Кодеки, що використовуються в IPTV
Кодеками, що використовуються в IPTV є:
- MPEG1 – використовує повне кодування, потребує високошвидкісних каналів;
- MPEG 2 – використовує двоспрямоване передбачення, кодує повністю кадр;
- MPEG 7 – це медіа-інтерфейс для опису вмісту, стандартизує елементи, орієнтовані на підтримку мультимедіа. Використовує поняття «рівня абстракції», види інформації про файл: форма, умови доступу, класифікація, локалізація, зв'язки та ін.
Усі формати стиснення сімейства MPEG (MPEG 1, MPEG 2, MPEG 4, MPEG 7) використовують високу надмірність інформації у зображеннях, розділених малим інтервалом часу. Між двома сусідніми кадрами зазвичай змінюється лише мала частина сцени – наприклад, відбувається плавне усунення невеликого об'єкта і натомість фіксованого заднього плану. У цьому випадку повна інформація про сцену зберігається вибірково лише для опорних зображень. Для інших кадрів достатньо передавати різницеву інформацію: про становище об'єкта, напрям і величину його зміщення, про нові елементи фону, що відкриваються за об'єктом у міру його руху. Причому ці різниці можна формувати не тільки в порівнянні з попередніми зображеннями, але і з наступними (оскільки саме в них у міру руху об'єкта відкривається прихована частина фону).
Формати стиснення сімейства MPEG скорочують обсяг інформації так [6]:
- усувається просторова надмірність зображень шляхом придушення дрібних деталей сцени;
- усувається частина інформації про кольоровість;
- підвищується інформаційна густина результуючого цифрового потоку шляхом вибору оптимального математичного коду для його опису.
Формати стиснення MPEG стискають лише опорні кадри – I-кадри (Intraframe – внутрішнійкадр). У проміжки між ними включаються кадри, що містять лише зміни між двома сусідніми I-кадрами – P-кадри (Predictedframe – прогнозований кадр). Щоб скоротити втрати інформації між I-кадром і P-кадром, вводяться звані B-кадри (Bidirectionalframe – двунаправленный кадр). Вони міститься інформація, яка береться з попереднього і наступного кадрів. При кодуванні у форматах стиснення MPEG формується ланцюжок кадрів різних типів. Типова послідовність кадрів виглядає так: IBBPBBIBBPBBIBB… Відповідно, послідовність кадрів відповідно до їх номерів відтворюватиметься в наступному порядку: 1423765…
На малюнку 1.4 показано формування кадрів MPEG 2.
Рисунок 1.4 – Формування кадрів у MPEG 2
У порівнянні з MPEG 1, формат стиснення MPEG 2 має такі переваги:
- у форматі стиснення MPEG 2 точність векторів руху збільшена до 1/2 пікселя;
- Користувач може вибрати довільну точність дискретного косинусного перетворення;
- у формат стиснення MPEG 2 включено додаткові режими прогнозування.
MPEG4 використовує технологію так званого фрактального стиснення зображень. Фрактальний (контурно-оснований) стиск передбачає виділення із зображення контурів і текстур об'єктів. Контури представляються як т.зв. сплайнів (поліноміальних функцій) та кодуються опорними точками. Текстури можуть бути представлені як коефіцієнти просторового частотного перетворення (наприклад, дискретного косинусного або вейвлет-перетворення).
Цифрова передача аудіовізуальної інформації передбачає всі телевізійні операції з допомогою послідовності нулів і одиниць.
На малюнку 1.5 наведена загальна длявсіх систем Інтернет телемовлення - принципова схема.
Рисунок 1.5 – Загальна схема інтернет телемовлення
Однак закодована інформація не пристосована для передачі пакетних мереж, яскравим представником яких є мережа протоколу TCP/IP. Тому отримані в результаті кодування дані повинні бути розбиті на окремі пакети і до цих пакетів необхідно додати заголовки, що визначають їхню поведінку в мережі.
Закодована інформація з телевізійними передачами може бути збережена і надалі використовуватися для організації трансляції. Для зберігання цифрових аудіовізуальних даних розроблено спеціальні типи файлів. В даний час існує ціла низка конкретних реалізацій загальної схеми інтернет телемовлення. Тут би хотілося перерахувати найпоширеніші з них:
- формат FLV, розроблений фірмою Macromedia, поглиненою після Adobe;
- Формат WMV, створений Microsoft;
Існує два основних типи доставки аудіовізуальної інформації:
- Прогресивний формат доставки.
Різні типи мовлення припускають різні швидкості аудіовізульних потоків і для IPTV (кабельного ТБ) вони набагато вищі. Швидкість потоку залежить багато в чому від типу застосовуваного устаткування, передачі стандартної телевізійної картинки (720x576) вона варіюється від 3 до 6 Mbps (Мегабіт за секунду), хоча може досягати і 1,5 Mbps. Для телебачення високої парності (1920x1080) необхідна доступна смуга в районі 10 Mbps, хоча провідні виробники досягли 4 Mbps.
Необхідно також попрацювати на ринку продажу контенту. Тут також кілька напрямків для діяльності, основні з них – робота з юридичними та приватними особами (оптовий та роздрібний ринки). Насамперед, необхідно спробувати домовитися проспівробітництво з великими компаніями інтернет мовлення про організацію трансляційного потоку для включення його до програмних пакетів, наприклад спеціалізований пакет для українськомовної діаспори. Особливо стоять стільникові компанії, що розгортають мережі 3G та мобільне телебачення стандарту DVB-H[7].
телекомунікаційні послуги: висока швидкість підключення, місце у стійці для розміщення обладнання, безперебійне живлення.
Архітектура IPTV
Централізована модель архітектури є відносно простою. Весь контент зберігається на центральному сервері, і, отже, обширної системи розподілу контенту не требуется. Централізована архітектура хороша для мереж, які забезпечують відносно мале розгортання послуги VoD, мають відповідне ядро та межу пропускної спроможності, а також ефективну мережу доставки контенту.
Розподілена архітектура – це збільшена модель централізованої, та її пропускна спроможність і система управління притаманні великих систем. Для ефективної доставки мультимедіа у мережі з розподіленою архітектурою потрібна складна система розподілу контенту. У мережу IPTV входять такі ділянки, від успішного функціонування яких залежить ефективність доставки контенту:
- клієнтське обладнання (комп'ютер або телевізор із STB).
Рисунок 1.6 – Архітектура мережі IPTV
На етапі головної станції відбувається прийом сигналу супутникових та ефірних телеканалів та їх перекодування в сигнал, що транслюється IP-мережею. Головна станція складається з наступних компонентів[8]:
- антенного поста, який приймає радіосигнал від вишок телевізійного мовлення та супутників;
- дескрипторів (цифрових супутникових приймачів), які декодують сигнал, отриманий з антенного посту, тапередають на стрімер;
- вузлів цифрового кодування, які MPEG-кодують аналогові та цифрові сигнали та передають на стрімер;
Постановка задачі
Для вирішення поставлених завдань необхідно виконати таке:
- розробити схему організації мережі IPTV;
- здійснити відповідні розрахунки;
- Розглянути питання безпечної життєдіяльності.
Висновок
Організація мережі IPTV – завдання складне, але здійсненне. Технологія IPTV виборола певний сегмент ринку, який останнім часом інтенсивно розширюється. IPTV- це сучасна технологія, що дозволяє ефективно передавати телевізійний сигнал через Інтернет. На відміну від традиційних видів цифрового телебачення як ефірне, кабельне чи супутникове. IPTV - це повністю інтерактивний сервіс, що функціонує в Інтернеті. Дана технологія дозволяє отримати ідеальну якість зображення та звуку, а також значно розширити можливості телебачення шляхом додавання додаткових сервісів, таких як різні онлайн-кінотеатри, TimeShift, VoD (VideoonDemand), NetworkPersonalVideoRecorder, ElectronicProgramGuide.
IPTV-мовлення не має обмеження за кількістю телеканалів і кількістю контенту, що транслюється. Обмеження можуть виникати лише в пропускній спроможності мережі оператора IPTV та інтернет-провайдера, що надають послуги кінцевому абоненту.
Застосування даної технології дозволяє вирішити головне народногосподарське завдання підприємств та органів управління в галузі зв'язку щодо найбільш повного задоволення потреб населення та народного господарства в послугах зв'язку за мінімальних витрат трудових, матеріальних та фінансових ресурсів, забезпечення максимального ефекту функціонування галузі.
Списоклітератури
1. Шалейніков А. Бюджетні IPTV рішення - точка зростання для малих та середніх операторів // Broadcasting. Телебачення та радіомовлення. - №5.- 2011 р.
2. Виноградський В.Є., Ліхарєв А.В. Побудова мережі IPTV: загальні підходи // Технології та засоби зв'язку. - №2.- 2007 р.