Televíziózás újgenerációs technológiák használatával Tamás Gergely Péter
HFC Technics
A fejlődés megállíthatatlan •
Az adatátviteli hálózatok komoly technológiai fejlődésen mentek keresztül az elmúlt 15 évben
•
Az első lakossági ADSL szolgáltatás 2001-ben került bevezetésre Magyarországon
•
Ennek maximális adatátviteli sebessége 8/1 Mbps volt
•
Napjainkban már technológiailag elérhető 2.5Gbps szimmetrikus átviteli sebesség is FttH hálózatokon HFC Technics
Vezetékes hálózatok 12 000
Letöltés (Mbps)
Feltöltés (Mbps) 10 240
9 000
6 000
3 000
2 560
1280 0
8
1
ADSL
12
1,3
ADSL2
50
27
DOCSIS 2.0
400
1024
216
DOCSIS 3.0
GPON
DOCSIS 3.1
HFC Technics
DOCSIS 3.1 •
Koaxiális hálózatokon történő adatátviteli szolgáltatás legújabb szabványa
•
OFDM, max. 192 MHz sávszélességű DS csatornákkal, max. 96 MHz szélességű US csatornákkal
•
Az elérhető adatátviteli sebesség 10/1 Gbps egyegy hálózati szegmensen (előfizetők között megoszlik)
•
Jelenleg még túl kevés a DOCSIS 3.1-et támogató előfizetői végberendezés HFC Technics
Tipikus DOCSIS 3.1 hálózat
DS RF hálózat
WAN
hálózat
Modem
Opt. Opt. TxOpt. Tx Tx
I-CMTS / CCAP
Optikai hálózat
Opt. Opt. Opt. Rx Rx Rx
Optikai Node
Koax hálózat
Modem …
Modem
US RF hálózat
Fejállomás
Szolgáltatói hálózat
Előfizető
HFC Technics
xPON •
… Passive Optical Network
•
Tisztán passzív, optikai hálózatok, csak a végberendezések aktívak
•
Többféle szabvány (ITU, IEEE)
•
Alacsony üzemeltetési költség (passzív hálózat)
•
WDM segítségével 1 hullámhosszon közös letöltési irány, TDM feltöltési irány egy másik hullámhosszon -> egy optikai szál elegendő / végberendezés
•
Szabványonként eltérő átviteli sebességek, pl. GPON esetén 2.5/1.25 Gbps PON portonként
•
A bővítéshez a hálózatot nem kell fejleszteni, elég a végpontokat (OLT, ONT) cserélni HFC Technics
DOCSIS vs. xPON DOCSIS hálózat
I-CMTS / CCAP
DS RF hálózat
US RF hálózat
Opt. Tx
Modem
EDFA Opt. Node
Opt. Rx
EDFA
PON hálózat
RF amp.
RF amp.
Modem Modem
ONU Splitter
…
ONU
OLT Splitter
ONU …
ONU
HFC Technics
Vezeték nélküli hálózatok 300
299,6
Letöltés (Mbps)
225
168 150
75
0
0,111
0,359
3,1
14
GPRS
EDGE
3G
HSDPA
HSPA+
4G/LTE
HFC Technics
Vezetéknélküli hálózatok - LTE •
4. generációs mobil adathálózat
•
299.6 Mbps letöltési és 75.4 Mbps feltöltési sebesség a kliens eszköz függvényében
•
Alacsony válaszidő optimális esetben (<5ms)
•
OFDM multiplexálás
•
Gyorsan mozgó kliensek támogatása
•
Akár 100km-es cellaméret
•
A jelenleg kapható mobil készülékek már mind támogatják az LTE kommunikációt HFC Technics
Új lehetőségek •
A megnövekedett elérhető adatátviteli sebesség lehetőséget ad különböző nagy sávszélesség igényű alkalmazások használatára
•
A hagyományos Internet-ezési felhasználás mellett teret nyernek a különböző streaming jellegű médiaszolgáltatások (pl. YouTube, NetFlix)
HFC Technics
Hálózat tervezés •
A szolgáltatók szintén szeretnék kiaknázni a nagy adatátviteli sebesség és a könnyen menedzselhető IP hálózatok előnyeit
•
Egyre több szolgáltatást próbálnak “ráültetni” egy esetleges sávszélességbővítést célzó beruházásra
•
Az egyik ilyen lehetőség a televízió szolgáltatás adoptálása
•
-
az analóg sugárzás folyamatosan csökken
-
az egyirányú DVB hálózatok nem nyújtanak hosszútávú perspektívát
-
az IP hálózatok felett történő televíziózásban viszont rengeteg lehetőség van
Sok esetben egy nagyobb beruházási költségű, de multiplatformos megoldás vonzóbb, mint a legköltséghatékonyabb megoldás HFC Technics
Hagyományos IPTV •
Az adatfolyamok IP multicast MPEG TS formátumban kerülnek továbbításra a fejállomás és az előfizetői végberendezés (STB) között
•
Különböző interaktív funkciók támogatása
•
Hatékony, mivel egy élő tartalom többszörös egyidejű megtekintés esetén csupán egyszer kerül az adatfolyam továbbításra
•
Hátránya: -
csak menedzselt hálózaton működő szolgáltatás -> helyhezkötött
-
nem multi-platformos, csak az adott rendszeren, STB-on elérhető HFC Technics
Hagyományos IPTV működése H.264 transzkóder Élő forrás S
L3 router (mcast DR)
PIM Join (S,G)
H.264 stream (G)
PIM Register (S,G)
PIM Join (S,G)
PIM Jo (S,G in )
RPF (S)
PIM Join (S,G)
RP
PIM Prune (S,G,RP)
IG MP Re G port
IPTV Middleware
AAA
PIM Join (*,G)
Join M I P ) (*,G
1. PIM Register 2. IGMP Report 3. PIM Join 4. Forwarding 5. Reverse Path Check
STB
rt o p Re P M G IG
6. SPF PIM Join 7. SPF Forwarding 8. PIM Prune STB
HFC Technics
OTT - Over The Top •
Over-the-Top: “minden egyéb felett”
•
A teljes TCP/IP protokoll stack szolgáltatásait használja
•
Épít a TCP átvitel garanciáira
•
A TCP használata mellett egy olyan alkalmazási protokollt kell választani, amely képes áthaladni az útjába kerülő tűzfalakon
•
•
Ehhez egy olyan népszerű protokollt kell választani, ami elengedhetetlen egy Internet előfizetési végponton A választás a HTTP-re esett (HyperText Transfer Protocol)
OTT
HTTP
FTP
SMTP
...
Alkalmazási réteg Transzport réteg (TCP/UDP) Internet réteg (IP) Adatkapcsolati réteg Fizikai réteg HFC Technics
OTT - Over The Top •
Nem streaming jellegű átvitel - HTTP fetch
•
Nem igényel folyamatos kapcsolatot a fejállomás és az előfizetői végberendezés között
•
“Elasztikus” forgalom: hatékonyan használja a rendelkezésre álló hálózati kapacitást: -
a tartalom letöltése lehet (sőt jó eséllyel sokkal) gyorsabb a valós idejű lejátszásnál
-
ennek eredményeképpen a hálózat a letöltések közti időszakokban szabad
-
ez jó példa a gyakran elhangzó “minek ekkora sávszélesség” kérdés indolására HFC Technics
Multicast UDP vs. TCP Streamer
STB
<=7 M
PEG T S
<=7 M
PEG T S
<=7 M
PEG T S
<=7 M
PEG T S
<=7 M
PEG T S
CDN
Client HTTP GET
csoma
g
HTTP 200 OK + adat
csoma
g
csoma
g
csoma
g
csoma
g
X X
HTTP GET
?
HTTP 200 OK + adat
X
TCP nACK
<=7 M
PEG T S
<=7 M
PEG T S
<=7 M
PEG T S
Multicast UDP
csoma
g
csoma
✓
HTTP GET HTTP 200 OK + adat
g
csoma
g
TCP (HTTP, OTT) HFC Technics
OTT elasztikus jellege Letöltési adatforgalom BW
Adattovábbítás multicast technológiával
t
HFC Technics
OTT elasztikus jellege Letöltési adatforgalom BW
Adattovábbítás OTT technológiával
t
HFC Technics
OTT elasztikus jellege Letöltési adatforgalom BW
Adattovábbítás OTT technológiával
t
HFC Technics
OTT elasztikus jellege Letöltési adatforgalom Feltöltési adatforgalom
BW x1
x2
x3
Adattovábbítás OTT technológiával
x4
x5
t
HFC Technics
OTT - Over The Top •
•
Különböző OTT implementációk: -
Apple HTTP Live Streaming (HLS)
-
Microsoft Smooth Streaming (Silverlight)
-
Adobe HTTP Dynamic Streaming
-
MPEG DASH
Mindegyikben közös az adaptív bitrátájú streaming lehetősége: -
a tartalom több felbontásban és minőségben (ún. profilban) kerül előállításra
-
a rendelkezésre álló átviteli sebesség, és a hálózat minőségi paraméterei alapján a lejátszó dönti el, hogy melyik profilt használja HFC Technics
Egy általános OTT rendszer FTP
VoD Ingester
DRM
Multi-Screen transzkóder Offline Segmenter
Segmenter
Élő forrás
CDN Root Server Storage
CDN Node N CDN Node 1
OTT Middleware
MetaData Server
Internet
DRM key server
HFC Technics
HLS - HTTP Live Streaming DRM key server
H.264 stream #1 H.264 stream #2
Segmenter
H.264 stream #3
CDN Root Server
AES-128 CBC
H.264 stream #4
I D R
I D R
I D R
Segment #N Segment #N-1
Chunk #N ~8 sec HFC Technics
HLS Playlist HLS variant playlist
#EXTM3U #EXT-X-VERSION:3 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, 00/m1_HD.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, 01/m1_HD.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, 02/m1_HD.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, 03/m1_HD.m3u8 #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, 04/m1_HD.m3u8
BANDWIDTH=64000, CODECS="mp4a.40.2" BANDWIDTH=903840 BANDWIDTH=1078831 BANDWIDTH=1516519 BANDWIDTH=2128933
Playlist #0
Playlist #1
Playlist #2
Playlist #3
#EXTM3U #EXT-X-VERSION:3 #EXT-X-TARGETDURATION:8 #EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:57684 #EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI=“https://verimatrix.hfctechnics.hu/CAB/ keyfile,IV=0x00000000000000000000000000000000 #EXTINF:8,PTS: 8206430112-8207121312 m1_HD_0000018050.ts #EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI=“https://verimatrix.hfctechnics.hu/CAB/ keyfile,IV=0x00000000000000000000000000000000 #EXTINF:8,PTS: 8207121312-8207812512 m1_HD_0000018051.ts #EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI=“https://verimatrix.hfctechnics.hu/CAB/ keyfile,IV=0x00000000000000000000000000000000 #EXTINF:8,PTS: 8207812512-8208503712 m1_HD_0000018052.ts
Playlist #4
HFC Technics
HLS működése 3. GET TS chunk 5. Re-evaluate profile selection
CDN Node 1 CDN Node 2 CDN Node N
3. Select profile
1. GET Variant Playlist
Internet
2. Provide Variant Playlist
4. Provide TS chunk
Profil választás CDN Node
Kliens st
Playli ariant V T E 3. G
RTT 4. Prov
ide TS
chunk
Tr
△
HFC Technics
Komplex hálózat MS Transzkóder
Előfizető OLT
Splitter
STB
MS
L3 router
FttH hálózat Node B
Metadata source
Node B
Segmenter OTT Middleware
CRM / Billing
RNC CDN Root Server
CDN CDN CDN Node N Node 2 Node N
Új lehetőségek:
GSM RAN / UTRAN
GGSN
Szolgálató hálózata •
ONU
SGSN
Mobil szolgáltató WAN
Handover Távoli vezérlés, felvétel időzítés Push üzenetek HFC Technics
Köszönöm a figyelmet!
HFC Technics
