a rede
Nesta
subsecção apresentamos uma possível estrutura para a arquitectura
da TV móvel.
Como podemos observar na imagem esta arquitectura é constituída por diversos blocos funcionais interligados entre si, para uma melhor compreensão da mesma vamos identifica-los e analisa-los independentemente, uma vez que as suas funções são bastante específicas.
Este bloco funcional da arquitectura proposta, é responsável por receber e encaminhar a informação proveniente dos produtores de conteúdo através de redes do tipo fontes emissoras, nomeadamente os estúdios de televisão, satélites e rede terrestre. Os dados recebidos podem ser de dois tipos consoante a fonte que os emite:
Não comprimidos - Correspondem a sinais modulados que provêm dos estúdios de
televisão que são
recebidos via cabo coaxial sobre a interface de vídeo SDI,
que é usada para a transmissão de sinais de vídeo que não estão
comprimidos.
Comprimidos - Correspondem a sinais RF comprimidos, nomeadamente pelas normas MPEG2 e H264, provenientes dos satélites e da rede terrestre. As antenas de recepção recebem estes sinais que passam por um desencriptador (“Descrambler”) que tem como função como o próprio nome indica, desencriptar os sinais de imagem que se encontram misturados e distorcidos para permitir uma codificação lógica da informação.
Depois de recebidos, os sinais são encaminhados para a secção de “Encoding” através de diferentes interfaces, consoante o seu tipo até aos routers respectivos. As interfaces utilizadas são:
SDI – Esta interface é usada para encaminhar informação comprimida e não comprimida para a secção de “Encoding” através de um SDI Router.
RF e ASI – Estas interfaces são utilizadas para encaminhar dados não comprimidos para o subsistema de “Encoding”, através da de um Analog Router no caso de a interface ser RF. Caso a interface seja a ASI que é um protocolo usado para transporte de sinais codificados pela norma MPEG-2, referentes ao “streaming live video”, os dados depois de recebidos passam por um “ASI/IP gateway” de modo a serem encaminhados através do protocolo TCP/IP sobre a rede Gigabit Ethernet implementada no sistema sendo comutados ao longo da rede WAN do operador por GbEthernet Switches até ao subsistema de “Encoding”.
Esta secção é responsável por receber e armazenar nos servidores do operador os conteúdos que serão oferecidos ao cliente sobre a técnica de PPV (Pay Per View). Esta funcionalidade consiste num sistema em que os utilizadores podem adquirir uma programação específica, a qual desejem assistir, comprando por exemplo o direito a assistir a determinados eventos, filmes ou outros programas. A emissão dos dados por parte do operador é feita de forma períodica ao longo do tempo, onde todos os utilizadores que requisitaram o serviço num dado instante, usufruem todos dele nesse mesmo instante.
Os
produtores de conteúdos enviam a informação para este subsistema
da rede através de duas técnicas de compressão:
H.264 – Usada para comprimir os conteúdos de vídeo.
MP2 – É um método de compressão “Lossy” para conteúdos de vídeo que é mais eficiente para “broadcasting” de áudio, que o muito popular MP3. O MP2 é um codificador de áudio de sub-banda, o que significa que a compressão é feita no domínio do tempo. Consiste também num modelo perceptual, uma vez que remove a informação que não é perceptível ao sistema auditivo, esta filtragem de informação é feita segundo um modelo psico-acústico. Esta técnica divide o sinal de áudio em 32 sub-bandas e caso existam sub-bandas em que o áudio não é perceptível, então não são transmitidas.
A informação é posteriormente armazenada nos servidores do operador, usualmente chamados de Head-End Offices, segundo a norma MPEG e através do “playout server” o conteúdo é encaminhado para o subsistema de “Encoding” da rede através da rede Ethernet do operador.
Este
subsistema consiste em receber dos produtores
de conteúdo e injectar na rede a informação referente à
funcionalidade de Video On Demand, que consiste num sistema que
permite ao utilizador seleccionar e ver os conteúdos de vídeo
disponibilizados pelo operador quando desejar. O conteúdo do sistema
de VOD é armazenado no Head-End office do operador, para quando
requisitado pelo cliente ser transmitido até este. A funcionalidade
de VOD, tal como o PPV, possibilitam ao cliente usufruir de técnicas
como:
Fast Forward/Fast Rewind – O utilizador pode avançar e retroceder no conteúdo de vídeo como desejar.
Random Access – O utilizador pode aceder directamente a qualquer instante do vídeo.
-
Pause – O utilizador pode parar o conteúdo, e accioná-lo quando desejar.
Esta secção é bastante preponderante na arquitectura do sistema dado que a toda a informação vai ser comprimida segundo uma norma única, uma vez que o sistema recebe dos produtores de conteúdo, informação comprimida por normas diferentes e não comprimida.
Ao
nível da compressão do conteúdo audiovisual, foi adoptada a norma
MPEG-4 Part 10/H.264/AVC, cuja primeira versão foi desenvolvida em
Maio de 2003. Criada pelo JVT (Joint
Video Team), um grupo de investigação
constituído por membros do ITU-T Video
Coding Experts Group (VCEG)
e do ISSO/IEC MPEG-4 AVC,
tinha como principal objectivo aumentar a eficiência na compressão
de vídeo em cerca de 50%, ou seja, reduzir o débito necessário
para comprimir um vídeo, com a mesma qualidade, que as normas até
então existentes (p.e. MPEG-2 Video
e H.263).
A informação proveniente da rede, ao chegar à camada de codificação do conteúdo vídeo, é processada imagem a imagem: cada imagem é dividida em slices, que não são mais do que sequências de macroblocos, que contém 16*16 amostras de luminância e 2*8*8 amostras de crominância. Os macroblocos pertencentes a um mesmo slice são dependentes entre si e podem eventualmente ser também divididos em slices. A codificação de cada slice pode ser feita através de duas formas: predição Intra, onde é explorada a possível correlação existente entre blocos ou macroblocos adjacentes na mesma imagem (de modo a garantir a independência entre slices, só amostras do mesmo slice podem ser utilizadas) e Compensação de Movimento de blocos de dimensão variável, que permite uma segmentação precisa de regiões de movimento.
A norma suporta ainda a compensação de movimento com múltiplas tramas de referência, o que faz com que mais do que uma imagem previamente codificada possa ser usada simultaneamente como referência na predição de compensação de movimento dos macroblocos numa imagem.
Ao nível da quantização, é feita de forma “regular”, ou seja, todos os coeficientes da DCT (Discrete Cosine Transform) nos macroblocos são quantizados com o mesmo factor de quantização.
Analisando a imagem acima, constata-se a existência de um filtro de desbloqueio, que tem como objectivo aumentar a qualidade subjectiva e objectiva da imagem. É devido à existência deste filto na arquitectura de codificação que as arestas dos blocos são suavizadas, sem que a imagem fique desfocada, o que implica um aumento na qualidade subjectiva, ou seja, o observador não se apercebe da mudança.
O sistema de gestão da rede tem como principais funções:
Gestão de falhas - Detecção e correcção de falhas.
Gestão de configuração - Configuração dos elementos de rede, nomeadamente dos routers, GbE switches, equipamentos de vídeo storage e servidores Head-End.
Gestão de desempenho - Monitorização de desempenho.
Gestão de acesso – Autorização de acesso.
Content delivery and reception by the mobile terminals
A
transmissão de televisão móvel, feita sobre redes 3G, envolve dois
paradigmas:
Unicast ou
HSPA (High
Speed Packet Access), em que é
estabelecida uma sessão por utilizador por conteúdo
e Multicast
ou MBMS
(Multimedia
Broadcast Multicast Service), em que é
estabelecida uma sessão por conteúdo.
O paradigma Unicast permite a transmissão individual de diferentes programas para cada utilizador – video-on-demand e é suportado pela maioria dos terminais. No entanto, é propenso ao congestionamento da rede (em cenários de grande adopção, consome os recursos da rede) e apresenta uma largura de banda limitada por utilizador, levando a uma qualidade fraca do conteúdo audiovisual.
Por seu turno, o paradigma Multicast é mais eficiente no uso dos recursos da rede, é acessível a todos os terminais na área de cobertura – pay-per-view - e apresenta um menor custo para o operador e utilizador. No entanto, tem uma diversidade de canais limitada e apresenta uma elevada complexidade na implementação da rede e no terminal.
Na Europa, a norma adoptada para a difusão foi a DVB-H, perspectivada como a tecnologia de televisão móvel com maior probabilidade de sucesso. Sendo uma norma baseada na DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial), para além de o nível de compatibilidade ser elevado entre ambas, o que permite a partilha de rede celular e de equipamentos de transmissão, proporcionava difusão de serviços para dispositivos portáteis e móveis, com uma “qualidade aceitável” para o utilizador; um ambiente típico de utilizador, oferecendo uma boa cobertura geográfica; a possibilidade de aceder a serviços enquanto o utilizador se desloca num veículo a grandes velocidades (fazendo com que o handover (cruzamento entre células da rede) seja imperceptível ao utilizador).
Com
uma modulação COFDM (Coded Orthogonal
Frequency Division Multiplexing),
permite que a informação seja dividida em diversas data
streams ou canais de comunicação para
cada sub-portadora.