Arquitectura
Arquitectura de Rede
Existem várias visões de arquitecturas do serviço IPTV. Neste site analisamos a solução da ITU-T, que se apresenta na figura seguinte.
As quatro secções em
que se divide a arquitectura são:
- Content Provider: entidade que possui
ou está licenciada para vender os conteúdos.
- Service Provider: adquire os
conteúdos do prestador de conteúdos e coloca-os num pacote como
um serviço para o consumidor. Basicamente é a entidade que
fornece o serviço IPTV para o utilizador final.
- Network Provider: entidade
responsável pela ligação entre o Customer e o Service Provider.
-
Arquitectura do Serviço
Neste tópico serão abordadas algumas das partes mais importantes da arquitectura de serviço IPTV:
Head-end
O head-end é uma das peças fulcrais dentro da arquitectura do serviço IPTV. Tem a função de receber o conteúdo proveniente de diversas fontes, como via satélite, via terrestre ou ainda usando uma ligação dedicada como por exemplo fibra óptica. Depois de capturados os sinais, processa e codifica de acordo com padrões de compressão pré-estabelecidos, por exemplo MPEG-2, MPEG-4 encapsulando posteriormente sobre IP, usando por exemplo o protocolo Real Time Protocol (RTP). Assim os sinais estão disponíveis a distribuir pela rede.
Podem ser considerados dois tipos de sistemas head-end, recepção e processamento de sinais.
Recepção
Um head-end de recepção inclui um elemento de captação de sinal e um receptor, e pode ser dividido tendo em conta o meio pelo qual o sinal é recebido:
- Via Satélite: inclui as antenas dedicadas a receber os sinais vindos via satélite.
- Via Terrestre: inclui as antenas VHF/UHF e splitters para levar o sinal recebido até aos receptores.
- Via ligação dedicada: existe a possibilidade de receber sinais em ligação dedicada, em geral utilizando fibra óptica.
Processamento
Após os sinais serem recebidos, estes vão ser processados e codificados para serem transmitidos (broadcast) ou armazenados (VOD).
Para codificar e comprimir o conteúdo recebido segundo padrões de compressão definidos pela operadora são usados codificadores. O padrão de codificação mais usado é definido pelo grupo Moving Picture Experts Group (MPEG). Dentro deste os padrões mais utilizados são MPEG-2, MPEG-4, e mais recentemente o MPEG-4 Advanced Video Coding conhecido também como H.264 que oferece melhor compressão que os restantes. As melhorias[1] deste em relação ao MPEG-2, está na estimação do vector de movimentos que é mais precisa, na redução da redundância espacial pois usa uma transformada inteira ao invés da DCT, tem um maior número de niveis de quantização e usa uma codificação mais complexa.
O padrão de codificação MPEG utiliza vários tipos de frames para construir o stream de vídeo e realizar a compressão:
- Intra Frames(I): a compressão é feita tendo em conta as informações nessa frame, não precisando de nenhuma outra frame para se reconstruir.
- Predicted Frames (P): a compressão é feita tendo em conta as informações nessa frame e na ultima frame I ou P.
- Bi-directional Predicted Frames (B): a compressão é feita tendo em conta os dados da ultima frame I ou P e da próxima frame I ou P.
Um conjunto de frames I, P e B forma um Group of Pictures, que obrigatoriamente tem uma frame I, e pode ter ou não frames P e B. O tamanho das frames, o intervalo entre elas e a quantidade de frames determina a taxa de compressão do vídeo.
Na tabela seguinte está representada uma comparação de desempenho entre MPEG-2 e H.264 para uma definição standard (SDTV) e para alta definição (HDTV).
| Qualidade | MPEG-2 | H.264 |
| SDTV | 2,5 Mbps | 1,5-1,8 Mbps |
| HDTV | 12 Mbps | 6-9 Mbps |
Middleware
O
middleware é um elemento de software e é considerado a peça mais
crítica de um sistema IPTV. É a componente responsável pela
interligação das diversas partes do sistema, sendo também
responsável pela inteligência do serviço.
O middleware é um conjunto de aplicações que envolve quatro
áreas:
- experiência do serviço do utilizador;
- definição dos serviços, pacotes e preços;
- interface com outros blocos da solução;
- gerir transacções, conteúdos de média, dispositivos e
assinantes.
Algumas das funções suportadas pelo middleware são:
- Para a operadora: Application Programming Interface (API); elaboração de relatórios; integração com sistemas de segurança; kit de desenvolvimento de software; gestão do serviço; gestão de clientes; gestão de conteúdo; estratégia de distribuição, entre outras.
- Para o cliente: Electronic Program Guide (EPG);
apresentação e interactiviade dos serviços (por exemplo, VOD);
informação de programação; informações da conta do cliente;
apresentação e interactividade de serviços integrados como por
exemplo, videotelefone e identificador de chamadas.
Dentro das funções para o cliente o EPG é das mais atractivas,
pois oferece a interface gráfica de navegação do utilizador ao longo
dos guias de programação explorando funcionalidades e aplicações
disponíveis. O EPG promove a interactividade, sendo um dos
principais responsáveis pela experiência do utilizador na utilização
do serviço.
Digital Rights Management
A segurança do
conteúdo é um requisito fundamental para que um serviço de IPTV seja
viável.
Nos sistemas tradicionais de televisão, estes estão
focalizados apenas no conteúdo em trânsito, e não o conteúdo
armazenado. Utilizam autenticação essencialmente baseada em smart
cards instalados na set-top box.
No contexto do serviço de IPTV a protecção do conteúdo vai também para a protecção do conteúdo de vídeo armazenado ao longo da infra-estrutura, seja nos servidores da operadora ou nas dependências do utilizador do serviço. Surge então uma necessidade de soluções mais amplas e que se denominam Digital Rights Management (DRM).
O DRM tem como objectivo, o controlo de acesso, contabilização de utilização, controlo de cópia, autenticidade da fonte, confidencialidade e disponibilidade do conteúdo protegido. Independentemente do conteúdo estar armazenado ou estar a ser transmitido, o DRM oferece um conjunto de soluções para prevenir a sua pirataria. As regras de utilização do conteúdo que o DRM aplica evitam que este possa ser usado de forma ilegal mesmo depois de ser entregue. Tais regras podem incluir a data limite para visualização do conteúdo, o número de vezes que ele pode ser visto ou mesmo o número de vezes que pode ser copiado.
Servidores Vídeo on-demand
Estes servidores
são responsáveis por armazenar e disponibilizar conteúdo on demand
para o cliente. Têm alta capacidade de armazenamento e suportam
elevado número de streams de vídeo simultâneos.
Set-top box
O set-top box é o componente que o
utilizador necessita para a interface entre o sistema de IPTV e os
aparelhos de visualização, como por exemplo a televisão. Permite por
exemplo mudar de canal e controlar as funçoes de display.
