Televíziózás újgenerációs technológiák használatával

Átírás

1 Televíziózás újgenerációs technológiák használatával Tamás Gergely Péter

2 A fejlődés megállíthatatlan Az adatátviteli hálózatok komoly technológiai fejlődésen mentek keresztül az elmúlt 15 évben Az első lakossági ADSL szolgáltatás 2001-ben került bevezetésre Magyarországon Ennek maximális adatátviteli sebessége 8/1 Mbps volt Napjainkban már technológiailag elérhető 2.5Gbps szimmetrikus átviteli sebesség is FttH hálózatokon

3 Vezetékes hálózatok Letöltés (Mbps) Feltöltés (Mbps) , ADSL ADSL2 DOCSIS 2.0 DOCSIS 3.0 GPON DOCSIS 3.1

4 DOCSIS 3.1 Koaxiális hálózatokon történő adatátviteli szolgáltatás legújabb szabványa OFDM, max. 192 MHz sávszélességű DS csatornákkal, max. 96 MHz szélességű US csatornákkal Az elérhető adatátviteli sebesség 10/1 Gbps egyegy hálózati szegmensen (előfizetők között megoszlik) Jelenleg még túl kevés a DOCSIS 3.1-et támogató előfizetői végberendezés

5 Tipikus DOCSIS 3.1 hálózat DS RF hálózat WAN hálózat I-CMTS / CCAP Opt. Tx Opt. Tx Opt. Tx Opt. Opt. RxOpt. Rx Rx Optikai hálózat Optikai Node Koax hálózat Modem Modem Modem US RF hálózat Fejállomás Szolgáltatói hálózat Előfizető

6 xpon Passive Optical Network Tisztán passzív, optikai hálózatok, csak a végberendezések aktívak Többféle szabvány (ITU, IEEE) Alacsony üzemeltetési költség (passzív hálózat) WDM segítségével 1 hullámhosszon közös letöltési irány, TDM feltöltési irány egy másik hullámhosszon -> egy optikai szál elegendő / végberendezés Szabványonként eltérő átviteli sebességek, pl. GPON esetén 2.5/1.25 Gbps PON portonként A bővítéshez a hálózatot nem kell fejleszteni, elég a végpontokat (OLT, ONT) cserélni

7 DOCSIS vs. xpon DOCSIS hálózat I-CMTS / CCAP DS RF hálózat Opt. Tx EDFA Opt. Node RF amp. RF amp. Modem Modem US RF hálózat Opt. Rx EDFA Modem PON hálózat ONU OLT Splitter ONU Splitter ONU ONU

8 Vezeték nélküli hálózatok 300 Letöltés (Mbps) 299, ,111 0,359 3,1 14 GPRS EDGE 3G HSDPA HSPA+ 4G/LTE

9 Vezetéknélküli hálózatok - LTE 4. generációs mobil adathálózat Mbps letöltési és 75.4 Mbps feltöltési sebesség a kliens eszköz függvényében Alacsony válaszidő optimális esetben (<5ms) OFDM multiplexálás Gyorsan mozgó kliensek támogatása Akár 100km-es cellaméret A jelenleg kapható mobil készülékek már mind támogatják az LTE kommunikációt

10 Új lehetőségek A megnövekedett elérhető adatátviteli sebesség lehetőséget ad különböző nagy sávszélesség igényű alkalmazások használatára A hagyományos Internet-ezési felhasználás mellett teret nyernek a különböző streaming jellegű médiaszolgáltatások (pl. YouTube, NetFlix)

11 Hálózat tervezés A szolgáltatók szintén szeretnék kiaknázni a nagy adatátviteli sebesség és a könnyen menedzselhető IP hálózatok előnyeit Egyre több szolgáltatást próbálnak ráültetni egy esetleges sávszélességbővítést célzó beruházásra Az egyik ilyen lehetőség a televízió szolgáltatás adoptálása - az analóg sugárzás folyamatosan csökken - az egyirányú DVB hálózatok nem nyújtanak hosszútávú perspektívát - az IP hálózatok felett történő televíziózásban viszont rengeteg lehetőség van Sok esetben egy nagyobb beruházási költségű, de multiplatformos megoldás vonzóbb, mint a legköltséghatékonyabb megoldás

12 Hagyományos IPTV Az adatfolyamok IP multicast MPEG TS formátumban kerülnek továbbításra a fejállomás és az előfizetői végberendezés (STB) között Különböző interaktív funkciók támogatása Hatékony, mivel egy élő tartalom többszörös egyidejű megtekintés esetén csupán egyszer kerül az adatfolyam továbbításra Hátránya: - csak menedzselt hálózaton működő szolgáltatás -> helyhezkötött - nem multi-platformos, csak az adott rendszeren, STB-on elérhető

13 Hagyományos IPTV működése Élő forrás H.264 transzkóder S H.264 stream (G) L3 router (mcast DR) PIM Join (S,G) PIM Register (S,G) PIM Join (S,G) PIM Join (S,G) RPF (S) PIM Join (S,G) PIM Prune (S,G,RP) RP IPTV Middleware AAA IGMP Report G PIM Join (*,G) PIM Join (*,G) 1. PIM Register 2. IGMP Report 3. PIM Join 4. Forwarding 5. Reverse Path Check STB IGMP Report G STB 6. SPF PIM Join 7. SPF Forwarding 8. PIM Prune

14 OTT - Over The Top Over-the-Top: minden egyéb felett A teljes TCP/IP protokoll stack szolgáltatásait használja Épít a TCP átvitel garanciáira A TCP használata mellett egy olyan alkalmazási protokollt kell választani, amely képes áthaladni az útjába kerülő tűzfalakon Ehhez egy olyan népszerű protokollt kell választani, ami elengedhetetlen egy Internet előfizetési végponton A választás a HTTP-re esett (HyperText Transfer Protocol) OTT HTTP FTP SMTP... Alkalmazási réteg Transzport réteg (TCP/UDP) Internet réteg (IP) Adatkapcsolati réteg Fizikai réteg

15 OTT - Over The Top Nem streaming jellegű átvitel - HTTP fetch Nem igényel folyamatos kapcsolatot a fejállomás és az előfizetői végberendezés között Elasztikus forgalom: hatékonyan használja a rendelkezésre álló hálózati kapacitást: - a tartalom letöltése lehet (sőt jó eséllyel sokkal) gyorsabb a valós idejű lejátszásnál - ennek eredményeképpen a hálózat a letöltések közti időszakokban szabad - ez jó példa a gyakran elhangzó minek ekkora sávszélesség kérdés indolására

16 Multicast UDP vs. TCP Streamer STB CDN Client <=7 MPEG TS csomag HTTP GET <=7 MPEG TS csomag <=7 MPEG TS csomag <=7 MPEG TS csomag <=7 MPEG TS csomag HTTP 200 OK + adat X? X HTTP GET HTTP 200 OK + adat X TCP nack <=7 MPEG TS csomag <=7 MPEG TS csomag <=7 MPEG TS csomag HTTP GET HTTP 200 OK + adat Multicast UDP TCP (HTTP, OTT)

17 OTT elasztikus jellege Letöltési adatforgalom BW Adattovábbítás multicast technológiával t

18 OTT elasztikus jellege Letöltési adatforgalom BW Adattovábbítás OTT technológiával t

19 OTT elasztikus jellege Letöltési adatforgalom BW Adattovábbítás OTT technológiával t

20 OTT elasztikus jellege Letöltési adatforgalom BW Feltöltési adatforgalom x1 x2 x3 x4 x5 Adattovábbítás OTT technológiával t

21 OTT - Over The Top Különböző OTT implementációk: - Apple HTTP Live Streaming (HLS) - Microsoft Smooth Streaming (Silverlight) - Adobe HTTP Dynamic Streaming - MPEG DASH Mindegyikben közös az adaptív bitrátájú streaming lehetősége: - a tartalom több felbontásban és minőségben (ún. profilban) kerül előállításra - a rendelkezésre álló átviteli sebesség, és a hálózat minőségi paraméterei alapján a lejátszó dönti el, hogy melyik profilt használja

22 Egy általános OTT rendszer FTP VoD Ingester DRM Multi-Screen transzkóder Offline Segmenter Segmenter Élő forrás CDN Root Server Storage OTT Middleware CDN Node 1 CDN Node N MetaData Server Internet DRM key server

23 HLS - HTTP Live Streaming DRM key server H.264 stream #1 H.264 stream #2 H.264 stream #3 H.264 stream #4 Segmenter AES-128 CBC CDN Root Server I D R I D R I D R Chunk #N ~8 sec Segment #N-1 Segment #N

24 HLS Playlist HLS variant playlist #EXTM3U #EXT-X-VERSION:3 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=64000, CODECS="mp4a.40.2" 00/m1_HD.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH= /m1_HD.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH= /m1_HD.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH= /m1_HD.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH= /m1_HD.m3u8 Playlist #0 Playlist #1 Playlist #2 Playlist #3 Playlist #4 #EXTM3U #EXT-X-VERSION:3 #EXT-X-TARGETDURATION:8 #EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:57684 #EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI= keyfile,iv=0x #EXTINF:8,PTS: m1_hd_ ts #EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI= keyfile,iv=0x #EXTINF:8,PTS: m1_hd_ ts #EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI= keyfile,iv=0x #EXTINF:8,PTS: m1_hd_ ts

25 4. Provide TS chunk HLS működése CDN Node 1 CDN Node 2 CDN Node N 3. GET TS chunk 1. GET Variant Playlist Internet 2. Provide Variant Playlist 5. Re-evaluate profile selection 3. Select profile Profil választás 4. Provide TS chunk CDN Node Kliens 3. GET Variant Playlist RTT Tr

26 Komplex hálózat MS Transzkóder OLT Splitter ONU STB Előfizető L3 router FttH hálózat MS Metadata source Segmenter Node B Node B CRM / Billing OTT Middleware CDN Root Server CDN CDN Node CDN N Node 2 Node N RNC GSM RAN / UTRAN Szolgálató hálózata GGSN SGSN Új lehetőségek: Handover Távoli vezérlés, felvétel időzítés Push üzenetek WAN Mobil szolgáltató

27 Köszönöm a figyelmet!