Transcript Implementação de um Sistema IPTV

IPTV
Tecnologias e desafios para implantação
Henrique Werno Korndörfer
IPTV
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O que é
Como funciona
Infra-estrutura
o
o
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o
Hardware
Rede
Software
Acesso
Problemas e desafios
IPTV
O que Não é
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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.
IPTV
O que é
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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.
IPTV
O que é
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“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
IPTV
Como funciona
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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
IPTV
Compressão de Vídeo
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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
IPTV
Compressão 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.)
IPTV
Compressão de Vídeo
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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)
IPTV
Compressão de Vídeo
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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?!
IPTV
Infra-estrutura - Hardware
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Set-top Box (cliente)
Rede de Dados (CDN)
Servidores
IPTV
Infra-estrutura - Hardware
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Set-top Box (cliente)
IPTV
Infra-estrutura - Hardware
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Set-top Box (cliente)
IPTV
Infra-estrutura – Rede física
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Diversos tipos de mídia: óptica, coax, UTP
Múltiplas entradas: CaTV, Satélite, VHF,
UHF, xDSL (dados)...
Rede de Dados: cabeamento estruturado é
obrigação
IPTV
Como funciona
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Visão geral de um sistema IPTV
IPTV
Como funciona - CDN
CC http://en.wikipedia.org/wiki/File:NCDN_-_CDN.png
IPTV
Como funciona - CDN
CC http://en.wikipedia.org/wiki/File:NCDN_-_CDN.png
IPTV
Como funciona – Rede mais complexa
IPTV
Infraestrutura – Vídeo sob Demanda
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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
IPTV
Infra-estrutura - Protocolos
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TCP
UDP
HTTP
RTSP
RTP
RTCP
MPEG-TS
MMS
RTMP
RDT
IPTV
Infra-estrutura – Rede física
IPTV
Infra-estrutura - Protocolos
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RTP
RTSP
RTCP
Multicast (“canais”) e Unicast (VoD)
IPTV
Infra-estrutura – Protocolos - RTSP
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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...
IPTV
Infra-estrutura – Protocolos - RTP
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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
IPTV
Infra-estrutura – Protocolos - RCTP
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Real-time Transport Control Protocol
Identificadores para todos os participantes
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Monitora grupos Multicast
Transmite para o servidor informações e
estatísticas sobre aspectos da qualidade do
fluxo de dados RTP
Quantidade de octetos, pacotes, perdas,
tempo e atraso (para evitar jitter)
IPTV
Infra-estrutura – Multicast
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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
IPTV
Infra-estrutura - Software
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Bilhetagem (Billing)
Contabilidade (Accounting)
Acesso/autorização
Clientes
 Central de atendimento
 Serviços, pesquisa
 Games
 Tudo na TV, via operadora ou STB
IPTV
Acesso
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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)
IPTV
Acesso
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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
IPTV
Problemas e Desafios
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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
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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
Perguntas?!