Arquitetura
A arquitetura IPTV é
tipicamente constituída pelos seguintes blocos funcionais demonstrado na
figura 1.
Os provedores de conteúdo são responsáveis pela codificação, descodificação e
divulgação de canais na forma de streams multicast via IP.
A rede núcleo é uma rede de comutação de pacotes encarregada pela transmissão
de pacotes IP unicast e multicast
pela rede, bem como o gerenciamento da qualidade de serviço (QoS) para que seja feito um transporte eficiente sem
prejudicar a integridade dos conteúdos.
Figura 1; Serviços da IPTV.
3.1.
Redes de Acesso
No transporte dos dados IP até a casa do
cliente são empregadas várias tecnologias, destacando-se o xDSL (VDSL e ADSL) sobre linha de cobre e as tecnologias
baseadas em fibra óptica, tipicamente Fiber To The Home (FTTH) e Fiber To The Curb (FFTC), que permitem além da transmissão de
televisão, também a transmissão de internet e serviço de voz.
3.1.1. xDSL
Tecnologias DSL proporcionam altas taxas de
transmissão de dados utilizando a rede telefônica.
A velocidade de Downlink de uma conexão DSL pode
variar de 128kb/s a até 24mb/s. Tipicamente uma linha padrão ADSL pode
entregar 8Mb/s ao longo de cerca de 2km, e ADSL2 + pode fornecer até 24Mb/s.
O sistema de telefone normalmente filtra cerca de 4 MHz tráfego de voz em
escritórios finais para poupar largura de banda. Uma DSL modem pode conectar
vários computadores via Ethernet, ou o padrão IEEE 802.11 de rede local
(WLAN).
As redes VDSL (Very high bit-rate DSL) tem um teórico limite de 52
Mb/s de downstream e 12 Mb/s de upstream. Técnicas de DSL são a primeira escolha
para o acesso redes em IPTV [4].
3.1.2. FTTx
A fibra óptica é um dos melhores meios guiados
existentes, pois oferece uma baixa atenuação, onde sinal não se degrada muito
com a distância, necessitando de poucos repetidores, e também não sofre com
interferências electromagnéticas e garante uma enorme capacidade transmissão
de informação.
A FTTH é atualmente uma das soluções com melhor
custo-benefício, pois permite uma grande garantia de qualidade no serviço
prestado e com débitos binários muito elevados, devido a toda a ligação ser
feita em fibra óptica desde o operador até ao Optical
Network Terminal (ONT) na casa do cliente, de onde o sinal é distribuído
para o resto da casa em cabos metálicos, normalmente cabos Ethernet, ou sem
fios [5].
Na FTTC a ligação é feita em fibra óptica até à Optical
Network Unit (ONU) que se situa numa área de
até 300 metros do cliente e é partilhado por vários clientes através de cabos
metálicos, comumente Ethernet ou cabo Coaxial [5].
As propostas comerciais atualmente disponíveis
permitem débitos binários até 1Gbit/s em FTTH e 360Mbit/s em FTTC [5].
3.2.
Protocolos
Na IPTV são utilizadas duas formas de
transmissão de vídeo, um para transmissão de conteúdos em tempo real e outro
para conteúdos sob demanda (VOD).
A transmissão de televisão em tempo-real é feita através de IP multicast, onde uma cópia da informação é enviada na rede
apenas para os clientes que a solicitaram, permitindo poupar largura de
banda. O protocolo utilizado para isso é o Internet Group
Multicast Protocol
(IGMP). O IP multicast não suporta alguns serviços
essenciais para o VOD, como a pausa, o fast-forward ou fast-rewind.
Para os serviços de VOD são servidos em unicast,
onde cada cliente recebe um stream de dados
diferente, o que já permite ter controlo sobre o stream,
ou seja, já é possível fazer pausa, o fast-forward ou fast-rewind. O protocolo utilizado para isso é o Real
Time Streaming Protocol
(RTSP).
3.3.
Codificação de Vídeo/Áudio
A compressão permite que os provedores de
serviços de IPTV entregar de vídeo e áudio de alta qualidade através de uma
rede IP de banda larga. Isso é possível aproveitando deficiências nos
sistemas visual e auditivo humano utilizando algoritmos matemáticos que
permitem eliminar redundâncias no conteúdo multimedia.
O nível de compressão aplicado ao conteúdo de vídeo é chamado "taxa de
compressão". Por exemplo, uma taxa de compressão de 100:1 significa que
o tamanho do conteúdo original foi reduzido por um fator
de 100. Métodos de compressão dividem em duas grandes categorias: sem perdas
e com perdas. Sendo usados em aplicações comerciais os algoritmos com perdas.
Durante a execução de um método de compressão com perdas, alguma informação
de imagem de vídeo é destruída. No entanto, nos dias modernos, algoritmos de
compressão com perdas são projetados para garantir
que apenas quantidades limitadas de dados sejam destruídos durante o processo
de codificação. Os mais populares e dominantes métodos de compressão com
perdas usados pelos provedores de IPTV são as tecnologias MPEG e VC-1 [6].
3.3.1.
MPEG-2
MPEG-2 é uma tecnologia extremamente bem
sucedida e é o padrão dominante usado na compressão para digital TV em uma
grande variedade de redes multimedia. Emprega
técnicas de compressão com perdas, que exploram a redundância espacial e
temporal, atingindo fatores de compressão na ordem
dos 40. Esta norma suporta vários perfis e níveis, garantindo a interoperabilidade
e o controle da complexidade dos equipamentos [6].
Usualmente, os perfis e níveis utilizados são:
- Para uma
transmissão SDTV- Perfil: Main Profile; Nível: Main Level.
- Para uma
transmissão HDTV- Perfil: Main Profile; Nível: High Level.
3.3.2.
MPEG-4 Parte 10 AVC/H.264
O aumento da demanda por conteúdos em alta
definição está levando os operadores de IPTV a procurar por soluções que
garantam o suporte a conteúdos em alta definição. Os requisitos de largura de
banda para esses tipos de serviços são enormes. Por exemplo, um único canal
de vídeo HD pode exigir a largura de banda equivalente a de seis canais SD.
Assim, para atender a largura de banda atual e
futuro exige um padrão de codificação sofisticado introduzido em 2002,
chamado MPEG-4 Parte 10 AVC também conhecido como H.264 [6].
Os principais benefícios do H.264/AVC são os seguintes:
- Bom desempenho: É uma
tecnologia relativamente áudio/vídeo com melhor capacidade de compressão
do que os padrões anteriores. Assim, permite a entrega de serviços de
vídeo de alta qualidade através de redes com largura de banda limitada.
- Baixos requisitos de
largura de banda: A qualidade do vídeo H.264/AVC é bastante semelhante a
do MPEG-2, no entanto, necessita de menos largura de banda para
transportar a mesma qualidade de sinal. Esta característica torna-o
particularmente adequado para sistemas de IPTV.
- Interoperável com a infraestrutura de processamento de vídeo existente:
H.264/AVC permite que os operadores utilizem as infraestruturas
de rede baseada MPEG-2 e IP existente.
- Suporte para HDTV:
Quando implantado de forma otimizada o padrão
de compressão pode duplicar ou mesmo triplicar a capacidade de
transporte das redes existentes. Portanto, operadores de telecomunicações
podem usar este padrão para implantar conteúdos com qualidade HD nas
suas redes de acesso IP.
Estão também definidos perfis e níveis, sendo
os mais utilizados:
- Para uma transmissão
SDTV- Perfil: Main Profile; Nível: 3.
- Para uma transmissão
HDTV- Perfil: High Profile;
Nível: 4.
|