Napredna digitalna tv srednji sloj interaktivna tv iptv

Napredna digitalna tv – srednji sloj, interaktivna tv, iptv Connected TV IPTV

Svet koji se menja

Uvod u Connected TV • Connected TV uređaji (često danas nazivani Smart TV uređajima) predstavljaju DTV prijemnike i STB koji imaju mogućnost pristupa internetu korišćenjem Wi. Fi ili Ethernet sprega. • Connected TV uređaji omogućavaju korišćenje OTT (Over –the-Top) servisa poput: – TV-sadržaja koji se doprema posredstvom interneta (stream ili download) - Internet TV – Socijalnih internet servisa – Web servisa opšte namene • IPTV (Internet Protocol Television) • Hibridna televizija

Konvergencija Traditional TV Display STBDisplay (Tuner + Browser [+DVR]) STB(Tuner) STB (Tuner ++ DVR)+ VOD) Display Second Display Screen STB (Browser) Internet TV • Jedan od poslednjih izazova Internet TV tehnologija je bežična veza (Wi. Fi) • Internet TV path takođe donosi web sajtove i socijalne medije na TV ekran • Second Screen dodaje nove mogućnosti korisničke interakcije • Nova paradigma je portabilnost sadržaja na više platformi

Connected. TV servisi • • Roku Boxee Apple TV Android TV WD TV Live Platforme za igru Većina novih prijemnika PC, tableti, smartphone

Social TV i Second Screen • Facebook, Twitter kao aplikacije • Specijalizovani Social TV servisi – Tunerfish, Miso, Snappy. TV, Clipsync, Tv. Plus, Vualla, Nielsen Media-Sync, Get. Glue, i drugi • Servisi za “sinhronizovani“ sadržaj – Audio Content Recognition (ACR) – Interaktivnost emitera i korisnika – Sinhronizovani sadržaj, prikazan mimo glavnog ekrana (“živ” ili odložen - time-shifted) • Koncept “Najboljeg dostupnog ekrana” – Redistribucija sadržaja unutar kuće – Gledanje na tabletu ili na TV-u – Upravljanje TV-om i izbori sadržaja sa mobilnog uređaja

Hibridna televizija • Broadcast sadržaj + broadband proširenja • Danas postoji više predloženih formata – – – – Hbb. TV (u Evropi) Hybrid-Cast (NHK) Media Fusion (Sony) MPEG Media Transport (MMT) Open Hybrid TV (OHTV, Koreja) Cable. Labs Enhanced Television (EBIF) Yahoo Connected TV

IPTV – Pojam i stanje l l l Tehnologija je još uvek u razvoju, međutim, standardizacija počinje da daje vidljive rezultate Digitalna TV se isporučuje korišćenjem mrežnih tehnologija ranije korišćenim uglavnom za povezivanje računara. Koriste se Internet Protocol stek (najvažniji su http, rtsp, igmp), ali i nove tehnologije adaptivnog striminga (HLS, MPEG-DASH) Izuzetno važni Qo. S - ‘quality of service’ aspekti (pouzdanost, trajnost rada) Prikaz može biti “živ” ili unapred snimljen (na zahtev – on demand) Obično se doprema preko kontrolisane/zatvorene mreže (managed/closed network, walled garden) Broj provajdera se povećava munjevitom brzinom

Arhitektura IPTV sistema Head End Upravljanje emisionim prijemom Striming server Video ruter Transkoder / Konvertor (rezerva) Transkoder Udaljeni srednji sloj (OTT Middleware) EPG / Naplata Upravljanje Qo. S Upravljanje STB / DHCP / TR-069 Programska podrška u televiziji i obradi slike 2 – Šk. 2015/2016 Video TCP/IP Menadžment 10

IPTV - Pojmovi l l l Head End – Skup opreme na strani IPTV operatera koji omogućava uslugu korisnicima CDN (Content Delivery Network) – Mreža za isporučivanje audio / video sadržaja; obezbeđuje pristup konkretnim striming sadržajima (TV uživo, video na zahtev) Transkoder / Konvertor: Konvertuje video i audio formate iz jednog kodnog formata u drugi CA (Conditional Access) – DRM (Digital Rights Management); generiše dozvole i rukuje pristupom zaštićenom (skremblovanom) sadržaju Udaljeni srednji sloj (OTT Middleware) obezbeđuje sve funkcionalnosti srednjeg sloja neophodne klijentskim aplikacijama: prijava na nalog, spiskovi servisa, posluživanje aplikacija, elektronski vodič kroz program i sl. Programska podrška u televiziji i obradi slike 2 – Šk. 2015/2016 11

IPTV je različita od Internet televizije Za internet televiziju, TV sadržaj se takođe isporučuje korišćenjem tehnologija koje se koriste za računarske mreže, sa Internet Protocol stekom (http, rtsp, igmp, HLS, DASH) l Međutim, nema ‘quality of service’ mehanizama. Robustnost i kvalitet nisu garantovani. l Obično se isporučuje posredstvom širokopojasnog interneta sa otvorenim pristupom (un-managed network) l Razlika je u „oblačiću“ sa slajda 9; u slučaju IPTV u pitanju je odvojena, upravljana (managed) IP mreža (Intranet); u slučaju Internet TV to je otvoreni Internet Npr. You. Tube, BBC i. Player, Netflix © BBC 2008 l

Managed vs Unmanaged mreža • Kontrolisane (managed) mreže omogućavaju: – Zauzimanje propusnog opsega (bandwidth allocation) – Kontrolisanje zahtevanog protoka (Contention Ratio) – odnos maksimalnog zahteva za propusnim opsegom nasuprot dostupnog propusnog opsega – Kontrolisanje emitovanog sadržaja – Qo. S zahtevi • Otvorene (unmanaged) mreže se odlikuju: – Varijabilnim protokom podataka – Visokim odnosom zahtevanog i dostupnog protoka (trenutno oko 20: 1) – Manja kontrola nad isporučivanjem sadržaja – Slaba kontrola nad aspektima kvaliteta servisa (Qo. S)

IPTV – Pregled sprega za prenos Protokoli - http (progresivno, ili adaptivno – HLS, MPEG-DASH) - rtsp - igmp

Prednost IPTV nad emitovanjem • Dvosmerna komunikacija je u suštini tehnologije (jednostavna implementacija tehnologija Vo. D – video na zahtev) • Mogućnost veće personalizacije servisa i targeted marketinga • Dodatne mogućnosti: – Prenos glasa preko IP (Voice over IP) – Preporučivanje programa / slanje poruka – Chat u vezi sa TV programom • Konvergencija / Triple-play – internet, televizija i telefon

Prednosti i mane IPTV Efikasnost • • Visoka brzina isporuke sadržaja Dvosmernost – isporuka na zahtev Niža cena Head-End-a Brz odziv (u slučaju kvalitetne izvedbe) Krhkost / nepouzdanost • Često se isporučuje korišćenjem User Data Protocol (UDP) • Zavisi od propusnog opsega IP mreže • Zavisi od brojnih mrežnih komponenti • Zavisi od konfiguracije na mreži

Zamerke IPTV korisnika • Zamerke na kvalitet slike: – – – Zamrzavanje slike Bloking efekat Često niži kvalitet od očekivanog Distorzije / pikselizacije Brz pokret rezultuje smanjenjem framerate • Zamerke na kvalitet zvuka – Gubitak zvuka – Sinhronizacija sa videom – Izražene razlike u jačini zvuka u zavisnosti od sadržaja koji se emituje • U ranijim implementacijama predugo vreme izmene programa (čak 3 -4 sekunde), rešava se korišćenjem Fast Channel Change (FCC) tehnologija

Ključni protokoli u IPTV l Request HTTP Firefox, Internet Explorer (hyper-texttransfer-protocol) l l Response Adaptivni HTTP striming: HLS, MPEG-DASH RTSP (real time streaming protocol) play pause Real Player, Windows Media Player (streamed video) record l IGMP (internet group management protocol) - Povezivanje na multicast stream (TV kanal) - Izmena sa jednog na drugi kanal © BBC 2008

Moderna televizija kod korisnika Cast uređaj Internet TV DVB-T 2 ADSL DVB-S ADSL modem Wi. Fi ruter Home Gateway Wi. Fi Hibridni IPTV STB IPTV Intranet / LAN Kućni NAS Second screen Programska podrška u televiziji i obradi slike 2 – Šk. 2015/2016 19

Second screen Najčešće predstavljaju aplikacije na uređajima koji nisu TV: tableti, pametni telefoni, laptop i PC računari l Ovi uređaji izvršavaju Second Screen aplikacije za nešto od sledećeg: l l l l Internet televizija Socijalna interakcija Pristup metapodacima (IMDb, Wikipedia i sl) Pristup portal aplikaciji IPTV operatera, u sinergiji sa STB uređajem Pristup Smart Home aplikaciji Upravljanje lokalnim uređajima (npr. TV Remote) ili Cast Mogu obavljati interakciju sa TV uređajem u lokalnoj mreži, ili putem Internet servisa Programska podrška u televiziji i obradi slike 2 – Šk. 2015/2016 20

Cast protokol Protokol za kontrolu multimedijalnih sistema (TV, zvučnici) l Omogućava prirodnu vezu između Second Screen aplikacija (na PC računaru, smart telefonu, tabletu) i npr. TV prijemnika l Sadržaj pronađen u bilo kojoj aplikaciji se „šalje“ multimedijalnom uređaju na reprodukciju l Metode Cast protokola l Striming; aplikacija strimuje sadržaj bez transkodovanja na uređaj koji ga reprodukuje; na primer, lokalni video snimak može biti reprodukovan na TV prijemniku l URL casting; aplikacija zadaje URL uređaju, koji ga razrešava odgovarajućom Internet TV aplikacijom i reprodukuje sadržaj direktno sa Interneta l l Najpopularnija izvedba: Google Cast (Chromecast uređaji) Programska podrška u televiziji i obradi slike 2 – Šk. 2015/2016 21

Home Gateway l Osim Wi-Fi pristupa Internetu i umrežavanja uređaja u kući, može omogućavati jednu ili više sledećih funkcionalnosti: Konverziju emisionog protokola, tako što omogućava da primljeni satelitski ili zemaljski (DVB-S, DVB-T) signal strimuje posredstvom IP mreže bilo kom multimedijalnom uređaju u kući l Omogući interakciju sa kućnom arhivom multimedijalnih sadržaja, u obliku NAS (Network Attached Storage) uređaja, posredstvom DLNA/UPn. P protokola l Omogući dodatnu interakciju sa senzorima, svetlima, bravama, klimatizacijom, i drugim uređajima, u kontekstu „pametne kuće“ i omogući aplikacijama kontrolu nad kućom l Programska podrška u televiziji i obradi slike 2 – Šk. 2015/2016 22

Adaptivni striming preko HTTP (1/2) Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) • • Jedini međunarodni standard ove vrste, razvijan od strane MPEG grupe počev od 2010, objavljen 2012. kao ISO/IEC 23009 -1 (2 nd edition od 2013) • Kao protokol koristi HTTP, a opisuje tehniku striminga u kojoj se delovi prenosnog toka (chunks) isporučuju u različitim bitskim brzinama (bitrate) zavisno od dostupnog protoka ka klijentu (bandwidth). Sadržaj je MPEG-4 ili spakovan u MPEG 2 -TS • Sadržaj se deli u sekvencu od više HTTP segmenata (svaki dužine od nekoliko sekundi), i to tako da su obezbeđene sekvence različitog kvaliteta / bitskih brzina • MPEG-DASH klijent odlučuje o sledećem segmentu zavisno od uslova na mreži, tj. Opredeljuje se za segment najveće bitske brzine koju može da reprodukuje bez zastoja u reprodukciji

Adaptivni striming preko HTTP (2/2) Crveni blokovi su definisani u okviru MPEG-DASH-a

MPEG-DASH – MPD opis <? xml version="1. 0" encoding="utf-8"? > <MPD xmlns: xsi="http: //www. w 3. org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="urn: mpeg: DASH: schema: MPD: 2011" xsi: schema. Location="urn: mpeg: DASH: schema: MPD: 2011" type="static" media. Presentation. Duration="PT 12 M 34. 041388 S" min. Buffer. Time="PT 10 S" profiles="urn: mpeg: dash: profile: isoff-live: 2011"> <Period> <Adaptation. Set mime. Type="audio/mp 4" segment. Alignment="0" lang="eng"> <Segment. Template timescale="10000000" media="audio_eng=$Bandwidth$-$Time$. dash" initialisation=" audio_eng=$Bandwidth$. dash"> <Segment. Timeline> <S t="667333" d="39473889" /> <S t="40141222" d="40170555" />. . . <S t="7527647777" d="12766111" /> </Segment. Timeline> </Segment. Template> <Representation id="audio_eng=96000" bandwidth="96000" codecs="mp 4 a. 40. 2" audio. Sampling. Rate="44100" />

HTTP Live Streaming - HLS • HTTP Live Streaming (HLS) je protokol za striming razvijen od strane Apple-a • Radi po sličnom principu kao MPEG-DASH – sadržaj se preuzima korišćenjem HTTP protokola, sadržaj se deli u male datoteke prenosnog toka dok klijent može da bira između različitih bitskih brzina • Koristi se standardni MPEG 2 -TS koji se razbija u delove • Koristi M 3 U plejliste (m 3 u 8) za opis sadržaja

HLS – M 3 U plejlista #EXTM 3 U #EXT-X-STREAM-INF: PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=150000, RESOLUTION=416 x 234, CODECS="avc 1. 42 e 00 a, mp 4 a. 40. 2" http: //example. com/low/index. m 3 u 8 #EXT-X-STREAM-INF: PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=240000, RESOLUTION=416 x 234, CODECS="avc 1. 42 e 00 a, mp 4 a. 40. 2" http: //example. com/lo_mid/index. m 3 u 8 #EXT-X-STREAM-INF: PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=440000, RESOLUTION=416 x 234, CODECS="avc 1. 42 e 00 a, mp 4 a. 40. 2" http: //example. com/hi_mid/index. m 3 u 8 #EXT-X-STREAM-INF: PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=640000, RESOLUTION=640 x 360, CODECS="avc 1. 42 e 00 a, mp 4 a. 40. 2" http: //example. com/high/index. m 3 u 8 #EXT-X-STREAM-INF: PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=64000, CODECS="mp 4 a. 40. 5" http: //example. com/audio/index. m 3 u 8 Plejliste se „ugnježđuju“, odnosno svaka bitska brzina ima dalju plejlistu koja definiše tačan spisak segmenata.

Poređenje HLS i MPEG-DASH Apple HLS MPEG DASH Video format H. 264 + drugi (agnostičan je) Audio format AAC, MP 3 AAC + drugi (agnostičan je) Format kontejnera / segmenata MPEG-2 TS MP 4 Fragmenti + MPEG-2 TS Fajlovi na serveru Jedan fajl jedan segment Kontinualni fajl (višesegmentni) ili svaki segment u jednom fajlu Sve u istom segmentu ili u različitim segmentima / adaptacionim skupovima Audio/Video/Text multipleksiranje Segmentacija i isporuka na emisionoj strani Različiti proizvođači, mogu se koristiti standardni HTTP serveri ili striming server, npr. Helix Apple i. OS, Quick Time X i vlasničke implementacije koje podržavaju HLS MPEG klijenti Zaštita sadržaja AES-128 enkripcija Fleksibilno (npr. . Open. Mobile. Alliance or Ultra. Violet ili neki komercijalni DRM: Verimatrix, Playready) Tipično trajanje segmenta 10 sekundi Fleksibilno Reprodukcija sadržaja

• Tehnologije brze izmene kanala (1/2)(Fast Channel Change – FCC), Tehnologije brze izmene kanala odnose se na mogućnost izuzetno brze zap operacije zahvaljujući keširanju dela prenosnog toka • Rešenje se zasniva na postojanju posebnog poslužioca, koji se naziva FCC Server, koji skladišti poslednjih 10 -ak sekundi svakog PES-a u emisionom paketu (za sve servise) u kružnim baferima. • DTV uređaj se prijavljuje u multicast grupu na IPTV mreži, dok istovremeno od FCC servera zahteva bafer koji sadrži PES za naredni kanal, što se isporučuje znatno brže • Kada pristigne PES od strane IPTV mreže, obavlja se „zašivanje“ (stitching), i korisnik ne primećuje da je izvor PES-a promenjen sa FCC na IPTV mrežu

Tehnologije brze izmene kanala (2/2)

Standardizacija IPTV tehnologija • Postoji više standardizacionih tela – IETF, IMS (ITU & ETSI). • Postoji više foruma za razvoj tehnologija – Open IPTV Forum, IMS Forum • Proces standardizacije je uglavnom vođen od strane proizvođača uređaja, dok provajderi servisa veoma sporo “hvataju priključak”. • Postoji više različitih pristupa koje se međusobno delimično preklapaju. Nijedan pristup nije u stanju da samostalno odgovori na IPTV zahteve, pristupi se prepliću i moraju se kombinovati, dok su neki pristupi i dalje nepotpuni. • Postojeći servisi koriste proprietary tehnologije, gde biraju od postojećih pristupa – veliki broblem za proizvođače STB

DVB-IPTV • DVB-IPTV predstavlja skup otvorenih tehničkih specifikacija razvijenih od strane DVB projekta koji imaju za cilj da olakšaju isporuku digitalnog TV sadržaja korišćenjem Internet Protokola preko bi-direkcionih širokopojasnih mreža. • DVB-IPTV uključen je u DVB specifikacije srednjeg sloja (DVB-MHP i GEM) • DVB-IPTV pokriva tri oblasti: – STB/PVR na IP mrežama – definisanje standarda za automatsko povezivanje i podešavanje STB koji je povezan na IP mrežu – prenos MPEG prenosnog toka preko IP, otkrivanje i odabir servisa, upravljanje na daljinu i ažuriranje softvera i sl. – Home Networking – definisanje podskupa postojećih standarda za upotrebu u DVB IP kućnoj mreži (podskup DLNA/Upn. P) – Proširenja DVB-MHP

DVB-IPTV na ISO OSI

DVB-IPTV protokol stek

• DVB-IPTV servis za preuzimanje sadržaja Content Download Service - CDS

Open IPTV forum – arhitektura mreže

Open IPTV forum – DAE • Definiše Declarative Application Environment, kao skup API-ja za omogućavanje IPTV od strane srednjih slojeva i aplikacija. • Definiše i aspekte aplikacije, poput životnog ciklusa. • Usvojen, npr. od strane Hbb. TV (biće više reči u okviru predavanja o Hbb. TV)

IPTV u arhitekturi STB – TS slučaj RTSP ili HTTP Ethernet 802. 3 Wi. Fi 802. 11 U/I A/D slika A/D zvuk DVB prenosni tok IP to TS U/I podaci Blok za pristup prenosnom toku (TS interface) Centralni procesor (CPU) Digitalna slika U/I podsistem Analogna slika D/A konverzija slike Video dekoder Digitalni zvuk Analogni zvuk D/A konverzija zvuka Audio dekoder Filtrirani prenosni tok PSI/SI Private Data Demultiplekser prenosnog toka PES Video PES Radna memorija Audio PES PSI/SI Private Data