Protocolos de Redes
Nesta secção abordam-se os principais protocolos de transporte dos conteúdos codificados e encapsulados em pacotes IP necessários ao funcionamento de um sistema de IPTV.
Transporte de Vídeo
Quanto ao transporte de vídeo e áudio codificado em redes IP desçam-se duas tecnologias: MPEG-2 Transport Streams e RTP (Real Time Protocol). Estes protocolos, descritos em seguida, podem ser utilizados sobre TCP (Transport Control Protocol) ou UDP (User Datagram Protocol) dependendo da aplicação.
MPEG-2 Transport Streams
As primeiras soluções de IPTV basearam-se na norma MPEG-2 sendo por isso utilizadas para o transporte as tramas MPEG-2 encapsuladas na pilha de protocolos IP. O codificador de áudio e o de vídeo produzem Packetized Elementary Streams (PES), que são multiplexados em conjunto com a informação de programa em tramas de tramas de programa em tramas de transporte de 188 bytes (figura 5) .
Figura 5 – MPEG-2 TS, multiplexagem [8]
O UDP é normalmente usado como protocolo de transporte para o encapsulamento na pilha de protocolos devido aos requisitos de tempo real. Cada datagrama UDP é constituída por vários pacotes TS (figura 5), dependendo do MTU (Maximum Transmission Unit).
Real Time Protocol
Face à bidireccionalidade da comunicação em redes IP, grande parte das tarefas de multiplexagem de diferentes canais em pacotes TS (MPEG-2) tornam-se desnecessárias.
O protocolo RTP surge assim como uma melhor alternativa tendo sido desenvolvido para transportar dados (incluindo áudio e vídeo) em tempo real e interactivos em redes IP , incluindo detecção de perdas, identificação dos conteúdos para descrever o tipo de codificação usada, e identificação da fonte (sessões multicast).[8]
O protocolo RTCP (Real Time Control Protocol) surge associado ao RTP, tratando da parte de controlo. Este protocolo fornece informação adicional aos utilizadores na sessão, como por exemplo:
- Feedback sobre a qualidade de serviço
- Sincronização entre meios
- Identificação dos participantes na sessão
- Controlo da sessão
O protocolo RTP tira partido das funcionalidades disponibilizadas no NAL, definido no H.264.
IP Multicast
Tradicionalmente, os services sobre IP permitem ter um host a enviar pacotes para outro host (unicast), para vários (broadcast). O IP Multicast permite que um host envie pacotes para um grupo que é composto por um subconjuntos de anfitriões na rede. A informação segue um único fluxo para bastantes utilizadores, não fazendo cópias para todos, o que leva a uma redução de tráfego e consequente conservação de largura de banda.
Num contexto de televisão, de difusão de canais, o multicast surge como uma tecnologia muito importante visto que permite a rápida mudança de canal e também que o prestador do serviço especifique a quem e como os dados serão enviados. Para este modo de difusão seja possível, foi escolhido um protocolo de gestão de grupos, o Internet Group Multicast Protocol (IGMP).
Para o IGMP, uma STB que está sintonizada num canal pertence a um determinado grupo, e quando um utilizador
muda de canal, a STB muda de grupo. Em termos de encaminhamento na rede (figura 6), o BSR (Broadband Services Router) é o prestador do serviço em multicast, o RG (Router Gateway) agrega os pedidos dos clientes sendo estes as STB. Pode ainda existir um switch Ethernet entre o DSLAM (normalmente a ponte entre o RG e o BSR) e o BSR, para fornecer uma camada adicional de agregação. [9]
Figura 6 – Topologia do acesso, multicast [9].
Nos sistemas IPTV são usadas as versões 2 ou 3 do IGMP, com mensagens diferentes e as mesmas funções, sendo que a versão 3 é cada vez mais usada devido às enormes melhorias face à antecessora. O IGMP v3 permite especificar de que tipo de hosts se deseja receber informação (SSM – Single Source Multicast) e também bloquear dentro da rede tráfego indesejado de outras fontes. O processo de mudança de canal é conseguido através da interacção entre a STB e o router IGMP (BSR), que trocam mensagens usam os seguintes comandos (figura 7) [9]:
- JOIN: o cliente indica que conteúdo deseja receber, tornando-se membro de um grupo (sintoniza um canal).
- LEAVE: o cliente faz um pedido para abandonar um grupo, do qual estava a receber informação.
- QUERY: o router pergunta ao cliente quais os grupos a que ele pertence, podendo funcionar como detector de erros.
O IGMP v3 permite ainda o agrupamento de mensagens como solução para o overhead existentes nas mensagens da versão 2.
Real Time Streaming Protocol (RTSP)
O RTSP é um protocol de controlo de rede para a utilização em sistemas de comunicações e entretenimento para controlar servidores de streaming media. O mais importante exemplo de aplicação deste protocolo é o Video-on-Demand (VoD), em que um cliente selecciona um filme que pretenda sendo estabelecida um ligação ponto-a-ponto entre o servidor de VoD e a STB. A sinalização em termos de playback (Play, Pause, Rewind, Slow-motion, etc) é assegurada pelo RTSP, em que as mensagens podem ser transferidas sobre TCP ou UDP [10].