Протоколы для передачи видео в IPTV

Для передачи потокового видео используются ряд сетевых протоколов, из которых важнейшими являются протокол RTSP и протокол IGMP.

RTSP (Real-Time Streaming Protocol) - это протокол, с возможностью контролируемой передачи видео-потока в интернете. Он предназначен для запроса мультимедиа-данных клиентом, предоставляя ему некоторые возможности по управлению передачей в её процессе (доступны операции вида: запросить ресурсы для передачи, приостановить/ продолжить/ прервать трансляцию файлов, находящихся на сервере, начать запись какого-либо потока).

RTSP, как и HTTP – протокол прикладного уровня. Этот протокол предназначен для управления множеством сеансов доставки данных за счет организации каналов доставки (таких, как UDP, multicast UDP и TCP) и обеспечения выбора механизма доставки на основе RTP.

Использование протокола RTSP упрощает создание и поддержку виртуальных серверов, где один хост с одним адресом IP обслуживает несколько структур (деревьев) документов.

На транспортном уровне для передачи видео в режиме реального времени используется RTP (Real-Time Protocol). Он отвечает за создание и завершение сессии, определяет тип передаваемой информации, добавляет к пакетам порядковые номера и временные метки, позволяющие организовать доставку видео без потерь и задержек. Возможна работа как в unicast, так и в multicast режимах.

RTP передает функции управления RTCP (Real-Time Control Protocol), который проверяет пришедшие пакеты на соответствие отправленным, предоставляет информацию об источнике потока, следит за нагрузками в сети. RTCP же контролирует установленные параметры качества предоставления услуги (QoS) и совместно с RSVP (Resource Reservation Protocol) обеспечивает его выполнение.

Для присоединения к сети или выхода из группы рассылки используется стандартный протокол IGMP (Internet Group Membership Protocol).

Принцип его работы заключается в следующем. Сначала с абонентского set-top box поступает команда на подключение к какому-либо каналу. Затем оборудование доступа посылает запрос к маршрутизатору на включение в соответствующую группу, в которой ведется трансляция требуемого канала. От источника (head-end, головной узел) сигнал передается через ряд маршрутизаторов к оборудованию доступа и отправляется на тот порт, с которого пришел запрос set-top box. Если еще один абонент посылает запрос на просмотр этого канала, он включается в группу, и сигнал с оборудования доступа дублируется и на его порт. Таким образом, по транспортной сети сигнал проходит "в одном экземпляре" и только на последнем участке "клонируется" для всех подключившихся к группе абонентов. Периодически специальными запросами маршрутизаторы определяют актуальное состояние групп. Если на оборудование доступа зафиксирован хотя бы один активный абонент, входящий в группу, маршрутизатор будет посылать данные на это оборудование. Когда последний абонент откажется от просмотра канала, на очередной запрос маршрутизатора оборудование доступа не ответит подтверждением членства в группе, и передача в его сторону прекратится.

Основные правила работы протокола IGMP следующие:

• конечный узел сети посылает пакет IGMP типа «report» для обеспечения запуска процесса подключения к группе рассылки;

• узел не посылает никаких дополнительных пакетов при отключении от группы рассылки;

• маршрутизатор multicast через определенные временные интервалы посылает в сеть запросы IGMP. Эти запросы позволяют определить текущее состояние групп рассылки;

• узел посылает ответный пакет IGMP для каждой группы рассылки до тех пор, пока имеется хотя бы один клиент данной группы.

Transmission Control Protocol (TCP) обеспечивает полностью гарантированные, с подтверждением и управлением потоком данных, услуги доставки для протоколов высших уровней.

Он перемещает данные в непрерывном неструктурированном потоке, в котором байты идентифицируются по номерам последовательностей.

TCP может также поддерживать многочисленные одновременные диалоги высших уровней.

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - протокол передачи гипертекста, применяется для организации различных интерактивных услуг. Для подключения с помощью HTTP к какому-либо ресурсу необходимо ввести URL этого ресурса. Унифицированные указатели информационных ресурсов (Universal Resource Locator - URL) используются в этом протоколе не только для определения того, какие элементы данных должны быть получены, но и какой протокол должен применяться для выборки этих элементов. Строка с URL передает программному обеспечению HTTP всю информацию, необходимую для подключения к серверу. Вначале программное обеспечение HTTP устанавливает сеанс TCP с указанным хостом, а затем формально запрашивает ресурс.

Для обеспечения минимальных задержек и гарантированной скорости передачи видеоданных в IP-сети используется поддержка Quality of Service (QoS), для чего может использоваться, например, известный протокол RSVP (Resource Reservation Protocol), который обеспечивает резервирование необходимой ширины полосы в канале. Используется предоставление маршрутизаторам сети общих характеристики трафика (например, скорость передачи данных, вариабельность). Маршрутизаторы сводят затем воедино запросы на выделение ресурсов на общих участках маршрутов движения видеотрафика.