Требования к IPTV

В качестве источников информационного ресурса для служб сети рассматриваются[4]:

- спутниковый телепорт, поставляющий ТВ-программы, транслируемые искусственными спутниками Земли ТВ-вещания;

- прямая подача ТВ-программ из собственных студий либо закупленных ТВ-программ;

- видеосерверы;

- серверы других информационных ресурсов (игр, аудиозаписей в формате MPEG-3, электронных книг, программ, прочих файлов);

- ресурсы сетей общего пользования, составляющих Интернет.

Набор предоставляемых услуг, особенно сервисов реального времени, предъявляет жесткие требования к транспортной подсистеме. Это необходимо учитывать при разработке архитектуры перспективной сети. Для примера отметим, что видео трафик характеризуется битовым потоком с относительно постоянной скоростью, при этом большинство абонентов услуги " видео по запросу" пользуются ею примерно в одно и то же время - вечером, что является причиной неравномерной нагрузки на сеть. Принципиальным в данном случае являются различия в требованиях, предъявляемых к необходимой полосе пропускания услуг " видео по запросу" и вещания. " Видео по запросу" предполагает передачу в режиме Unicast (индивидуальная рассылка), а IP-вещание реализуется в режиме Multicast (групповая рассылка).

Рассмотрим основные показатели нагрузок на сеть в зависимости от предоставляемого сервиса.

Потоковое видео. Обеспечивает пользователям просмотр каналов эфирного и спутникового телевидения, упакованных в IP-поток. С целью оптимизации использования доступной пропускной способности вещание должно производиться в режиме Multicast. В зависимости от выбранной системы кодирования и шифрования необходимо наличие пропускной способности на канал. Телевизионный трафик не предъявляет жестких требований к задержкам в транспортной сети, максимальный джиттер пакетов может составлять 50 мс.

Видео по запросу. С точки зрения транспортной подсистемы запрос и получение услуг " видео по запросу" представляет собой асимметричное взаимодействие, при котором по прямому каналу в Unicast-режиме передаются цифровые видеопотоки и интерфейс пользователя, а в обратном канале - запросы на получение информации. Требования к обратному каналу незначительные: максимально необходимая скорость не превышает 33, 6 кбит/с. Скорость в прямом канале, указанная в таблице, представляет собой среднее значение полосы, занимаемой сигналом ТВ высокой четкости, поскольку в большинстве случаев сервис " видео по запросу" будет реализовываться в формате HDTV.

Доступ к ресурсам Интернета. Эта служба не предполагает каких-либо специальных требований к параметрам транспортной сети. Поскольку настройка политики качества обслуживания рассматривает Интернет-трафик как низкоприоритетный, он не становится " конкурентом" для приложений реального времени.

В том случае, если клиентам должен предоставляться Интернет-доступ с гарантированной скоростью, необходимо выполнение процедур traffic-shaping на маршрутизаторе, что значительно усложняет задачи эксплуатации сети. Поэтому оптимальной представляется модель с максимально возможной скоростью доступа и расширением доступной полосы пропускания по мере необходимости. При этом доступная полоса пропускания равномерно распределяется между активными клиентами. Данная схема позволит максимально удовлетворить ожидания клиента, увеличить потребление трафика и, следовательно, прибыль от предоставления услуги.

Сервис аудио/видеотелефонной связи. В рамках службы IP-телефонии возможно как предоставление стандартного телефонного сервиса, так и его расширение - за счет использования видеотелефонов различного типа (в том числе программных). Во втором случае системы фактически являются аналогами систем видео-конференц-связи и могут обслуживаться теми же управляющими комплексами, что и службы IP-телефонии. Для обеспечения нормального функционирования данных приложений необходимо создание симметричного канала со следующими показателями пропускной способности:

- аудиотелефонная связь: 83, 44-91, 56 кбит/с (G.711, Ethernet);

- видеотелефонная связь: 549, 4 кбит/с (H.264, Ethernet).

Для достижения требуемого качества сервиса со стороны транспортной сети необходима поддержка механизмов QoS, обеспечение минимальной задержки прохождения голосового трафика от границы до границы сети (не более 60 мс), джиттер не более 20 мс.

Прочие услуги. К прочим услугам отнесем использование ресурсов транспортной сети в виде аренды определенной полосы пропускания (цифрового потока) или реализации корпоративной сети: L2, L3 VPN.

Одной из основных задач при построении сети IPTV является создание единой мультисервисной сети (либо эффективное использование существующей сети или ее сегмента), нейтральной к типу проходящего трафика (голос, видео, данные), но обеспечивающей необходимый уровень обслуживания каждому из приложений в соответствии с заданными параметрами.

Учитывая повсеместное распространение IP как основного формата представления информации на уровне сети, под передачей трафика в мультисервисной сети следует понимать передачу именно IP-трафика. Технически IP-технологии достигли такого развития, что необходимость использования специальных дорогих решений для передачи видео по широкополосным сетям практически отпадает. С экономической точки зрения технология IP позволяет создавать интеллектуальные масштабируемые сети, обеспечивающие защиту как ранее сделанных инвестиций (благодаря использованию уже имеющейся оптоволоконной инфраструктуры), так и новых вложений (ввиду универсальности оборудования IP).

По указанным причинам протокол сетевого уровня IP принимается как базовый для реализации сквозного транспорта пакетов во всей сети.

На канальном уровне Ethernet стал стандартом де-факто для локальных сетей. 100-мегабитный Ethernet доминирует в качестве стандарта для пользовательского доступа, а на магистральных каналах наблюдается рост использования 1- и 10-гигабитных скоростей. Доминирование технологии Ethernet обусловлено главным образом ее простотой и низкой стоимостью. В рассматриваемой сети технологии канального уровня Ethernet на базе различных сред передачи и скоростей применяются как на узлах сети, так и в сегментах пользовательского доступа.

При выборе телекоммуникационной технологии, реализуемой в магистральном компоненте сети, основное внимание необходимо уделять возможности динамического распределения ресурсов каналов связи, механизмам обеспечения качества обслуживания и диапазону поддерживаемых скоростей передачи.

Иной подход к организации магистральной сети обеспечивают технологии, использующие комбинированные методы коммутации 2-го и 3-го уровней модели OSI. Эта идея получила развитие при разработке MPLS - технологии многопротокольной коммутации IP-пакетов на основании меток, принятой в настоящее время в качестве стандарта IETF. Достоинствами метода MPLS являются:

- инвариантность по отношению к протоколам канального уровня (ATM, FrameRelay, PPP, Ethernet, DPT и др.);

- наилучшая совместимость с технологиями TCP/IP;

- высокая пропускная способность (коммутация осуществляется на канальном уровне);

- высокая масштабируемость;

- возможность задания и обеспечения класса обслуживания абонентского трафика.

Последнее обстоятельство позволяет создавать магистральные сети, ориентированные на передачу трафика, чувствительного к задержкам (голосового и видеотрафика). Таким образом, для передачи мультимедийного трафика в большинстве случаев целесообразно использовать IP/MPLS.