Wdrożenie IPTV w sieci

Zastanawiając się nad wdrożeniem usług IPTV, należy rozpatrzyć kilka aspektów związanych z technologią. Warto rozważyć wymagania, jakie stawia sieci transmisja IPTV. Niezbędna przepustowość łącza będzie zależna od mechanizmów kodowania oraz kompresji. W przypadku kodowania MPEG-2 standardowego strumienia SD, jeden kanał TV będzie wymagał przepustowości na poziomie 3–5 Mb/s. W przypadku kodowania MPEG-4 (H.264) strumienia SD potrzebne będą około 2 Mb/s. Kodowanie z wykorzystaniem H.264 strumienia HD będzie wymagało około 8–12 Mb/s przepustowości. Całkowita przepustowość potrzebna do zapewnienia usługi IPTV będzie wiązała się z liczbą przesyłanych kanałów telewizyjnych, czyli strumieni. Każdy kanał musi zostać przesłany tylko raz od stacji czołowej do sieci, niezależnie od liczby odbiorców końcowych telewizji. Jeżeli zamierzamy więc przesłać 50 kanałów telewizyjnych w standardowej rozdzielczości SD, zakodowanych kodekiem H.264, potrzebujemy około 100 Mb/s przepustowości. Warto podkreślić, że podana przepustowość musi zostać zagwarantowana w sieci szkieletowej – od stacji czołowej lub dostawcy hurtowego usług IPTV do brzegu sieci dostępowej dostawcy usług. W rzeczywistości obecna oferta kilkudziesięciu kanałów IPTV z kanałami HD wymaga blisko 1 Gb/s przepustowości.

Sieć dla usługi IPTV z technicznego punktu widzenia powinna zostać podzielona na warstwę dostępową oraz szkieletową. Sieć szkieletowa zazwyczaj bazuje na infrastrukturze IP z protokołem trasowania OSPF lub opiera się na MPLS. Ruch IP Multicast jest przesyłany do operatora oraz w sieci szkieletowej operatora z wykorzystaniem protokołów PIM. Przełączniki w sieci szkieletowej powinny zapewniać redundancję z użyciem protokołu RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol). W warstwie dostępowej powinien zostać zrealizowany niezależny VLAN dla usług sieci IPTV. Dodatkowo cała sieć dostępowa powinna wspierać mechanizm IGMP Snooping.

Multicast rozpoczyna pracę jako pojedynczy strumień transportowany poprzez sieć możliwie blisko użytkownika końcowego. Strumień jest następnie zwielokrotniany na niezbędną liczbę użytkowników końcowych, którzy odbierają całość danych. Przełączniki w większości konfiguracji IPTV wspierają protokół IGMP, dzięki któremu STB mogą dołączać (lub odłączać) się do określonych strumieni (grup) multicast. Strumień multicastowy identyfikuje kanał TV.W celu poprawnej pracy IPTV, każdy węzeł sieci powinien mieć możliwość odpowiedniej obsługi multicast. Duża liczba komunikatów IGMP może powodować komplikacje. W celu limitowania liczby komunikatów IGMP w sieci, operatorzy mogą wykorzystywać IGMP PROXY w węzłach dostępowych. Znajdziemy także przypadki transparentnego przesyłania komunikatów IGMP przez sieć, aż do rutera brzegowego. Będzie to jednak wymagało bardzo dużej wydajności w warstwie dostępowej.

W warstwie dostępowej całkowita potrzebna przepustowość może być redukowana poprzez wsparcie protokołu IGMP Snooping. Bez protokołu IGMP ruch multicast jest traktowany tak samo jak ruch rozgłoszeniowy (broadcast). Ruch jest przekazywany na wszystkie porty, przykładowo przełącznika. Z wykorzystaniem IGMP Snooping ruchu multicast danej grupy jest przekazywany na porty, które są członkiem danej grupy. Pakiety IGMP (Query, Report, Leave) przechodzące pomiędzy ruterem IP multicast a hostem IP multicast są pasywnie przeglądane, w celu rozpoznania członkostwa w grupach multicast. Na podstawie tych informacji urządzenia automatycznie konfigurują sposób przekazywania pakietów multicast. W celu zapewnienia bezpieczeństwa usługi, strumienie IPTV trafiają do użytkownika w niezależnej od danych i głosu wirtualnej sieci prywatnej. Separacja jest realizowana poprzez mechanizmy VLAN (802.1q).