Επαγγελματικό Video Streaming με IKusi IPTV

Featured | Οι επαγγελματίες τεχνικοί του χώρου, χρόνια τώρα χρησιμοποιούν Headends για τηλεοπτικές διανομές μέσω ομοαξονικού καλωδίου. Τι θα γίνει όμως στο προσεχές μέλλον, όπου όλη η αναλογική τεχνολογία θα αντικατασταθεί πλήρως από την ψηφιακή και το ομοαξονικό δίκτυο από δίκτυο UTP;

Τα Headends στην ψηφιακή εποχή…
Η χρήση του Streaming, πέρα από το οικιακό επίπεδο μπορεί να επεκταθεί σε επαγγελματικές λύσεις και να προσφέρει νέες επαναστατικότατες εφαρμογές. Η συνηθισμένη εφαρμογή που χρησιμοποιείται κατά κόρον μέχρι σήμερα για τη διανομή τηλεοπτικών σημάτων σε ξενοδοχεία, οικισμούς ή μεγάλες πολυκατοικίες, είναι η χρήση Headends που αποτελούνται από διάφορες μονάδες επεξεργασίας σημάτων για την τροφοδοσία των δικτύων. Τα κέντρα αυτά, ως επί το πλείστον μετατρέπουν τα σήματα εισόδου σε επίγεια κανάλια (συστήματος PAL για τη χώρα μας) μεταξύ των συχνοτήτων 45-862MHz, για να μπορούν να «κυκλοφορήσουν» μέσω του ομοαξονικού δικτύου (εικόνα 1). Η κλασική μονάδα που κυριαρχεί στα κέντρα αυτά στη χώρα μας, είναι η μονάδα μετατροπής των δορυφορικών σημάτων QPSK σε PAL, είτε πρόκειται για ελεύθερα, είτε για κρυπτογραφημένα. Ακολούθως, συναντάμε μονάδες διαμορφωτών, που δέχονται σήματα A/V και τα διαμορφώνουν σε κανάλι επίγειο ή μονάδες λήψης επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης DVB-T, με τις αντίστοιχες εξόδους, μονάδες μεταλλαγής κ.τ.λ. Μέσα στα χρόνια, οι προτάσεις των εταιρειών έχουν βελτιωθεί πολύ, αλλά η βασική ιδέα παραμένει η ίδια: Λήψη και επεξεργασία διαφόρων σημάτων και διανομή σε ομοαξονικό δίκτυο. Το ομοαξονικό καλώδιο όμως, βλέπουμε να… μας αφήνει σιγά – σιγά. Τη θέση του στην ψηφιακή εποχή θα πάρει το UTP, το καλώδιο που υποστηρίζει τα δίκτυα υπολογιστών Ethernet, που αργά ή γρήγορα θα κατακλύσουν όλες τις τηλεποινωνιακές εφαρμογές. Τα Headends (όπως όλοι μας…) πρέπει να ακολουθήσουν αυτήν τη τάση, αφού οι παροχές είναι ασύγκριτα μεγαλύτερες. Αντί λοιπόν για εξόδους επίγειων καναλιών PAL που θα τροφοδοτούν ομοαξονικά δίκτυα, πρέπει να δούμε Headends με εξόδους που θα τροφοδοτούν δίκτυα UTP. Η τεχνολογία που θα χρησιμοποιούν τα κέντρα αυτά, δεν θα είναι άλλη (τουλάχιστον αρχικά) παρά αυτή στην οποία έχει αφιερωθεί αυτό το τεύχος των Δορυφορικών Νέων, η τεχνολογία Streaming.

Η εφαρμογή Streaming σε επαγγελματικές λύσεις
Headends σαν αυτά που περιγράφουμε, είναι ήδη πραγματικότητα και είχαμε στη διάθεσή μας την πρόταση της IKUSI για να γνωρίσουμε τη λειτουργία και τη φιλοσοφία του. Η λύση της IKUSI περιλαμβάνει αυτήν τη στιγμή τέσσερις μονάδες Streamers, που απαρτίζουν το Headend της:

• Μονάδα λήψης και επεξεργασίας δορυφορικών σημάτων QPSK και έξοδο stream για δίκτυο Ethernet.
• Μονάδα λήψης και επεξεργασίας κρυπτογραφημένων δορυφορικών σημάτων QPSK και έξοδο stream για δίκτυο Ethernet (εικόνα 2).
• Μονάδα λήψης και επεξεργασίας επίγειων σημάτων DVB-T και έξοδο stream για δίκτυο Ethernet.
• Μονάδα επεξεργασίας Audio-Video σημάτων και έξοδο stream για δίκτυο Ethernet (εικόνα 3).

Ένα κέντρο σαν αυτό, μπορεί να λάβει διάφορες εφαρμογές, ακόμα και σήμερα. Μάλιστα, οι εφαρμογές που χρησιμοποιούν οι διακομιστές Triple Play που μόλις ξεκινάνε στη χώρα μας, χρησιμοποιούν κέντρα αντίστοιχης φιλοσοφίας, βασισμένα στην τεχνολογία Streaming, όσον αφορά τις υπηρεσίες Video που χρησιμοποιούν. Η ON Telecoms για παράδειγμα, παρέχει αυτή τη στιγμή τηλεοπτικά κανάλια όπως και video on demand προγράμματα μέσω της τηλεφωνικής σύνδεσης, μέσω της τεχνολογίας Streaming. Αντίστοιχα, το κέντρο της IKUSI μπορεί να τροφοδοτήσει ένα ξενοδοχείο ή ένα οικισμό, όπως έκαναν και κάνουν μέχρι σήμερα τα Headends τροφοδοσίας ομοαξονικών δικτύων. Η διαφορά στη φιλοσοφία της διανομής έγκειται κυρίως στο καλωδιακό δίκτυο, όπου αντί του ομοαξονικού καλωδίου, έχουμε το καλώδιο UTP. Οι παροχές ωστόσο είναι ασύγκριτα μεγαλύτερες, με τις παρακάτω να ξεχωρίζουν:

• Ένα κοινό δίκτυο για τηλεόραση, τηλεφωνία, internet, multimedia κ.ά.
• Υψηλή απόδοση εικόνας σε όλα τα σημεία λήψης.
• Κεντρική διαχείριση και δυνατότητα επιλεγμένης παροχής μέσω server.
• Δυνατότητα αμφίδρομων εφαρμογών, όπως video on demand.

Γενικά, η μετατροπή οποιασδήποτε πληροφορίας σε μορφή συμβατή με δίκτυο Ethernet (όπως οι κάμερες CCTV), αλλάζει εκπληκτικά τις εφαρμογές που μπορεί να συμμετέχει. Έτσι συμβαίνει και στην εφαρμογή μας, όπου τα γνωστά μας μέχρι σήμερα τηλεοπτικά Headend, προσαρμόζονται στα δίκτυα Ethernet.

Headend με Streamers στην πράξη
Οι Streamers της IKUSI που λαμβάνουν DVB-S ή DVB-T σήματα, έχουν τη δυνατότητα να αποδώσουν ο καθένας οχτώ διαφορετικά προγράμματα στην έξοδο Ethernet. Είτε λοιπόν πρόκειται για FTA ή κωδικοποιημένα δορυφορικά σήματα, είτε για επίγεια ψηφιακά, η αντίστοιχη μονάδα λήψης επεξεργάζεται έναν transponder και μέσω επιλογής του χρήστη, αποδίδει στην έξοδό του οκτώ κανάλια από το μπουκέτο του σε μορφή stream. Οι «διαμορφωτές», από την άλλη μεριά, είναι διπλοί και έχουν τη δυνατότητα εισόδου δύο σημάτων A/V ο καθένας. Η κάθε έξοδος Ethernet των μονάδων οδηγείται στο κεντρικό Switch,  που κάνει τη διανομή του δικτύου και από την πλευρά της λήψης απαιτείται ένα IPTV set top Box, που θα συνδεθεί στο δίκτυο και θα αποδώσει οπτικοακουστικό σήμα στην τηλεόραση.

Στην εικόνα 4 βλέπουμε ένα κέντρο με δύο Streamers, ένα για λήψη FTA δορυφορικού σήματος (SNS-100) και ένα με δυνατότητα λήψης κωδικοποιημένων σημάτων DVB-S μέσω CI (SNS-101). Οι έξοδοι των μονάδων οδηγούνται σε ένα από τα Switch που βλέπουμε στην εικόνα 2, όπου ξεκινάει και το UTP δίκτυό μας. Οι δύο αυτές μονάδες μπορούν να παρέχουν στο δίκτυο έως 16 (!) δορυφορικά προγράμματα σε μορφή Stream.

Στο Switch όπου καταλήγουν οι Streamers, συνδέεται και το IP Set Top Box που βλέπουμε στην εικόνα 5. Ο δέκτης αυτός δέχεται μέσω Ethernet τα κανάλια σε μορφή stream από το δίκτυο και τα αποδίδει στην τηλεόραση με οπτικοακουστικές συνδέσεις (A/V, Scart, S-video). Ο αριθμός φυσικά των δεκτών στην πράξη είναι πολύ μεγαλύτερος, ανάλογα τους τελικούς χρήστες του δικτύου. Σε ένα ξενοδοχείο, για παράδειγμα, κάθε δωμάτιο θα πρέπει να εξοπλιστεί με IP STB, στην περίπτωση βέβαια όπου οι τηλεοράσεις δεν ενσωματώνουν αντίστοιχη συσκευή.

Η ρύθμιση του Headend γίνεται μέσω υπολογιστή που συνδέουμε στην έξοδο Ethernet της κάθε μονάδας του κέντρου ξεχωριστά. Μέσω Web Browser, βάζοντας τη διεύθυνση IP της μονάδας, αποκτάμε πρόσβαση στο πολύ εύχρηστο Web Interface του Streamer. Εισάγοντας τη δορυφορική διεύθυνση του transponder που θέλουμε να κάνουμε λήψη, η μονάδα μας εμφανίζει τα κανάλια του μπουκέτου (εικόνα 6).

Από τη λίστα μπορούμε να επιλέξουμε 8 κανάλια για να κάνουμε stream και αντιστοιχίζουμε multicast διεύθυνση σε καθένα από αυτά (εικόνα 7). Από την πλευρά τώρα του IP Set Top Box, μπορούμε να το ρυθμίσουμε είτε μέσω της θύρας Ethernet με Web Interface, είτε μέσω της τηλεόρασης.

Στην εικόνα 8 βλέπετε το μενού του STB για παραμετροποίηση μέσω τηλεόρασης. Οι επιλογές παραμετροποίησης είναι πολλές, αλλά η κυριότερη είναι η εισαγωγή των καναλιών που παρέχουν στο δίκτυο οι Streamers.

Αυτό γίνεται με την εισαγωγή των διευθύνσεων multicast, που προηγουμένως ρυθμίσαμε στο Streamer (εικόνα 9). Έτσι   λοιπόν, το δίκτυο IPTV είναι έτοιμο και ο χρήστης μπορεί να κάνει zapping στα κανάλια της τηλεόρασης. Όπως είδαμε, σε κάθε κανάλι που παρέχουν οι Streamers στο δίκτυο Ethernet, αντιστοιχίζουμε μία διεύθυνση Multicast. Μία διεύθυνση Multicast δεν απευθύνεται όμως σε έναν και μοναδικό παραλήπτη, αλλά σε ένα γκρουπ. Σε αυτό το γκρουπ μπορεί να ενταχθεί όποιος παραλήπτης ζητήσει να δεχτεί τα πακέτα από τη διεύθυνση αυτή (στην εφαρμογή μας το IP Set Top Box). Το πρωτόκολλο που χρησιμοποιούν οι δέκτες για να ενταχθούν σε ένα γκρουπ, είναι το Internet Group Management Protocol – IGMP. Η τεχνική IP Multicast που περιγράφουμε, έχει το σημαντικό πλεονέκτημα ότι η πηγή στέλνει το πακέτο μόνο μία φορά, ακόμα και εάν αυτό προορίζεται για μεγάλο αριθμό χρηστών. Εκτός όμως της διεύθυνσης IP, είδαμε και την εισαγωγή της πόρτας επικοινωνίας στα κανάλια των streamers. Η port είναι κοινή για όλα τα προγράμματα και ουσιαστικά είναι η «ταμπέλα» στα streams των καναλιών, ώστε ο δέκτης να αναγνωρίσει ότι πρόκειται για τη συγκεκριμένη εφαρμογή IP TV.

Στην εποχή του Ethernet
Η τεχνολογία Streaming μεσουρανεί στην εποχή του Ethernet. Αυτήν τη στιγμή, σχεδόν όλοι όσοι έχουν σύνδεση ADSL έχουν χρησιμοποιήσει, ακόμα και αν δεν το γνωρίζουν, την τεχνολογία Streaming, βλέποντας ένα κλιπάκι μέσω στο YouTube, ακούγοντας ραδιόφωνο μέσω Internet, βλέποντας μέσω Web Camera ένα διαδικτυακό συνομιλητή κ.ά. Πέρα όμως από το Internet, η τεχνολογία streaming περνάει με πολύ γρήγορα βήματα σε εφαρμογές τοπικών δικτύων, όπου στηρίζονται σε δίκτυα Ethernet και υπάρχει ανάγκη μετάδοσης multimedia. Πέραν της εφαρμογής IPTV που αναλύσαμε και πρόκειται να απασχολήσει πολλούς τεχνικούς του χώρου, μπορούμε να αναφέρουμε τις εφαρμογές στις κάμερες CCTV, που οπωσδήποτε θα αντικαταστήσουν κάποια στιγμή τα καθιερωμένα δίκτυα παρακολούθησης. Η τεχνολογία Streaming είναι ένα εργαλείο στο χώρο του Ethernet και οτιδήποτε έχει σχέση με αυτόν τον τομέα, είναι το παρόν και το μέλλον.