IPTV Artigo de Comunicação de Áudio e Vídeo
Arquitectura
Sendo altamente impulsionado pelas grandes companhias de
telecomunicações, o serviço de IPTV assenta
essencialmente nas infra-estruturas já possuídas pelos
operadores. Ao invés de criar uma nova rede para
distribuição de televisão como acontece com
algumas tecnologias concorrentes, os operadores procuram rentabilizar
os investimentos efectuados e minimizar os custos associados à
nova tecnologia.
Os operadores de telecomunicações possuem redes de
elevada dimensão e com uma grande taxa de
penetração ao nível dos países, o que se
torna particularmente indicado para a oferta do serviço de
televisão, podendo chegar a um elevado número de pessoas.
No entanto, e ao contrário de redes de
distribuição de televisão que foram pensadas de
raiz para o efeito, as redes de cobre das telcos têm na sua
origem o serviço telefónico, com requisitos de largura de
banda muito inferiores o que, ainda hoje, tem grande impacto nas redes
de acesso.
Embora com recentes avanços ao nível do acesso em
redes de cobre, nomeadamente através das tecnologias xDSL, tenha
sido possível oferecer o serviço de acesso à
Internet designado de banda larga (superior a 2 Mbps), estas
dificuldades vão ter um forte impacto ao nível da
arquitectura dos sistemas de IPTV. Nomeadamente, levaram ao
estabelecimento de um tipo de arquitectura baseada no conceito de
Vídeo Digital Multiplexado (SDV - Switched Digital Video)[1],
que será explicado de seguida.
Arquitecturas SDV
As arquitecturas Switched Digital Video caracterizam-se por sistemas
de distribuição de televisão/vídeo nos
quais apenas os canais seleccionados são efectivamente
transmitidos até ao cliente. Em oposição, os
sistemas tradicionais de televisão por cabo (analógica ou
digital) e de televisão por satélite levam até ao
equipamento do cliente um conjunto alargado de canais em
simultâneo através do mesmo meio de transmissão.
No caso do IPTV, a utilização de IP Multicast,
nomeadamente do protocolo IGMP (IP Group Membership Protocol),
irá permitir gerir os canais seleccionados a cada momento por
cada cliente, levando a uma eficiente utilização dos
recursos da rede. Este processo de selecção de canal
terá um papel importante no serviço oferecido aos
utilizadores, nomeadamente o tempo de mudança de canal, que
é bastante diferente do processo selecção do canal
televisivo por sintonização, em se escolhe um dos
vários canais que chegam ao equipamento através do meio
de transmissão.
Embora possua algumas desvantagens, note-se que só
através do conceito de multiplexagem dos canais de vídeo
é possível oferecer o serviço de televisão
através da rede de cobre devido aos seus baixos débitos.
Uma outra vantagem dos sistemas SDV prende-se com a ausência de
um limite teórico em relação ao número de
canais que podem ser distribuídos até ao cliente. Isto
corresponde a um passo no sentido da personalização dos
conteúdos, podendo tornar-se num dos valores acrescentados que a
tecnologia pode oferecer.
Elementos Básicos da Arquitectura
A arquitectura genérica de um sistema IPTV passa pela
existência dos elementos básicos presentes na figura 1,
que são explicados de seguida. De notar a presença na
figura da bidireccionalidade inerente a uma rede de
distribuição IPTV o que é um dos factores de
distinção em relação a outros modelos de
distribuição do serviço de televisão.[2][3]
Figura 1 – Elementos básicos da
arquitectura
Vídeo Head End
O Vídeo Head End é o ponto da rede onde são
adquiridos os sinais de televisão e restantes conteúdos
de forma a serem preparados para posterior distribuição
numa rede IP.
As emissões de estações televisivas podem ser
adquiridas de diversas formas. A título de exemplo, podem ser
capturadas via transmissão digital por satélite,
através de outras redes de distribuição, a partir
de ligações de fibra óptica aos próprios
centros de produção das estações
televisivas (como acontece com a PT Comunicações, em
Lisboa [4]) ou mesmo através de transmissões
analógicas terrestres. Outros conteúdos a serem
distribuídos aos clientes, através do serviço de
Vídeo a Pedido, por exemplo, são também
introduzidos e guardados ao nível do Vídeo Head End.
A principal função deste elemento é codificar
os conteúdos num formato de vídeo digital, por exemplo
MPEG-2/4, e encapsulá-los posteriormente em pacotes IP de forma
a serem transmitidos na rede.
Rede Core IP do Fornecedor de Serviços
A rede core do fornecedor de serviços será
responsável pelo transporte eficiente das tramas de vídeo
ao longo da rede pelo que é necessário que forneça
os mecanismos de Qualidade de Serviço (QoS) para um transporte
eficiente do vídeo.
Alguns dos mecanismos de transporte de vídeo em redes IP e
respectivas vantagens e desvantagens para um sistema deste tipo
serão abordados no capítulo 4.
Rede de Acesso do Fornecedor de Serviços
A rede de acesso é a responsável pela
ligação da rede do fornecedor de serviços
até à rede doméstica do cliente. Também
conhecida como Last Mile, a ligação utiliza normalmente a
infra-estrutura já existente por parte dos operadores de
telecomunicações, neste caso a rede de cobre. Desta
forma, principalmente por uma questão de
minimização dos custos e de rentabilização
da infra-estrutura existente, a tecnologia normalmente utilizada para o
acesso em IPTV é o ADSL. A rede de acesso deverá cumprir
os requisitos de qualidade necessários ao transporte de
vídeo pelo que deverá permitir débitos superiores
a 8 Mbps (para televisão e acesso à internet).
Devido aos crescentes requisitos de largura de banda associados a
novos serviços que surjam com IPTV, as operadoras poderão
utilizar alternativas baseadas em redes de fibra óptica passiva
(PON - Passive Optical Network) até cada edifício (FTTB -
Fiber To The Building) ou mesmo até casa do cliente (FTTH -
Fiber To The Home), permitindo débitos muito mais elevados.
Rede de Acesso do Fornecedor de Serviços
A rede doméstica é responsável por distribuir o
serviço de IPTV através da residência do cliente.
Existem vários tipos de tecnologias utilizadas em redes
domésticas mas nem todas são indicadas para fornecer este
tipo de serviço. Dados os requisitos de largura de banda e de
resistência a erros para o serviço de televisão,
tecnologias que usem uma infra-estrutura cablada como Ethernet ou
HomePlug (utilização da rede eléctrica
doméstica) serão mais indicadas que tecnologias sem fios.
No entanto, normas recentes das redes sem fios 802.11 suportam
já requisitos de QoS pelo que se podem afigurar como uma
solução possível no futuro.
Finalmente, o equipamento terminal ao qual se liga o televisor
designa-se por set-top box (STB). No serviço IPTV, com a
utilização de software adequado, um PC pode também
ser o equipamento terminal do sistema do lado do cliente.
Rede de Acesso do Fornecedor de Serviços
Embora não representado na figura como elemento básico
da arquitectura, o termo middleware é usado para descrever o
software existente em cada um dos componentes que torna o
serviço de IPTV possível no seu conjunto.
É responsável pela gestão dos utilizadores,
pela gestão dos conteúdos e pela gestão dos
serviços. Por exemplo, é ao nível do middleware
que será possível diferenciar os serviços
fornecidos a cada cliente (personalização) ou, ao
nível dos conteúdos, limitar o acesso de determinados
utilizadores a certos conteúdos. Ao nível da set-top box,
controla a interacção com o utilizador sendo, por isso, a
imagem que este tem de todo o sistema.
É através da camada de middleware que é
possível diferenciar a oferta de um serviço de
televisão baseado em IP, explorando a interacção
com diferentes serviços e aplicações e caminhando
no sentido da convergência.
Exemplo de Arquitectura IPTV sobre ADSL
Na figura 2, podemos observar um exemplo de uma
solução para o fornecimento do serviço de IPTV por
um operador de telecomunicações [5].
Figura 2 – Arquitectura IPTV
No Main Office encontramos as funcionalidades de Head End com as
várias formas de aquisição de conteúdos. A
este nível encontram-se também o codificador de
Televisão em Directo, o servidor de serviços de
Vídeo a Pedido e o servidor de middleware responsável
pelos aspectos enunciados na secção anterior. A
gestão da transmissão multicast dos canais é
efectuada no Main Office através do Broad Service Router (IGMP
router).
Podemos também observar a existência da rede core do
operador que permite interligar o Main Office à Internet e aos
vários Regional Offices. Ao nível deste ultimo, pode ser
efectuado algum processamento dos grupos multicast assim como a
aquisição de conteúdos para a
distribuição regional.
Finalmente, os serviços serão fornecidos ao utilizador
final através da tecnologia ADSL (DSLAM do lado da rede, e modem
ADSL no cliente), culminando nos equipamentos terminais que podem ser
STBs ou PCs.