Чем в выгодную сторону отличается IPTV от обычного (эфирного, кабельного, спутникового) телевидения с точки зрения простого пользователя? Основная услуга – просмотр одного из десятков или сотен каналов – сама собой разумеется. Естественно, каналы должны быть доступны телезрителю в требуемом ассортименте и надлежащем качестве. На мой взгляд, главный "козырь" IPTV – это дополнительные услуги, новые и зачастую уникальные возможности, предоставляемые операторами наряду с телевещанием. Если до определенного времени, помимо ТВ, на экран по большей части выводился только телетекст, то технологии IPTV позволили кардинально изменить ситуацию с предложением дополнительных интерактивных возможностей и сделать на это ставку.
Услуги
Весь спектр услуг IPTV можно условно разделить на две группы: общего пользования и персональные. К первым относится, прежде всего, просмотр какого-либо канала или только определенной передачи (абонент оплачивает, например, только то время, в течение которого транслируется футбольный матч, а в другие часы его телевизор может быть выключен). Еще одна массовая услуга – это "виртуальный кинотеатр". Один за другим, по расписанию, контент-провайдер выпускает в эфир популярные фильмы, часто это новинки кинопроката, а пользователь выбирает удобное для себя время и покупает интересующий его сеанс. К массовым услугам можно отнести и предоставление какой-либо справочной информации на экране телевизора – прогноза погоды или курса валют.
Другая группа услуг предоставляется адресно, конкретному подписчику. Прежде всего, это "видео по запросу" – выбор фильма или телепередачи из каталога провайдера и их просмотр с любым количеством пауз и повторов в течение определенного времени с момента заказа. Сюда же относятся time-shift (пауза в трансляции и последующий просмотр с места остановки) и "виртуальный видеомагнитофон" (запись передачи, идущей в определенное время).
Для реализации этих услуг оператор использует следующие режимы передачи информации в IP сети: unicast, broadcast и multicast.
Режимы: unicast, broadcast, multicast
Unicast используется для предоставления персональных услуг, и здесь все просто: этот метод позволяет передавать информацию от источника к конкретному IP адресу. Абонент заказывает персональный контент, предназначенный только для него и, соответственно, только сам получает заказанную услугу. При одновременном просмотре своих заказов несколькими пользователями их трафик суммируется на участке от источника – файлового сервера, на котором находятся требуемые передачи, до абонентской линии – например, порта на оборудовании DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer – xDSL мультиплексере доступа).
Режим broadcast используется для передачи данных из одного источника ко всем получателям в заданной подсети. Информацию получают все без исключения абонентские установки. Для этого режима используются адреса, заканчивающиеся на 255, например, 192.168.1.255. Если передавать видео в режиме broadcast, то все пользователи, находящиеся в одной подсети, вынуждены будут смотреть только этот канал. Поэтому данный режим применяется только для передачи каких-либо служебных сообщений.
И, наконец, режим передачи, который можно назвать самым важным в IPTV – это multicast. Он предназначен для доставки данных группе абонентов и применяется при организации телетрансляций и других услуг массового пользования. Для идентификации групп каналов используется специально зарезервированный для этих целей при разработке протокола IP диапазон адресов – от 224.0.0.0 до 239.255.255.255 (класс D). Multicast предусматривает передачу информации от источника к абонентским мультиплексерам или коммутаторам одним потоком, транслируя далее ее только на те порты, которые эту информацию заказывали. Multicast позволяет существенно сэкономить полосу пропускания в транспортной сети, не требуя отдельного потока для каждого канала к каждому зрителю. Конечно, все участвующие в описанном процессе устройства должны поддерживать работу в режиме multicast.
Протокол IGMP
Для управления описанным процессом применяется протокол IGMP (Internet Group Membership Protocol). Принцип его работы заключается в следующем. Сначала с абонентского set-top box поступает команда на подключение к какому-либо каналу. Затем оборудование доступа посылает запрос к маршрутизатору на включение в соответствующую группу, в которой ведется трансляция требуемого канала. От источника (head-end, головной узел) сигнал передается через ряд маршрутизаторов к оборудованию доступа и отправляется на тот порт, с которого пришел запрос set-top box. Если еще один абонент посылает запрос на просмотр этого канала, он включается в группу, и сигнал с оборудования доступа дублируется и на его порт. Таким образом, по транспортной сети сигнал проходит "в одном экземпляре" и только на последнем участке "клонируется" для всех подключившихся к группе абонентов. Периодически специальными запросами маршрутизаторы определяют актуальное состояние групп. Если на оборудование доступа зафиксирован хотя бы один активный абонент, входящий в группу, маршрутизатор будет посылать данные на это оборудование. Когда последний абонент откажется от просмотра канала, на очередной запрос маршрутизатора оборудование доступа не ответит подтверждением членства в группе, и передача в его сторону прекратится.
Итак, сетевой протокол IGMP дает возможность управлять групповой маршрутизацией. Сейчас используются вторая и третья версии этого протокола. В отличие от второй, третья версия позволяет отказаться от общего опроса устройств группы перед прекращением вещания (например, если данный видеоканал больше никто в группе не смотрит), так как маршрутизатор хранит информацию о каждом хосте данной группы. Соответственно, сеть меньше загружается.
Другие протоколы: HTTP, RTSP,RTP, RTCP, RSVP
Кроме IGMP, в IPTV для различных операций используется целый ряд протоколов. Среди прочих – хорошо известный HTTP (HyperText Transfer Protocol), применяется для организации различных интерактивных услуг.
Ответственность за одноадресную передачу видео берет на себя RTSP (Real Time Streaming Protocol) – потоковый протокол реального времени. Он предназначен для запроса мультимедиа-данных клиентом, предоставляя ему некоторые возможности по управлению передачей в ее процессе (доступны операции вида: запросить ресурсы для передачи, приостановить/ продолжить/ прервать трансляцию файлов, находящихся на сервере, начать запись какого-либо потока). RTSP, как и HTTP, – протокол прикладного уровня. Он работает по выделенному для него порту (554) и позволяет организовать транспортировку различных типов видеоконтента.
На транспортном уровне для передачи видео в режиме реального времени используется RTP (Real-Time Protocol). Он отвечает за создание и завершение сессии, определяет тип передаваемой информации, добавляет к пакетам порядковые номера и временные метки, позволяющие организовать доставку видео без потерь и задержек. Возможна работа как в unicast, так и в multicast режимах.
RTP передает функции управления RTCP (Real-Time Control Protocol), который проверяет пришедшие пакеты на соответствие отправленным, предоставляет информацию об источнике потока, следит за нагрузками в сети. RTCP же контролирует установленные параметры качества предоставления услуги (QoS) и совместно с RSVP (Resource Reservation Protocol) обеспечивает его выполнение.
Протоколы - пример работы для видео-по-запросу
Как все эти протоколы взаимосвязаны друг с другом, как они работают в единой связке? Предположим, подписчик IPTV решил посвятить вечер просмотру какого-либо кинофильма. Сделать это он может, например, воспользовавшись услугой видео-по-запросу (VoD, Video-on-Demand). В таком случае абонент берет в руки пульт от своей приставки set-top box и выбирает из каталога интересующий его фильм. Меню, список доступных фильмов и передач, аннотации и кадры из них – все, что абонент видит сейчас на экране телевизора, доставлено по протоколу HTTP.
Когда выбран конкретный адрес (URL) видеофайла на сервере провайдера и со счета абонента снята соответствующая сумма, протокол RTSP определяет необходимые для просмотра параметры (такие, как вид кодера, которым сжато видео, ресурсы, требуемые для передачи) и с помощью протокола RTP устанавливает соединение. При этом по протоколу RSVP через всю цепочку маршрутизаторов, от файлового сервера до абонентского оборудования доступа, будет отправлено сообщение с требованием зарезервировать полосу пропускания.
RTP при формировании пакетов нумерует их и при необходимости восстанавливает порядок, когда пакеты приходят к получателю. По соседнему порту совместно с RTP работает RTCP, собирая информацию о качестве доставки.
Таким образом, сигнал приходит через транспортную сеть, сеть доступа и set-top box к телевизору. Зритель может смотреть фильм так же, как если бы тот воспроизводился в стоящем на соседней полке DVD плеере.
Развитие упомянутых выше протоколов, транслирующих видео персонально или сразу группе пользователей, позволило реализовать широкий спектр IPTV услуг, обеспечить популярность и конкурентное преимущество IP телевидению.
