Протоколы для передачи видео в IPTV

Middleware с низкоуровневой интеграцией приставок. Второе поколение

В Middleware второго поколения задача формирования графического интерфейса полностью переложена на клиентскую часть системы. На STB устанавливается операционная система Linux, под управлением которой работает специальное приложение, являющееся самостоятельным интерфейсом пользователя. То есть вся графика, все подпрограммы, модули и плагины находятся и исполняются на самой приставке, не обращаясь без необходимости к серверу.

Это позволяет не только разгрузить сервер, но предоставить еще ряд других значительных преимуществ:

Можно использовать в одной сети разные приставки. Это стало возможно благодаря тому, что одно и то же приложение интерфейса собирается для каждой конкретной приставки, используя SDK от производителя. А протокол взаимодействия между сервером и клиентом един для всех типов приставок. Любая новая приставка может быть подключена к сети сразу же, как только для нее будет собрана своя прошивка.

Быстрота работы. Если нет необходимости подгружать недостающую графику и обрабатывать разнообразные скрипты, то нет и задержек при «перелистывании» страниц доступа к разнообразным услугам.

Автономность. В случае сбоя серверного оборудования системы Middleware абонент сможет продолжать получать медиа-контент в течение всего оплаченного срока подписки на услуги.

Отсутствуют ограничения визуализации и функциональности. Любая задумка может быть воплощена без особых проблем. Если нет браузера и шаблонов web-страниц, значит, нет и никаких ограничений в реализации графики или функционала.

Автоматическое обновление прошивок. Если возникает желание внедрить в IPTV-комплекс новый сервис, то следует только запустить автоматическое обновление софта на клиентской приставке. Новые ресурсы станут доступны всем.

Таким образом, при использовании системы Middleware второго поколения оператор связи получает решение с неограниченными возможностями. Новые приставки и новые сервисы могут быть введены в эксплуатацию без остановки всего комплекса IPTV. Абонент же оценит быстроту работы графического интерфейса и простоту добавления новых сервисов.

Для передачи потокового видео используются ряд сетевых протоколов, из которых важнейшими являются протокол RTSP и протокол IGMP.

RTSP (Real-Time Streaming Protocol) - это протокол, с возможностью контролируемой передачи видео-потока в интернете. Он предназначен для запроса мультимедиа-данных клиентом, предоставляя ему некоторые возможности по управлению передачей в её 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. Этот протокол предназначен для управления множеством сеансов доставки данных за счет организации каналов доставки (таких, как UDP, multicast UDP и TCP) и обеспечения выбора механизма доставки на основе RTP.

Использование протокола RTSP упрощает создание и поддержку виртуальных серверов, где один хост с одним адресом IP обслуживает несколько структур (деревьев) документов.

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.

Для присоединения к сети или выхода из группы рассылки используется стандартный 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.

Основные правила работы протокола IGMP следующие:

• конечный узел сети посылает пакет IGMP типа «report» для обеспечения запуска процесса подключения к группе рассылки;

• узел не посылает никаких дополнительных пакетов при отключении от группы рассылки;

• маршрутизатор multicast через определенные временные интервалы посылает в сеть запросы IGMP. Эти запросы позволяют определить текущее состояние групп рассылки;

• узел посылает ответный пакет IGMP для каждой группы рассылки до тех пор, пока имеется хотя бы один клиент данной группы.

Transmission Control Protocol (TCP) обеспечивает полностью гарантированные, с подтверждением и управлением потоком данных, услуги доставки для протоколов высших уровней.

Он перемещает данные в непрерывном неструктурированном потоке, в котором байты идентифицируются по номерам последовательностей.

TCP может также поддерживать многочисленные одновременные диалоги высших уровней.

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - протокол передачи гипертекста, применяется для организации различных интерактивных услуг. Для подключения с помощью HTTP к какому-либо ресурсу необходимо ввести URL этого ресурса. Унифицированные указатели информационных ресурсов (Universal Resource Locator - URL) используются в этом протоколе не только для определения того, какие элементы данных должны быть получены, но и какой протокол должен применяться для выборки этих элементов. Строка с URL передает программному обеспечению HTTP всю информацию, необходимую для подключения к серверу. Вначале программное обеспечение HTTP устанавливает сеанс TCP с указанным хостом, а затем формально запрашивает ресурс.

Для обеспечения минимальных задержек и гарантированной скорости передачи видеоданных в IP-сети используется поддержка Quality of Service (QoS), для чего может использоваться, например, известный протокол RSVP (Resource Reservation Protocol), который обеспечивает резервирование необходимой ширины полосы в канале. Используется предоставление маршрутизаторам сети общих характеристики трафика (например, скорость передачи данных, вариабельность). Маршрутизаторы сводят затем воедино запросы на выделение ресурсов на общих участках маршрутов движения видеотрафика.