В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
В.Е. Виноградский, ведущий инженер отдела проектирования департамента развития сети и строительства ЗАО "Метроком"
А.В. Лихарев, начальник отдела Телеком-ТВ департамента телекоммуникаций ЗАО "Бизнес Компьютер Центр"
Сегодня ни одно специализированное издание в области телекоммуникаций и информационных технологий не обходит вниманием вопросы внедрения и развития услуг Triple Play. В прошлом году наш журнал также посвятил этой проблематике целую подборку материалов (см. ТСС № 4 за 2006 г.). С этого номера редакция начинает публикацию серии статей, посвященных актуальным вопросам обоснования целесообразности развертывания сетей IPTV, обеспечивающих предоставление пакета услуг Triple Play.
В настоящее время на российском рынке услуг в области телерадиовещания (ТРВ) в сегменте услуг наземного эфирного вещания сложилась "естественная монополия", в то время как в других сегментах рынка услуг связи активно ведется конкурентная борьба.
Государственные операторы ТРВ находятся в сложной экономической ситуации, так как принадлежащие им технические средства более чем на 70% выработали свой ресурс, а существующая инфраструктура сетей распространения нуждается в обновлении. При этом государственные операторы обременены обязательствами оказания "социальных" услуг для всех слоев населения с максимальным охватом населения страны.
Разветвленность сети ТРВ, ограниченные технологические возможности аналоговых систем передачи, высокая капиталоемкость радиорелейных и иных линий подачи телевизионного сигнала и, как следствие, низкий уровень рентабельности и инвестиционной привлекательности обуславливают низкую конкурентоспособность государственных предприятий на рынке услуг ТРВ.
С другой стороны, на рынке услуг телефонии активно развивающаяся мобильная (сотовая) связь с удобными терминалами, множеством дополнительных сервисов и гибкой тарификацией обеспечивает высокий темп миграции абонентов от традиционной проводной телефонии к мобильной. Также необходимо особо отметить существенное снижение доходов традиционных операторов от предоставления услуг междугородной/международной связи.
Все вышеперечисленные факторы стимулируют поиск новых источников дохода операторами фиксированной телефонии. Таким новым и перспективным направлением для российских традиционных операторов может стать предоставление видеоуслуг, и в частности, вещания телевизионных программ по сети (IP-вещания) и "видео по запросу" на базе сетей IPTV.
Вместе с тем в данном сегменте рынка уже давно работают операторы сетей кабельного телевидения и вещания со спутников, которые также активно пытаются предоставлять голосовые услуги, в свою очередь становясь конкурентами традиционным "телефонным" операторам. Это является еще одним аргументом в пользу серьезного рассмотрения перспективы выхода традиционных операторов на рынок предоставления ТВ-услуг.
В техническом отношении можно выделить следующие основные пользовательские функции сети IPTV:
Для организации качественной передачи голоса и видео решения должны удовлетворять следующим основным требованиям:
Источники информационного ресурса
В качестве источников информационного ресурса для служб сети рассматриваются:
Структура и оценка объемов трафика различных приложений
Набор предоставляемых услуг, особенно сервисов реального времени, предъявляет жесткие требования к транспортной подсистеме. Это необходимо учитывать при разработке архитектуры перспективной сети. Для примера отметим, что видеотрафик характеризуется битовым потоком с относительно постоянной скоростью, при этом большинство абонентов услуги "видео по запросу" пользуются ею примерно в одно и то же время - вечером, что является причиной неравномерной нагрузки на сеть. Принципиальным в данном случае являются различия в требованиях, предъявляемых к необходимой полосе пропускания услуг "видео по запросу" и вещания. "Видео по запросу" предполагает передачу в режиме Unicast (индивидуальная рассылка), а IP-вещание реализуется в режиме Multicast (групповая рассылка).
В таблице (см. стр. 66) представлены конкретные основные показатели нагрузок на сеть в зависимости от предоставляемого сервиса. Ниже рассмотрим каждый сервис немного подробнее.
1. Потоковое видео
Обеспечивает пользователям просмотр каналов эфирного и спутникового телевидения, упакованных в IP-поток. С целью оптимизации использования доступной пропускной способности вещание должно производиться в режиме Multicast. В зависимости от выбранной системы кодирования и шифрования необходимо наличие пропускной способности на канал в соответствии с приведенной таблицей.
Телевизионный трафик не предъявляет жестких требований к задержкам в транспортной сети, максимальный джиттер пакетов может составлять 50 мс.
2. Видео по запросу
С точки зрения транспортной подсистемы запрос и получение услуг "видео по запросу" представляет собой асимметричное взаимодействие, при котором по прямому каналу в Unicast-режиме передаются цифровые видеопотоки и интерфейс пользователя, а в обратном канале - запросы на получение информации. Требования к обратному каналу незначительные: максимально необходимая скорость не превышает 33,6 кбит/с. Скорость в прямом канале, указанная в таблице, представляет собой среднее значение полосы, занимаемой сигналом ТВ высокой четкости, поскольку в большинстве случаев сервис "видео по запросу" будет реализовываться в формате HDTV.
3. Доступ к ресурсам Интернета
Эта служба не предполагает каких-либо специальных требований к параметрам транспортной сети. Поскольку настройка политики качества обслуживания рассматривает Интернет-трафик как низкоприоритетный, он не становится "конкурентом" для приложений реального времени.
В том случае, если клиентам должен предоставляться Интернет-доступ с гарантированной скоростью, необходимо выполнение процедур traffic-shaping на маршрутизаторе, что значительно усложняет задачи эксплуатации сети. Поэтому оптимальной представляется модель с максимально возможной скоростью доступа и расширением доступной полосы пропускания по мере необходимости. При этом доступная полоса пропускания равномерно распределяется между активными клиентами. Данная схема позволит максимально удовлетворить ожидания клиента, увеличить потребление трафика и, следовательно, прибыль от предоставления услуги.
4. Сервис аудио/видеотелефонной связи
В рамках службы IP-телефонии возможно как предоставление стандартного телефонного сервиса, так и его расширение - за счет использования видеотелефонов различного типа (в том числе программных). Во втором случае системы фактически являются аналогами систем видео-конференц-связи и могут обслуживаться теми же управляющими комплексами, что и службы IP-телефонии. Для обеспечения нормального функционирования данных приложений необходимо создание симметричного канала со следующими показателями пропускной способности:
Для достижения требуемого качества сервиса со стороны транспортной сети необходима поддержка механизмов QoS, обеспечение минимальной задержки прохождения голосового трафика от границы до границы сети (не более 60 мс), джиттер не более 20 мс.
5. Прочие услуги
К прочим услугам отнесем использование ресурсов транспортной сети в виде аренды определенной полосы пропускания (цифрового потока) или реализации корпоративной сети: L2, L3 VPN.
Одной из основных задач при построении сети IPTV является создание единой мультисервисной сети (либо эффективное использование существующей сети или ее сегмента), нейтральной к типу проходящего трафика (голос, видео, данные), но обеспечивающей необходимый уровень обслуживания каждому из приложений в соответствии с заданными параметрами.
На основе оценки объемов абонентского трафика различных приложений можно определить минимальную необходимую общую пропускную способность кольца сети передачи данных (СПД) в зависимости от количества абонентов/жилищ (рис. 1).
Учитывая повсеместное распространение IP как основного формата представления информации на уровне сети, под передачей трафика в мультисервисной сети следует понимать передачу именно IP-трафика. Технически IP-технологии достигли такого развития, что необходимость использования специальных дорогих решений для передачи видео по широкополосным сетям практически отпадает. С экономической точки зрения технология IP позволяет создавать интеллектуальные масштабируемые сети, обеспечивающие защиту как ранее сделанных инвестиций (благодаря использованию уже имеющейся оптоволоконной инфраструктуры), так и новых вложений (ввиду универсальности оборудования IP).
По указанным причинам протокол сетевого уровня IP принимается как базовый для реализации сквозного транспорта пакетов во всей сети.
На канальном уровне Ethernet стал стандартом де-факто для локальных сетей. 100-мегабитный Ethernet доминирует в качестве стандарта для пользовательского доступа, а на магистральных каналах наблюдается рост использования 1- и 10-гигабитных скоростей. Доминирование технологии Ethernet обусловлено главным образом ее простотой и низкой стоимостью. В рассматриваемой сети технологии канального уровня Ethernet на базе различных сред передачи и скоростей применяются как на узлах сети, так и в сегментах пользовательского доступа.
При выборе телекоммуникационной технологии, реализуемой в магистральном компоненте сети, основное внимание необходимо уделять возможности динамического распределения ресурсов каналов связи, механизмам обеспечения качества обслуживания и диапазону поддерживаемых скоростей передачи.
Иной подход к организации магистральной сети обеспечивают технологии, использующие комбинированные методы коммутации 2-го и 3-го уровней модели OSI. Эта идея получила развитие при разработке MPLS - технологии многопротокольной коммутации IP-пакетов на основании меток, принятой в настоящее время в качестве стандарта IETF. Достоинствами метода MPLS являются:
Последнее обстоятельство позволяет создавать магистральные сети, ориентированные на передачу трафика, чувствительного к задержкам (голосового и видеотрафика). Таким образом, для передачи мультимедийного трафика в большинстве случаев целесообразно использовать IP/MPLS.
В сети IPTV можно выделить следующие логические уровни:
В состав рассматриваемой сети IPTV (рис. 2) входят:
Структурная схема сети IPTV представлена на рис. 3.
Технологии вещания
Получение, обработка и подготовка к доставке по сети непрерывного информационного содержания осуществляется на головных станциях (head-end).
Услуги непрерывного потокового информационного содержания, подклассом которого являются услуги ТВ, подразумевают длительный и непрерывный трафик информационного содержания. Это информационное содержание непрерывно поставляется в сеть.
Для сетей IP каждый элемент информационного содержания отображается на собственный IP-адрес мультивещания. Благодаря этому сеть может маршрутизировать информационное содержание от головной станции к абонентам. На стороне абонента телевизионная приставка или персональный компьютер запрашивает отдельные элементы информационного содержания, сигнализируя сети о необходимости начала/остановки предоставления потока.
В сетях IP для этого используются сигнальные сообщения присоединения/выхода IGMP. Важной архитектурной особенностью, которую необходимо учитывать, является наличие активного процесса, в котором абоненту предоставляется только потребляемое информационное содержание. Сеть должна обеспечивать масштаб ируе -мость и качество обслуживания, требуемые для данного типа приложений. Так как видеопоток чувствителен к ошибкам в передаче, очень важно следить за потерями данных и джитте-ром по мере прохождения видеопотока по сети.
Технологии инкапсуляции ТВ-контента
Основным источником контента на сегодняшний день являются спутники ТВ-вещания, работающие в цифровом формате DVB. Шлюз DVB-IP используется для того, чтобы принять уже готовые цифровые пакеты программ и инкапсулировать их в IP-сеть. При использовании преобразования DVB в IP видеопоток остается в оригинальном цифровом формате и промежуточное кодирование/декодирование не требуется. Такое решение экономично, к тому же сохраняет качество изображения.
Для трансляции в сеть аналоговых ТВ-сигналов или каналов эфирного телевидения используются специализированные устройства - кодеры. Кодер MPEG-2 принимает видеосигнал от поставщиков контента (например, студий) и кодирует его в пакеты MPEG. Затем кодер приводит сигнал к постоянной битовой скорости и передает данные, используя предустановленные IP- и MAC-адреса в режиме Multicast. На сегодняшний день видеокодеры в основном используют алгоритм кодирования MPEG-2, что позволяет вести передачу со скоростью 3-3,5 Мбит/с на одну ТВ-программу. Такая скорость обеспечивает качество цифрового изображения, сопоставимое с традиционным аналоговым телевидением. Однако трансляция высокодинамичного контента или телевидения высокой четкости (HDTV) потребует полосы пропускания 15-25 Мбит/с на канал.
Для предоставления услуги "видео по запросу" необходим видеосервер для хранения больших баз данных видеоконтента, из которых абоненты будут запрашивать интересующие их фильмы, передачи и пр. Контент, закодированный в формате MPEG, передается в потоке IP в режиме Uni-cast, что позволяет пользователю сделать паузу, остановить и возобновить просмотр.
Ethernet-To-The-Home
Ethernet (ETTH) считается сегодня технологией абонентского доступа с большим потенциалом применения для всех типов приложений и услуг.
Основой домовых сетей доступа являются концентраторы на базе сетевых коммутаторов 2-го уровня, которые обеспечивают соединения на скорости 10/100 Мбит/с для конечных пользователей и порты каскадирования (uplink) на 1000 Мбит/с. Коммутаторы в конфигурациях от 12 до 48 портов позволят оператору выбрать плотность портов, отвечающую количеству требуемых соединений. Для реализации вертикальной кабельной разводки внутри здания имеется ряд вариантов:
Digital Subscriber Line
Также в качестве варианта построения "последней мили" на уровнях распределения/концентрации и абонентского доступа можно рассматривать технологию xDSL. Ее преимуществами являются:
Существует несколько вариантов технической реализации технологии xDSL. Для телевизионных и мультимедийных приложений, предъявляющих высокие требования к пропускной способности каналов, подходят VDSL, ADSL2 и ADSL2+. Например, спецификация ADSL2+ обеспечивает пропускную способность по направлению к абоненту 25 Мбит/с на дальности до 0,9 км. Указанная спецификация обеспечивает возможность объединения нескольких телефонных пар для повышения пропускной способности.
Структура решения в случае использования xDSL-техно-логий состоит из нескольких DSLAM, установленных вместе с коммутатором 3-го уровня Gigabit Ethernet в помещении районных АТС (уровень распределения/концентрации), и абонентского модема, установленного в квартире абонента (уровень абонентского доступа).
При оценке применимости хDSL в сетях доступа необходимо иметь в виду следующие недостатки этих решений:
Таким образом, данное решение не может рассматриваться как универсальное для всех случаев. Однако оно может являться удобным дополнением к другим способам предоставления услуг, особенно в районах с низкой плотностью абонентов или низким уровнем платежеспособности. В таком случае именно хDSL позволит выборочно подключать платежеспособных абонентов.
Зарубежный опыт на примере итальянской компании FastWeb, испанской Telefonica, французской France Telecom, TeleWest из Великобритании, норвежской Lyse и ряда других операторов свидетельствует об успехе освоенного ими нового направления IPTV и перераспределения вследствие этого дохода компаний. Например, итальянская FastWeb объявила о досрочном завершении развертывания своей сети, которая может обеспечить доступом свыше 10 млн пользователей, или 45% населения страны. В настоящее время оператор имеет около 800 тыс. абонентов, 160 тыс. из которых являются также потребителями услуг IPTV и VoD. По оценкам исследовательской компании Screen Digest, в текущем году количество европейских пользователей услуг IPTV вырастет почти в два раза по сравнению с итогами 2006 г.: с 2,9 млн до 5,6 млн человек, при этом доходы от IPTV увеличатся с 470 млн до 1 млрд евро.
В настоящий момент в России функционируют пилотные зоны сетей IPTV на основе сети ОАО "Южная Телекоммуникационная Компания" (Краснодар, Нальчик), ОАО "Сибирьтелеком" (Новосибирск), сети компании "Корбина Телеком" (Москва). Опытные зоны IPTV созданы в Рязани, Ставрополе, Норильске и других городах. Также на стадии завершения находятся работы по созданию пилотной зоны ОАО "Северо-Западный Телеком" (Санкт-Петербург). На основе этих опытных зон специалисты компаний производят отработку технических решений, взаимодействия с компаниями, имеющими лицензии на предоставление услуг вещания, и ряда других вопросов.
В следующем материале из этой серии мы планируем более подробно рассказать о технических характеристиках и структуре затрат на создание сети IPTV.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #2, 2007
Посещений: 44042
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
