l_472_12078122

транспортного протоколу реального масштабу часу (RealTime Transport Protocol, RTP) стеку ТСР/IP, які відправляються в сокет, так зване "гніздо" (вхід) операційної системи (див. рис. 15.2).

Мовне

застосовання

RTP

сокет

UDP

IP

Ethernet

Рисунок 15.2. Формування пакетів VoIP

На іншому кінці сокету (в ядрі операційної системи) генеруються UDP-пакети, які потім поміщаються в IP-пакети. Останні передаються мережею. Якщо комп'ютер під’єднано до локальної мережі Ethernet, IP-пакети розбиваються на кадри

Ethernet.

Щоб нівелювати вплив нерівномірних затримувань на передавання мовленнєвого сигналу пакетами, протоколом RTP передбачено розміщення в кожній датаграмі VoIP спеціальних тимчасових позначок, які дають змогу джерелу пов'язати позначку часу з першим символом кожного пакету. Позначки часу проставляються відносно моменту початку передавання потоку й використовуються на приймальному кінці для коректного відновлення мовленнєвого повідомлення, якщо надходження пакетів є нерівномірним.

581

Останньою стадією формування мовленнєвого сигналу є долучення спеціального потоку службових даних, який можна трактувати як систему абонентської сигналізації.

Сесію в мережі VoIP поділяють на три фази:

•сигнальний обмін у процесі налаштування з'єднання;

•інформаційний обмін (обмін повідомленнями користувачів);

•сигнальний обмін для завершення з'єднання.

Слід зазначити, що протокол RTP забезпечує тільки компенсацію нерівномірності затримувань пакетів за рахунок використання механізму тимчасових позначок. Інших елементів забезпечення якості послуг, які надаються в протоколі RTP, немає. Водночас для послуги VoIP є критичними такі параметри, як сумарне затримування передавання, частота втрачання пакетів та ін. С цього приводу протокол RTP було доповнено транспортним керуючим

протоколом реального часу (Real-Time Transport Control Protocol, RTСP), принцип роботи якого полягає в постійному обміні даними про стан каналу, передавача й приймача, що дає змогу керувати параметрами якості впродовж сесії VoIP.

Послуга IPTV

Послуги IPTV забезпечують можливість переглядати відеофільми, телевізійні канали, які передаються у мережі IPпакетами. Оскільки відеофільм містить як зображення, так і звук, послугу IPTV ще називають послугою передавання

мультимедійних даних.

582

Надання послуг IPTV у мережі можна організувати, використовуючи служби за запитом у режимі негрупового розсилання (Unicast) або дистрибутивної служби в режимі

групового розсилання (Multicast).

Послуга IPTV, яку надають у режимі Unicast, має назву

відео за запитом (Video on Demand, VoD). Відеоконтент розміщено на спеціалізованому відеосервері й за потребою користувач може завантажити його на свій комп'ютер або спеціальний термінал з наступним відтворенням. Таким чином послуга VoD надають не в реальному масштабі часу.

IPTV у режимі Multicast дає змогу переглядати програми телевізійного каналу в реальному масштабі часу.

У разі, коли певна кількість користувачів бажає дивитися один і той самий телевізійний канал, у мережі формується так звана Multicast-група. При цьому відпадає необхідність організовувати окремий канал передавання мультимедійних даних для кожного користувача. Потік даних передають до найближчого сервісного вузла, де дані дублюються, а потім передаються усім членам групи. Це дає змогу істотно розвантажити ресурси мережі.

Для забезпечення роботи Multicast-груп логічні вузли мережі повинні обмінюватися інформацією про склад груп і вказівками, кому який контент необхідно доправити. Ці процедури реалізує протокол керування групами користувачів у Інтернеті (Internet Group Membership Protocol,

IGMP). Протокол IGMP забезпечує повне керування режимом групового розсилання, починаючи від створення Multicastгрупи і завершуючи забезпеченням можливості як під’єднання до неї нових користувачів, так і від’єднання окремих користувачів від групи за їх бажанням.

583

Специфікою послуги IPTV є також і те, що перемикання каналів з дистанційного пульта, настільки звичного для користувачів традиційного телебачення, тут запускає досить складний механізм міграції користувачів між Multicast- групами, створюючи додаткове сигнальне навантаження в мережі. Через перевантаження на напрямках, затримування, спеціальне налаштування в мережі перемикання каналів у IPTV може істотно запізнюватися.

Мультимедійні дані в IPTV необхідно подавати у форматі одного зі стандартів сімейства MPEG (Moving Picture Experts Group) – спеціальної комісії при ISO. MPEG-стандарти описують основні алгоритми, які використовують для стиснення аудіовізуальної інформації, компонентами якої є відео, звук, графіка, текстові та графічні документи. Алгоритми MPEG забезпечують також стиснення кожного з них, забезпечуючи тим самим можливість передавати мультимедійні дані наявними мережами зв'язку.

Уданий час існують три стандарти, які використовують

уIPTV:

•MPEG-1, що забезпечує швидкість передавання

1856 Мбіт/с;

•MPEG-2, що забезпечує швидкості передавання 4 і 9 Мбіт/с для ліній ADSL або 19.2 Мбіт/с для телебачення високої чіткості;

•MPEG-4, що забезпечує змінну швидкість – від 5 до 10 Мбіт/с.

584

Останній стандарт вважають найбільш перспективним. Розглянемо його детальніше.

Формування потоку мультимедійних даних послуги IPTV у форматі MPEG-4 показано на малюнку 15.3.

Рисунок 15.3. Формування потоку мультимедійних даних послуги

IPTV у форматі MPEG-4

Узагальнено функціонування MPEG-4 можна описати таким чином.

Так звану мультимедійну «сцену» (Scene Description) розбивають на елементарні об'єкти (відео, графічні об'єкти, фон, рухомі об'єкти, фонові звуки, мова, синтезовану музику і та ін.). З’ясовують абсолютне положення об'єктів, їх взаємовідношення та поведінку кожного з них у межах сцени. Кожному з об'єктів присвоюють ярлик із властивостями й інформацією про синхронізацію.

Об'єкти подаються у вигляді елементарних потоків ES (Elementary Strtam). Кожен з елементарних потоків – це певний тип цифрового сигналу зі своїми правилами кодування та форматом MPEG. Для кожного елементарного потоку визначаються також параметри декодера, необхідні для його подальшого декодування із заданою якістю.

585

Потім усі елементарні потоки за допомогою процесора MPEG перетворюються у вторинні потоки FM (FlexMux) відповідно до заданої якості на канал QoS та здійснюється завадостійке кодування. Прикладом QoS може бути час затримування або достовірність передавання, тобто деякі потоки (наприклад, відео) вимагають сталості часу затримування, водночас інші (дані) вимагають високої достовірності. Потоки FM не залежать від середовища передавання, через яке здійснюється постачання мультимедіа користувачеві. Проте їх структуру визначено технологією доставки (клієнт-сервер, мовлення, файловий доступ). Далі потоки FM мультиплексуються мультиплексором MPEG у транспортний потік пакетизований TM (TransMux) відповідно до наявних і запитуваних мережевих ресурсів. Структуру цього потоку повністю визначає використовуваний канал зв'язку.

Декодування прийнятого потоку MPEG-4 здійснюється в зворотному порядку. На приймальному кінці в абонента телевізійний сигнал відновлюється за допомогою телевізійної приставки STB (Set-Top-Box). STB відіграє активну роль у відтворенні мультимедійної сцени, в процес якої може втручатися й сам користувач.

Set Top Box (дослівно – «коробка, яку установлюють нагорі») – це багатофункційна домашня приставка-адаптер для приймання програм цифрового та кабельного ТБ за допомогою звичайних телевізорів, що забезпечує інтерактивну взаємодію глядач-телеканал і можливість роботи в мережі Інтернет через будь-яку широкосмугову мережу доступу. Залежно від закладеної функціональності приставка може додатково мати

586

можливості сучасних мультимедійних цифрових платформ інтерактивного телебачення й підтримувати широкий спектр послуг: відео за запитом, електронний програмний гід, інтелектуальний відеомагнітофон, інтерактивні ігри, електронну пошту, а також покупки з дому, банківські операції з дому, телефонні послуги та багато іншого. Таким чином, постачаючи аудіо, відео та дані не тільки в будинок, але й у зворотному напрямку та всередині локальної будинкової мережі, STB стає своєрідним домашнім шлюзом у різні телекомунікаційні мережі.

У висновку зазначимо, що модель мережі, в якій надають послуги IPTV, містить специфічний для даної послуги об'єкт – головну станцію IPTV, де здійснюється прийом відеосигналів, перетворення їх у мультимедійні дані й формування відповідного контенту. Узагальнену структуру головної станції IPTV наведено на рисунку 15.4.

Сервери (білінгу, авторизація абонентів)

Рисунок 15.4. Структура головної станції IPTV

587

15.4. Конвергентні послуги

Конвергентні послуги – це послуги доступні при використанні будь-якого методу доступу до мережі та з будь-якого кінцевого пристрою користувача.

Звернемо увагу ще раз до поняття «конвергенція». Конвергенція – процес взаємопроникнення та

об'єднання різних телекомунікаційних мереж, технологій та послуг. Таким чином, процес конвергенції послуг неможливо відокремити від конвергенції мереж і технологій.

На рівні конвергенції мереж відбувається злиття транспортних мереж та мереж доступу, мереж фіксованого та мобільного зв'язку, наприклад, у єдину магістральну мережу IP/MPLS, що підтримує широкий спектр методів доступу: традиційної телефонії, DSL, виділених каналів, METRO Ethernet, безпроводових мереж (WLAN) та мереж радіодоступу (RAN) у мережах операторів мобільного зв'язку.

Конвергенція транспортної мережі та мереж доступу є найбільш опрацьованим етапом процесу злиття мереж, які функціонують на основі різних технологій. Вона складається з конвергенції магістралей фіксованих і мобільних мереж, зокрема для передавання значних обсягів мовленнєвого трафіку з тієї ж магістралі IP, якою доправляють широкосмугові дані, послуги GPRS і UMTS.

У конвергенції технологій провідною є концепція конвергенції фіксованого та мобільного зв'язку (Fixed Mobile Convergence, FMC), що, з одного боку, підвищує доходи операторів, з іншого – задовольняє щораз вищі вимоги замовників, які орієнтовані на мобільні та IP-технології. Під

588

час передавання трафіку мереж 2.5G й 3G через IP-мережі конвергенція технологій забезпечує глибину проникнення аж до мережі доступу оператора мобільного зв'язку.

Концепція FMC є масштабованою та передбачає розподілену функціональність (відокремлення функцій). Це означає, що виконання різних функцій беруть на себе вузькоспеціалізовані фізично розділені мережеві елементи: сервер застосовань надає послуги; елементи обробляння викликів відповідають за сигналізацію; системи баз даних зберігають дані користувача; медіа-сервери відтворюють оголошення; шлюзи з'єднують різні мережі доступу. Функції зазначених мережевих елементів і інтерфейсів між ними описує стандарт IMS (див. розділ 16).

Перспективною сферою для FMC є також корпоративний ринок. Пропозиція послуг FMC для бізнесклієнтів може стати відправною точкою для підвищення рівня доходів операторів мобільного зв'язку та розширення абонентської бази за рахунок працівників підприємств, яким надають послуги FMC.

Основними факторами, які сприяють впровадженню

FMC, є:

•доступність на ринку інтелектуальних терміналів (наприклад, дворежимних телефонів – стільникових/802.11);

•високі темпи впровадження технології WLAN (безпроводові домашні мережі, безпроводові локальні мережі підприємств, точки доступу в аеропортах, готелях а ін.);

589

• популяризація VoIP.

На рівні конвергенції послуг виконуються в основному функції управління сесіями.

Під сесією, зазвичай, розуміють сеанс зв'язку, активне з'єднання між користувачами, користувачем і комп'ютером, або комп'ютерів між собою.

Організація сесії передбачає послідовність низки операцій, таких як: налаштування й завершення сесії; керування черговістю й режимом передавання даних (симплекс, напівдуплекс, дуплекс); синхронізацію; керування активністю сесії; складання звітів про надзвичайні ситуації та ін.

Керуючи сесією, уможливлюють розгортання конвергентних послуг, таких як мобільний доступ до даних, проведення аудіо й відеоконференцій, передавання голосу та миттєвий обмін повідомленнями. При цьому забезпечується контроль за активністю й станом кожної сесії, за ступенем доступності послуги на будь-якому абонентському терміналі та через будь-який метод доступу. Крім того, для будь-якої послуги виділяють відповідні мережеві ресурсів без негативного впливу на активні сесії, а також адекватну тарифікацію.

Отже, конвергенція послуг забезпечує споживачам зручність користування послугами, виконуючи в сесіях непомітне для абонентів перетворення даних і голосу у процесі передавання їх між наземним та безпроводовими широкосмуговими доменами. При цьому мережа динамічно адаптує свої політики щодо виділення ресурсів та забезпечення якості обслуговування, враховуючи мобільність

590