diplomska naloga - jekovec rok - scpet.net rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in...

32
ŠOLSKI CENTER ZA POŠTO, EKONOMIJO IN TELEKOMUNIKACIJE LJUBLJANA VIŠJA STROKOVNA ŠOLA DIPLOMSKA NALOGA ROK JEKOVEC Ljubljana, november 2008

Upload: others

Post on 31-Oct-2019

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

ŠOLSKI CENTER ZA POŠTO, EKONOMIJO IN TELEKOMUNIKACIJE

LJUBLJANA

VIŠJA STROKOVNA ŠOLA

DIPLOMSKA NALOGA

ROK JEKOVEC

Ljubljana, november 2008

Page 2: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

ŠOLSKI CENTER ZA POŠTO, EKONOMIJO IN TELEKOMUNIKACIJE

LJUBLJANA

VIŠJA STROKOVNA ŠOLA Študijski program: telekomunikacije

DIPLOMSKA NALOGA

TELEVIZIJA VISOKE LOČLJIVOSTI PREKO PAKETNIH

OMREŽIJ

Diplomant: Rok Jekovec

Mentor: Alojz Vindiš, univ. dipl. inž. el.

Lektor: Tomaž Petek, prof. slo.

Vpisna številka: 12130081484

Ljubljana, november 2008

Page 3: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 2

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju univ. dipl. inž. el. Alojzu Vindišu za vodenje, usmerjanje in za

pomoč pri izdelavi diplomske naloge.

Page 4: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 3

Izvleček

V diplomski nalogi bom predstavil razvoj storitve internetne televizije in vključitev

digitalne radiodifuzije za prenos videosignala prek paketnega omrežja. V prvem delu sta

opis in struktura samega delovanja internetnega omrežja, namenjenega za prenos

videosignala od izvora do uporabnikov storitev. Nato sledi obrazložitev same digitalne

radiodifuzije in HDTV-signala, ki bo v prihodnje zamenjal trenutni analogni televizijski

signal. V osrednjem delu pa sledita združitev teh elementov in opis lastnosti, zahtev ter

sprememb v samem omrežju, ki so potrebne, da bo ta storitev v prihodnje zaživela in v

domove prinesla novo izkustvo televizije visoke ločljivosti.

Ključne besede

Telekomunikacije, Radiodifuzija, DSL, HDTV

Abstract

The diploma describes development of internet television service and includes digital

video broadcasting inside the internet network. In the first part there is a description of how

internet television works from the source to the user. Next part describes a digital video

broadcasting and HDTV-signal that will replace the signal that is in use today (analog

television signal).

Then in a main part of diploma these two elements are combined and all the characteristic,

requirements, and changes in the network are explained to show how the new TV

experience will be transfered to our home.

Keywords

Telecommunication, digital video broadcasting, DSL, HDTV

Page 5: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 4

KAZALO VSEBINE

SEZNAM KRATIC...................................................................................................... 5 1  UVOD ............................................................................................................................ 6 2  DEFINICIJA TELEVIZIJE IP .................................................................................. 7 

2.1  VPLIV STORITVE IP TV NA INTERNET .......................................................... 8 2.2  ELEMENTI OMREŽJA IP TV .............................................................................. 9 2.3  VARNOST V OMREŽJU IP TV ......................................................................... 15 

3  NA SPLOŠNO O TELEVIZIJI VISOKE LOČLJIVOSTI ................................... 18 3.1  ZGODOVINA TELEVIZIJE VISOKE LOČLJIVOSTI ...................................... 18 3.2  VZPON DIGITALNE KOMPRESIJE ................................................................. 19 3.3  MODERNA DIGITALNA KOMPRESIJA IN STANDARDIZACIJA............... 20 3.4  IZVOR SIGNALA HDTV.................................................................................... 21 3.5  SISTEM ODDAJANJA........................................................................................ 22 3.6  TEHNIČNE SPECIFIKACIJE SISTEMA HDTV ............................................... 24 

4  SPREMEMBA PASOVNE ŠIRINE ZA PRENOS SIGNALA HDTV ................. 25 4.1  UPORABA ETHERNETA 10 GB ZA HDTV..................................................... 26 

5  ZAHTEVE ZA SPREJEM SIGNALA HDTV PO PAKETNEM OMREŽJU..... 27 6  ZAKLJUČEK............................................................................................................. 30 7  VIRI IN LITERATURA............................................................................................ 31   KAZALO SLIK Slika 1: Prikaz celotne poti slike od izvora do cilja .............................................................. 9 Slika 2: Prikaz celotnega omrežja signala IP TV ................................................................ 10 Slika 3: Zajem in kodiranje slike pred vstopom v omrežje IP............................................. 11 Slika 4: Jedrni usmerjevalnik .............................................................................................. 12 Slika 5: Distribuiranje informacij v jedru omrežja.............................................................. 13 Slika 6: Zaščita vsebine v omrežju IP TV ........................................................................... 15 Slika 7: Razlika med standardno resolucijo in visoko resolucijo........................................ 20 Slika 8: Igralna konzola....................................................................................................... 21 Slika 9: Razlika v slikovnih pikah med standardno in visoko resolucijo............................ 22 Slika 10: Primerjava standardne resolucije z resolucijami visoke ločljivosti ..................... 22 Slika 11: Način kodiranja .................................................................................................... 24 Slika 12: Elektronske komponente v omrežju..................................................................... 26 Slika 13: Frekvenčni prikaz delovanja signala DSL ........................................................... 27 Slika 14: DSL modem ......................................................................................................... 28 Slika 15: Komunikator HDTV ............................................................................................ 28 Slika 16: HD televizor ......................................................................................................... 29  KAZALO TABEL Tabela 1: Različne resolucije slike standardne ločljivosti................................................... 23 Tabela 2: Različne resolucije slike visoke ločljivosti.......................................................... 23 Tabela 3: Različni pretoki podatkov glede na kompresijo slike.......................................... 25 

Page 6: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 5

SEZNAM KRATIC IP TV Internet protocol television Televizija prek internetnega omrežja UDP Users datagram protocol Uporabniški podatkovni protokol QOS Quality of service Kakovost storitve VOD Video on demand Video na zahtevo SDV Switched digital video Preklapljani digitalni video MPEG Moving Picture Experts Group Kodek za kompresijo videoformata HD High Definition Visoka resolucija SD Standard Definition Standardna resolucija DVB Digital Video Broadcasting Digitalna videoradiodifuzija BGP Border Gateway Protocol Protokol mejnega vozlišča DSL Digital subscriber line Digitalna naročniška linija PVR Personal Video Recorder Osebni videosnemalnik NTSC National Television System Committee Analogni televizijski sistem PAL Phase Alternating Line Analogni televizijski sistem HDTV High definition television Televizija visoke ločljivosti

Page 7: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 6

1 UVOD Telekomunikacijska storitev internetna televizija je zelo mlada tehnologija, ki se je razvila

med razcvetom interneta. Njeno delovanje se ne razlikuje bistveno od delovanja samega

interneta, vendar obstajajo določeni elementi in načini, ki so potrebni, da ta storitev deluje

kakovostno, varno in do uporabnika prijazno. Prav tako lahko rečemo podobno za digitalno

radiodifuzijo. Ta tehnologija je še mlajša od internetne televizije; zgrajena je na temeljih

analogne radiodifuzije in bo bistveno spremenila način gledanja televizije. Bo bolj

tehnično dovršena in do uporabnika prijazna, prav tako pa bo dala ponudnikom storitev več

svobode pri oddajanju različnih vsebin.

Kar se tiče tehnične strani obeh tehnologij, bo pri preskoku z analogne na digitalno

radiodifuzijo potrebnega bistveno več dela, sredstev in časa, kot ga je bilo potrebnega pri

rojstvu internetne televizije.

V diplomski nalogi bom opisal obe tehnologiji. Najprej vsako posebej, tj. delovanje obeh

tehnologij, njuni glavni prednosti in spremembe, ki jih bosta prinesli. Nato pa (kar je tudi

bistvo in jedro diplomske naloge) bom opisal združitev obeh tehnologij. Govoril bom o

pretoku digitalnega videosignala (kar bo omogočila digitalna radiodifuzija) skozi paketno

omrežje internetne televizije. Kako bo ta storitev zaživela v praksi, še nihče natančno ne

ve, ker zadeva še ni dokončno razvita oziroma je v fazi testiranja. Dokončno splavitev

storitve lahko pričakujemo čez nekaj let.

Page 8: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 7

2 DEFINICIJA TELEVIZIJE IP

V bistvu je IP TV sestavljen iz dveh komponent:

1. del: Internet Protokol (IP): določa obliko paketov in naslovne sheme. Večina omrežij

kombinira IP s protokolom v višjem sloju. Uporabniški podatkovni protokol (Users

datagram protocol – UDP) je najbolj tipičen protokol v višjem sloju. Ta izpostavi virtualno

povezavo med ciljem in izvorom. IP nam omogoča, da naslavljamo pakete z informacijami

in jih pošiljamo v sistem, vendar tukaj ni neposredne povezave med nami in prejemnikom.

2. del: Televizija: določa medij komunikacije, ki deluje skozi prenos slike in zvoka. Vsi

poznamo televizijo, ampak tukaj se nanašamo na storitve, ki so na voljo televiziji, kot so

npr. storitve na zahtevo.

Če nato združimo ta dela (IP + TV), dobimo:

IP TV: določa medij komunikacije slike in zvoka, ki deluje skozi omrežje IP.

Treba je poudariti, da storitev IP TV navadno deluje skozi zasebno omrežje IP in ne po

javnem internetu. V zasebnem omrežju IP, specifično zgrajenem za IP TV, lahko ponudnik

storitev zagotovi kakovost storitve (Quality of service – QOS) za naročnike. QOS

predpisuje določenemu prometu IP višjo prioriteto kot preostalemu prometu. V omrežju IP

TV ima TV-signal visoko prioriteto, tj. takoj za govornim prometom. Zato je ta storitev

trenutna, tj. izvedena v realnem času, in ne deluje po principu jemanja vsebin iz omrežja.

Storitev IP TV ponuja celotno razporeditev kanalov, vključno s prenosom slike v živo v

realnem času; dodatno lahko ponuja storitve, kot je video na zahtevo (Video on demand –

VOD), in omogoča ponudnikom širokopasovnih storitev, da razvijajo nove in edinstvene

storitve, ki so drugačne od konkurenčnih ponudnikov.

Page 9: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 8

2.1 VPLIV STORITVE IP TV NA INTERNET

Vpliv, ki jo ima IP TV na internetno industrijo, lahko razdelimo na tri kategorije:

• Vsebina – tehnologija IP TV zagotavlja več vsebine in hitrejšo pot do nje; skrbi

tudi za njeno varnost.

• Združevanje – izkoriščanje omrežja IP omogoča posamezni aplikaciji, da se

prenaša skozi večnamenske naprave, ki jih ima končni uporabnik, tj. več različnih

storitev z uporabo enega omrežja.

• Večpredstavnost – lastnosti omrežja IP bodo omogočale medsebojno povezovanje

med naročnikom in ponudnikom vsebin ter internetnih storitev.

Odkar je IP TV omogočen z razpoložljivo omrežno tehnologijo, za prenos tega signala

skrbi paketno omrežje, ki je zelo pomembno. Prenos vsebin zahteva določeno pasovno

širino in kakovost, tj. ne samo na delu poti do končnega uporabnika, ampak tudi v samem

jedru omrežja.

Storitveni model IP TV in njegove tržne prednosti niso nekakšen nov koncept. Vseeno je

nedavni razvoj omogočil, da se storitev IP TV prenaša po varnem, cenejšem in po

učinkovitejšemu načinu. Ta nedavna razvijanja vključujejo:

• močno širjenje Gigabit Etherneta;

• sposobnost omrežja IP, da ponuja višjo varnost in QOS;

• razvoj kakovostnih usmerjevalnikov IP in stikal Ethernet, namenjenih omrežjem IP

TV;

• ustvarjanje napredne vmesne programske opreme, ki upravlja s prenosom videa

skozi omrežje.

Page 10: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 9

2.2 ELEMENTI OMREŽJA IP TV

Omrežje IP TV je sestavljeno iz štirih poglavitnih elementov.

Slika 1: Prikaz celotne poti slike od izvora do cilja

(http://searchnetworking.techtarget.com/searchNetworking/Downloads/MPLSch7.pdf)

Tukaj gre samo za simboličen pregled; v realnosti ima veliko ponudnikov svojo specifično

arhitekturo, ki jim zagotavlja, da ponujajo IP TV po svojem načinu.

Slika 1 prav tako prikazuje, da je mogoča interakcija v dveh smereh omrežja IP TV, kar

pripomore k prednosti IP TV pred navadno televizijo.

Treba je omeniti, da so elementi omrežja IP TV, združeni, da tvorijo celotno arhitekturo,

znano kot preklapljani digitalni video (switched digital video – SDV):

Switched digital video (SDV) pomeni naslavljanje televizijskega signala v omrežje na tak

način, da se prenaša oziroma prenašajo samo izbrani kanali v priključeno gospodinjstvo.

To zagotavlja ponudniku storitev, da nima maksimalnega linearnega števila kanalov.

Ponudniki imajo zato na voljo več različic arhitekture SDV. To je še ena prednost uporabe

IP-multicast (oddajanje več prejemnikov) za širokopasovne televizijske pretoke.

Najuporabnejši protokol za uporabo v okolju SDV je IGMP ( IP Group Membership

Protocol)

Page 11: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 10

Slika 2: Prikaz celotnega omrežja signala IP TV

(http://www.telekom.si) Izvor oziroma zajem videa

Kot v kabelski televiziji ali prek satelita storitev IP TV potrebuje izvor slike. To je točka v

omrežju, v katerem se oddajana slika in storitve na zahtevo združijo ter oblikujejo za

distribucijo prek omrežja IP TV. Izvor slike zajema nacionalne in regionalne programe pa

tudi sprejem iz satelita ter optičnega omrežja. Pri zajemu slike se vzame vsak individualen

kanal in se ga zakodira v digitalen videoformat, kot je na primer MPEG-2, ki ostaja najbolj

prevladujoč kodirni standard za digitalni video na svetovni ravni. Prav tako pa se uveljavlja

in je v fazi testiranja tudi kodiranje MPEG-4. Ta ima kar nekaj prednosti pred MPEG-2, tj.

nižja bitna hitrost za kodiranje obeh signalov standardne in visoke resolucije (SD- in HD-

signala).

Page 12: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 11

SiSi

Slika 3: Zajem in kodiranje slike pred vstopom v omrežje IP

(http://www.telekom.si)

Sprejemna postaja sprejema in distribuira signal do uporabnikov IP TV. Izvorni signal iz

antenskega sistema je digitalen (Digital video Broadcasting – DVB), v primerih, kjer je

izvorni signal pripeljan po optiki, pa analogen (a/v composite).

Iz antenskega sistema se signal usmerjen v sprejemni sistem (»receiver«). Izhodni signal

sprejemnikov je izveden v treh oblikah:

• signal SDI,

• signal ASI

• ali v kombinaciji z modulatorjem kot »composite A/V«.

Izhod sprejemnega sistema je povezan z vhodom kodirnega sistema/»encoderji«. Pri

vhodnih signalih, ki so pripeljani po optiki, se iz optičnega pretvornika prek modulatorja v

kodirni sistem vedno pošilja »composite signal A/V«.

Pri distribuciji IP TV se uporabljata dva načina kodiranja: MPEG-2 in MPEG-4. Izhod

kodirnega sistema/»encoderjev« v obliki prometa UDP je usmerjen na agregacijsko

storitveno stikalo, ki je naprej vpeto v omrežje IP/MPLS.

Page 13: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 12

Omrežje ponudnika storitev

Razvrščeni kodirni videopretok se prenese v omrežje internetnega ponudnika. Vsako

izmed teh omrežjih je drugačno in vsebujejo različno opremo različnih proizvajalcev. Ta

omrežja so lahko mešanica različnih že obstoječih omrežij IP in namenoma zgrajenih

omrežij IP za videopretok.

Transportno omrežje

• Jedrni usmerjevalnik: je usmerjevalnik, načrtovan za delovanje v hrbteničnem

omrežju oziroma jedru omrežja. Da bi zagotovili to njegovo vlogo, mora

usmerjevalnik podpirati večkratni telekomunikacijski vmesnik, sposoben najvišjih

hitrosti (znati mora pošiljati pakete IP skozi omrežje z veliko hitrostjo in brez izgub

podatkov). Jedrni usmerjevalniki imajo

lahko tudi posebno vlogo v

navideznem zasebnem omrežju v

kombinaciji s Protokolom mejnega

vozlišča (Border Gateway Protocol –

BGP) in z večprotokolnim naslovnim

preklapljanjem (Multi-protocol label

switching – MPLS).

Slika 4: Jedrni usmerjevalnik

(http://en.wikipedia.org/wiki/Core_router)

• Agregacijski usmerjevalnik (omrežno stikalo): strojna naprava, ki se nahaja v

sodobnem računalniškem omrežju. Nahaja se v drugem nivoju OSI, uporablja pa se

tudi za ohranjanje pasovne širine na omrežju. Omrežna stikala pošiljajo pakete na

določen segment z uporabo naslovov MAC. Razdelimo jih lahko glede na to, kako

posredujejo pakete na določen segment, ali paket v celoti shrani in pregleda

Page 14: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 13

mogoče napake, preden ga pošlje naprej, ali pa ga pošlje takoj, ko prebere naslov

MAC. V prvem primeru pregleda, ali je paket okvarjen, in ga uniči, tako da ne

zaseda omrežja po nepotrebnem. Agregacijsko omrežje služi priključevanju naprav

dostopovnega omrežja ter na ta način združuje promet proti jedrnim

usmerjevalnikom in storitvenim strežnikom.

• Multicast VPN: priljubljena oblika izraza, uporabljena v omrežjih IP. Multicast

dovoljuje učinkovito distribuiranje informacij med enim izvorom multicast in več

uporabniki (sprejemniki) v omrežju. Tako deluje veliko aplikacij, na primer: IP TV,

Windows Media Player, konferenčni klici, finančne informacije itd. Ciljni naslov

paketov multicast je vedno skupni naslov multicast (multicast group address),

obsega pa območje od 224.0.0.0 do 239.255.255.255.

Ta naslov je izdala internetna ustanova za dodeljevanje števil (Internet Assigned

Numbers Authority – IANA). Izvor odda paket multicast z uporabo skupnega

naslova multicast, veliko sprejemnikov pa potem na drugi strani prisluškuje

prometu tega istega naslova.

Izvorno deblo: je veliko preprostejše kot distribucijsko deblo. Izvorni gostitelj

prometa multicast je na korenini tega debla,

sprejemniki pa so po vejah. Promet

multicast potuje od izvora po drevesu proti

sprejemnikom. Katero pot bo promet

izbral, je odvisno od naslavljalnega

registra. Ta register vsebuje več vrst

vnosov multicast, ki so skriti v

usmerjevalnikih.

Vnosi se označujejo s črkama S in G. S

pomeni naslov izvora IP, G pa predstavlja

skupni naslov. Slika 5: Distribuiranje informacij v jedru omrežja

(http://searchnetworking.techtarget.com/

searchNetworking/Downloads/MPLSch7.pdf)

Page 15: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 14

Dostopovno omrežje

Dostopovno omrežje je povezava med ponudnikom storitve in individualnim

gospodinjstvom. Včasih ga imenujejo tudi »the last mile«. Širokopasovno povezavo med

ponudnikom storitve in domačim gospodinjstvom lahko dosežemo z uporabo raznolike

tehnologije. Telekomunikacijska podjetja uporabljajo DSL (»digital subscriber line«) za

oskrbo domačih omrežij. Prav tako pa se povečuje uporaba optičnih tehnologij, kot je PON

(»passive optical networking«), za dosego domov uporabnikov. Omrežje IP TV uporablja

kombinacijo asimetričnega DSL-a in »very high speed« DSL-a, da lahko zagotovi

zadostno pasovno širino za prenos signala do uporabnika, pri katerem nato ponudnik

storitev postavi modem DSL, da se sklene povezovalni krog omrežja.

Domače omrežje

Domače omrežje distribuira storitve IP TV po domu. Obstaja veliko različnih oblik

domačega omrežja, vendar je za IP TV treba uporabljati širokopasovno omrežje. Zadnja

točka celotnega omrežja, na katerega je priključena televizija, se imenuje TV-

komunikatorji (Set-Top Box ali STB).

Programski vmesnik

Izraz programski vmesnik se uporablja za obrazložitev, kako uporabnik lahko komunicira s

storitvijo IP TV. Vsak izmed ponudnikov storitev uporablja svoj različen vmesnik, ki skrbi

za uporabniško izkustvo.

Na primer: uporabniški vmesnik in storitve, ki so na voljo porabniku (kot sta elektronski

programski vodič in video na zahtevo), so ustvarjene in vodene s programskim

vmesnikom.

Upravljanje z več vrstami storitev je mogoče zato, ker omrežje IP deluje na načinu

dvosmernega prometa. Ta arhitektura IP predpisuje standard za aplikacije in storitve, da se

lahko integrirajo v omrežje; tako postane IP TV ena izmed teh aplikacij.

Page 16: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 15

Video na zahtevo

Storitev video na zahtevo (VOD) deluje na drugačen način kot linearne televizijske

storitve. VOD prek IP TV lahko ponuja naročniku pretok videovsebin tako kot prek

videorekorderja, tj. z ukazi, kot so: »play«, »pause«, »fast forward«, »rewind« … Video na

zahtevo se lahko razširi še na storitve, kot so: plačljive videovsebine in osebni

videosnemalnik (PVR).

2.3 VARNOST V OMREŽJU IP TV

Cilji zagotovitve varnosti v omrežju IP TV so:

• Storitve IP TV morajo biti nespremenljive in razpoložljive.

• Samo priznani in za to usposobljeni ljudje lahko upravljajo s storitvami IP TV, ko

dobijo za to pooblastila.

• Usposobljeni ljudje morajo tudi skrbeti za zmanjšanje manjvredne vsebine.

• Storitev IP TV mora biti zaščitena pred nepooblaščenim brisanjem, vstavljanjem,

modificiranjem.

• Televizijski programi, ki se prenašajo prek IP TV, morajo biti zaščiteni z

avtorskimi pravicami.

Slika 6: Zaščita vsebine v omrežju IP TV

(Povz. po www.itu.int/ITU-T/IPTV/events/072006/docs/ID/FGIPTV-ID-0051e.doc)

Page 17: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 16

Varnostne zahteve za prenašalne plasti IP TV lahko nadalje razdelimo na dva dela:

na področje omrežnega operaterja in naročnika.

Varnostne zahteve za omrežnega operaterja

Dostopni nadzor in avtorizacija: na dostopovnem omrežju mora biti zagotovljeno, da se ne

zgodita nepooblaščen dostop in raba storitev. Dve vrsti storitev morata biti preverjani na

dostopu: omrežje in storitve skozi omrežje. V omrežnem dostopu mora biti naročniški

terminal preverjen in verodostojen.

Verodostojnost omrežnih naslovov: omrežje IP TV mora imeti zmožnost, da preverja

identiteto vsakega, ki ima pravico do uporabe storitev IP TV, tj. da se ustvari neki varen

odnos med ponudniki in naročniki.

Zaščita vseh podatkov in njihova razpoložljivost: nosilno omrežje IP TV mora zagotavljati

popolno razpoložljivost podatkov, ki so v omrežju ali so dostavljeni v omrežje.

Izguba podatkovnih paketov: nemogoče je zagotoviti, da se ne bi izgubil kakšen paket.

Obetavni alternativni pristop je, da se uporabi sprotno odkrivanje napak.

Varnost pri pošiljanju več naslovom hkrati: kot pri oddajanju več naslovom in aplikaciji

večplastnega oddajanja morajo biti zagotovljene naslednje zahteve: razpoložljivost ključne

opreme (kot je izvor večnaslovnega oddajanja, ključni vozel, ki poganja protokol

večnaslovnega oddajanja) in overovitev identitete izvora pri večnaslovnem oddajanju.

Varnostne zahteve za naročnike

Verodostojnost naročniških naprav: mogoče je, da si več naprav deli en naročniški račun.

V tem primeru ima naročnik možnost, da preverja verodostojnost domačih naprav.

Pooblastitev in odgovornost sta tudi zahtevana.

Page 18: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 17

Varnostne zahteve za storitvene plasti IP TV lahko nadalje razdelimo na dva dela: na

področje omrežnega operaterja in naročnika

Varnostne zahteve za omrežnega operaterja

Nadzorovani dostop in avtorizacija storitev IP TV: storitev IP TV mora imeti možnost, da

lahko identificira naročnika in s tem prepreči nenadzorovan dostop. Močno overovljen in

strog avtorizacijski sistem je potreben, da se v omrežje ne poveže drug naročnik in tako

dostopa do storitev in strežnikov. Overovljenje vsebuje digitalne certifikate, znakovne

dokaze, pametne kartice, prstne odtise in druge načine preverjanja. Storitev IP TV prav

tako omejuje dostopne možnosti za legitimne naročnike s strogim taktičnim nadzorom (na

primer z omejevanjem dostopnih časov omejuje naročniku nenadzorovane prenose

podatkov iz omrežja in v omrežje); s tem prepreči zlorabo omrežnih sredstev.

Razpoložljivost storitev IP TV: uporabniki storitev IP TV so zelo občutljivi, ko gre za

kakšno napako ali slabo delovanje same storitve. Zato je treba poskrbeti, da se zmanjša

vsaka možnost napada na omrežje in za čimprejšnjo odpravo že nastale škode. Storitev IP

TV spremlja in nadzoruje dogajanje v omrežju ter sproži alarm, ko zazna kakšno

nepravilnost. Prav tako pa ima zagotovljeno hitro posredovanje v sili.

Varnostne zahteve za naročnike

Verodostojnost ponudnikov storitev IP TV: poleg ponudnikov storitev je treba overiti tudi

naročnike; storitev IP TV mora nuditi možnost, da naročniki lahko preverjajo identiteto

strežnikov IP TV in drugih storitev. Veliko overovalnih metod temelji na dvosmernem

preverjanju, kot so: EAP-TLS, DCE/Kerberos itd.

Zaščita naročniških informacij: omrežje IP TV ima sposobnost, da zaščiti naročniške

osebne podatke pred krajo ali prisluškovanjem.

Page 19: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 18

Zaščita naročnikovih pravic do zasebnosti: ponudnik storitev IP TV mora zagotoviti

zaščito osebnih podatkov naročnika, kot so: lokacija prebivanja, telefonske številke in

omrežni naslovi.

3 NA SPLOŠNO O TELEVIZIJI VISOKE LOČLJIVOSTI

3.1 ZGODOVINA TELEVIZIJE VISOKE LOČLJIVOSTI

Pojem visoka ločljivost je opisoval televizijske sisteme v letih 1930–1940, začenši z

angleškim 405-vrstičnim črno-belim sistemom, ki so ga predstavili leta 1936. Ta sistem in

ameriški 525-vrstični NTSC, ki se je pojavil leta 1941, sta bila v primerjavi z začetnimi

poskusi mehanične in elektronske televizije pravšnji napredek; poimenovali so ga visoka

resolucija.

Še nekaj tako imenovanih HD-analognih televizijskih sistemov skozi zgodovino:

• 1936: Sistem A, Velika Britanija: 405 vrstic pri frekvenci 50 Hz (opustili so ga

leta 1986).

• 1938: Francoski sitem, ki je temeljil na 441 vrsticah pri frekvenci 50 Hz (opustili

so ga leta 1956).

• 1939: Sistem M, ZDA: Ima 525 vrstic pri frekvenci 60 Hz.

• 1952–1956: Evropska posvojitev 625-vrstičnega sistema pri frekvenci 50 Hz (leta

1956 so ga nadgradili z barvami).

• 1956: Francoski monokromacki sistem z 819 vrsticami pri frekvenci 50 Hz

(opustili so ga leta 1986).

Ti sistemi so čez čas postali standardni, nato pa se je v začetkih novega tisočletja s

pojavom širokozaslonskega načina HDTV pojem visoka ločljivost spet rodil.

Načrte za tak sistem so začeli izdelovati že v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, vendar

tehnika še ni bila tako razvita, da bi sistem lahko zaživel. Ta nov standard je moral biti

učinkovit; delovati bi moral z manj frekvenčne širine, kot sta jo porabila sistema PAL in

Page 20: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 19

NTSC pri standardni ločljivosti. Večinoma se je govorilo, da je kaj takega mogoče

zagotoviti samo z digitalnimi sistemi, vendar takšnega sistema v tistih letih še niso uspeli

narediti.

Prvi začetki digitalnega sistema so se pojavili v podjetju Nasa, kjer so za potrebe letalskih

raket razvili podlago za kompresijski standard MPEG.

3.2 VZPON DIGITALNE KOMPRESIJE

Takoj ko je standard MPEG-1 zagotovil temelje za digitalni TV, se je razvoj modernih TV-

standardov hitro razširil po vsem svetu. Po dokončanju naslednjega kompresijskega

kodeka, tj. MPEG-2 v sredini leta 1993, je organizacija DVB (Digital Video Broadcasting)

v okviru Telekomunikacijskega združenja za radiodifuzijo (ITU-R) razvila ETSI Standard

300–327, in sicer do konca leta 1993.

Ta standard je dobil novo ime, in sicer so ga poimenovali DVB-T za prizemno digitalno

televizijo. Nato sta sledila še dva standarda, tj. DVB-S in DVB-C za satelitsko in kabelsko

televizijo. V ZDA pa se je razvil standard ATSC za televizijo standardne in visoke

ločljivosti. Oba standarda, DVB in ATSC, uporabljata kodiranje MPEG-2. Standard DVB-

S2 pa temelji na novem in zmogljivejšem kompresijskem standardu MPEG-4. Skupni

vsem standardom DVB sta uporaba zelo zmogljivih modulacijskih tehnik za zmanjševanje

pasovne širine pri prenosu in uporaba velikih anten ter drugih naprav.

Leta 1983 se je zbrala komisija Telekomunikacijskega združenja za radiodifuzijo, da bi

postavila temelje za en internacionalen standard HDTV. Največja težava je bila, kako

zagotoviti eno okvirno polje za osvežilno frekvenco; svet je bil namreč že strogo razdeljen

na dva načina uporabe, in sicer 25/50 Hz in 30/60 Hz, tj. glede na stabilnost slike in

napajanje iz omrežja. Težava še ni rešena, se je pa zgodilo poenotenje glede razmerja slike.

Najprej so mislili, da bi bilo razmerje slike 5 : 3, ampak so se zaradi vpliva

širokozaslonskih kinodvoran, kjer je razmerje slike 16 : 9, odločili za zadnjega.

Page 21: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 20

Slika 7: Razlika med standardno resolucijo in visoko resolucijo

(http://electronics.howstuffworks.com/hdtv2.htm)

Končni dosežek tega dogovora je, da vsebuje razmerje slike 16 : 9, specifično barvno

shemo, različne resolucije slike, 720 p (progresivni osveževali sistem), 1.080 i (aktivno

prepleteni način osveževanja) in 1.080 p (progresivni osveževali sistem).

3.3 MODERNA DIGITALNA KOMPRESIJA IN STANDARDIZACIJA Digitalni kompresijski metodi, kot sta MPEG-2 ter MPEG-4, dovoljujeta, da posamezen

analogni TV-kanal (6 MHz v ZDA) lahko nosi 5 različnih kanalov standardne ločljivosti

ali pa 2 kanala visoke ločljivosti.

Večina razvitih držav načrtuje prehod na digitalno radiodifuzijo, vendar ne nujno na

HDTV. Npr. leta 2009 nameravajo ZDA izključiti vso prizemno analogno oddajanje in

uvesti digitalno oddajanje za HDTV in tudi za SDTV.

Danes so v standardizacijo televizije visoke ločljivosti (HDTV) vključeni: ATSC (Severna

Amerika, del Južne Amerike in Južne Koreje), DVB (Evropa, Avstralija, del Azije in

Afrike), ISDB-T (Japonska, Brazilija).

Lahko se zgodi, da v prihodnje nastanejo določena nesoglasja gleda samega HDTV, vendar

precej manjša, kot so bila pri televiziji standardne ločljivosti.

Page 22: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 21

3.4 IZVOR SIGNALA HDTV S priljubljenostjo velikih zaslonov in projektorjev je današnji televizijski sistem postal

močno omejen. S prehodom na digitalno televizijo pa bodo veliki zasloni in projektorji

maksimalno izkoriščeni, kajti le-ti zahtevajo HD-signal. Tipični izvori HD-signala so

naslednji:

• Po zraku prek antene. Tak sistem je že poskusno začel oddajati v Ljubljani. Za

sprejem takega signala je treba imeti HD-odkodirnik. Večina novejših televizorjev

ima take odkodirnike že vgrajene, drugače pa je treba kupiti dodatno napravo z

vgrajenim odkodirnikom, ki jo povežemo pred televizor in za anteno.

• Kabelski operaterji ponujajo HDTV kot eno izmed svojih storitev. Prav tako je tudi

tukaj treba imeti poseben t. i. HDTV set-top box. Prek kabelskega omrežja lahko

operater ponudi tudi video na zahtevo.

• Oddajanje prek satelita. Določena podjetja (Direct TV, Sky Digital …), ki imajo

svoje televizijske hiše, ki signal pošiljajo prek satelita, ponujajo HDTV kot

nadgradnjo obstoječega sistema. Za tak sprejem je treba imeti poseben krožnik in

sprejemnik, ki podpirata HD-signal.

• Igralne konzole, kot sta Xbox 360 in

Playstation 3. Na njih lahko gledamo vsebino

HDTV, ki jo prenesemo na notranji disk, jo

predvajamo s plošče Blu-ray ali posnamemo z

interneta. Slika 8: Igralna konzola

(http://www.reghardware.co.uk/2007/04/12/sony_us_pulls_20gb_ps3/)

• Večina novejših grafičnih kartic ima vgrajene vmesnike HDMI ali DVI, prek

katerih lahko prenesemo signal HDTV iz računalnika na televizor.

• Optični disk novega standarda Blu-ray ima dovolj kapacitete, da lahko shrani do

10 ur HD-vsebine (odvisno od načina kodiranje).

Page 23: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 22

3.5 SISTEM ODDAJANJA Sistem oddajanja signala HDTV je določen s tremi značilnostmi:

• S številom vrstic v vertikalni ravnini.

• Z načinom osveževanja vrstic: poznamo načina osveževanja »progressive« (p) in

»interlaced« (i). Za sistem »interlaced« s 625 vrsticami in 50 Hz polslikovne

frekvence so ugotovili, da oko zazna rahlo utripanje, ki je utrujajoče pri daljšem

gledanju. Zato so si izmislili način z vrstičnim preskokom. Tako so navidezno

povečali frekvenco za dvakrat. To so naredili tako, da snop analizira najprej lihe

vrstice, tj. 1, 3, 5, in nato še sode, tj. 2, 4, 6. Tako so povečali število menjave slik

za 2-krat, ne da bi se povečala frekvenčna širina. S tem so tudi zmanjšali pasovno

širino kanala.

• S številom sličic na sekundo.

Format slike 720 p 60 torej pomeni, da ima slika resolucijo 1.280 x 720 pik, kjer se slika

osvežuje na način »progressive« s 60 sličicami na sekundo (120 Hz). Format slike 1.080 i

50 pa pomeni, da ima slika resolucijo 1.920 x 1.080 pik, kjer se slika osvežuje na način

»interlaced« s 50 sličicam na sekundo.

Slika 9: Razlika v slikovnih pikah med standardno in visoko resolucijo

(http://en.wikipedia.org/wiki/High-definition_television)

Slika 10: Primerjava standardne resolucije z resolucijami visoke ločljivosti

(http://www.hdtvinfoport.com/HDTV.html)

Page 24: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 23

Različne resolucije oddajane slike

• Standardna resolucija, ki je v večini primerov sestavljena iz 480 vertikalnih vrstic,

včasih tudi več

Tabela 1: Različne resolucije slike standardne ločljivosti

(Povz. po http://en.wikipedia.org/wiki/High-definition_television)

Resolucija

(D x V)

Aktivna

Vrstica

Predpisano

ime

Število

slikovnih

pik

Razmerje

slike

Opis

720 x 480 710,85 x 486 480 i/p 345,600 3 : 2 Uporablja se za 525-

vrstične sisteme (NTSC)

720 x 576 720 x 576 576 i/p 414,720 5 : 4 Uporablja se za 625-

vrstične sisteme (PAL)

• Visoka resolucija, sestavljena iz minimalno 720 vertikalnih vrstic

Tabela 2: Različne resolucije slike visoke ločljivosti

(Povz. po http://en.wikipedia.org/wiki/High-definition_television)

Podprti video

formati

Privzeta resolucija Število

slikovnih

pik

Razmerje slike Opis

1.024 x 768 XGA

786,432

16 : 9

Tipična PC-resolucija zaslona XGA;

prav tako se pojavlja v

standardiziranih plazma televizorjih

»HD Ready«.

1.280 x 720

921,600

16 : 9

Ena izmed resolucij računalniškega

zaslona WXGA; uporablja pa se tudi v

750-vrstičnih videoformatih.

720 p

1.280 x 720

1.366 x 768 WXGA

1.049,088

Približno 16 : 9

Tipična TV-resolucija WXGA;

pojavlja se tudi v standardiziranih

HDTV-sistemih (HD Ready 720 p,

1.080 i).

1.080 i

1.920 x 1.080

1.280 x 1.080

1.382,400

Približno 16 : 9

Nestandardizirana resolucija »HD

Ready«; uporablja se na plazemskih

televizorjih.

Page 25: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 24

1.080 p

1.920 x 1.080

1.920 x 1.080

2.073,600

16 : 9

Standardizirana HDTV-resolucija,

imenovana kot »HD Ready 1080 p«.

2.160 p

3.840 x 2.160

3.840 x 2.160

8.294,400

16 : 9

Standard Quad HDTV za kinodvorane

(trenutno ni nobenega formata »HD

Ready 2.160 p« predvidenega do leta

2015.

3.6 TEHNIČNE SPECIFIKACIJE SISTEMA HDTV

Signal HDTV in kolorimetrija sta določena s standardom rec. 709. MPEG-2 je

najpogosteje uporabljen kot kompresijski kodek za digitalno oddajanje. Čeprav MPEG-2

podpira način vzorčenja vse do 4 : 2 : 2 YCbCr z 10-bitno kvantizacijo, oddajanje v načinu

HD uporablja način vzorčenja 4 : 2 : 0 in 8-bitno

kvantizacijo; s tem prihranimo na pasovni širini.

Nekateri ponudniki prav tako načrtujejo, da bodo

oddajali v načinu MPEG-4 AVC, s katerim

prihranijo še več pasovne širini kot pri kodiranju

MPEG-2. Slika 11: Način kodiranja

(Povz. po Pavlin, 2001, str. 23)

Trenutno je MPEG-2 najbolj razširjen standard za kompresijo videa, a bo MPEG-4 gotovo

v prihodnosti postal najbolj razširjen standard v Evropi.

Signal HDTV je prav tako sposoben poleg videa prenašati tudi »zvok kinodvoranske

kakovosti«, ker uporablja format Dolby Digital s 5,1-kanalskim zvokom. V pripravi pa sta

že dva nova formata, in sicer:

• Dolby Digital Plus – uporablja 7,1-kanalski zvok;

• Dolby True HD – uporablja 8-kanalski zvok.

Page 26: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 25

4 SPREMEMBA PASOVNE ŠIRINE ZA PRENOS SIGNALA HDTV

IP TV se je lahko razvil samo zaradi naprednih kompresijskih postopkov, ki so del

modernih videokodiranj. Videosignal lahko s pomočjo najnovejšega kodiranja MPEG-4

(H.264) stisnemo do razmerja 100 : 1. S tem razmerjem kompresije je IP TV najbolj

razširjen del ponudbe širokopasovnih storitev za velike hitrosti prenosa. Ena ura prenosa

signala IP TV zahteva približno 5 GB podatkov, kar je približno enako kot 1.000 ur govora

ali letno prijetih ter poslanih elektronskih sporočil.

En videopretok se giblje od 1,6 Mb/s do 12 Mb/s, odvisno od načina kodiranja in od tega,

ali je signal v standardni ali visoki ločljivosti.

Tabela 3: Različni pretoki podatkov glede na kompresijo slike

(Povz. po http://www.commsdesign.com/showArticle.jhtml;jsessionid=

GCEZV5LRTBDI4QSNDLPSKH0CJUNN2JVN?articleID=201805799&pgno=2)

Ločljivost slike Način kompresije Pretok podatkov

Standardna ločljivost Brez kompresije 210 Mb/s

Standardna ločljivost MPEG-2 3 Mb/s

Standardna ločljivost MPEG-4 (H.264) 1,6 Mb/s

Visoka ločljivost Brez kompresije 818+ Mb/s

Visoka ločljivost MPEG-2 12 Mb/s

Visoka ločljivost MPEG-4 (H.264) 6 Mb/s

Ena izmed ovir za obsežno dostavo signala IP TV je bila možnost prenosa večkratnega

videosignala prek linije DSL. Vendar, kot je razvidno iz tabele, s kodiranjem MPEG-4

dosežemo, da se pretok podatkov zmanjša za polovico v primerjavi s kodiranjem MPEG-2,

in odpravimo to težavo.

Še drugi način, ki veliko pripomore k dostopnosti signala IP TV: neprestano nadgrajevanje

omrežja DSL in standardov. VDSL 2 in ADSL 2+ lahko zagotavljata hitrosti prenosa vse

od 10 Mb/s do 25 Mb/s, odvisno od krajevne zanke, v katero je vključen naročnik.

Page 27: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 26

Ker je bilo ugotovljeno, da so povprečno na gospodinjstvo od 2 do 3 televizorji, je bilo

treba upoštevati tudi to dejstvo in dodatno nadgraditi omrežje. Dodatno pa pasovno širino

jemlje tudi DVR (digitalni videosnemalnik); ta lahko snema tudi do dva kanala hkrati, kar

še dodatno poveča prenos podatkov. V ekstremnih primerih, ko ima naročnik dva kanala

visoke ločljivosti in enega standardne ločljivosti, lahko zahteva po pasovni širini preseže

tudi 26 Mb/s samo za IP TV. Taka pasovna širina je na voljo samo naročnikom, ki imajo

krajšo krajevno zanko do centrale. Ena izmed možnosti za zmanjšanje pasovne širine je

tudi, da se ukine digitalni videosnemalnik na naročnikovem nivoju ter se zagotovi tako

imenovani osebni videosnemalnik, ki pa je na strežnikih ponudnika storitev.

4.1 UPORABA ETHERNETA 10 GB ZA HDTV

V napravo Ethernet 1 Gb lahko spravimo: 200 TV-kanalov standardne resolucije in do 100

TV-kanalov visoke resolucije, ki se lahko pretakajo po enem prenosnem kanalu. Vendar ko

takemu signalu dodamo še dodatno storitev, kot je na primer video na zahtevo, je bolje

uporabiti povezavo Ethernet 10 Gb. Kot že rečeno, lahko pasovna širina pri nekaterih

naročnikih presega 20 Mb/s ali več, zato je bolje uporabiti Ethernet 10 Gb, ki lahko

zagotovi nemoten sprejem signala okoli 400 naročnikom.

Celotna platforma za obdelavo signala

IP TV zajema vse od stikal,

obdelovanja paketov, procesorskih

kartic do zahtevne programske

opreme; vsaka stvar je zmožna

delovanja pri najvišjih hitrostih do

10 Gb.

Slika 12: Elektronske komponente v omrežju

(http://www.commsdesign.com/showArticle.jhtml;jsessionid=HZROFIG

MACKHMQSNDLPSKH0CJUNN2JVN?articleID=201805799&pgno=2)

Page 28: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 27

5 ZAHTEVE ZA SPREJEM SIGNALA HDTV PO PAKETNEM OMREŽJU

Dostop do širokopasovnega priključka DSL

DSL ali xDSL (Digital subscriber line) je ena izmed družin tehnologij, ki omogočajo

prenos digitalnih podatkov prek žic, speljanih po krajevnem telefonskem omrežju

(v novejšem času se namesto bakrenih žic uporabljajo optični kabli). DSL je bila najprej

kratica za Digital subscriber loop (Loop = zanka), vendar se je v zadnjem času dokončno

uveljavil naslov Digital subscriber line. Vzrok je bolj marketinški izraz za ADSL, ki je

najbolj razširjen standard DSL. Tehnologija DSL uporablja visoke frekvence delovanja (25

kHz ali več), medtem ko je navadna telefonska linija delovala na nižjih frekvencah (4 kHz

ali manj).

Tipične prenosne hitrosti k uporabniku se gibljejo od 0,2 Mb/s vse do 24 Mb/s, tj. odvisno

od tega, za kakšno različico tehnologije DSL gre, in od dodatnih pogojev, kot so:

oddaljenost od centrale, kakovost vodov, strežniške zmogljivosti ponudnika storitev itd.

Prenosne hitrosti od uporabnika pa so pri ADSL večinoma manjše kot hitrosti k

uporabniku. Pri SDLS, ki ponazarja simetrično linijo, so hitrosti enakovredne v obe smeri.

Za prenos signala HDTV je treba posedovati pogoje za sprejem, tj. tehnologijo ADSL 2

oziroma VDSL.

• ADSL 2 – deluje na principu komunikacije v obe smeri (Full Duplex). Frekvenčni

pas se po standardu giblje od 25 kHz do 160 kHz, ki se uporablja za komunikacijo

od uporabnika do centrale, ter od 240 kHz do 1.500 kHz, ki se uporablja za

komunikacijo od centrale k uporabniku.

Slika 13: Frekvenčni prikaz delovanja signala DSL

(http://computer.howstuffworks.com/dsl2.html)

Page 29: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 28

• VDSL – Deluje prek bakrenih žic na enak način kot ADSL, vendar lahko dosega

precej višje hitrosti (52 Mb/s podatkov k uporabniku in do 16 Mb/s podatkov od

uporabnika). Tako velike hitrosti pa imajo tudi svoje zahteve. VDSL deluje samo

pri uporabnikih, ki so oddaljeni od centrale največ 1.200 m, kajti pri večjih

razdaljah je izgub na žicah preveč in signal se močno popači.

Modem DSL (z možnostjo priklopa IP TV)

Modem DSL je naprava, na katero lahko priklopimo

različne odjemalne naprave, kot so: računalnik,

usmerjevalnik, TV-komunikator …, katere delujejo na

podlagi tehnologije DSL.

Slika 14: DSL modem

(http://itm.siol.net/doc/2008/1/Sinope.web.pdf)

Komunikator HDTV (HDTV Set-top Box)

Komunikator HDTV je naprava, ki odkodira signal v takšno obliko, da ga lahko televizor

sprejme in prikaže sliko na zaslonu. Vsebovati mora odkodirnike MPEG-2 ali MPEG-4.

Priklopimo ga na modem DSL na eni in na televizor na drugi strani.

Slika 15: Komunikator HDTV

(http://www.matrixstream.com/IPTV_H.264_HD_1080p_MX_1_IP_STB.php)

Lastnosti HDTV komunikatorja

• Podpora več videoformatom: 720 p, 1.080 i in 1.080 p. Prav tako pa mora imeti

podporo za trenutno najnaprednejši kodek H.264/MPEG4.

• Video na zahtevo: omogoča, da si ogledamo videovsebine, kadar koli želimo.

Page 30: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 29

• IPv6: podpora internetnim standardom IPv4 in novejšim standardom IPv6.

• Elektronski programski vodič: omogoča nam spremljanje vseh informacij glede

sporedov in vsebin.

• Izhoda HDMI in Dolby Digital: s priključkom HDMI povežemo televizor in

komunikator HDTV, tj. tako, ne izgubimo kakovosti slike (prek kabla HDMI

prenašamo tudi zvočni signal).

• Samodejno nadgrajevanje sistema: z vgrajeno programsko opremo se komunikator

HDTV lahko samodejno posodobi, kadar se zgodi nadgradnja.

Televizor HD

Da bi lahko izkoristili vse možnosti, ki jih nudi

digitalno oddajanje signala v širokozaslonskem

načinu, potrebujemo tudi tak sprejemnik.

Analogni televizorji, ki jih uporabljamo danes,

nimajo možnosti gledanja slike v resoluciji

720p in višjih.

Slika 16: HD televizor

(http://lcd-plasma-televisions.com/product/2/4/

Lg-32lg5000-32-Inch-Lcd-Digital-Tv-Full-1080p-Hd.html)

Prav tako pa so razlike tudi med samimi televizorji HD. Razlika med televizorjema Full

HD in HD Ready je v tem, da televizor Full HD podpira resolucijo slike vse do 1.080 p,

medtem ko televizor HD Ready podpira samo manjše resolucije.

Page 31: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 30

6 ZAKLJUČEK Zakon o radiodifuziji določa, da se najpozneje do leta 2011 ugasnejo vsi analogni

oddajniki. Od tega leta naprej bodo vsi ponudniki televizijskega signala oddajali v digitalni

obliki. To pomeni, da bodo vse signale kodirali, tak signal pa bo potem prišel od izvora do

uporabnika brez dodatnih izgub kakovosti. V samem omrežju IP TV pa bo treba zagotoviti

nemoten pretok takega signala, tj. posodobiti omrežje, če bo to potrebno (digitalni signal

bo vseboval več informacij, zato bo potreben hitrejši pretok podatkov). Če bo vse to

zagotovljeno, lahko internetni televiziji napovemo kar svetlo prihodnost.

Uporabniki bomo imeli od tega kar veliko, tj. kakovostnejša sliko in zvok, veliko novih

interaktivnih vsebin, kot so: video na zahtevo, osebni snemalnik vsebin, lažji pregled nad

vsebino itd.

Večja težava, ki tu nastane oziroma je prisotna že od vsega začetka interneta, je

oddaljenost uporabnika od telefonske centrale, na katero je uporabnik priklopljen; z

oddaljenostjo namreč signal slabi, zato nekateri uporabniki ne morejo spremljati internetne

televizije. To težavo nekatera telekomunikacijska podjetja rešujejo z dodatno kompresijo

signala, tako da tak signal zahteva manjšo pasovno širino. Najboljša rešitev je seveda

optični dostop, ki pa zahteva velika sredstva pri gradnji in tudi ni vedno izvedljiv. Zato

verjamem, da se bo tudi dostop po bakru razvijal naprej. Če samo pomislim, da bi mi kdo

pred desetimi leti rekel, da bomo lahko gledali televizijo po telefonskem priključku, mu ne

bi verjel.

Page 32: Diplomska naloga - Jekovec Rok - scpet.net Rok_tk.pdf · Šolski center za poŠto, ekonomijo in telekomunikacije ljubljana viŠja strokovna Šola diplomska naloga rok jekovec ljubljana,

JEKOVEC, Rok. Televizija visoke ločljivosti preko paketnih omrežij: dipl. nal. Ljubljana, ŠČ PET, VSŠ, 2008 31

7 VIRI IN LITERATURA

1. Addressing the bandwidth demands of IP TV [online]. [Citirano 4. maja 2008; 12:30] Dostopno na spletnem naslovu: http://www.commsdesign.com/showArticle.jhtml;jsessionid=P11EIC4L2ZBEOQSNDLPSKH0CJUNN2JVN?articleID=201805799&pgno=2 2. Core router [online]. [Citirano 2. sep. 2008; 10.30]. Dostopno na spletnem naslovu: http://en.wikipedia.org/wiki/Core_router. 3. High Definition Television [online]. [Citirano 4. maja 2008; 12.15]. Dostopno na spletnem naslovu: http://en.wikipedia.org/wiki/High-definition_television. 4. IP TV Explained [online]. [Citirano 28. feb. 2008; 19.25]. Dostopno na spletnem naslovu: http://www.broadbandservicesforum.org/images/Pages/IPTV%20Explained.pdf. 5. IP TV Security requirements [online]. [Citirano 28. feb. 2008; 20.00]. Dostopno na spletnem naslovu: www.itu.int/ITU-T/IPTV/events/072006/docs/ID/FGIPTV-ID-0051e.doc. 6.Multicast VPN [online]. [Citirano 2. sep. 2008; 11.00]. Dostopno na spletnem naslovu: http://searchnetworking.techtarget.com/searchNetworking/Downloads/MPLSch7.pdf. 7. MX 1 IP Set Top Box [online]. [Citirano 5. maja 2008; 16.30]. Dostopno na spletnem naslovu: http://www.matrixstream.com/IPTV_H.264_HD_1080p_MX_1_IP_STB.php. 8. Network switch [online]. [Citirano 1. sep. 2008; 12.00]. Dostopno na spletnem naslovu: http://en.wikipedia.org/wiki/Network_switch. 9. xDSL [online]. [Citirano 25. avg. 2008; 13.00]. Dostopno na spletnem naslovu: http://en.wikipedia.org/wiki/DSL.