Конкурентным ответом операторов телефонной сети общего пользования (ТфОП) стало второе поколение ADSL в виде технологий ADSL2 и ADSL2+, а также технологии VDSL и VDSL2.

Как следствие, два этапа эволюции технологий DSL — быстрый доступ к Internet и Triple Play — отличаются разной степенью сложности: первый предполагает только передачу данных, а второй — передачу совокупности сигналов: данных, речи и видео. Главными особенностями Triple Play по сравнению с предшествующей технологией стали существенно более высокие — на один-два порядка — требования к пропускной способности, работа в реальном времени и неусыпный контроль со стороны массового телезрителя, замечающего малейшие огрехи телевизионной картинки.

Для второго поколения технологий DSL услуга IPTV является ключевой, поскольку только при условии ее внедрения операторы ТфОП могут составить достойную конкуренцию операторам кабельного телевидения. Эта услуга обеспечивает доставку «живой» картинки в форме пакетов IP. Ее объединение с другими услугами протокола IP — VoIP и быстрым доступом к Internet и составляет пакет услуг, получивший название Triple Play. В отличие от традиционной доставки телевизионных программ, в режиме широковещательной передачи, пользователь услуги IPTV просто выбирает нужную программу. Особенность IPTV — применение групповой адресации (multicasting) в виде второй версии протокола Internet Group Management Protocol (IGMP) для доставки «живых» телепрограмм, а также протокола Real Time Streaming Protocol (RTSP), обеспечивающего доставку программ по требованию (Video on Demand, VoD). IPTV, подобно кабельному ТВ, нуждается в телевизионной приставке (Set-Top Box, STB).

Провайдеры видеоконтента кодируют реальный видео-сигнал в цифровой и посылают его через широкополосную транспортную сеть к узлу распределения Video Head End провайдера IPTV. На этом узле может выполняться редакция видеоконтента или добавление нового контента в виде, например, местной рекламы. Затем результирующий видеопоток преобразуется в стандартные видеопакеты. В этой точке транспортные видеопакеты помещаются в поле данных пакета IP. Например, в стандарте MPEG каждый пакет IP содержит семь видеопакетов. Затем Video Head End направляет видеопотоки ближе к пользователям, ко множеству малых узлов, которые зачастую располагаются на местных АТС.

В качестве транспорта могут использоваться и другие технологии. Так, наряду с протоколом IP, для транспорта видеопотоков между Video Head End и местными АТС применяются технологии второго уровня MPLS и АТМ. Они не требуют большого времени на обработку управляющей информации в маршрутизаторах сетевых узлов при использовании коммутации третьего уровня и, кроме того, поддерживают механизмы QoS.

Несмотря на использование новейших технологий сжатия видео, обеспечение надлежащего качества медной части сети доступа доставляет примерно половину всех хлопот при развертывании IPTV. По статистике, до 40% ошибок сигнала IPTV связано с приложениями, а не с сетью.

Ниже перечисляются ключевые требования к качеству IPTV.

Время переключения канала (zapping). Время смены канала Instant Channel Change — это интервал между нажатием клавиши пульта управления и появлением на экране изображения желаемого канала. Согласно имеющемуся докладу ITU-Т [TNO "Perceived Quality of Channel Zapping", Contribution 24 ITU-T Q9/SG12 February 2006], «для достижения средней оценки качества (Mean Opinion Score, MOS) не менее 3,5, которая определяет нижнюю допустимую границу качества видео, значение времени переключения канала не должно превышать 0,43 сек».

К несчастью, из-за особенностей кодирования видеоданных среднее время смены канала превышает 1 сек. Значение Instant Channel Change 0,4 cек и менее может быть достигнуто при использовании комбинации одноадресных потоков с выделенного сервера целевого вещания и поддержки второй версии протокола IGMP на узле доступа.

Отсутствие пикселизации. Пиксел представляет собой элемент двухмерного цифрового изображения прямоугольной или квадратной формы. Появление таких пикселов на телевизионной картинке называется пикселизацией и обусловлено потерей пакетов. Например, пропуск одной точки может проявляться в виде пикселизации нескольких кадров. Качество будет отличным, если коэффициент потери пакетов не превышает 10-6 за час.

Речь. Речь чувствительна к задержке. Малая вариация и время задержки — необходимые условия высококачественного интерактивного разговора. Уровень качества операторского класса будет достигнут при времени задержки менее 150 мс. Существующие оконечные ЦАП VoIP содержат механизм, который маскирует потерю пакетов длительностью до 30 мс.

Доступ в Internet. Доступ в Internet сам по себе нечувствителен к временным параметрам сети доступа. Однако загрузка файлов большого размера может существенно сократить пропускную способность одновременно работающих каналов VoIP и IPTV, что недопустимо. Поэтому между домашним шлюзом и DSLAM должен применяться механизм качества QoS Policy.

Управление доступом. Провайдеры услуг Internet обязаны гарантировать, что только авторизованные пользователи получат доступ к сетевым услугам. Когда услуга Triple Play появилась на рынке, стандартов аутентификации пользователя еще не было. Поэтому некоторые первопроходцы Triple Play для управления процессом аутентификации между административным сервером и домашним шлюзом или STB применяли собственное промежуточное ПО. В зависимости от функциональности, оно отвечало за проверку MAC-адреса домашнего шлюза или обеспечивало сложный процесс аутентификации между административным сервером и домашним шлюзом.

Требования к пропускной способности. При использовании Moving Pictures Expert Group-2 (MPEG-2) для стандарт-ного телевидения (Standard Definition TV, SDTV) необходимы скорость передачи 3-5 Мбит/с и коэффициент потери IP пакетов не более 10-5; для телевидения высокой четкости (High Definition Television, HDTV) требуется 15-18 Мбит/с при допустимом коэффициенте потери пакетов 10-6.

Требования к BER и потере пакетов. BER и коэффициент потери пакетов связаны между собой, но являются разными понятиями. Типовой пакет IP содержит семь пакетов MPEG-2 по 188 байтов каждый. Потеря одного пакета IP означает потерю 10000 бит. Поэтому коэффициенту потери пакетов 10-6 соответствует BER 10-10. Достижение столь малых значений BER (по сравнению с быстрым доступом к Internet, требующим 10-7 при запасе по шуму 6 дБ) возможно лишь в случае перехода к FTTx с применением VDSL2, модернизации абонентской телефонной сети и обязательного удаления параллельных отводов.

Защита видео от ошибок. Видео особенно чувствительно к потере пакетов. Задержка и ее вариация не влияют на качество изображения до тех пор, пока находятся в допустимых пределах. Требования к потере пакетов определены в виде двух параметров — Loss Period и Loss Distance. Первый равен общему времени потери пакетов, а второй — времени между двумя событиями потери пакетов. Согласно документу WT-126 DSL Forum, значение Loss Distance должно составлять не более одного случая потери пакетов в течение 30 с для контента SDTV и в течение четырех часов для контента HDTV при величине Loss Period не более 16 мс.

Потеря пакетов видео требует привязки к сетевым уровням. На физическом уровне DSL PHY пакеты теряются главным образом по следующим причинам:

  • изменяющиеся во времени переходные помехи со стороны систем DSL того же кабельного пучка;
  • стационарные шумы; напомним, что традиционные системы DSL, предназначенные для быстрого доступа к Internet, гарантируют коэффициент ошибок BER < 10-7 при запасе по шумам 0 дБ, однако, приложения Triple Play (и в первую очередь видео) требуют, согласно WT-126, существенно меньших значений BER: менее 10-8-10-9 для SDTV и менее 10-9-10-10 для HDTV;
  • импульсные помехи от реостатов регулировки света, коммутаторов света, ламп дневного света и т.д., проникающие в низкокачественную телефонную проводку помещения пользователя.

В модемах DSL предусмотрены специальные механизмы ослабления всех указанных типов помех.

Стабильность. Видеоприложения требуют, чтобы системы DSL работали на высоких скоростях, которые близки к предельным возможностям АЛ. Поэтому системы DSL становятся очень чувствительными к динамическим переходным влияниям, вызванным включениями или выключениями соседних линий DSL в кабельном пучке. Это может проявляться в виде частых повторных запусков линий DSL и перерывов в работе, что неприемлемо для видеоприложений Triple Play.

Согласно неписаному правилу, критерием удовлетворительной работы видеоприложений считается осуществление не более одного повторного запуска в неделю, причем повторный запуск в течение двух суток считается неприемлемым. Необходимость соблюдения столь жестких требований диктует проведение специальных профилактических работ, важнейшими из которых являются следующие:

  • оптимизация спектральных масок сигналов DSL, обеспечивающая минимальные переходные влияния между соседними линиями DSL;
  • выбор оптимальных соотношений между скоростью передачи и запасом по шумам. В любом случае запас по шумам должен быть достаточен для обеспечения устойчивой работы линии DSL;
  • использование метода виртуального шума, предусмотренного в стандарте 993.2 VDSL2. Во время операции запуска (start-up) это позволяет ослабить переходные влияния путем защиты линии от предполагаемых переходных помех.

По сравнению с традиционным методом запаса по шумам виртуальный шум не создает избыточной помехозащищенности, в результате он обеспечивает большую пропускную способность. Метод виртуального шума не предусмотрен в стандарте ITU-Т G.992.3 ADSL2; подобный подход, так называемый методом «искусственный шум», существует для ADSL2+. Большие надежды возлагаются и на метод Rapid Rate Adaptation (RRA) стандарта G.993.2, представляющий собой эластичный способ адаптации линии DSL к быстрым глубоким колебаниям уровня переходных помех при включении/выключении линий DSL в кабельном пучке.

Программный метод борьбы c потерей пакетов. Для этой цели широко используется метод предварительной коррекции ошибок FEC на физическом уровне. Менее известно, что он еще более эффективен на уровне приложений, где называется Application Layer Forward Error Correction (AL-FEC).

Система ПО, наряду с пакетами данных отправителя, посылает запасные для восстановления пакетов IP, которые могут быть потеряны во время передачи. Поскольку меры предпринимаются на уровне пакетов IP, AL-FEC обеспечивает защиту против последовательности помех значительно большей длительности, чем физический уровень DSL. Поэтому метод AL-FEC помогает наиболее эффективно противодействовать потере пакетов, иными словами, способен обеспечить наиболее высокое качество IPTV.

Проблемы домашней проводки. Домашняя проводка для IPTV может быть выполнена двумя способами:

  • HPNA V3 разработана the Home Phone Network Alliance в виде стандарта G.995.4;
  • MoCA — детище Multimedia over Coaxial Alliance.

При этом HPNA V3 может работать как по традиционной АЛ, так и по коаксиальному кабелю. В последнем случае она известна как HCNA.

Игорь Иванцов — менеджер отдела «Инструменты и приборы для монтажа и обслуживания телекоммуникационных систем» компании «СвязьКомплект». С ним можно связаться по тел. (495) 3627787, по адресам: info@skomplekt.com , http://www.skomplekt.com .