Подробнее
DVB/IPTV платформа Luminato от компании TELESTE (Финляндия)
|
Рис. 1. Платформа Luminato. Внешний вид. |
Luminato – это многоцелевая универсальная DVB/IPTV платформа, позволяющая организовать полнофункциональную цифровую головную станцию в одном юните. На российском рынке платформа впервые была представлена в 2009 году и сразу же заняла лидирующие позиции. На сегодняшний день более 200 российских операторов реализовали свои цифровые головные станции на базе платформы Luminato. Среди них такие хорошо известные компании как МТС (47 систем), Ростелеком (12 систем), Уфанет (7 систем), Акадо, Синтера, SpbTV и многие другие. За пять лет в Российскую Федерацию было поставлено более 1200 шасси и 6000 функциональных модулей. Почти половина данного объема была приобретена небольшими и средними компаниями.
Такую высокую популярность платформа Luminato заслужила по целому ряду причин:
Во-первых. Безупречная совместимость с оборудованием сторонних производителей.
Во-вторых. Исправление некорректной работы и дополнение функционала оборудования сторонних производителей.
В-третьих. Платформа Luminato покрывает весь спектр задач при формировании станции цифрового телевидения.
В-четвертых. Затраты на станцию от 100 каналов и более, с полным функционалом (мультиплексирование, скремблирование DVB, скремблирование IP, формирование PSI/SI таблиц, EPG) соизмеримы с приличной китайской продукцией.
В-пятых. Исключительная надежность железа. Случаи выхода из строя оборудования – единичны.
Шасси ГС существует в одно-юнитовом исполнении. В каждое шасси можно установить до шести функциональных модулей с входными или выходными интерфейсами, в зависимости от задач. Модули поддерживают «горячую» замену и автоматическое конфигурирование.
Рисунок 1. Внешний вид шасси Luminato
Коммутация сервисов между модулями осуществляется по IP. Для этого можно использовать внутреннюю шину или внешнюю сеть. Шасси имеет два GE порта для SFP модулей.
Рисунок 2. Шасси Luminato. Вид со стороны модулей.
Высокая плотность размещения DVB-приемников позволяет принять до 24 мультиплексов DVB-S/S2/T/T2/C на каждое 1RU шасси. Принятые сигналы можно получить на выходе в IP-multicast, как мультиплексами, так и однопрограммными потоками, с возможностью фильтрации элементарных потоков по типу и по PID, а также c переназначением PID.
DVB приемники имеют 2-х и 4-х канальные модификации. Модули наземного и кабельного приема в обеих модификациях имеют два CI-слота для установки модулей условного доступа. Модули спутникового приема в 2-х канальной модификации имеют два CI-слота, 4-х канальные имеют четыре независимых входа.
Модули спутникового и наземного эфирного приема совместимы с технологиями Multistream и Multi-PLP.
Среди входных модулей доступны ASI-интерфейсы. Каждый модуль позволяет принять до 4-х ASI-потоков. Для них справедлив весь описанный выше функционал.
Возможности вещания IP потоков включают в себя поддержку UDP/RTP протоколов, CBR/VBR, proMPEGFEC кодирование, VLAN tagging. Вещание multicast можно осуществлять с поддержкой Session Announcement Protocol (SAP).
На рисунке ниже показан пример организации спутникового приема для дальнейшей передачи сигнала в IP. Здесь в двух одноюнитовых шасси имеем:
- 14 DVB-S/S2 транспондеров с возможностью дескремблирования
- 8 DVB-S/S2 транспондеров для сигналов FTA
- 4 DVB-T/T2 приемника с дескремблированием
- 4 ASI входа
В зависимости от условий дескремблирования, такая конфигурация позволит получить более 100 однопрограммных потоков, прошедших DVB-процессинг, и, если это требуется уже зашифрованных DVB Simulcrypt или AES. Т.е. такая схема может быть уже готовой головной станцией для IPTV.
Рисунок 3. Схема IP-streaming
Головная станция — это комплексная система из входных и выходных интерфейсов, которая предназначена для преобразования сигналов в требуемый формат для сети оператора. Минимальный список задач, которые должна решать современная головная станция:
- Прием транспортных потоков со спутников, эфира, кабеля, ASI и IP интерфейсов
- Прием сервисов из различных источников
- Демультиплексирование
- Дескремблирование
- Фильтрация и переназначение PID
- Вставка таблиц PSI/SI и EPG
- Скремблирование
- Мультиплексирование
- Выдача готовых мультиплексов в сеть.
Как было отмечено ранее, коммутация в рамках ГС Luminato осуществляется по IP. Каждый приемный модуль шасси по своей архитектуре представляет собой IP-стример. О работе шасси в таком режиме было упомянуто выше. Стоит отметить, что поскольку функция скремблирования интегрирована в шасси, то уже полученный на входном интерфейсе сигнал можно скремблировать перед дальнейшей передачей на другие модули или в IP-сеть. Такая возможность дает большую гибкость при построении распределенных систем, о чем речь пойдет ниже.
С точки зрения DVB-процессинга платформа Luminato - это независимая система. Все операции с потоками и PSI/SI информацией доступны на самом шасси. После настройки выходных потоков с QAM-модулятора шасси может сгенерировать таблицу NIT, c добавлением LCN. SDT-таблицы собираются автоматически на основе дескрипторов, с добавлением имени канала на кириллице. Интегрированные возможности работы с EIT, могут сделать головную станцию независимой от внешнего источника EPG.
Выходные модули представляют из себя 4-х канальные QAM-модуляторы, в зависимости от общей архитектуры построения головной станции весь DVB-процессинг можно перенести на них, формируя готовые потоки. Источником сигнала для них является IP-multicast, полученный как с приемных модулей, так и из внешней сети через GE port. Каждый выходной модуль представляет из себя мультиплексор, выходными интерфейсом, которого параллельно с up-конвертором, может быть GE-порт. Через него можно передавать сформированные на модуляторах мультиплексы в IP-multicast.
Рисунок 4. Пример построения ГС.
На сегодняшнем этапе своего развития платформа Luminato позволяет закрыть все потребности в создании сервисных таблиц для выходных сервисов. С появлением EPG-модуля пропала потребность во внешних серверах для работы с EPG-информацией в XMLTV формате.
Формирование таблицы NIT происходит автоматически на основе настройки модуляторов и мультиплексов. Вручную необходимо расставить только номера каналов для LCN.
Формирование таблиц SDT так же происходит на основе конфигурации выходных сигналов. Включая кириллические имена сервисов.
Формирование таблиц TDT/TOT на основе системного времени шасси, которое может быть синхронизировано с несколькими внешними источниками.
Формирование таблиц EIT процесс комплексный и подразумевает несколько подходов. Источником программы передач могут служить как приходящие вместе с принимаемыми сервисами EIT таблицы, так и преобразуемый в транспортный поток специально размеченный текстовый файл.
Первый подход наиболее простой технически, для этого от принимаемого оборудования требуется на этапе демультиплексирования «читать» содержимое EIT потока и выделять отдельным PID-ом программу передач для конкретных сервисов. Чтобы получить корректные потоки в выходных мультиплексах необходимо чтобы мультиплексор мог собирать входящие EIT-потоки в один. Если это сделать на уровне мультиплексирования PID-ов, то все они свалятся в одну «кучу» генерируя ошибки в потоке. Мультиплексор должен аналогично прочитывать поля EIT-таблиц, устанавливать связи с сервисами, собирая одну общую таблицу для каждого выходного мультиплекса. Таким образом выглядят функции работы с EIT на модулях Luminato. Каждый входной модуль может мультиплексировать из приходящего мультиплекса информацию EIT для каждого сервиса, после чего на выходном мультиплексоре все «одиночные» EIT PID, можно собрать в общий поток. На рисунке ниже показана смысловая схема распределения EIT потоков между входными и выходными мультиплексами.
Рисунок 5. Формирование EIT-таблиц, путем ремультеплексирования
Такой подход оправдан в случае, когда все интересующие нас сервисы приходят вместе с программой передач. Это часто справедливо для принимаемых со спутника или наземного эфира программ. Если каналы принимаются только таким образом, то этим подходом можно ограничится. Программы, формируемые на локальных студиях в регионе вещания или приходящие по IP в виде MPEG-TS, не содержат своих EIT таблиц. Для обеспечения программой передач таких сервисов необходимо на головной станции декодировать текстовую программу в поток EIT. Для этой задачи нужно отдельное устройство, которое должно автоматически подгружать текстовые файлы и формировать из них выходные потоки.
В шасси Luminato может быть установлен EPG-модуль, который может на себя взять весь спектр задач, связанных с формированием программы передач. Он собирает информацию для нужных сервисов из всей приходящей на каждое шасси данной ГС EIT информации (со всех входных интерфейсов) и делает ее доступной для работы, чтобы перераспределить эту информацию между сервисами в выходных интерфейсах. На модуле присутствует отдельные Ethernet port для подключения к сети, через которую он может загружать текстовые файлы с программой передач (формат XMLTV), формировать из них EIT потоки и добавлять их к выходным мультиплексам.
Рисунок 6. Формирование EIT-таблиц путем добавления XMLTV-файлов.
Таким образом на одном шасси, без применения внешних серверов, можно реализовать всю PSI/SI информацию, включая регулярную загрузку программы передач из внешних источников.
Когда сеть оператора кабельного ТВ на столько велика, что включает в себя несколько населенных пунктов, то возникают задачи по распределению вещания между ними с наименьшими затратами. Использовать в каждом городе полноразмерную головную станцию, со своим антенным-полем для спутникового и наземного приема, приемниками, модулями для работы PSI/SI-информацией, серверами условного доступа не всегда целесообразно.
Каждый модуль Luminato использует для обмена потоками IP-интерфейс. Модули могут использовать для связи как внутреннюю шину шасси, так и IP-сеть через GE-порты. При этом появляется возможность построения как архитектуры с одним местом приема и несколькими ГС, так и одной ГС с несколькими местами приема. А также целый ряд вариаций: «точка-точка», «точка-многоточка», «многоточка-точка» и другие.
Один из примеров такой архитектуры показан на рисунке ниже, в ней используется одна центральная головная станция, которая осуществляет прием сервисов из различных источников, демультиплексирование, дескремблирование, фильтрация и переназначение PID, вставка таблиц PSI/SI и EPG, скремблирование, мультиплексирование. Выдача в сеть готовых сигналов для региона установки производится на региональных головных станциях. При распределенной архитектуре состав оборудования и лицензий на головных станциях будет минимальным, что скажется на уменьшении стоимостных показателей как Центральной, так и Региональных ГС.
Рисунок 7. Распределенная система с центральной ГС.
Распределенная архитектура позволяет повысить надежность работы сети DVB. На рисунке ниже показана схема с двумя головными станциями, которые осуществляют прием сигналов. Конечно глобальные проблемы, связанные с выходом из строя антеннами не так часты, как единичные пропадания сервиса, но в случае их возникновения сервис может прерваться на непредсказуемо долгое время. Выход из строя системы электропитания в здании ГС, пожар и другие ЧС, все эти события могут лишить ТВ-сервисов абонентов на неопределенный срок. Такая схема страхует и от временного ухудшения условий приема в одном из регионов, например, сильная гроза или снегопад. Так же подобную схему можно применить в случае, когда требуется расширение антенного поля, а конфигурация текущего местоположения не позволяет этого сделать, тогда можно организовать отдельную приемную площадку в другом месте.
Рисунок 8. Распределенная система с двумя приемными ГС.
Построение внешних сетей, агрегация контента по IP-сетям, а также его распространение – это задачи, требующие повышенного, по сравнению с традиционным применением, качества сетей передачи данных. К сожалению, оно есть не всегда, и часто бывает, что нет возможности повлиять на эту ситуацию, особенно если канал связи арендуется. Одним из возможных решений проблем, связанных с недостаточным качеством IP-сетей является применение технологий FEC. Сейчас эти стандарты (ProMPEG CoP#3 / SMPTE 2022-1) используются операторами ТВ-услуг повсеместно. Оператор кабельного телевидения может получать со стороны поставщика ТВ-контента сигнал, кодированный FEC. Платформа Luminato обеспечивает такую возможность с помощью специальных FEC-модулей. Модуль занимает один стандартный слот и в один момент времени он может либо принимать кодированный FEC сигнал, либо кодировать FEC-ом сигнал для дальнейшей передачи его в IP-сеть.
Если в распределенной системе на сети присутствуют такие проблемы как одиночные, групповые потери пакетов, нарушение последовательности пакетов, которые влекут за собой деградацию ТВ-сервисов, то модули FEC-коррекции, установленные со стороны источника и приемников сигнала, будут эту ситуацию кардинально изменять в лучшую сторону. Подробнее об этой технологии рассмотрено в публикации "Практический опыт применения FEC-коррекции для решения проблемы деградации MPEG-потоков в IP-сети".
Для обеспечения непрерывности сервисов, на базе платформы можно организовать несколько сценариев резервирования на уровне оборудования и сервисов.
1. Горячая замена функциональных модулей, без необходимости перенастройки.
2. Дублирование Ethernet интерфейсов для организации резервирование «по направлению».
3. Возможность установки резервного блока питания, по схемам от 1+1 до 6+1 резервирования.
Рисунок 9. Схема резервирования блоков питания.
4. Для систем с высоким уровнем критичности (например, сегмент ГС отвечающий за выдачу в сеть сервисов, или прием наиболее рейтинговых программ) можно организовать резервирование всего шасси по схеме 1+1. Два шасси соединяются через специальный интерфейс Hear beat. В случае выхода из одного шасси, или появления предупреждений, сигналов тревоги резервное шасси моментально забирает всю работу на себя, сигнализируя об этом. Можно сразу приступить к решению проблем с основным шасси без прерывания сервисов на переключение или замену модулей.
Рисунок 10. Схема соединения резервирования 1+1.
5. Резервирование сервисов. На случай пропадания единичных сервисов, можно организовать резервирование по сервисам, указав для основной программы резервный источник. В случае возникновения проблем с основным источником сигнала, переключение происходит автоматически без дополнительного участия оператора. Для каждой программы может быть задано до четырех резервных источников с разными приоритетами. Возврат на основную программу может быть произведен вручную или автоматически по возобновлению работы основного источника.
На схеме ниже показана глобальная схема резервирования, с применением упомянутых сценариев.
Рисунок 11. Резервирование в сетях ГС Luminato.
