A arquitetura IPTV tipo A, define um alto nível padrão para a entrega de vídeo, dados e de serviços da voz (triple-play), sobre uma rede de acesso utilizando a tecnologia de ADSL2/ADSL2+.
A arquitetura IPTV do tipo A é ilustrada na figura abaixo:
Figura 1: Arquitetura IPTV Tipo A.
Os elementos desta arquitetura têm a formação apresentada a seguir.
Distribuição de Vídeo Descentralizada
Com esse tipo de distribuição de vídeo reduz o tempo de acesso do usuário e a operadora pode implantar instâncias intermediárias numa estrutura distribuída hierarquicamente. Os servidores armazenam o conteúdo, que é popular em sua área de atuação, e os segmentos iniciais dos programas mais acessados. Nessa distribuição de arquitetura, um servidor se torna o responsável pela localização dos programas disponíveis em todo o sistema, ilustrado na figura abaixo.
Figura 2: Distribuição de vídeo descentralizada.
Codificação MPEG-1
O requisito básico para provimento de serviços de vídeo é a utilização de mecanismos de compressão dos sinais. Atualmente, os padrões Moving Picture Experts Group (MPEG) são os mais empregados: o MPEG-1 (padrão ISO/IEC 11172) provê resolução de 352x240 pixels NTSC e de 352x288 pixels PAL. É necessária uma taxa de pelo menos 1 Mbit/s a 1,5 Mbit/s, para se obter qualidade de Video Cassette (VCR) com MPEG-1.
Middleware
O Middleware se refere às plataformas de software que integram as várias partes do controle da solução de vídeo sobre IP desde a disponibilização dos serviços e aprovisionamento dos clientes até a bilhetagem. O Middleware é instalado ao longo de toda a cadeia do sistema, desde o headend até o set-top box.
Protocolo TCP
O TCP é um protocolo orientado à conexão que fornece um serviço confiável de transferência de dados fim a fim. O TCP disponibiliza meios para que o receptor possa determinar o volume de dados que o transmissor pode enviar, ou seja, controlar o fluxo dos dados.
O mecanismo de controle de fluxo baseia-se no reconhecimento e no envio do número de octetos que o receptor tem condições de receber, contado a partir do último octeto da cadeia de dados recebido com sucesso. Baseado nessa informação é realizado o calculo do número de octetos que pode ser enviado antes de receber outra liberação. Nesse caso, tem-se uma quantidade grande de informações trocadas na rede IP para uma grande número de usuários IPTV, aumenta o processamento dos equipamentos e pode, ainda, ampliar a vazão dos enlaces até o headend. O protocolo TCP apresenta uma overhead que varia de 20 bytes a 24 bytes.
Protocolo de Sinalização IGMP
O IP Multicast baseado em Internet Group Management Protocol (IGMP) possibilita maior eficiência na utilização da rede, permitindo a distribuição de conteúdo a um grande número de usuários sem causar impactos na rede, pois o tráfego é enviado somente a um Group Destination Address (GDA).
Os clientes utilizam o IGMP para se registrar e receber um determinado grupo multicast. Podendo o cliente manifestar sua intenção de aceitar ou deixar um streaming do grupo multicast, pois só clientes registrados para um GDA específico são influenciados pelo tráfego multicast. Uma das características do IPTV é a transmissão em broadcast, já que o conteúdo é enviando a uma grande quantidade de usuários. Esse protocolo é de suma importância para esse tipo de aplicação.
Distribuição do Serviço IPTV
A recomendação H.610 do ITU é baseada na arquitetura de distribuição xDSL. A arquitetura do sistema e o equipamento do cliente definem uma arquitetura de alto nível padrão para a entrega do vídeo, dos dados e dos serviços da voz, em uma rede de acesso de ADSL2/ADSL2+.
Figura 3: Recomendação H.610.
Seção: Tutoriais Rádio e TV
IPTV: Arquiteturas Tipo B e C
Arquiteturas Tipo B
A arquitetura IPTV tipo B, é ilustrada na figura abaixo, e detalhada a seguir:
Figura 4: Arquitetura IPTV tipo B.
Distribuição de Vídeo Centralizada
Numa arquitetura centralizada, o vídeo é enviado do headend central até o set-top box do usuário e todo o tráfego de vídeo vai fluir a partir de um link conectado ao headend, onde esse link deve ser capaz de suportar picos elevados de tráfego.
Essa arquitetura apresenta um problema em relação ao tempo de resposta do usuário, pois o transporte vai fluir desde a área de centralização até a ponta final do cliente, aumentado o delay entre o headend e o usuário final.
O backbone de transporte nesse tipo de distribuição deve ser projetado para suportar uma grande quantidade de requisições de todas as áreas de atuação da operadora de Telecom. A figura abaixo ilustra a distribuição de vídeo.
Figura 5: Distribuição de vídeo descentralizada.
Codificação MPEG-2
MPEG-2 oferece qualidade de DVD, com taxa de transmissão elevada e exigências típicas de 2 a 6 Mbit/s.
Protocolo de Transporte RTP/UDP
O Real-Time Transport Protocol (RTP) ou Protocolo de Transporte em Tempo Real foi apresentado formalmente em janeiro de 1996, pelo Grupo de Trabalho de Redes (Networkig Working Group) do Internet Engineering Task Force (IETF), com o objetivo de padronizar a funcionalidade para aplicativos de transmissão de dados em tempo-real como vídeo, áudio, tanto em redes unicast como nas multicast, sem, entretanto garantir a qualidade de serviço QoS ou reservar recursos de endereçamento.
O RTP roda sobre a camada UDP/IP, utilizando os serviços de multiplexação e cheksum do UDP e estabelecendo uma comunicação fim a fim. As porções de áudio e de vídeo, produzidas pelo aplicativo remetente, são encapsuladas em pacotes RTP. Esses, por sua vez, são encapsulados em um segmento UDP. O protocolo RTP apresenta um overhead de 12 bytes. Porém, nessa arquitetura, o RTP é transmitido com utilização do protocolo UDP, que tem um overhead de 8 bytes.
Protocolo de Sinalização RSTP
O RTSP ou Protocolo de Fluxo Contínuo em Tempo Real é de domínio público e permite a interação cliente e servidor, entre a fonte do fluxo de mídia a taxa constante (servidor) e o usuário (transdutor). Essa interatividade vem da necessidade de o usuário ter um maior controle sobre a reprodução da mídia.
As funcionalidades do RTSP resumem-se às manipulações de execução do arquivo, similarmente às funcionalidades que um aparelho reprodutor de CD disponibiliza para se ouvir música gravada. Ele permite que um transdutor controle a corrente de mídia através de comandos de: pausa e reinicio; retrocesso e avanço rápidos e reposicionamento da reprodução.
Distribuição do Serviço IPTV
Esse tipo de distribuição permite a verificação da distribuição do vídeo e entrega do serviço, com a recomendação H.610+ DSL Fórum. Nessa arquitetura podemos ter além da rede ADSL como acesso, as redes PON (Passive Optical Network) para distribuição.
Arquitetura Tipo C
Esta arquitetura tem sido pesquisada e utilizada no Brasil por operadoras que estão implementando o serviço de IPTV. A arquitetura IPTV tipo C, é ilustrada na figura abaixo, e detalhada a seguir:
Figura 6: Arquitetura IPTV tipo C.
Aqui, são descritos apenas os componentes que não são comuns às demais arquiteturas.
Codificação MPEG-4
O MPEG-4 oferece qualidade de DVD e HDTV, com taxas de transmissão inferiores às previstas no MPEG-2. Apresenta mais precisão na estimativa dos movimentos do sinal de vídeo do IPTV e, ao contrário do MPEG-2 , é uma tecnologia proprietária, isto é, requer licenciamento de uso.
Protocolo de Transporte UDP
Streams MPEG são transportados diretamente sobre uma rede IP, com utilização de UDP e com protocolo de sinalização IGMP. A distribuição de vídeo sobre redes IP pode ter um custos alto, em termos de banda e de recursos de rede.
O uso do protocolo de transporte UDP é ideal para transporte de sinais IPTV, porque não exige confirmação do recebimento do pacote, reduzindo assim o tempo de resposta e aumentado a velocidade de processamento. O protocolo UDP possui um overhead de 8 bytes.
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