций системы управления абонентской базой. Но в сетях IPTV следует акцентироваться не на учете потребления контента, а на его защите во время передачи, формировании сигнализации и доставке ключей авторизованным абонентам. В настоящий момент только ISMA выпустила спецификацию, регламентирующую механизм защиты аудио и видео, передаваемых через IP (ISMA Crypt), пригодную для целей IPTV. Но эта спецификация не определяет протокола управления ключами и потому должна быть расширена. Некоторые другие организации работают над созданием открытых систем контроля над воспроизведением – DRM, но адресуют их в основном сетям мобильного телевидения, а для IPTV их разработки надо адаптировать.

    При масштабном внедрении IPTV использование системы DRM является обязательным. Контент-провайдеры предоставляют операторам ценные материалы только при условии контроля за их распространением и воспроизведением. Без DRM такие услуги, как видео-по-требованию или возможность записи контента на жесткий диск для последующего воспроизведения не получат распространения, а это пагубно скажется на коммерческих перспективах IPTV.

    Другое направление, актуальное для масштабных внедрений, – удаленное администрирование абонентского оборудования. (Эта функция не входит в число базовых и не столь обязательна для внедрения.) Со стороны операторов сейчас предпринимается много усилий для развития этого направления. Они стремятся получить полный контроль над оборудованием, подключаемым к их сети. Работа в этом направлении в основном сконцентрировалась на DSL форуме. Их спецификация TR-069 определяет протокол удаленного администрирования, охватывающий подготовку сетевых ресурсов, администрирование базового ПО ( firmware) абонентской приставки, мониторинг, идентификацию и диагностику устройств. С учетом широкого признания DSL форума, эта спецификация представляется хорошей базой для создания стандартизированной системы удаленного администрирования. Но она должна быть проверена на предмет полноты отражения всех потребностей, связанных с STB, и при необходимости адаптирована.

    Остальные функциональные сегменты, например, биллинг, нет надобности стандартизировать, так как они не являются неотъемлемой частью системы IPTV.

    Заключение


    Можно заметить, что многие функциональные сегменты систем IPTV находятся на начальной стадии стандартизации. Над формированием соответствующих спецификаций работает целый ряд организаций, но их деятельность пока плохо скоординирована. Выработка стандарта, регламентирующего работу определенной части системы, – результат, несомненно, позитивный, но совершенно недостаточный для формирования законченной стандартизированной системы. Для массового внедрения технологии и обеспечения ее технического и коммерческого успеха рынок IPTV должен освободиться от закрытых корпоративных решений, препятствующих его развитию. Как свидетельствует опыт развития сетей вещания, успешными оказываются системы, построенные на базе открытых, хорошо отработанных стандартов. Важнейшим фактором успеха подобных сложных систем является гарантированная совместимость всех её составляющих. Это в полной мере относится и к системам IPTV, и потому требуется программа по оценке совместимости спецификаций, создаваемых разными организациями.

    Следующим шагом должна стать координация усилий всех организаций, разрабатывающих решения для разных сегментов IPTV. Работая в этом направлении, ISMA сформировала рабочую группу, в задачи которой входит выбор оптимальных решений из уже имеющихся, проверка их на совместимость, помощь в разработке новых перспективных решений, выявление сегментов IPTV, не охваченных процессом стандартизации, и разработка недостающих спецификаций. Конечной целью этой работы является формирование комплексного открытого решения, которое сможет обеспечить системам IPTV успешное развитие.

    Материал подготовлен корреспондентом Интернет-журнала

  • Подписка на рассылку

    Подпишитесь на рассылку, чтобы одним из первых быть в курсе новых событий