Технологии подключения абонентов к ip-сети
Подключение абонентов к IP-сети мультисервисного типа может осуществляться несколькими способами. До последнего времени наиболее широко использовался высокоскоростной доступ с помощью абонентских телефонных линий. Технология асимметричной цифровой абонентской линии ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line) позволяет передавать информацию в сторону абонента (нисходящий поток, или downstream) со скоростью 8 Мбит/с и в обратном направлении, то есть от абонента (восходящий поток, upstream) – до 1,5 Мбит/с при длине абонентской линии 5 км [66].
Такая асимметрия в сочетании с состоянием «постоянного установленного соединения» (то есть исключается необходимость каждый раз набирать телефонный номер и ждать установления соединения) делает технологию ADSLочень удобной для организации доступа в мультисервисную сеть. Каналы доступа, организованные на основе технологииADSLимеют достаточно высокое качество (вероятность ошибки 10–8…10–10), что близко к соответствующему параметру волоконно-оптических линий.
Для широкополосного абонентского доступа может применяться инфраструктура сетей кабельного телевидения, использующих коаксиальный кабель в качестве направляющей среды.
Непрерывный рост скорости потоков данных в IP-сетях начинает ограничивать использование медной среды передачи (коаксиального кабеля и витой медной пары). Иными словами, в мире прослеживается тенденция перехода от чисто коаксиальных кабельных систем в сетях доступа к оптическим сетям.
Одним из наиболее проработанных и активно внедряемых современных решений абонентского широкополосного доступа к мультисервисным сетям является использование технологии PON(Passive Optical Network) путем прокладки волоконно-оптического кабеля. Причем для России наиболее привлекательным на сегодня считается решениеFTTB(FibreToTheBuilding), когдаоптическое волокно доходит до здания(например, офис или многоквартирный жилой дом). Особенно если учесть тот факт, что стоимость прокладки оптического и коаксиального кабелей практически одинаковая. Учитывая стратегическое преимущество, которое дает оптическая сеть по сравнению с медной, в ближайшее время станет экономически обоснованнымоптический доступ в квартиру каждого абонента, то есть технологииFTTH(Fibre To The Home).
6.6. Особенности организации телевизионного вещания в сети Интернет
В настоящее время наблюдается значительный интерес вещателей и производителей аудиовизуальной продукции к технологии передачи потокового, то есть непрерывного аудио и видео через Интернет. Интернет-вещание – новый альтернативный способ распространения телевизионных и звуковых сигналов получает сегодня все более широкое распространение.
Смысл услуги Web-вещания заключается в следующем. Вещатель на операционном сервере создает массив Web-страниц. Этот массив может создаваться или исходя из собственных пристрастий вещателя, или опираясь на рейтинги наиболее популярных сайтов. Далее из этого массива создаются пакеты сайтов по тематике, по возрастной категории или по другим критериям. Сформированные на сервере пакеты Web-страниц обрабатываются специальным программным обеспечением и добавляются в общий транспортный поток телевизионных программ. Рассылка страниц может идти как в режиме Multicast, так и в режиме Unicast. На приемной стороне пользователь записывает у себя на компьютере выбранные страницы из предлагаемого списка и просматривает их в автономном режиме.
В значительной мере можно сказать, что ряд экономически развитых стран переживают настоящий бум Web-вещания. Во многом это объясняется высоким качеством линий связи, развитой инфраструктурой и хорошим уровнем подготовки пользователей. Попытки организовать Web-вещание делаются и в России.
Глобальная сеть обмена информацией Интернет зародилась как информационная система, работающая на низких скоростях и оперирующая весьма малыми объемами текстовой информации. Затем, по мере революционного изобретения гипертекста, появления WWW-технологий, мультимедиа, совершенствования персональных компьютеров и использования более высоких скоростей передачи, резко возросли объемы обрабатываемой информации. По сети Интернет начали доставляться пользователям файлы графики, видео, звука, то есть из системы информационной она превратилась в информационно-транспортную. А в настоящее время, благодаря развитию потоковых технологий вещания и использованию еще более широкополосных каналов передачи данных, сеть Интернет постепенно становитсяинформационно-транспортно-вещательной. Фактически, сеть Интернет превратилась в наиболее распространенное и эффективное средство массовой информации.
Схема подключения пользователей к сети Интернет приведена на рис. 6.16 [67].
В чем же причина столь высокой популярности новой технологии? В современных условиях, когда найти скоростной канал связи в Интернет становится все проще, Web-вещание обеспечивает необходимую гибкость и мобильность, позволяя использовать практически любой доступный способ для подключения к сети. Кроме того, тесная интеграция аудио, видео и компьютерных технологий, характерная для Web-вещания, открывает широчайшие возможности по организации «аудио и видео-по-запросу» и других интернетовских сервисов. Интерактивность в сети Интернет фактически на порядок выше, чем в любой функционирующей вещательной телевизионной системе.
Появление новых коммуникативных функций Интернет-вещания рассмотрим на примере системы потокового автоматизированного звукового вещания. Радиостанция в процессе подготовки к Web-вещанию кроме традиционной звуковой программы накапливает огромный поток дополнительных данных, непосредственно относящихся к ее содержанию. Это может быть информация, относящаяся к электронной этикетке фонограммы, в которой указаны название музыкальной композиции, фотографии авторов и исполнителей, дата создания и первого исполнения, название музыкального альбома, расписание в эфире, текст, записываемый ведущим в
студии и т.п. Вся эта информация используется для Web-вещания. В этом случае пользователи в процессе прослушивания программ звукового вещания имеют возможность одновременного ознакомления по выбору со всем объемом дополнительно накопленных данных.
В основе всех технологий Интернет-вещания в прямом эфире лежит следующий принцип: станция оцифровки (в случае применения аналогового вещательного телевизионного и звукового оборудования), либо кодирующее устройство осуществляют захват, то есть ввод видео и звуковых сигналов и затем кодируют эти сигналы в медиа-поток с заранее заданными параметрами. Разработанная технология и имеющиеся инструментальные средства обеспечивают всестороннюю обработку звуковых и видеоданных в процессе их подготовки и оцифровки. Используемые инструментальные средства позволяют осуществлять шумоподавление, удаление артефактов, преобразование чересстрочной телевизионной развертки в прогрессивную и коррекцию цвета. Далее сформированные цифровые потоки передаются на серверы, ретранслирующие их пользователям Интернета. В свою очередь аппаратуру для кодирования звука и видео в потоковые форматы можно условно разделить на две группы. Первая группа, которую следует назвать программными кодерами, захватывает, например, видео с помощьюWeb-камеры, подключаемой к передающей части сетевого комплекса на основеFireWire интерфейса. Дальнейшая «упаковка» видеоданных выполняется программным путем, а затем сформированный поток отправляется на сервер. В данном случае фактически требуются только компьютер, цифровая видеокамера и плата интерфейса для нее, а все остальные функции выполняет программное обеспечение. Второй подход предполагает наличие специальных компьютерных устройств, использующих программно-аппаратное кодирование видео или звука. Как правило, подобные системы имеют, по сравнению с первой группой, расширенные возможности. Однако стоимость аппаратных устройств для кодирования видео и звука несравненно выше, чем у чисто программных решений.
Важной особенностью аппаратных кодеров является возможность формирования нескольких информационных потоков видеоданных с различным соотношением сторон, то есть форматом кадра, например, 4:3 или 16:9, и качеством (в первую очередь, четкостью) воспроизводимых изображений. Таким образом, можно сразу подготовить потоковый контент, рассчитанный или на высокоскоростные, так и на каналы с малой пропускной способностью. При этом допускается одновременная работа в нескольких форматах передачи, например: MicrosoftWindows Media, Real Networks, Real Video илиApple's Quick Time. Одновременно с процессом вещания можно выполнить и функции архивирования данных, как на внутренний дисковый накопитель, так и внешний цифровой видеорекордер.
Существует два принципа потоковой передачи аудио и видео в сети Интернет – Unicast и Multicast[68].
В последнее время практическое применение получил новый способ передачи потоков мультимедийных данных в IP-сетях типа Multicast. Данная технология основана на разбиении каждой вещательной программы на ограниченные по времени части, которые пространственно распределяются в сети различными серверами. В приемном устройстве отдельные части составляются в полную программу. Каждая вещательная программа при этом передается с нескольких разделенных в пространстве передатчиков (серверов), которые приемное устройство воспринимает как один «виртуальный» передатчик. Посредством разделения вещательной программы на временные отрезки достоинство Unicast-передачи (ее индивидуальность) сочетается с эффективностью использования полосы частот в способеMulticast. При этом индивидуальное содержание программ может передаваться значительно большему числу приемных устройств в отсутствие широкой полосы частот.
Приемниками потокового аудио и видео в сети Интернет могут быть обычные ПК, соответственно имеющие сетевую плату и дополнительно снабженные звуковой и видеокартами приема программ цифрового видеовещания (DVB), гибридные устройства, соединяющие ПК и телевизоры и обычные абонентские телевизоры, дополненные специальной приставкой.
Попытки интегрировать в одном устройстве телевизор и ПК предпринимаются рядом зарубежных стран. Например, австралийская фирма AEA (AdvancedEnergyAustralia) начали выпуск универсальных приемных установок, именуемыхCybernetPC TV, представляющих собой качественный рывок в направлении объединения телевизора и ПК. Данное устройство сочетает в себе ПК, телевизор высокой четкости, проигрыватель DVD и обычных компакт-дисков и коммуникационный центр для приема-передачи факсов и высокоскоростного подключения к сети Интернет [69].
Весьма перспективной является технология передачи новостных видеосюжетов через сеть Интернет. Ее достоинства – почти повсеместная доступность и высокая потенциальная скорость. Таким образом, Интернет перспективен для пересылки видеосюжетов из региональных телекомпаний и корпунктов для последующего вещания их через сеть телевизионных станций [70].
Имеется специальное оборудование, необходимое для передачи видеоматериалов через Интернет – система ClipMailproфирмыTelestream. Она состоит из приемо-передающих блоков и пультов управления. Каждый блок имеет множество видео- и звуковых входов и выходов, кодирующее устройство MPEG-2 и память на жестком диске.
Кодер MPEG-2 работает с различными коэффициентами компрессии, определяющими качество передаваемых видеосюжетов и компактность передаваемых видеофайлов. Приемо-передающий блок оборудован интерфейсом локальной сети Ethernet, используемой в технологических процессах видеопроизводства и выпуска телевизионных программ в эфир. Передача видео осуществляется с помощью приемо-передающего блока системы Clip Mail pro, подключенного к локальной сети региональной телекомпании, через Интернет в такой же блок в центральной телекомпании.
Большинство цифровых телевизионных приемников нового поколения выпускаются со встроенным Интернет-браузером (Интернет-телевизоры), обеспечивающим навигацию по «Всемирной паутине». С помощью таких моделей телевизоров помимо приема сигналов цифрового телевидения системы DVB-T/MPEG-4 AVC при подключении к сети Интернет имеется возможность получить доступ к полному спектру информационных услуг, доступных сегодня только пользователям персональных компьютеров.