Реферат: Аналіз сучасного стану і перспективи розвитку систем IP-телебачення

Історія розвитку і перспективи застосування IP-телебачення

IP-телебаченням (IP-TV) прийнято називати цифрову технологію багатопрограмного інтерактивного віщання телевізійного сигналу в мережах з комутацією пакетів.

Технологія IP-TV в світі існує вже давно, але використовувалася переважно у вузькому крузі, будь то академічному (університетському) або урядовому. Прикладом одного з різновидів технології IP-TV є відеоконференцзв'язок. Як комерційний продукт для масового ринку IP-телебачення має не таку тривалу історію. Спочатку IP-TV впроваджували оператори, які прагнули швидко розвернути інноваційні послуги. Це були, як правило, крупні телефонні оператори і їх молоді конкуренти. Зниження вартості магістрального трафіку і скорочення доходів від традиційної телефонії змусило їх звернутися до інтерактивних мультимедійних функцій IP-TV, щоб мати переваги серед традиційних конкурентів – операторів кабельного і супутникового телебачення.

Сьогодні зростання проникнення широкосмугового доступу (ШCД) і пошук провайдерами додаткових джерел доходу є ключовими факторами розвитку технологій IP-телебачення. Провайдери ШCД починають розглядати IP-TV як додатковий спосіб підвищити рентабельність існуючих ліній абонентського доступу і отримати додаткову перевагу в конкурентній боротьбі, що загострюється. Технологія IP-TV, як один з видів цифрового телебачення, на даний момент поки що розглядається швидше як широкосмуговий додаток, додатковий сервіс, прив'язаний до надання доступу в Інтернет. Сьогодні на долю IP-TV доводиться біля одного відсотка світового телевізійного ринку. Все останнє, як і раніше, належить кабельним і супутниковим операторам, а також традиційним аналоговим телевізійним системам. IP-телебачення зараз знаходиться у стадії переходу від експериментальних запусків до масового комерційного надання.

У всьому світі діє понад 50 операторів IP-TV. Найбільші з них: Verizon Communications (США), France Telecom (Франція), Deutsche Telekom (Німеччина), British Telecom (Великобританія), FastWeb (Італія), China Telecom (Китай). Але говорити про те, що сьогодні технологія IP-TV в якійсь зі світових країн вже успішно реалізована, передчасно. В основному існують фрагменти цих мереж, дослідні зони. Іншими словами, поки ця технологія ще не покрила повністю територію якої-небудь держави.

В Україні, на території міст Києва і Одеси, в тестовому режимі послугу інтерактивного цифрового телебачення запустили оператори “Укртелеком”, “Комстар-Україна” і “Голден телеком Україна”. У комерційну експлуатацію IP-телебачення увійде тільки к 2010 року.

Очікується, що послуги IP-TV складуть достатньо сильну конкуренцію послугам традиційного телевіщання за рахунок низьких цін, унікального змісту і технічних нововведень. По прогнозах аналітиків, за чотири роки світова абонентська база IP-TV збільшиться уп'ятеро, з 10,8 млн. в 2007 році до 60 млн. в 2011 році. У перспективі ринок IP-TV стане одним з лідируючих разом з іншими видами цифрового телебачення. Одним з головних факторів, який істотно сприятиме успіху IP-TV, стане збільшення попиту користувачів на інтерактивні послуги, які забезпечать вибухове зростання всієї галузі IP-TV. Також прогнозується, що виробники устаткування і компанії, розробляючі рішення IP-TV, остаточно вирішать проблеми стандартизації устаткування, що допоможе розвитку послуг.

Оскільки IP-TV говорить на мові "всесвітньої павутини", ця мережева система має можливість звести воєдино світ Інтернету і світ телебачення за рахунок конвергенції всіх форм комунікацій і розваг в єдиній гнучкій, повністю інтегрованій мультимедійній інфраструктурі.

Особливості IP-телебачення

Для реалізації технології IP-телебачення необхідна сучасна мультисервісна інфраструктура, що складається з мереж доступу, транспортної мережі, головної станції, а також кінцевих пристроїв і спеціалізованого програмного забезпечення.

На практиці доставка контента до користувача виглядає таким чином. Головне устаткування IP-TV передає, а абонентське устаткування приймає потокове відео (Streaming video). Цей термін позначає технології стиснення, скорочення і буферизації відеоданих, які дозволяють передавати відео в реальному часі через Інтернет. Головна особливість потокового відео полягає в тому, що при його передачі користувач не повинен чекати повного завантаження файлу для того, щоб його проглянути. Відеодані пересилаються безперервним потоком у вигляді послідовності IP-пакетів і програються у міру того, як передаються на абонентський пристрій. Для передачі потокового відео використовується транспортний протокол RTP. Протокол RTP переносить в своєму заголовку дані, необхідні для відновлення голосу або відеозображення в приймальному вузлі, а також дані про тип кодування інформації. RTP визначає і компенсує втрачені пакети, забезпечує безпеку передачі контента і розпізнавання інформації. Разом з RTP працює протокол RTCP. Він відповідає за перевірку ідентичності відправлених і отриманих пакетів, ідентифікує відправника і контролює завантаженість мережі. Для забезпечення мінімальних затримок і гарантованої швидкості передачі відеоданих в IP-мережі використовується підтримка QoS, для чого може використовуватися, наприклад, відомий протокол RSVP, який забезпечує резервування необхідної ширини смуги в каналі.

Сформований потік телевізійних каналів – це потік IP-пакетів, що передаються в мережі за окремою груповою адресою, відповідною даному телеканалу. Таким чином, віщанням декількох каналів є формування декількох потоків multicast трафіка, коли кожен з каналів однозначно визначається унікальною адресою групової розсилки. Для підключення до мережі або виходу з групи розсилки використовується стандартний протокол IGMP.

IP-TV дозволяє передавати як зображення із звичайною якістю, що реалізовується аналоговим телевізором (близько 1,5 Мбіт/с), так і зображення з DVD-якістю (близько 6 Мбіт/с) і в новітньому HDTV-форматі (20 Мбіт/с). При цьому по одному інтернет-каналу може передаватися одночасно декілька програм, на мережу оператора він завантажується тільки в тому випадку, якщо абонент підписаний на цей канал.

Для проглядання потокового відео використовується спеціальна приставка до телевізора або в сучасній термінології Set top Box (STB), яка з одного боку підключена до мережі оператора (середовище віщання), а з іншої – має з'єднання з телевізором. Абонентський пристрій STB декодує відеодані і виводить розшифроване відео на екран телевізора. Організацію призначеного для користувача меню забезпечує протокол прикладного рівня HTTP.

Стек протоколів TCP/IP

IP-телебачення здійснює віщання телевізійного сигналу в пакетній формі по мережах передачі даних, побудованих на базі стека комунікаційних протоколів TCP/IP.

Протоколи TCP/IP були розроблені майже три десятиліття тому за замовленням Управління перспективних досліджень і розробок Міністерства оборони США і упроваджені в державній мережі DDN (defence data network), що включає мережі ARPANET і MILNET. Первинна мета була пов'язана з побудовою відмовостійкої комунікаційної мережі, яка змогла б функціонувати навіть при виході з ладу її більшої частини, наприклад, із-за ядерних бомбардувань. У 1982 році великий внесок в розвиток стека TCP/IP вніс університет Берклі, реалізувавши протоколи стека в своїй версії ОС UNIX. Широке розповсюдження ОС UNIX привело і до широкого розповсюдження протоколу IP і інших протоколів стека. У тому ж році відбулася ще одна важлива подія в історії TCP/IP – в згаданий комплект був включений протокол перетворення адрес ARP, який ставить Ethernet-адреси у відповідності міжмережевим TCP/IP-адресам. Потім протоколи TCP/IP були реалізовані на робочих станціях сімейства Sun в мережевих файлових системах NFS (network file system) для забезпечення міжмережевих комутацій. Зараз практично неможливо знайти апаратуру або операційну систему, де не застосовувалися б в тій або іншій формі протоколи TCP/IP. На цьому ж стеку працює всесвітня інформаційна мережа Internet, чий підрозділ IETF (internet engineering task force) вносить основний внесок у вдосконалення стандартів стека, опублікованих у формі специфікацій RFC (request for comment).

Лідируюча роль стека TCP/IP пояснюється наступними його властивостями:

TCP/IP є найбільш завершеним, стандартним і в той же час популярним стеком мережевих протоколів, що має багаторічну історію;

майже всі великі мережі передають основну частину свого трафіку за допомогою протоколу TCP/IP;

TCP/IP – це метод одержання доступу до мережі Internet;

даний стек служить основою для створення intranet – корпоративної мережі, що використовує транспортні послуги Internet і гіпертекстову технологію WWW, розроблену в Internet;

всі сучасні операційні системи підтримують стек TCP/IP;

TCP/IP є гнучкою технологією для з'єднання різнорідних систем як на рівні транспортних підсистем, так і на рівні прикладних сервісів;

TCP/IP – це стійке масштабоване міжплатформене середовище для програмних додатків клієнт-сервер.

Стек TCP/IP містить більше 100 протоколів, кожен з яких націлений на конкретне застосування в рамках об'єднаної мережі. Даний фактор робить TCP/IP надзвичайно гнучким, оскільки кожен протокол можна використовувати незалежно від інших з різною технологією транспортування.

Надійне транспортування даних між прикладними процесами шляхом встановлення логічного з'єднання в стеку протоколів TCP/IP забезпечує протокол управління передачею TCP. Протокол TCP приблизно відповідає транспортному рівню моделі OSI, але містить і деякі функції сеансового рівня. З його допомогою реалізується організація сеансу зв'язку між двома користувачами в мережі. Крім того, в його функції входить виправлення помилок і, що дуже важливе, перетворення інформації до виду дейтаграм, а також передача дейтаграм і відстежування їх проходження по мережі. TCP служить також для організації повторної передачі втрачених дейтаграм і забезпечення їх достовірності. Нарешті, в комп'ютері-адресаті TCP витягує повідомлення з дейтаграми і направляє його прикладній програмі-адресатові. Протокол TCP спирається на послуги IP.

В якості основного протоколу мережевого рівня (в термінах моделі OSI) в стеку використовується протокол міжмережевої взаємодії IP. Протокол IP спочатку проектувався як протокол передачі пакетів в складених мережах, що складаються з великої кількості локальних мереж, об'єднаних як локальними, так і глобальними зв'язками. Тому протокол IP добре працює в мережах зі складною топологією, раціонально використовуючи наявність в них підсистем і економно витрачаючи пропускну спроможність низькошвидкісних ліній зв'язку. Протокол IP включає набір правил, які втілюють в життя ідею ненадійної доставки пакетів. До основних функцій протоколу IP відносяться: перенесення між мережами різних типів адресної інформації в уніфікованій формі, маршрутизація по мережі, а також збірка і розбирання пакетів при передачі їх між мережами з різним максимальним значенням довжини пакету.

Методи передачі трафіку

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--