Трохи складніше йде справа з вимірюванням параметра затримки DF, який визначає не абсолютну, а відносну затримку між очікуваним часом прийому пакету і реальним часом. Для роботи мережі параметр DF дуже важливий, оскільки він визначає критичний розмір буфера на стороні приймача, а також граничні значення установок таймерів різних протоколів. На відміну від вимірювань параметрів втрати пакетів і джитера, вимірювання параметра затримки DF не може бути реалізоване відомими методами. Але наявність різних алгоритмів “підмішування” трафіку для вимірювання абсолютних затримок в мережі вселяє оптимізм тим розробникам, які упевнені, що вимірювання DF можливі вбудованими методами діагностики. Отже, і весь алгоритм MDI може бути успішно реалізований у вбудованих засобах діагностики IP-TV.
Але найголовніше алгоритмічне достоїнство MDI – його глибокий зв'язок з параметрами якості транспортної мережі. Дійсно, основна методика паспортизації пакетних мереж дається в рекомендації RFC-2544, яка визначає наступні параметри якості:
пропускна спроможність (throughput);
затримка (latency);
девіація затримки, вона ж пакетний джитер (latency distribution);
кількість втрачених пакетів (frame loss);
кількість пакетів з помилками (frame error).
Але виявилось, що методика MDI далеко не так бездоганна. Втрутився новий чинник – кодування відеосигналу. Той самий high-tech, який зумовив виникнення послуги IP-TV, надзвичайно заплутав ситуацію в організації транспорту даних. Методи компресії відеоданих і кодування, що з'явилися, привели до того, що лінійно встановити зв'язок між якістю послуг і якістю транспортної мережі у разі IP-TV в даний час неможливо. Найпростіший приклад – нелінійні спотворення відеосигналу в результаті адаптивного кодування і компресії. Пояснити нерівномірність виникаючих унаслідок компресії і кодування порушень якості в простих термінах MDI опинилося неможливо, оскільки сама логіка кодування і компресії принципово нелінійна.
Технології широкосмугового доступу
Транспорт телевізійного зображення по Інтернет-мережах стала можливою тільки з появою технологій передачі даних, які забезпечують необхідну смугу пропускання каналів зв'язку. З кожним роком з'являються нові технології, направлені на підвищення ефективності і продуктивності розподілених телекомунікаційних систем. Серед тих, що динамічно розвиваються, але в той же час вже міцно устояних і випробуваних часом є технології Ethernet, xDSL, АТМ.
Приведений короткий огляд технічних рішень має на меті встановлення пріоритетів при ухваленні рішення про організацію підключення широкосмугового каналу.
хDSL (digital subscriber line – цифрова абонентська лінія) – сімейство технологій, що дозволяють значно розширити пропускну спроможність абонентської лінії місцевої телефонної мережі шляхом використання ефективних лінійних кодів і адаптивних методів корекції спотворень лінії на основі сучасних досягнень мікроелектроніки і методів цифрової обробки сигналу. Основна перевага даної технології в тому, що немає необхідності прокладати кабель до абонента. Використовуються вже прокладені телефонні кабелі, на які встановлюються сплітеры. До основних типів xDSL відносяться: ADSL, SDSL і VDSL. Всі ці технології забезпечують високошвидкісний цифровий доступ по абонентській телефонній лінії.
ADSL (asymmetric digital subscriber line – асиметрична цифрова абонентська лінія) – варіант DSL, що дозволяє передавати дані користувачеві з швидкістю до 8 Мбіт/с, а від користувача з швидкістю до 1 Мбіт/с. Для прийому і передачі даних використовуються різні канали: приймальний володіє істотно більшою пропускною спроможністю.
ADSL2 і ADSL2+ є модифікаціями класичної технології ADSL. Вони розроблялися з урахуванням збільшених вимог провайдерів і кінцевих користувачів. У ADSL2 і ADSL 2+ при практично тій же дальності передачі, що і в ADSL, швидкості збільшені до 12 і 25 Мбіт/с відповідно. Крім того, реалізована функція адаптивної зміни швидкості.
SDSL (simple digital subscriber line – симетрична високошвидкісна цифрова абонентська лінія, що працює по одній парі). Відомо дві модифікації цього устаткування: MSDSL (багатошвидкісна технологія SDSL) і HDSL2, що мають вбудований механізм адаптації швидкості передачі до параметрів фізичної лінії.
VDSL (very-high data rate digital subscriber line - надвисокошвидкісна цифрова абонентська лінія) – аналог технології ADSL, відрізняється тим, що може працювати як в асиметричному, так і в симетричному режимі. В порівнянні з ADSL, VDSL має значно вищу швидкість передачі даних: від 13 до 52 Мбіт/с в напрямі від мережі до користувача і від 1,5 Мбіт/с від користувача до мережі при роботі в асиметричному режимі. Максимальна пропускна спроможність лінії VDSL при роботі в симетричному режимі складає приблизно 26 Мбіт/с в кожному напрямі передачі
АТМ (asynchronous transfer mode – асинхронний режим передачі) – технологія побудови мереж з комутацією кадрів, що забезпечує високошвидкісну передачу даних шляхом посилки комірок даних (кадрів фіксованого розміру) по широкосмугових локальних і глобальних обчислювальних мережах. АТМ дозволяє передавати з високою швидкістю відео, аудіо і комп'ютерні дані разом з телефонними сигналами. Ця технологія поєднує в собі переваги пакетної передачі і мережевої комутації з розподілом смуги частот на вимогу. При асинхронній передачі дані перетворюються в пакети (комірки) фіксованої довжини, кожен з яких включає п'ять байт заголовка, що містить інформацію про ідентифікацію і маршрутизацію, і наступні за ним 48 байт абонентської (корисною) інформації. Кожен пакет тривалістю 53 байти слідує по певному мережевому шляху від посилаючої сторони до приймача в місці призначення (віртуальний канал). Тут відновлюється початкова інформація. Завдяки своїй структурі ця технологія забезпечує передачу різноманітної інформації (телефонії, даних і відео) по єдиній магістралі. Швидкість передачі даних, з якою працюють комутатори АТМ – 155Мбіт/с, хоча теоретично швидкість може скласти 1,2 Гбіт/с.
Ethernet – мережева технологія, визначена специфікацією IEEE 802.3. Мережі Ethernet використовують метод CSMA/CD, що забезпечує передачу даних по мережі з урахуванням випадкового суперечливого приходу пакетів даних. Швидкість передачі даних складає 10МБіт/с по кабелю типу “вита пара”, коаксіальному кабелю або волоконно-оптичному кабелю.
Fast Ethernet – мережева технологія, яка є розширенням технології Ethernet. Мережі Fast Ethernet використовують метод CSMA/CD і передають дані із швидкістю 100МБит/с.
Optical Ethernet – мережева технологія, яка є розширенням технології Ethernet. Швидкість передачі даних складає 1Гбіт/с і 10ГБіт/с по волоконно-оптичному кабелю.
Основними перевагами технології Ethernet є поширеність, ефективність використання канальних ресурсів, продуктивність, відносно низька вартість устаткування і експлуатації, простота підключення робочих місць. Fast Ethernet практично витіснив технологію АТМ в області підключення робочих місць. По тих же самих причинах (простота і низька вартість) гігабитний Ethernet і 10-гігабитний Ethernet в даний час стають привабливішими для побудови опорних мереж, чим АТМ. Технологія Ethernet дозволяє будувати міжвузлові з'єднання протяжністю до 100 км. без проміжного підсилення і регенерації при потенційно необмеженій пропускній спроможності.
Абонентський пристрій (STB)
Декодування телеканалів здійснюється безпосередньо на абонентському пристрої IP Set Top Box (рис.9), для проглядання потокового відео на телевізорі або персональному комп'ютері. Абонентський пристрій STB з одного боку підключений до мережі, а з іншою має з'єднання з телевізором. Приставка декодує відеодані і виводить розшифроване відео на екран телевізора. По суті, це невеликий комп'ютер зі своєю операційною системою, MPEG-декодером і веб-браузером. Саме наявність веб-браузера і IP-канала дозволяє реалізувати інтерактивні сервіси. Обмін командами управління і медіаматеріалами здійснюється через мережевий інтерфейс.
Основні вимоги до клієнтського устаткування:
STB повинне бути підтримуваним провідними постачальниками проміжного програмного забезпечення і систем умовного доступу;
можливість безпечного оновлення і обслуговування програмного забезпечення;
захист контента (сумісність з безліччю карткових і безкарткових програмних продуктів, що забезпечують захист контента);
підтримка різних інтерфейсів;
підтримка безлічі HTML браузерів;
низьке енергоспоживання. Припускає стабільну роботу пристрою і його високу надійність;
простий і високоефективний дизайн призначений для користувача інтерфейсу.
Технології стиснення даних в каналах IP-TV
Вибір стандарту відеокомпресії є виключно важливим аспектом планування оператором IP-TV мережі. Крім класичних методів стиснення відео і аудіоданих, сьогодні знаходять застосування такі прогресивні технології як MPEG-4 AVC і SMPTE VC-1 (Windows Media VC-9).
MPEG-2. Це назва групи стандартів цифрового кодування відео і аудіосигналів, схвалених ISO – Міжнародною Організацією по стандартизации/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). Стандарт MPEG-2 в основному використовується для кодування відео і аудіо при віщанні, включаючи супутникове віщання і кабельне телебачення. MPEG-2 з деякими модифікаціями також активно використовується як стандарт для стиснення DVD. MPEG-2 використовується для загального стиснення рухомих зображень і звуку і визначає формат відеопотоку, який може бути представлений як три типи кадру, – незалежно стислі кадри (I-кадри), кадри стиснуті з використанням прогнозу руху в одному напрямі (P-кадри) і кадри, стиснуті з використанням прогнозу руху в двох напрямах (B-кадри). Відповідні групи кадрів від одного I-кадра до іншого утворюють групу кадрів GOP (Group оf Pictures). Зазвичай використовуються потоки в 25 або 29,97 кадрів в секунду. MPEG-2 підтримує відео і в прогресивній, і в черезстроковій розгортці.