Введение в IPTV

Тенденции развития современного телевидения

В современном мире аналоговое телевидение постепенно уступает свое место цифровому. Цифровое телевидение позволяет повысить качество транслируемого видео и аудио, а также существенно увеличить число ТВ-программ, передаваемых в одном частотном диапазоне.
Самое распространенное семейство стандартов цифрового телевидения - DVB (Digital Video Broadcasting). Стандарты DVB подразделяются в зависимости от способа передачи сигнала: с помощью спутников (DVB-S, DVB-S2), через кабельную сеть (DVB-C) или через сети наземного эфирного телевидения (DVB-T). Однако интерактивных возможностей, позволяющих абонентам влиять на ход воспроизведения, в DVB нет, так как это одностороннее телевидение.

Следующим поколением телевидения можно считать двустороннее цифровое телевидение, позволяющее абонентам пользоваться интерактивными сервисами. Появилась возможность не просто смотреть передачи в одностороннем режиме, а управлять воспроизведением, например, поставить на паузу передачу и продолжить просмотр с того же момента, а потом промотать рекламный блок.

Что такое IPTV

Воспользоваться всеми возможностями двустороннего телевидения позволяют локальные IP-сети. Сейчас сетевые технологии очень широко распространены. Они используются для подключения к интернету, для IP-телефонии и, в том числе, для IP-телевидения. Технология IPTV позволяет транслировать цифровое телевидение через IP-сети с видео-потоками HD-разрешения и многоканальным звуком. Для этого необходима локальная IP-сеть с поддержкой multicast-вещания, головная станция, принимающая внешние цифровые теле-сигналы и управляющая всем IPTV комплексом, и конечные абонентские приставки для телевизоров пользователей. Протокол IP позволяет организовать двустороннюю связь между головной станцией и абонентскими приставками. Это в свою очередь позволяет абонентам пользоваться интерактивными услугами телевидения и другими медиа-услугами, недоступными пользователям обычного телевидения.

Помимо обыкновенных ТВ-каналов, IPTV предоставляет пользователю следующие интерактивные услуги:

  • Video on Demand (VoD) - видео по запросу. Это система индивидуальной доставки абоненту видеофильмов. Сервис позволяет абоненту заказать для просмотра любой фильм из библиотеки VoD сервера за единоразовую плату. При просмотре фильма абонент может пользоваться функциями паузы и перемотки.
  • near Video on Demand (nVoD) - «почти» видео по запросу. Также этот сервис называют «виртуальный кинозал» или «карусельное видео». Этот сервис похож на VoD, но ориентирован сразу на множество пользователей, подключенных к этой услуге. Предварительно составляется программа вещания видеоконтента по расписанию. Пользователь может просмотреть эту программу и спланировать просмотр интересного для него контента.
  • Time Shifted TV - телевидение со сдвигом во времени. Этот сервис добавляет интерактивные возможности в просмотр телепередач. Пользователь в любой момент может поставить передачу на паузу и вернуться к просмотру позже. Также существует возможность перемотки ТВ-передач. Для этого используются записанные на Catch Up TV-сервере видео-потоки.
  • TV on Demand (Catch Up TV) - телевидение по запросу. Это система отложенного просмотра телепередач. Пользователь может заранее выбрать нужные телеканалы для записи и позже посмотреть записанные на Catch Up TV-сервере передачи.

Преимущества IPTV перед обыкновенным телевидением:

  • Интерактивные возможности телевидения. Пользователь может влиять на воспроизведение телепередач и записывать их для последующего просмотра.
  • Дополнительные возможности: просмотр видео по запросу.

Компоненты, необходимые для организации IPTV

Попробуем разобраться что нужно для того, чтобы запустить свой IPTV проект. Для реализации IPTV необходима головная станция (Head-End) - это серверный программно-аппаратный комплекс, который принимает, хранит и записывает контент, управляет услугами и абонентами. Также требуется клиентское оборудование - Set-Top-Box приставки для телевизоров, которые являются клиентами для головной станции.

Головная станция состоит из ряда компонентов:

  1. IP стример
    Стример - это устройство, которое принимает спутниковый, кабельный или эфирный ТВ-сигнал и транслирует его в локальную IP-сеть в режиме multicast.

  2. Middleware
    Middleware - это промежуточное программное обеспечение для управления IPTV. Это основной компонент IPTV комплекса, так как он определяет набор услуг, доступных пользователю, задает пользовательский интерфейс. По сути Middleware координирует взаимодействие практически всех компонентов комплекса.

  3. Биллинговая система
    Учетом и тарификацией услуг, потребляемых пользователями, занимается биллинговая система или система управления пользователями (Subscriber Management System, SMS). Система позволяет вести абонентскую базу, управлять картами доступа, вести справочник тарифных планов, подготавливать финансовую отчетность.

  4. Сервер VoD/nVoD
    Для предоставления таких услуг, как Video on Demand (Видео по запросу), near Video on Demand необходим специальный сервер. Это отдельное устройство, хранящее базу фильмов, которые могут предоставляться по запросу абонентов.

  5. Сервер Catch Up TV/Time Shifted TV
    Для TV on Demand (Отложенный просмотр телепрограмм) и Time Shifted TV также необходим отдельный сервер, который записывает выбранные пользователем каналы, и транслирует их по запросу.

  6. Система сокрытия контента (CAS)
    В IPTV комплекс может быть установлена система условного доступа (система сокрытия контента). С помощью этой системы оператор может контролировать доступ к контенту для отдельных абонентов, подписанных на определенные услуги. Система шифрует потоки в сети и руководит раздачей ключей доступа к этим потокам.

IP-сеть

Для функционирования IPTV комплекса также необходима локальная IP сеть с поддержкой multicast. Multicast - вещание через IP-сеть, направленное одновременно на определенную группу IP-адресов. Для этого необходимо наличие маршрутизатора мультикаст-потоков (IGMP querier) и коммутаторов с поддержкой IGMP.

Клиентское оборудование

  1. IPTV PC клиент
    Для доступа к услугам IPTV через персональный компьютер существует программный клиент. С помощью него абонент сможет просматривать телеканалы и пользоваться всеми дополнительными сервисами IPTV на своем ПК.

  2. Абонентские приставки
    Для использования абонентами сервисов IPTV на телевизорах необходимы специальные приставки Set-Top-Box (STB). Они являются связующим звеном между системой Middleware, источниками контента в сети и телевизором абонента. Приставка принимает сигнал по IP и преобразует его в формат, поддерживаемый телевизором, таким образом являясь декодером на стороне клиента. Для каждого отдельного телевизора нужна отдельная приставка.

Контент для IPTV

Контент для транслирования через IPTV делится на потоковый и поставляемый в виде записи (например Video on Demand). Записанный контент хранится на отдельных VoD серверах. Потоковый контент принимается извне, непосредственно со спутниковых антенн, кабелей или из эфира. Потоковый контент бывает двух видов:

  • FTA (free-to-air) - открыто вещаемые телеканалы. Количество открытых каналов, принимаемых с одного транспондера или мультиплекса, ограниченно его полосой пропускания.
  • PayTV - зашифрованные телеканалы. Для этих телеканалов необходимо декодирование с помощью CAM-модулей - устройств для раскодирования зашифрованных телесигналов. Для разных систем шифрования нужны разные CAM-модули. Количество каналов, транслируемых стримером с одного транспондера, зависит от производительности используемого CAM-модуля, так как каждый CAM-модуль способен декодировать одновременно ограниченное количество каналов.

Подробно рассмотрев все составляющие, становится понятно, что IPTV комплекс состоит из множества сложных и высокопроизводительных устройств:

В общем случае производством отдельных компонентов IPTV занимаются разные компании. В связи с этим все устройства необходимо интегрировать между собой, что значительно усложняет и увеличивает сроки развертывания.

В случае IPTV-комплекса от NetUP все системы изначально совместимы между собой, и тратить средства и время на интеграцию не требуется, что значительно сокращает затраты на развертывание комплекса. Однако для небольших IPTV-проектов (таких как гостиницы, больницы, яхты) суммарная стоимость и сложность всего комплекса оказывается слишком высокой и неоправданной.

Для проектов, ориентированных на количество абонентов, не превышающее 500, компания NetUP разработала IPTV Combine 8x. Это одно устройство, совмещающее в себе все необходимое для IPTV: IP-стример, Middlware-систему, биллинговую систему и VoD/nVoD сервер. NetUP IPTV Combine 8x отличается сравнительной простотой установки, настройки и обслуживания, а также значительно более низкой стоимостью по сравнению с большим IPTV комплексом.

IPTV Combine 8x оснащен встроенным жестким диском емкостью 1ТБ и позволяет транслировать свыше 50 одновременных VoD потоков, а также принимать внешние ТВ-сигналы с 8 разных транспондеров или мультиплексов. Для увеличения количества принимаемых каналов возможна установка дополнительного IP-стримера. Также опционально могут быть установлены система сокрытия контента и Catch Up TV-сервер.

Для организации вещания IPTV в небольшой сети достаточно следующих компонентов: