Технические требования при передаче видео через IP-сети
Поскольку выше были затронуты вопросы передачи стандартных IP-телепрограмм, видеоаудиопотоков для VoD и PVR и сигналов видеоконференцсвязи в разветвленной сети оператора, то было необходимо дать рекомендации по форматам и скоростям передачи как для одиночной телепрограммы, так и для иных IPTV-сервисов. Для отечественных систем цифрового телевидения форматы и скорости, «основные» рекомендации сведенные в табл. 1.2.
Таблица 1.2
| Рекомендуемые цифровые и звуковые форматы для отечественных систем цифрового телевидения | |||||
| Приложения | Форматы изображения (цветовая модель) | Число кадров/с, развертка | Звуковой формат | Стандарты компрессии | Скорость сжатого потока, Мбит/с |
| Видеотелефония | subQSIF (128х96) QSIF (160х120), QСIF (176х144) 4:3 (4:2:0) | 1-5, прогрессивная | 1 воко-дерный канал | Н.261, Н.263, Н.264, MPEG-4; G729, G723.1 . | 9…128 кбит/с |
| Видеокон-ференцсвязь | QSIF, QСIF, SIF (320х240), CIF (352х288) 4:3 (4:2:0) | 5-30, прогрессивная | 1 моно | Н.261, Н.263, Н.264, MPEG-4; G729, G728 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 G723.1 | 0,032…1,5 Мбит/с |
| Домашнее видео, видео по требованию | SIF, CIP 4:3 (4:2:0) | 30/25, прогрессивная | 1 моно или 1 стерео | MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 | 0,7…1,5 Мбит/с |
| Стандартное ТВ | 640:480 (NTSC) 4:3 (4:2:0, 4:2:2) | 30/25, прогрессивная | 1 стерео+2 моно | MPEG-2, MPEG-4 | 2…20 Мбит/с |
| 720х576 (PAL, SECAM); 4:3 (4:2:0, 4:2:2) | |||||
| ТВ повышенной четкости | 1280х720; 16:9 (4:2:0, 4:2:2) | 25/30/50/60, прогрессивная | 1 стерео и 2 моно | MPEG-2, MPEG-4 | 8…40 Мбит/с |
| ТВЧ | 1920х1080; 16:9 (4:2:2) | 25/30, чересстрочная | Много-канальный и 2 моно | MPEG-2, MPEG-4 | 16…60 Мбит/с |
| Цифровое кино, Н1 | 3840х2160; 16:9 (4:2:2) | 25/30/50/60, прогрессивная 60 прогрессивная | Многока-нальный | MPEG-4 | 60…80 Мбит/с |
Из данных этой таблицы следует, что для одиночной стандартной цифровой телепрограммы рекомендуются скорости сжатого потока 2...20 Мбит/с. Как понимать столь широкий рекомендуемый диапазон скоростей передачи данных? Скорость 2 Мбит/с соответствует передаче одиночной телепрограммы абоненту в IPTV-сети с использованием технологии MPEG-4. Скорость 20 Мбит/с соответствует передаче очень слабо компрессированного ТВ потока в стандарте MPEG-2, что часто делают при межстудийном обмене важными телесюжетами. Рассмотрим один типовой вариант видеоперегона, когда крупный оператор СКТ передает свой видеоконтент из центральной студии одного города в студию города-сателлита. Естественно, что будет выбран компромисс (качество/скорость) и при передаче между головными станциями одиночной телепрограммы стандарта MPEG-2 можно использовать скорость 7 Мбит/с.
Рассмотрим далее сравнительные скорости MPEG-2, MPEG-4 (далее всегда понимаем, что используется модернизированный вариант MPEG-4AVC, известный как Advanced Video Coding Part 10, H.264) и систему сжатия Microsoft VC-1 (windows media video).На основании данных табл. 1.2 для разных вариантов передачи одиночной телепрограммы рекомендуется использовать скорости, Мбит/с, приведенные в табл.1.3.
Таблица 1.3
| Формат | Скорость, Мбит\с | ||
| для межстудийного обмена | для обмена между ГС | ||
| MPEG-4 | 3,5 | ||
| VC-1 | 3,5 | ||
| MPEG-2 |
При упаковке ТВ программ в пакеты используется статистическое мультиплексирование, т.е. когда в какой-то программе картинка статическая, то скорость цифрового потока этого телеканала уменьшается, а другие программы требуют больше скоростей. В итоге, если мы пакуем 4-5 ТВ программ, то удельная скорость на одну программу уменьшается. В целом удается снизить скорость на 25…30 %.
Соответственно, для передачи в одном пакете пяти телепрограмм можно ориентироваться на цифры, приведенные в табл.1.4.
Таблица 1.4
| Формат | Количество программ | ||
| для межстудийного обмена | для обмена между ГС | для трансляции в IPTV-сеть | |
| MPEG-4 | |||
| MPEG-2 | |||
| VC-1 |
Для трансляции в сеть доступа IPTV, т.е. чтобы телепрограммы доходили до абонента, режим пакетной передачи сразу нескольких телепрограмм не используют.
Даже при использовании самых современных механизмов QoS необходимо предусматривать запас. Рекомендуется загружать IP-поток лишь до 75...80 %, так как иначе резко увеличивается вероятность потери пакетов (артефактов, т.е. «рассыпания» картинки на экране телевизора).
Ориентируемся, что из центральной СКТ в города-сателлиты будет транслироваться 40 ТВ программ в формате MPEG-2 (пока операторы IPTV преимущественно используют MPEG-2), соответственно, для этого надо иметь пропускную способность 190 Мбит/с, а с учетом технологического запаса 230 Мбит/с.
Если из центральной СКТ будут еще передаваться фильмы (видеосюжеты) для VoD, то на каждый видеосюжет надо добавлять 7 Мбит/с, а на каждую программу ТВ высокой четкости HDTV при формате сжатия MPEG-2 надо добавлять 15 Мбит/с.
Приведенные рекомендации ориентировочны, но, тем не менее, позволяют сделать оценку необходимых пропускных способностей магистральных линий связи и линий связи уровня доступа.
Если оператору придется передавать свои каналы вдругой город по чужим магистральным ВОЛС, то может оказаться, что арендная плата окажется непомерно высокой. Тогда проще в другом городе сделать еще один антенный пост, а по магистрали передавать только небольшое количество премиум-телепрограмм своего производства и ориентироваться при этом на стандарт MPEG-4.
| Глава 2. | Распространение контентА ИНТЕРНЕТ-ТЕЛЕВИДЕНИЯ IPTV |