1 IPTV/Video streaming Αγγελίδης Πέτρος Γουβίτσας Γεώργιος Εφαρμογές τηλεπικοινωνιακών διατάξεων

2 Εισαγωγή  Τι είναι IPTV( internet protocol television): πρωτόκολλο για να μεταφέρει το τηλεοπτικό περιεχόμενο μέσω του διαδικτύου προς τις διάφορες διευθύνσεις IP.  Ιστορία: το 1994 το ABC μετέδωσε για πρώτη φορά το “world news now”. Ο όρος IP εμφανίσθηκε το 1995 με την ίδρυση του Precept Software από την Judith Estrin και τον Bill Carrico. Σκοπός ήταν η δημιουργία ενός προϊόντος για την μεταφορά διαδικτυακού βίντεο συμβατό με τα λειτουργικά Windows και Unix, χρησιμοποιώντας τα πρωτόκολλα RTP/RTCP, σε ποιότητα χαμηλή έως και σε ποιότητα πολύ καλή.  RTP/RTCP(Real Time Transport Protocol/Real Time Control Protocol): το RTP καθορίζει ένα τυποποιημένο είδος πακέτων μεταφοράς video/audio μέσω του διαδικτύου. Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με το RTCP, το οποίο ελέγχει τη διαδικασία της μετάδοσης.

3 Εισαγωγή  RTSP(Real Time Streaming Protocol): ελέγχει τους streaming media servers, δηλαδή τη ροή των δεδομένων προς τους χρήστες. media servers, δηλαδή τη ροή των δεδομένων προς τους χρήστες. Παρέχει τη δυνατότητα εντολών κατά την μετάδοση του τηλεοπτικού περιεχομένου, ώστε να διευκολύνει την Real Time μετάδοση(Pause, Rewind, κλπ).  Η IPTV έχει πληθώρα εφαρμογών στην εκπαίδευση, την ψυχαγωγία, στις μεταφορές, την οικονομία και διάφορα άλλα.  Είδη IPTV: Internet IPTV Internet IPTV Telco IPTV Telco IPTV Broadcast IPTV Broadcast IPTV Local IPTV Local IPTV

4 Δίκτυο Διανομής Υπηρεσιών IPTV Δίκτυο Διανομής Υπηρεσιών IPTV Last mile Last mile Δίκτυο οπτικών ινών Δίκτυο οπτικών ινών Δίκτυο DSL Δίκτυο DSL Δίκτυο καλωδιακής τηλεόρασης Δίκτυο καλωδιακής τηλεόρασης Δορυφορικό δίκτυο Δορυφορικό δίκτυο Ασύρματο δίκτυο Ασύρματο δίκτυο Internet Internet

5 Δίκτυο οπτικών ινών Aυξημένο bandwidth,Xαμηλό λειτουργικό κόστος Θωράκιση έναντι των εξωτερικών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων Fiber to the regional office – FTTRO Fiber to the regional office – FTTRO Fiber to the neighborhood - FTTN Fiber to the neighborhood - FTTN Fiber to the curb – FTTC Fiber to the curb – FTTC Fiber to the home – FTTH Fiber to the home – FTTH Fiber to the apartment – FTTA Fiber to the apartment – FTTA

6 Δίκτυο καλωδιακής τηλεόρασης Δίκτυο DSL/ Δίκτυο καλωδιακής τηλεόρασης Asymmetric Digital Subscriber Loop - ADSL  Μπορούν να μεταδώσουν ταυτόχρονα αναλογικό και ψηφιακό σήμα.  Τα δίκτυα HFC καλύπτουν τις απαιτήσεις χωρητικότητας και αξιοπιστίας ενός συστήματος IPTV.  Τα φυσικά χαρακτηριστικά των ομοαξονικών και οπτικών ινών υποστηρίζουν ένα δίκτυο μετάδοσης αρκετών gigabits ανά δευτερόλεπτο

7 Encoding and transportation Γιατί γίνεται η κωδικοποίηση: Μείωση του όγκου των δεδομένων. Μείωση του όγκου των δεδομένων. Μείωση του χώρου που απαιτείται για την αποθήκευση του τηλεοπτικού περιεχομένου. Μείωση του χώρου που απαιτείται για την αποθήκευση του τηλεοπτικού περιεχομένου. Έτσι μειώνεται και ο χρόνος μετάδοσης. Έτσι μειώνεται και ο χρόνος μετάδοσης. Μειονεκτήματα: Η συμπίεση και η αποσυμπίεση δημιουργεί καθυστερήσεις. Η συμπίεση και η αποσυμπίεση δημιουργεί καθυστερήσεις. Η ποιότητα του τηλεοπτικού περιεχομένου είναι πιο χαμηλή από το αρχικό. Η ποιότητα του τηλεοπτικού περιεχομένου είναι πιο χαμηλή από το αρχικό. Η κωδικοποίηση από ένα είδος format σε άλλο επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα. Η κωδικοποίηση από ένα είδος format σε άλλο επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα.

8 Encoding and transportation Μέθοδοι συμπίεσης: Χωρίς απώλειες. Χωρίς απώλειες. Με απώλειες. Με απώλειες.  Το πρότυπο Mpeg(Moving Pictures Experts Groups): Δημιουργήθηκε για την ανάπτυξη τηλεοπτικών και ακουστικών προτύπων συμπίεσης. Από την ίδρυσή της, η ομάδα έχει παραγάγει μια οικογένεια προτύπων συμπίεσης όπως τα MPEG-1, MPEG -2, MPEG -4 (part2 and 10), MPEG -7, και MPEG -21. Ανάλυση του Mpeg-2(φάσεις συμπίεσης): Subsampling. Subsampling. Δημιουργία ομάδας 8x8 pixels σε ένα τμήμα του frame. Δημιουργία ομάδας 8x8 pixels σε ένα τμήμα του frame.

9 Encoding and transportation Κλήση της μαθηματικής ακολουθίας DCT(Direct Cosine Transform). Κλήση της μαθηματικής ακολουθίας DCT(Direct Cosine Transform). Quantization. Quantization. Δημιουργία macroblock: Δημιουργία macroblock:  Spatial compression.  Temporal compression. Η τεχνολογία Mpeg ορίζει 3 τύπους εικόνας: Intra frames. Intra frames. Forward predicted frames. Forward predicted frames. Bi-directional frames. Bi-directional frames.

10 Encoding and transportation IPTV Communications Model

11 Residential Gateway Οι RGs είναι υπεύθυνες για τη σωστή δρομολόγηση των πακέτων στο δίκτυο Μέσω φυσικής πόρτας Μέσω φυσικής πόρτας Μέσω διεύθυνσης MAC Μέσω διεύθυνσης MAC Μέσω διεύθυνσης IP Μέσω διεύθυνσης IP Μέσω του μήκους του πακέτου Μέσω του μήκους του πακέτου Μέσω του τύπου του πρωτοκόλλου Μέσω του τύπου του πρωτοκόλλου Μέσω διαχείρισης των IP διευθύνσεων Μέσω διαχείρισης των IP διευθύνσεων

12 Residential Gateway Τα ψηφιακά set-top boxes είναι σύνθετες ηλεκτρονικές συσκευές. Φορητότητα: είναι αρκετά μικρά ώστε να μεταφέρονται από ένα μέσο άτομο. Φορητότητα: είναι αρκετά μικρά ώστε να μεταφέρονται από ένα μέσο άτομο. Ευκολία χρήσης: είναι αρκετά απλά στην χρήση και δεν απαιτούν καμία ειδική εκπαίδευση πέρα από την ανάγνωση του εγχειρίδιου οδηγιών. Ευκολία χρήσης: είναι αρκετά απλά στην χρήση και δεν απαιτούν καμία ειδική εκπαίδευση πέρα από την ανάγνωση του εγχειρίδιου οδηγιών. Οικονομικά προσιτά: δεν απαιτείται μεγάλο κόστος για την αγορά τους. Οικονομικά προσιτά: δεν απαιτείται μεγάλο κόστος για την αγορά τους. Υποστηρίζουν αμφίδρομες υπηρεσίες όπως είναι η διαδραστική τηλεόραση. Υποστηρίζουν αμφίδρομες υπηρεσίες όπως είναι η διαδραστική τηλεόραση. Δυνατότητα δικτύωσης με τις υπόλοιπες συμβατές συσκευές του σπιτιού Δυνατότητα δικτύωσης με τις υπόλοιπες συμβατές συσκευές του σπιτιού

13 Ιστορική Αναδρομή Στις αρχές της δεκαετίας του '70,δημιουργήθηκε η τηλεόραση. Στις αρχές της δεκαετίας του '70,δημιουργήθηκε η τηλεόραση. Στις αρχές της δεκαετίας του '80, εισήλθε η έννοια της καλωδιακής και δορυφορικής τηλεόρασης Στις αρχές της δεκαετίας του '80, εισήλθε η έννοια της καλωδιακής και δορυφορικής τηλεόρασης Μερικά έτη αργότερα δημιουργήθηκαν οι αποκωδικοποιητές. Μερικά έτη αργότερα δημιουργήθηκαν οι αποκωδικοποιητές. Στις αρχές της δεκαετίας του '90,δημιουργήθηκαν προηγμένα αναλογικά set-top boxes εφαρμογές pay-per-view. Στις αρχές της δεκαετίας του '90,δημιουργήθηκαν προηγμένα αναλογικά set-top boxes εφαρμογές pay-per-view. Στη μέσα της δεκαετίας του '90, η βιομηχανία τηλεόρασης άρχισε να δείχνει ενδιαφέρον για την αντικατάσταση των αναλογικών set-top boxes με ψηφιακά. Στη μέσα της δεκαετίας του '90, η βιομηχανία τηλεόρασης άρχισε να δείχνει ενδιαφέρον για την αντικατάσταση των αναλογικών set-top boxes με ψηφιακά. Στα τέλη της δεκαετίας του '90,δημιουργήθηκαν set-top boxes τα οποία παρέχουν καλύτερη ποιότητα ήχου και εικόνας. Στα τέλη της δεκαετίας του '90,δημιουργήθηκαν set-top boxes τα οποία παρέχουν καλύτερη ποιότητα ήχου και εικόνας.

14 Αρχιτεκτονική IP set-top boxes Επεξεργαστή Επεξεργαστή Μνήμη Μνήμη Αποπολυπλέκτη του stream Αποπολυπλέκτη του stream Μηχανισμό ασφαλείας Μηχανισμό ασφαλείας Αποκωδικοποιητή βίντεο Αποκωδικοποιητή βίντεο Αποκωδικοποιητή ήχου Αποκωδικοποιητή ήχου Κάρτα γραφικών Κάρτα γραφικών Διεπαφές και conectors Διεπαφές και conectors Περιφερειακές συσκευές Περιφερειακές συσκευές Drivers, RTOS, Middleware

15 VOD (Video On Demand)  Τι είναι VOD: Με αυτή την υπηρεσία, οι πελάτες μπορούν να έχουν πρόσβαση σε μία ηλεκτρονική βιβλιοθήκη, όπου θα είναι αποθηκευμένα πληθώρα δεδομένων(ταινίες, μουσική, προγράμματα)και θα μπορούν να τα επιλέξουν όποια στιγμή θέλουν.  Οι υπηρεσίες VOD είναι PPV(Pay per view).  Ένα σύστημα PPV επιτρέπει μόνο στους εξουσιοδοτημένους χρήστες (συνδρομητές)να παρακολουθήσουν ένα γεγονός, όπως μία ταινία, χρησιμοποιώντας ένα set-top Box που τους παρέχει η εταιρεία PPV. Μία interactive εφαρμογή χρησιμοποιείται για την ενημέρωση των πελατών για τα προγράμματα που θα μεταδοθούν.

16 VOD (Video On Demand)

17 VOD (Video On Demand) Είδη των υπηρεσιών IP-VOD: Push VOD. Push VOD. Movie on demand. Movie on demand. Subscription VOD. Subscription VOD. Television on demand. Television on demand. HD on demand. HD on demand. Subscription music on demand. Subscription music on demand. Free on demand. Free on demand. Bandwidth on demand. Bandwidth on demand. Internet VOD. Internet VOD. Advertising on demand. Advertising on demand. Extended video on demand. Extended video on demand. Everything on demand. Everything on demand. Near video on demand. Near video on demand.

18 VOD (Video On Demand) IP-VOD streaming servers Πρέπει:  Να ανακτούν και να μεταφέρουν το περιεχόμενο που ζητά ο πελάτης.  Μεγάλη δύναμη επεξεργασίας.  Μεγάλο χώρο αποθήκευσης.  Γρήγορη είσοδο και έξοδο με τα συστήματα τα οποία συνδέονται. Οι πιο διαδεδομένοι servers υποστηρίζουν τα εξής χαρακτηριστικά: Advanced streaming capabilities. Advanced streaming capabilities. Resilience. Resilience. High capacity storage capabilities. High capacity storage capabilities. Monitoring. Monitoring.

19 VOD (Video On Demand) Scalable. Scalable. Multiple formats. Multiple formats. Interoperability. Interoperability. Real time ingesting of content. Real time ingesting of content. ΠΩΣ ΣΤΕΛΝΕΤΑΙ ΕΝΑ VOD STREAM 1. Αρχίζει η επικοινωνία με το central system. 2. Προσδιορισμός του κατάλληλου IP-VOD server. 3. Αποστολή κλειδιών κρυπτογράφησης μέσω του δικτύου. 4. Αποστολή IP παραμέτρων. 5. Start streaming(χρήση του RTSP). Όταν η ροή των δεδομένων πραγματοποιείται, είναι ευθύνη του λογισμικού του server να συνεχίσει την ροή των δεδομένων χωρίς διακοπή, ακόμα και αν προκύψει κάποιο σφάλμα.

20 Ασφάλεια Η προστασία του ψηφιακού περιεχομένου είναι βασισμένη σε δύο διαφορετικές μεθόδους κρυπτογραφίας: την συμμετρική την συμμετρική την ασύμμετρη. την ασύμμετρη.

21 Digital rights management systems (DRM)

22 Digital rights management systems (DRM) Η διαδικασία που απαιτείται για να προετοιμαστεί και να μεταδοθεί το περιεχόμενο VOD περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια: Κρυπτογράφηση του αρχικού περιεχομένου Κρυπτογράφηση του αρχικού περιεχομένου Αποθήκευση ή μετάδοση του κρυπτογραφημένου περιεχομένου VOD Αποθήκευση ή μετάδοση του κρυπτογραφημένου περιεχομένου VOD Αίτημα από το set-top box του κλειδιού Αίτημα από το set-top box του κλειδιού Έγκριση από το middleware Έγκριση από το middleware Aποκρυπτογράφηση του περιεχομένου από το set-top box Aποκρυπτογράφηση του περιεχομένου από το set-top box