К концу 2007 года в мире насчитывалось около 10 миллионов пользователей услугами IP-телевидения, и это количество продолжает расти быстрыми темпами. Естественно, что при такой востребованности этой услуги большие усилия сейчас прилагаются в направлении создания открытого окружения, в котором системы и решения IPTV использовали бы открытые стандарты, что обеспечило бы совместимость оборудования различных производителей.
Стандартизация всех составляющих системы IPTV – это сложнейшая задача, на которую, вероятно, потребуется несколько лет – неслучайно большое количество организаций по стандартизации вплотную занимаются этим вопросом. Данная статья посвящена обзору работы основных комитетов по стандартизации IPTV.
Самое примитивное понимание понятия IPTV заключается в том, что IPTV рассматривается просто как телевидение, передаваемое через IP-сети. Однако, комитеты по стандартизации IPTV рассматривают это понятие гораздо шире. «Особенностью работы, которую мы делаем в ITU-T, является то, что мы рассматриваем предоставление услуг IPTV по управляемым операторами сетям, в которых поддерживается требуемый уровень качества обслуживания QoS и «качества на основе опыта» QoE (quality of experience), услуги и контент защищены, при этом служба обеспечивает такой уровень интерактивности и надёжности, который ожидает пользователь», – вот слова Симона Джонса из группы IPTV Global Standards Initiative (GSI) в рамках ITU-T, ранее заместителя председателя ITU-T Focus Group по IPTV. Исходя из этого, основными признаками IPTV является:
• Обеспечение мультимедийных услуг (телевизионное вещание, видео, аудио, графика и данные)
• Передача трафика по IP-сетям
• Управление, обеспечивающее требуемый уровень QoS/QoE, безопасности, интерактивности и надёжности.
Так как понятие IPTV включает в себя гораздо большее, чем просто стандартное телевидение по IP-сетям, то имеет смысл рассматривать эволюцию IPTV как появление новых возможностей и услуг системы IPTV.
На первой стадии (2005 – 2006 годы) эта система предоставляла основную услугу широковещательного (в режиме IPmulticast) телевидения и дополнительную услугу видео по требованию (VoD – Video on Demand) c очень ограниченными возможностями программирования пользователем потребляемых услуг (управления услугами).
Сейчас мы находимся в конце 2-й стадии, характеризующейся гораздо более продвинутыми возможностями программирования пользователем услуг, а также возможностями персонального видеомагнитофона (PVR) и поддержкой телевидения высокой чёткости (HDTV).
А в течение ближайших двух лет мы, очевидно, увидим систему IPTV, в которой развлечения будут неразрывно интегрированы с телекоммуникациями таким образом, который будет ассоциироваться более с Интернет, нежели с обычным телевидением. Ожидается, что в неё будут встроены даже и элементы социальных сетей. И всё это должно быть отражено в разрабатываемых стандартах по IPTV.
Но вернёмся к основной теме статьи – зачем нужна стандартизация элементов системы IPTV? Ответ на этот вопрос такой же, как и для других сфер телекоммуникаций:
• Стандарты содействуют совместимости оборудования различных производителей, что является важным условием конкурентноспособности как производителей, так и операторов.
• Производители заинтересованы в том, чтобы именно их технические решения были заложены в основу стандартов, поскольку, естественно, это обеспечит спрос на их продукцию.
• Операторы заинтересованы в том, чтобы использовать стандартизированное оборудование, так как это упрощает построение сетей и создаёт возможность выбора оборудования различных поставщиков.
• Принятие международных стандартов содействует международным усилиям по разработке технических решений, что, как правило, приводит к уменьшению стоимости разработки и себестоимости продукции. В свою очередь, это позволяет производителям выходить на широкие рынки и ускоряет вхождение в рынок. Далее, расширение рынка сбыта создаёт условия для массового производства телекоммуникационной продукции, что ещё более уменьшает себестоимость продукции. В результате от этих процессов выигрывают все – и пользователи, получающие широкие возможности выбора дешёвого оборудования, и производители, повышающие прибыли за счёт низкой себестоимости производства и огромного количества продаж, и операторы.
Однако есть и особенности, которые отличают процесс стандартизации IPTV. Это большое число организаций, задействованных в этом процессе. Вот их перечень:
Сектор стандартизации Международного союза электросвязи (International Telecommunication Union, Standardization Sector (ITU-T)), Альянс решений телекоммуникационной индустрии (Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS) IIF, Широкополосный форум (Broadband Forum) – бывший DSL-форум, Комитет по инженерным вопросам [проблемам] Интернет (Internet Engineering Task Force (IETF)), Европейский институт стандартизации электросвязи (European Telecommunications Standards Institute (ETSI)), Открытый форум по IPTV (Open IPTV Forum), Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission (IEC)), Рабочая группа по проблемам домашних шлюзов (Home Gateway Initiative (HGI)).
Кроме того, к процессу стандартизации IPTV подключились и группы, ориентированные на потребительскую электронику, например, Альянс цифровых сетей для дома (Digital Living Network Alliance (DLNA)).
ITU-T играет центральную координирующую роль в стандартизации IPTV, практически все исследовательские комиссии так или иначе вовлечены в тематику IPTV. ITU-T принимает вклады от государств – членов ITU-T и от других организаций и создаёт на их основе единые стандарты, учитывающие региональные особенности и приводя их к «общему знаменателю».
Сектор стандартизации Международного союза электросвязи работает над стандартизацией всей («из конца в конец» – end-to-end) системы IPTV по следующим направлениям:
• Технические требования к услугам IPTV;
• Функциональная архитектура IPTV;
• IPTV QoS/QoE и аспекты качества;
• Защита услуг и контента IPTV;
• Сигнализация и протоколы управления IPTV;
• Оконечные устройства, такие как телевизионные приставки STB (set-top boxes);
• Промежуточное программное обеспечение (middleware) и приложения
Архитектура IPTV
Надо заметить, что предлагаемая ITU-T архитектура системы IPTV рассматривает исключительно функциональный аспект. Эта архитектура призвана определить эталонную модель функциональных компонентов системы IPTV и правил их взаимодействия.
Слева расположены функции конечного пользователя. Эти функции могут быть реализованы такими устройствами, как STB, домашние шлюзы, мобильные устройства и персональные компьютеры – то есть различными аппаратными и программными техническими средствами, позволяющими конечному пользователю потреблять контент.
Справа расположены функции контент-провайдера, предоставляющего контент в виде телевизионных каналов, видео, музыки и т.д.
В середине рисунка – четыре разноцветных блока функций, которые обеспечиваются провайдером услуг. Нижний из них (Сетевые функции) реализован IP-сетью, которая доставляет контент от источника, что обеспечивается функциями доставки контента. Эти функции заключаются в доставке, например, видеопотоков, множеству пользователей при многоадресном режиме или индивидуальным пользователям при одноадресном режиме. Функции управления услугами осуществляют управление качеством обслуживания QoS и сетевыми ресурсами с целью отслеживания, получен ли контент пользователем и с каким качеством. Функции приложений должны обладать большой гибкостью, так как они обеспечивают такие возможности, как гид телевизионных программ, передачи рекламы, интерактивность и т.д. Именно этот блок отвечает за новые развивающиеся возможности и функции услуг IPTV. Слой между функциями провайдера услуг и контент-провайдера представляет функции управления всей системой.
ITU-T и другие организации в настоящее время работают над усовершенствованием рассмотренной архитектуры, заключающемся в дальнейшей детализации описанных функциональных блоков.
Следует заметить, что эта архитектура может поддерживать множество провайдеров услуг и что пользователь может подключаться посредством сети к другому провайдеру или провайдерам. Эти провайдеры услуг, в свою очередь, могут взаимодействовать с различными контент-провайдерами. Архитектура поддерживает также новые услуги, такие как возможность генерирования пользователями контента. Эта возможность предполагает следующее: пользователи самостоятельно могут направлять созданный ими контент в сеть, делая его доступным для других пользователей.
Важной характеристикой этой архитектуры является то, что она является независимой от сетевых технологий. В частности, это означает, что операторы имеют возможность выбирать один из следующих вариантов построения сети:
• Архитектура, не основанная на сетях следующего поколения (NGN).
• Архитектура, основанная на NGN, но не основанная на технологии IP Multimedia Subsystem (IMS).
• Архитектура, основанная на NGN и на технологии IP Multimedia Subsystem (IMS).
Состояние стандартов ITU-T по IPTV
Формально в ITU-T работа по стандартизации IPTV была начата в апреле 2006 года с создания Рабочей группы по IPTV (Focus Group on IPTV), перед которой была поставлена задача исследования технических аспектов предоставления услуг IPTV. Эта группа завершила свою работу в декабре 2007 года несколькими «драфтами», подготовленными к передаче в Исследовательские комиссии – подразделения ITU-T, занимающиеся непосредственно разработкой стандартов (известных как «Рекомендации» в терминологии ITU-T). Однако с целью ускорения появления Рекомендаций было принято решение создать группу под названием Глобальная инициатива по стандартизации IPTV – IPTV Global Standards Initiative (IPTV-GSI). Эта группа объединила специалистов по IPTV из всех Исследовательских комиссий, причём заседания этой группы проводятся чаще, чем заседания Исследовательских комиссий, что внушает надежды на скорое появление новых стандартов.
Перечислим и кратко охарактеризуем недавние плоды работы ITU-T по тематике IPTV:
• Y.1910 – IPTV Architecture (архитектура IPTV) – сентябрь 2008 года. Описывает функциональную архитектуру IPTV, предназначенную для поддержки услуг IPTV в соответствии с определёнными требованиями к услугам. Дано описание услуг IPTV, а также высокоуровневой функциональной модели IPTV. Эта модель состоит из набора функциональных архитектур, которые основаны или не основаны на NGN, а также которые поддерживают или не поддерживают IMS.
• G.1080 – Quality of Experience Requirements for IPTV Services (Качество на основе опыта QoE для услуг IPTV) – сентябрь 2008 года. Определяет требования к качеству на основе опыта QoE с точки зрения пользователя, относящиеся к передаче видео, аудио, текста и данных.
• G.1081 – Performance Monitoring Points for IPTV (Точки мониторинга характеристик для IPTV) – октябрь 2008. Определяет точки мониторинга характеристик сигналов IPTV, позволяющие провайдеру услуг или оператору сети отслеживать, как доставляются сигналы IPTV на всём протяжении системы IPTV вплоть до конечного пользователя. Для успешного предоставления услуг IPTV необходим контроль характеристик в помещении пользователя (например, в приставке STB), в ключевых точках агрегации (например, DSLAM или Система терминирования кабельных модемов (cable modem termination system – CMTS)) и в точках взаимодействия разнородных фрагментов сети.
• J.700 – IPTV Framework for Secondary Distribution (Базовая структура IPTV для вторичного распределения) – декабрь 2007 г. Определяет требования уровня услуг и базовую структуру телекоммуникационных сетей для обеспечения новых услуг, основанных на IPTV. Вторичное распределение означает распределение видео/аудио программ до конечных пользователей по каналам связи сетей доступа.
• IPTV Focus Group Proceedings (Труды Рабочей группы по IPTV) – апрель 2008 г. Этот документ, по существу, является сборником стандартов по IPTV, поскольку он содержит, кроме всего прочего, работы этой Рабочей группы по вопросам архитектуры и технических требований, QoS, безопасности услуг и защиты контента, управления сетью IPTV, оконечных систем, совместимости, промежуточного программного обеспечения, платформ приложений и контента. Планируются следующие стандарты:
• Требования к услугам IPTV;
• Механизмы управления трафиком для поддержки услуг IPTV;
• Архитектура и функциональные требования для домашних сетей, поддерживающих услуги IPTV;
• Платформы мультимедийных приложений и оконечные системы для IPTV;
• Терминальные устройства и оконечные системы для IPTV;
• Аспекты безопасности IPTV.
Альянс решений телекоммуникационной индустрии в сентябре 2005 года сформировал Форум совместимости IPTV (IPTV Interoperability Forum (IIF)) с целью создать набор глобально приемлемых (всех устраивающих) стандартов, которые охватили бы всю систему IPTV. Внимание этой группы сосредоточилось на независимом от «транспорта» уровне, т.е. на сетевом уровне и выше. Подход этой группы к разработке стандартов заключается в следующем: создавать стандарты последовательно в несколько этапов или фаз, первая из которых призвана отразить текущий уровень развития услуг IPTV, а последующие должны сконцентрироваться на услугах IPTV, которые видятся в будущем.
Фаза 1 охватывает такие вопросы, как сетевые подключения, подключения провайдеров услуг, предлагаемые услуги, процессы инициализации соединения между пользователем и системой IPTV, метрики для качества обслуживания QoS и т.д. Главная цель этой фазы – это разработать набор стандартов, регламентирующих широкополосные телевизионные услуги.
Фаза 2 должна охватить всевозможные услуги по запросу, включая видео по запросу VoD, электронная подписка, услуги pay-per-view (эта услуга позволяет просматривать определённую ТВ передачу за плату, плата может взиматься и за время просмотра), Parental control (позволяет разрешать или запрещать показ контента ребёнку) и т.д.
Фаза 3 должна охватить различные интерактивные потоковые услуги, такие как интерактивные игры с несколькими участниками, целевая реклама и т.д.
Над этими стандартами работают 5 комитетов Форума совместимости IPTV – комитет архитектуры, комитет управления цифровыми правами, комитет QoS/QoE, комитет испытаний и совместимости и комитет метаданных. Все они работают параллельно над различными аспектами стандарта.
Фаза 1 завершилась в конце 2008 года, вторая фаза происходит в настоящее время, а фаза 3 будет протекать в течение ближайших 2-3 лет.
Ниже приведен перечень опубликованных стандартов:
- IPTV DRM (Digital Rights Management) Interoperability Requirements (Требования к совместимости управления цифровыми правами IPTV);
- IPTV Architecture Requirements (Требования к архитектуре IPTV);
- IPTV Architecture Roadmap (План действий по архитектуре IPTV);
- Framework for QOS Metrics and Measurements Supporting IPTV Services (Основные принципы метрик QoS и измерений для поддержки услуг IPTV);
- IPTV Packet Loss Issue Report (Отчёт по вопросу потерь пакетов IPTV);
- IIF Default Scrambling Algorithm (IDSA) (Алгоритм скремблирования по умолчанию IIF);
- IPTV High-Level Architecture (Высокоуровневая архитектура IPTV);
- QOS Metrics for Linear Broadcast IPTV (Метрики QoS для линейного широковещательного IPTV);
- Remote Management of Devices in the Consumer Domain for IPTV Services (Удалённое управление устройствами, находящимися в помещении пользователя, для услуг IPTV);
- Emergency Alert Provisioning Specifications for IPTV (Спецификации обеспечения аварийной сигнализации для IPTV);
- QOS Metrics and Measurements for Public Services for IPTV (Метрики QoS и измерения для услуг общего пользования для IPTV);
- Secure Download Interoperability Specification IPTV (Спецификация совместимости безопасной загрузки для IPTV)
Кратко опишем некоторые из этих стандартов.
Стандарт IPTV Architecture Roadmap в основном посвящён описанию того, каким образом работа по стандартизации IPTV разделяется на фазы, а стандарт IPTV High-Level Architecture описывает высокоуровневую архитектуру, которая очень близка к изображённой на рис. 2, так как ATIS и ITU-T тесно сотрудничали, пытаясь стандартизовать высокоуровневую архитектуру IPTV.
Документ QOS Metrics for Linear Broadcast IPTV рассматривает вопросы о влиянии метрик QoS на доставку видеоуслуг и описывает, каким образом можно применять метрики QoS при построении сети с определённым заранее заданным качеством на основе опыта QoE.
Важным документом является стандарт Remote Management of Devices in the Consumer Domain for IPTV Services, поскольку он регламентирует участок сети, расположенный в помещении пользователя, а на этом участке сети часто возникают проблемы, связанные с неконтролируемым выбором пользователем оборудования. Данный документ описывает, каким образом можно контролировать и конфигурировать этот участок сети с целью обеспечения заданных метрик предоставления услуг.
Документ Secure Download Interoperability Specification описывает вопросы аутентификации и загрузки (downloading) информации при предоставлении услуг IPTV. Эта тематика очень важна, так как система IPTV, в отличие от традиционных систем спутникового и кабельного телевидения, где как правило вся сеть принадлежит одному оператору, характеризуется тем, что циркулирующая в ней информация должна быть аутентифицирована.
В ближайшее время должны появиться такие стандарты первой фазы стандартизации:
• Media Protocols Specification for IPTV (Спецификация медиапротоколов для IPTV);
• Consumer Domain Attachment and Initialization Specification (Спецификация подключения (присоединения) и инициализации пользовательского домена сети);
• IPTV Linear Broadcast Service (Услуга линейного широковещательного IPTV);
• IPTV Emergency Alert Service (EAS) Metadata Requirements (Требования к метаданным услуги аварийной сигнализации IPTV);
• Application Level Interfaces Interoperability Specification (Спецификация совместимости интерфейсов прикладного уровня);
• Distribution of Content in the Subscriber's Authorized Service Domain (Распределение контента в авторизованном пользовательском домене услуг);
• IPTV Electronic Program Guide (EPG) Metadata Requirements Specification (Спецификация требований к метаданным электронного программного гида IPTV);
• Consumer Domain Device Configuration Metadata Requirements Specification (Спецификация требований к метаданным конфигурации устройств пользовательского домена);
• Trial Use Standard for Estimated Peak Signal to Noise Ratio (EPSNR) (Пробный стандарт для оцениваемого пикового отношения сигнал/шум).
Кратко остановимся на некоторых из них.
Документ IPTV Media Protocols описывает все протоколы, используемые при предоставлении услуг IPTV, включая форматы сообщений и профили.
Документ Consumer Domain Attachment and Initialization Specification охватывает вопросы подключения к сети, локализации провайдеров услуг в сети и услуг, которые они предлагают, подключения к услугам и т.д.
Документ IPTV Linear Broadcast Service рассматривает специфику услуг линейного широковещательного IPTV.
Документ IPTV Electronic Program Guide (EPG) Metadata Requirements Specification фактически представляет собой стандартную схему электронного программного гида. В IIF принято соглашение о том, что все структуры данных должны представляться в виде XML, поэтому электронный программный гид также представляется в виде XML.
Документ Consumer Domain Device Configuration Metadata Requirements Specification рассматривает такие концепции, как системная информация и карты виртуальных каналов.
Широкополосный Форум (Broadband Forum), основанный в 1994 году под первоначальным названием «ADSL Forum» (которое изменилось вскоре на «DSL Forum»), фокусирует своё внимание на обеспечении совместимости, устанавливая стандарты для удалённого управления цифровым домом и определяя лучшие варианты осуществления широкополосного доступа. На протяжении своей работы эта организация содействовала развёртыванию сначала услуг DSL-доступа, потом и доступа на основе оптоволоконных кабелей, а сейчас сфера интересов организации расширилась – с 2007 года Широкополосный Форум значительное внимание уделяет вопросам IP-телевидения.
Нормативные документы Широкополосного Форума называются Technical Report (Технический доклад). Готовящиеся (незаконченные) Технические доклады называются Working Texts (Рабочие тексты). Нормативные документы Широкополосного Форума в основном фокусируются на следующих вопросах, связанных с IPTV:
• Совершенствование сетевой архитектуры и внедрение пассивной оптической сети – TR-101.
• Основы управления политикой для обеспечения авторизации в реальном времени, билинга и управления профилями пользователей – WT-134.
• Руководство по эксплуатации сетей для IPTV и других приложений типа triple-play – TR-126.
• Обеспечение эффективного удалённого управления телевизионными приставками set-top box – TR-069 и TR-135.
• Поддержка высокоскоростных опций DSL с целью поддержки IPTV и в особенности HDTV – TR-100 (план тестов ADSL2+), WT-114 и WT-115 (тесты для VDSL2).
Одним из ключевых документов является спецификация TR-126, представляющая собой сборник материалов по вопросам QoE, измерениям и основные положения относительно различных приложений: широкополосное телевидение, видео по запросу (VOD), Premium Video, Голос и др.
Проводится работа и в других областях, касающихся качества услуг IPTV. Разрабатываются следующие документы:
• ADSL2plus Line Profiles for IPTV (Линейные профили ADSL2+ для IPTV). В документе рассматриваются такие параметры линейных профилей, как запас помехозащищённости (margin). Работа над этим документом находится на ранней стадии.
• IPTV Installation and Configuration Best Practices White Paper (Передовой опыт исталляции и конфигурации IPTV). Работа над этим документом должна была завершиться в 2008 году. Он по сути является руководством для операторов по вопросам выбора топологии сети, технологий, инсталляции сети, а также поясняет, как пользоваться документом TR-069.
• Expanding IPTV Over DSL Coverage White Paper (Доклад о расширении IPTV на сферу действия DSL). В этом документы рассматриваются такие технологии, как «связанные» (bonded) ADSL2+, DSM и прямая коррекция ошибок, а также использование этих технологий для предоставления услуг IPTV.
• DSL PHY Layer Performance Enhancement (Улучшение характеристик физического уровня DSL). Этот документ касается усовершенствований приёмопередатчиков DSL.
• QOS in the Home (QOS в доме). Это проблемная сфера, сложность связана с непредсказуемостью влияния домашних электрических устройств на качество услуг.
• IPTV Testing (Тестирование IPTV). Документ охватывает рекомендованные запасы помехозащищенности и глубину перемежения; топологию, технологии и TR069; использование сплиттеров, «связанные» (bonded) ADSL2+, DSM, AL FEC и т.д.; усовершенствования приемопередатчиков для робастности; видео, влияние на неуправляемые устройства; плоскости данных и управления от шлюза широкополосной сети до устройства с функцией терминирования IPTV, от физического уровня до уровня IP.
Кроме рассмотренных больших организаций по стандартизации IPTV, существует и относительно новый Open IPTV Forum (Открытый Форум по IPTV), основанный в марте 2007 года несколькими крупнейшими операторами и компаниями-дистрибьютерами сетевого и пользовательского оборудования и включающий к середине 2008 года более 35 членов – организаций, имеющих непосредственное отношение к IPTV).
Цель Форума – использовать работу других организаций по стандартизации IPTV для создания спецификаций «из конца в конец» (end-to-end) для IPTV, которые бы способствовали внедрению услуг IPTV в широкие массы. Форум стремится «заполнить» те белые пятна и несогласованности, которые образовались в результате разнородной деятельности многочисленных организаций по стандартизации.
Это означает разработку стандартов, поддерживающих технологию “plug-and-play” («включай и работай») и нацеленных на то, чтобы пользователи не зависели от используемых телекоммуникационных технологий. Это планируется осуществить, объединив различные существующие стандарты в единое завершённое решение с целью ускорения полной стандартизации технологий, имеющих отношение к IPTV.
Конечно, учитывая «молодость» Форума, ещё очень рано судить о вкладе этой организации на процесс стандартизации IPTV. Однако, работа Форума акцентируется на очень практичных задачах:
• Устранение дублирования вопросов, рассмотренных в различных стандартах, путём анализа существующих стандартов и создания соответствующих новых открытых стандартов
• Разработка решения, которое позволяет услугам IPTV предоставляться как по управляемым сетям, так и по сети Интернет общего пользования
• Рассмотрение всех необходимых компонентов решения, включая ключевые элементы технологии, такие как доставка контента, интерактивность и защита контента
• Оценка совместимости услуг IPTV и розничных потребительских устройств
По состоянию на начало 2008 года, Форум разработал свои первые стандарты:
- The Service and Platforms Requirements V 1 (Требования к услуге и платформам V 1), принятый в сентябре 2007 года;
- Functional Architecture V 1.1 (Функциональная архитектура V 1.1), принятый в январе 2008 года.
Второй стандарт регламентирует высокоуровневую архитектуру решения «из конца в конец». Цель этого стандарта – обеспечить возможность любому совместимому пользовательскому оконечному устройству иметь доступ к услугам IPTV либо по управляемой, либо по неуправляемой сети. Стандарт фокусируется на стандартизации UNI (интерфейса пользователь – сеть).
В настоящее время Форум работает над завершением ряда системных спецификаций по таким вопросам, как защита контента и услуг, аудио-видео кодеки, протоколы, метаданные и др. Детализированные и реализуемые спецификации по этим вопросам должны появиться в ближайшем будущем. А для укрепления доверия к обещаниям Форума обеспечить реализацию концепции «plug-and-play» Форум планирует разработать собственный логотип и аккредитоваться.
