Universidade Federal do Rio de Janeiro

Escola Politécnica

MBA em Engenharia de Computação Avançada (MBCA)

IPTV: Uma visão inicial sobre conceito, tecnologia e mercado

Autores:

Disciplina:

Jorge Eduardo CalvelliSávio GonçalvesRicardo Áreas

TV DigitalProfessor: Lisandro Lovisolo

Rio de Janeiro, Maio de 2012

Resumo

O objetivo desse trabalho é o estudo inicial da tecnologia IPTV, abordando suas principais características técnicas, diferenciar o conceito de IPTV e WEB TV e fazer um apanhado do cenário atual do mercado. Será apresentado um estudo das três principais arquiteturas IPTV adotadas. É apresentada a plataforma Ginga, que devido as pesquisas realizadas no Brasil, projeta um destaque na exploração de IPTV para o país. Quanto ao mercado de IPTV, serão apresentadas taxas de crescimento globais, que mostram um crescimento de 28% no número de assinante e que colocam a China na liderança dessas estatísticas de crescimento. O Brasil aparece em um cenário de crescimento que estimasse levá-lo a deter 42% da receita com IPTV na América Latina até 2014.

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Palavras Chave: IPTV, Arquitetura IPTV, Ginga.

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1. Introdução

O surgimento da internet e sua evolução tecnológica possibilitaram que veículos de comunicação tais como jornais, rádios e TV, obtivessem novas formas de atingirem o público.

Nesse trabalho será tratado o conceito de convergência multimídia de voz, vídeo e dados (internet e televisão) abordando o tema IPTV e analisando algumas de suas principais características.

De forma resumida, IPTV (Internet Protocol Television) é a programação de TV através da rede IP (Internet Protocol), fazendo a interação entre TV, vídeo e Internet [1], sendo assim, um novo método de transmissão de sinais televisivos. Tal como acontece com o VOIP, a IPTV utiliza-se do protocolo IP como meio de transporte de seu conteúdo.

Um engano comum é confundir IPTV e WEB TV, pois, apesar da semelhança, apresentam conceitos distintos. As duas tecnologias baseiam-se no ambiente IP, mas funcionam de forma diferente. A IPTV é similar a TV a cabo ou via satélite, por exemplo, necessitando de uma rede dedicada e gerenciada para transmissão da programação. É necessário um receptor (set-top box) conectado ao aparelho de televisão A IPTV também prevê a entrega do conteúdo com garantia de qualidade. A WEB TV faz uso da internet pública para entregar seu conteúdo ao usuário final, normalmente visualizado no próprio computador.

Algumas características da IPTV:

Depende de uma conexão Banda Larga (no mínimo 4 Mbps.);

A banda destinada ao IPTV não interfere na banda de internet;

Conteúdo enviado em streaming com garantia de qualidade na entrega;

Conectividade da TV com a internet usando infra-estrutura dedicada, paralela à da internet pública;

Distribuição do conteúdo é fechada.

Algumas características da WEB TV:

Conteúdo é visto principalmente no computador;

Programação pode ser enviada por download;

Streaming sem garantia de qualidade na entrega do conteúdo;

Distribuição do conteúdo via internet é livre.

Um grande benefício observado com o IPTV é a interatividade, já que os consumidores passam a ter maior controle sobre a programação a ser assistida, podendo receber apenas programas selecionados sob demanda.

Para as empresas de telecomunicação, o IPTV surge como a oportunidade de se tornarem Triple Players, ou seja, provedoras de telefonia, internet e televisão, assim como já são muitas das Operadoras de TV a cabo no país.

A seção “Tecnologia”, a seguir, apresentará os tipos de arquiteturas utilizadas pelo IPTV. A seção “Mercado de IPTV” apresentará informações relativas ao cenário de mercado do IPTV. Fechando o trabalho, serão apresentadas as conclusões do que foi apresentado neste estudo.

2. Tecnologia

Arquitetura

Como dito anteriormente, O serviço IPTV consiste na transmissão do sinal de vídeo, voz e dados, por meio da utilização do protocolo IP, utilizado na Internet. Para o transporte do sinal IPTV na rede IP podem ser usados os protocolos TCP, UDP e RTP, que integram a arquitetura IPTV. A transmissão de TV é feita em broadcast, ou seja, o sinal de vídeo é enviado a um grande número de usuários.

A arquitetura IPTV deve ser capaz de implantar essa comunicação broadcast, podendo utilizar, para tanto, os protocolos RSTP ou IGMP V2. O conteúdo de vídeo na arquitetura IPTV pode ser implementado de forma centralizada ou distribuída, de acordo com a arquitetura escolhida para o projeto.

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A seguir é apresentada a avaliação de três arquiteturas IPTV, realizada por DUQUE (2007) e publicada no site TELECO [4].

A arquitetura tipo A

A arquitetura IPTV tipo A define um alto nível padrão para a entrega de vídeo, dados e de serviços da voz (triple-play), sobre uma rede de acesso utilizando a tecnologia de ADSL2/ADSL2+. A arquitetura IPTV do tipo A é ilustrada na figura abaixo:

Figura 1: Arquitetura IPTV Tipo A.

Distribuição de Vídeo Descentralizada: Essa forma de distribuição de vídeo reduz o tempo de acesso do usuário e a operadora pode implantar instâncias intermediárias numa estrutura distribuída hierarquicamente. Os servidores armazenam o conteúdo, que é popular em sua área de atuação, e os segmentos iniciais dos programas mais acessados. Nessa distribuição de arquitetura, há um servidor que é responsável pela localização dos programas disponíveis em todo o sistema, ilustrado na figura abaixo.

Figura 2: Distribuição de vídeo descentralizada.

Codificação MPEG-1: O requisito básico para provimento de serviços de vídeo é a utilização de mecanismos de compressão dos sinais. O MPEG-1 (padrão ISO/IEC 11172) provê resolução de 352x240 pixels NTSC e de 352x288 pixels PAL. É necessária uma taxa de pelo menos 1 Mbit/s a 1,5 Mbit/s, para se obter qualidade de Video Cassette Recorder (VCR) com MPEG-1. Middleware: O Middleware se refere às plataformas de software que integram as várias partes do controle da solução de vídeo sobre IP desde a disponibilização dos serviços e aprovisionamento dos clientes até a bilhetagem. Mais a frente será apresentado o Ginga como um exemplo de Middleware. Protocolo TCP: O TCP é um protocolo orientado à conexão que fornece um serviço confiável de transferência de dados fim a fim. O TCP provê meios para que o receptor possa determinar o volume de dados que o transmissor pode enviar, ou seja, controlar o fluxo dos dados. Isso é muito importante, quando o fluxo de dados for de vídeo, não ao vivo.O mecanismo de controle de fluxo baseia-se no reconhecimento e no envio do número de octetos que o receptor tem condições de receber (tamanho da janela de recepção), contado a partir do último octeto da cadeia de dados recebido com sucesso.Com base nessa informação, o transmissor atualiza sua janela de transmissão, ou seja, calcula o número de octetos que pode enviar antes de receber outra liberação. Nesse caso, tem-se uma quantidade grande de informações trocadas na rede IP para um grande número de usuários IPTV, aumenta o processamento dos equipamentos e pode, ainda, ampliar a vazão dos enlaces até o headend. O protocolo TCP apresenta uma overhead que varia de 20 bytes a 24 bytes. Protocolo de Sinalização IGMP: O IP Multicast baseado em Internet Group Management Protocol (IGMP) possibilita maior eficiência na utilização da rede. O IGMP permite a distribuição de conteúdo a um grande número de usuários sem causar impactos na rede, pois o tráfego é enviado somente a um Group Destination Address (GDA).Os clientes utilizam o IGMP para se registrar e receber um determinado grupo multicast. Por meio do IGMP, o cliente pode manifestar sua intenção de se juntar, aceitar ou deixar um streaming do grupo multicast.

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Só clientes registrados para um GDA específico são influenciados pelo tráfego multicast. Uma das características do IPTV é a transmissão em broadcast, já que o conteúdo é enviando a uma grande quantidade de usuários. Esse protocolo é de suma importância para esse tipo de aplicação. Distribuição do Serviço IPTV: A recomendação H.610 do ITU é baseada na arquitetura de distribuição xDSL. A arquitetura do sistema e o equipamento do cliente definem uma arquitetura de alto nível padrão para a entrega do vídeo, dos dados e dos serviços da voz, em uma rede de acesso de ADSL2/ADSL2+.

Figura 3: Recomendação H.610.

A arquitetura tipo B

Figura 4: Arquitetura IPTV tipo B.

Distribuição de Vídeo Centralizada: Numa arquitetura centralizada, o vídeo é enviado do headend central até o set-top box do usuário. Todo o tráfego de vídeo vai fluir a partir de um link conectado ao headend; esse link deve ser capaz de suportar picos elevados de tráfego.Essa arquitetura apresenta um problema em relação ao tempo de resposta do usuário, pois o

transporte vai fluir desde a área de centralização até a ponta final do cliente aumentada o delay entre o headend e o usuário final.O backbone de transporte nesse tipo de distribuição deve ser projetado para suportar uma grande quantidade de requisições de todas as áreas de atuação da operadora de Telecom. A figura abaixo ilustra a distribuição de vídeo.

Figura 5: Distribuição de vídeo descentralizada.

Codificação MPEG-2:  MPEG-2 oferece qualidade de DVD, com taxa de transmissão elevada e exigências típicas de 2 a 6 Mbit/s. Protocolo de Transporte RTP/UDP: O Real-Time Transport Protocol (RTP) tem o objetivo de padronizar a funcionalidade para aplicativos de transmissão de dados em tempo-real como vídeo, áudio, tanto em redes unicast como nas multicast, sem, entretanto garantir a qualidade de serviço QoS ou reservar recursos de endereçamento. O RTP roda sobre a camada UDP/IP, utilizando os serviços de multiplexação e cheksum do UDP e estabelecendo uma comunicação fim a fim. As porções de áudio e de vídeo, produzidas pelo aplicativo remetente, são encapsuladas em pacotes RTP. Esses, por sua vez, são encapsulados em um segmento UDP. O protocolo RTP apresenta um overheadde 12 bytes. Porém, nessa arquitetura, o RTP é transmitido com utilização do protocolo UDP, que tem um overhead de 8 bytes. Protocolo de Sinalização RSTP: O RTSP ou Protocolo de Fluxo Contínuo em Tempo Real (Real-Time Streamins Protocol RFC 2326) é de domínio público e permite a interação cliente e

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servidor, entre a fonte do fluxo de mídia a taxa constante (servidor) e o usuário (transdutor). Essa interatividade vem da necessidade de o usuário ter um maior controle sobre a reprodução da mídia.As funcionalidades do RTSP resumem-se às manipulações de execução do arquivo, similarmente às funcionalidades que um aparelho reprodutor de CD disponibiliza para se ouvir música gravada. Ele permite que um transdutor controle a corrente de mídia através de comandos de: pausa e reinicio; retrocesso e avanço rápidos e reposicionamento da reprodução. Distribuição do Serviço IPTV: Esse tipo de distribuição permite a verificação da distribuição do vídeo e entrega do serviço, com a recomendação H.610+ DSL Fórum. Nessa arquitetura é possível ter além da rede ADSL como acesso, as redes PON (Passive Optical Network) para distribuição.

A arquitetura tipo C

Esta arquitetura tem sido pesquisada e utilizada no Brasil por operadoras que estão implementando o serviço de IPTV. A arquitetura IPTV tipo C é ilustrada na figura abaixo, e detalhada a seguir:

Figura 6: Arquitetura IPTV tipo C.

Como a maior parte dos componentes é comuns às demais arquiteturas, serão descritos apenas os que são diferentes. Codificação MPEG-4: O MPEG-4 oferece qualidade de DVD e HDTV, com taxas de transmissão inferiores às previstas no MPEG-2. Apresenta mais precisão na estimativa dos movimentos do sinal de vídeo do IPTV e, ao contrário do MPEG-2 , é uma tecnologia proprietária, isto é, requer licenciamento de uso. 

Protocolo de Transporte UDP: Streams MPEG são transportados diretamente sobre uma rede IP, com utilização de UDP e com protocolo de sinalização IGMP. A distribuição de vídeo sobre redes IP pode ter um custo alto, em termos de banda e de recursos de rede.O uso do protocolo de transporte UDP é ideal para transporte de sinais IPTV, porque não exige confirmação do recebimento do pacote, reduzindo assim o tempo de resposta e aumentado a velocidade de processamento. O protocolo UDP possui um overhead de 8 bytes.

Tabela comparativa das arquiteturas

ArquiteturaIPTV

Protocolo de

Transporte

Overhead[byte

s]

Consumo do

Protocolo

por Pacote MPEG[188

bytes]

A TCP/IP 44 23,41%

B RTP/UDP/IP

40 21,27%

C UDP/IP 28 14,89%

 

Distribuiçãode V ídeo

Atraso

Custo de

Transmissão

A Descentralizada

<  Menor

B Centralizada

>  Maior

C Descentralizada

<  Menor

 Compact

ação CustoTaxa no

ADSL[Mbit/s]

A MPEG-1 Menor 1,5 a 5

B MPEG-2 Médio 3 a 10

C MPEG-4 Maior 0,064 a 4

 Tabela 1: Comparação entre arquiteturas.

Ginga

Ginga é o nome do Middleware Aberto do Sistema Nipo-Brasileiro de TV Digital (ISDB-TB) e Recomendação ITU-T para serviços IPTV. Ginga é constituído por um conjunto de tecnologias padronizadas e inovações brasileiras

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que o tornam a especificação de middleware mais avançada. 

O ambiente de apresentação Ginga-NCL é o subsistema lógico obrigatório do Ginga, responsável pela execução de aplicações declarativas NCL. As aplicações são entregues para o Ginga-NCL pelo subsistema “Núcleo Comum Ginga” (Ginga-CC).

A arquitetura Ginga permite a adição de extensões opcionais. Por exemplo, o ambiente de execução Ginga-J, responsável pela execução de aplicativos Java. TVs Conectadas, ou Broadband TVs,  também podem definir extensões para implementação de seus serviços. Serviços IPTV específicos, tais como VoD, etc., são exemplos de outras extensões possíveis. Ginga NCL oferece serviços NCL para todas as extensões por meio de uma API bem definida.

A arquitetura e as facilidades Ginga foram projetadas para serem aplicadas a sistemas de radiodifusão e receptores terrestres de radiodifusão. Adicionalmente, a mesma arquitetura e facilidades podem ser aplicadas a sistemas que utilizam outros mecanismos de transporte de dados (como sistemas de televisão via satélite ou a cabo).

Figura 7: Arquitetura Ginga.

3. Mercado de IPTV

Na Europa e nos Estados Unidos, o mercado de IPTV apresenta um crescimento constante, com transmissões comerciais realizadas desde o final de 2005. Em geral, são serviços complementares à atual oferta de TV a cabo e Internet banda larga, com a possibilidade de ler e responder e-mail pela TV e ter um conteúdo personalizado, com direito a filmes e seriados na hora em que o consumidor quiser, sem programação ou horário fixo.

De acordo com o relatório “IPTV: Short Report Q4 2001” [10], o número de assinantes de IPTV em todo o mundo cresceu aproximadamente 28%

em 2011, enquanto a taxa apurada em 2010 era de 35%, o que representa uma queda de 7% sobre a taxa de 2010. No final de 2011, o número total de assinantes de IPTV ficou em pouco mais de 58,2 milhões.

Ainda de acordo com o relatório [10], a China é o país com mais assinantes ultrapassando um total de 13 milhões de usuários. Em 2011, a China ultrapassou França que até 2010 liderava o ranking dos países com mais participação no mercado de IPTV. No momento a França ocupa o segundo lugar com uma participação em torno de 11,8 milhões de assinantes.

Gráfico 1: 10 principais países em IPTV

Tabela 2: Taxa de crescimento de assinantes (em milhões)

No Brasil, assim como lá fora, quem lidera o movimento de IPTV são as operadoras de telefonia. Entretanto, por causa das regulamentações (no Brasil, pela Anatel) as operadoras não podem atuar no mercado de televisão convencional ou a cabo. Como elas têm a infra-estrutura de banda larga pronta e em constante expansão, a única saída para oferecer televisão com qualidade digital, e cobrar por isso, é por meio da IPTV.

Em reportagem publicada no site IpNews [11], muitos problemas de implementação e infraestrutura devem ser resolvidos, antes que o

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sistema seja veiculado no País. Dentre as questões levantadas há o conceito do Set-top Box-STB (conversor) ser caro, a banda larga de usuário final baixa, restrição de banda no backbone (sistemas internos de elevadíssimo desempenho para comutar os diferentes tipos e fluxos de dados, sendo voz, imagem e texto), melhorias na distribuição de dados (multicast) e, principalmente, investir em segurança contra pirataria e uso indevido de imagens.

Segundo artigo publicado no site IDGNOW [7], até 2014 o Brasil responderá por 42% da receita prevista com TV móvel via internet na América Latina, o que deverá corresponder a 700 milhões de dólares em receita com serviços de transmissão de TV via internet (IPTV) por meio de suas redes 3G. O artigo ressalta ainda, que o Brasil é de longe o país mais competitivo da região, que os investimentos em rede 3G e a crescente oferta de smartphones colaboraram para um aumento da oferta de TV sob demanda via internet. Além disso, o desenvolvimento da plataforma Ginga deverá posicionar o Brasil como líder tecnológico nesse segmento.

As seguintes operadoras de telefonia já estão em fase de testes para prestação do serviço IPTV em suas redes IP:

GVT: Lançou em 2012 o seu serviço de TV por assinatura, que de forma híbrida, abarca DTH + IPTV com suporte a VOD (Video On Demand).

Brasil Telecom: A Brt já lançou seu primeiro serviço de video, o Videon, como estratégia para entrar no mercado de IPTV.

Oi Telefônica: Já está implantando sua rede

de fibra óptica, atualmente esta comercializando IPTV e banda larga com 30Mbps.

CTBC COPEL Telecom: A COPEL Telecom

está lançando seu serviço de internet de 100Mbps, serviços de VOIP com parceria com a SERCOMTEL, e futuramente IPTV, serviço 3Play sobre infra-estrutura de fibras ópticas e GPON.

4. Conclusão

Com relação a tecnologia adotada, após a análise da avaliação do desempenho de cada uma das configurações arquiteturais, observou-se que a arquitetura mais satisfatória para desenvolver uma

rede IPTV que atende, ao mesmo tempo, as necessidades dos usuários e os requisitos dos provedores é a do tipo C.

No tocante ao cenário do mercado de IPTV no mundo, apesar de uma pequena redução na taxa crescimento entre 2010 e 2011, ainda assim houve um crescimento de 28%, com China liderando essa estatística de crescimento. Segundo a estatística de crescimento de assinantes (tabela 2), a tendência é de que esse incremento de usuários continue a ocorrer principalmente na Rússia, que apresentou uma taxa de crescimento de 131% em 2011.

No Brasil estimasse um crescimento considerável até 2014, quando o país passaria a responder por 42% da receita oriunda da exploração de IPTV, na América Latina. Porém, alguns obstáculos como regulamentação e infra-estrutura precisam ser ultrapassados para torna esse cenário factível.

5. Referências

[1] IPTV Brasil, Portal Teleco - http://www.teleco.com.br/iptv.asp, acessado em Abril/2012

[2] Portal Laboratório Tubo de Ensaio - http://www.fafich.ufmg.br/tubo/criacao/iptv/novas-midias-e-internet/a-iptv-no-brasil/, acessado em Abril/2012

[3] Portal Laboratório Tubo de Ensaio - http://www.fafich.ufmg.br/tubo/criacao/iptv/novas-midias-e-internet/iptv-nao-e-web-tv/, acessado em Abril/2012

[4] DUQUE, L.H., IPTV: Avaliação de Arquiteturas em Redes de Banda Larga, Portal Teleco, 2007, http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialiptv/default.asp, acessado em Abril/2012 [5] http://www.ginga.org.br/pt-br/inicio, , acessado em Abril/2012

[6] http://www.abnt.org.br/imagens/Normalizacao_TV_Digital/ABNTNBR15606-5_2008Ed1.pdf, , acessado em Abril/2012

[7] http://idgnow.uol.com.br/mobilidade/2010/01/13/brasil-tera-42-do-mercado-de-iptv-movel-na-america-latina-em-2014/#&panel2-1, , acessado em Abril/2012

[8] pt.wikipedia.org/wiki/IPTV, acessado em Abril/2012[9] REBELO, PAULO, IPTV começa a chegar ao

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Brasil, 2007, http://tecnologia.uol.com.br/especiais/ultnot/2007/09/21/ult2888u185.jhtm, acessado em Abril/2012.

[10] IPTV: Short Report Q4 2001, 2012, http://point-topic.com/dslanalysis.php, acessado em Abril/2012.

[11] O difícil percurso do IPTV no Brasil, 2009, http://www.ipnews.com.br/telefoniaip/index.php?option=com_content&id=16384&task=view, acessado em Abril/2012

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