multimedia e internet -estado del arte en iptv- alberto los santos

7/25/2019 Multimedia e Internet -Estado Del Arte en Iptv- Alberto Los Santos

1/8

UNIVERSIDAD DE VIGO: MULTIMEDIA E INTERNET Junio de 2009 1

AbstractLos sistemas de televisin por Internet han tenido

un tremendo xito desde su aparicin. Las empresas que ofrecen

servicios de Internet, han visto cmo IPTV les permite desplegar

un nuevo conjunto de aplicaciones sobre la misma

infraestructura, permitiendo rentabilizar ms an sus redes ya

desplegadas, compitiendo contra otras opciones como la

televisin digital terrestre y la televisin por satlite, para

intentar ocupar el lugar dejado por la emisin analgica. Por

otra parte, existen nuevos programas que permiten compartir

contenidos multimedia en vivo entre usuarios, aprovechando las

caractersticas de las redes peer-to-peer. As, los usuariosdemandan progresivamente ms calidad, y mayor ubicuidad

para acceder a estos servicios, por lo que la IPTV est en

continua evolucin, intentando cubrir los requisitos, aunque la

heterogeneidad de las tecnologas y arquitecturas hace que no

siempre sea posible ofrecer la calidad de servicio deseada.

Index Terms Internet, IPTV, multimedia, P2P, streaming,

Video-on-Demand

I. INTRODUCCIN

N el presente documento haremos una revisin del estado

del arte de la tecnologa IPTV(Internet ProtocolTelevision). IPTV es considerada la killer application[1] enel Internet actual y futuro, por esta razn est centrando grancantidad de esfuerzo por parte de los investigadores einversin por parte de las empresas ISP (Internet ServicesProviders). Por ejemplo, en Espaa, Telefnica ofertaImagenio [15], Jazztel ofrece Jazztelia TV [16] y Orangedispone de Orange TV [17]. Como vemos en la figura 1, losservicios en Internet evolucionan, y con ellos tambin losrequisitos necesarios para soportarlos.

Estos proveedores de acceso a Internet basan su estrategia

comercial en ofrecer tres servicios en uno, el denominado

Triple Play, dando acceso a Internet de alta velocidad, voz(llamadas telefnicas) y vdeo (televisin) sobre la mismaarquitectura. De esta forma pretenden sustituir a la televisinanalgica, y competir con la televisin por cable y por satlite.As, estos servicios estn permitiendo obtener un ARPU(Average Revenue Per User) significativo, pero a costa desaturar sustancialmente la red.

Por otra parte, existen iniciativas no comerciales, que basansu sistema en redes mesh (en malla) y/o P2P (peer-to-peer).

De esta forma, mediante diversos algoritmos de enrutamientode los datos, compresin de la informacin y gestin de la red,consiguen hacer llegar la informacin al usuario. En estossistemas, algunos nodos actan como elementos enrutadores,

permitiendo hacer un uso ms eficiente del ancho de banda alcompartir los recursos. Algunas de estas iniciativas han tenido

bastante repercusin, como veremos ms adelante.En ocasiones es difcil ofrecer una calidad aceptable al

usuario final, debido a los altos requisitos en cuanto a anchode banda, retardo, disponibilidad Adems, lascaractersticas de estas arquitecturas, donde los nodos seconectan a travs de muy diversas tecnologas, con enlacesasimtricos de subida y bajada de datos, con una alta

variabilidad, saliendo y entrando del sistema en cualquiermomento, hacen que no sea sencillo desplegar los servicios.As, veremos qu problemas existen en estas redes.

Para realizar el estudio, haremos una aproximacin bottom-up del sistema, describiendo una arquitectura genrica, y

posteriormente revisando las distintas capas, desde las msbajas hasta las ms altas. Este trabajo se organiza de lasiguiente forma, en el siguiente captulo se har una brevedescripcin del concepto IPTV, y se ofrecer una arquitecturade referencia, nombrando los distintos nodos y/o actores. Enel mismo captulo, se introducirn las distintas tecnologas decomunicaciones que se integran en estos sistemas.

Posteriormente, se hablar de las redes core, y se tratar dedetallar las distintas posibilidades en cuanto a la organizacinde los nodos de la red, revisaremos los conceptos de redesmesh y redes en rbol. En el captulo III, trataremos doscaractersticas importantes, la calidad de servicio y laseguridad en estos sistemas. En el captulo IV, se tratar elQoE, la calidad de la experiencia de usuario, un concepto dems alto nivel relativo a la percepcin del contenido por partedel usuario final. Despus, en el captulo V, enunciaremos losdistintos tipos de servicios que engloba el trmino IPTV,dando algn ejemplo de los mismos. En el captulo VI, seexplican los desafos que an quedan por tratar en este mbito,

junto con las perspectivas de futuro. Por ltimo, en el captuloVII, se presentan las conclusiones.

Estado del arte en IPTV

Alberto Los Santos Aransay, [email protected]

E

Fig. 1. Evolucin de las aplicaciones y requisitos en Internet [2].


2/8


II. IPTV Y ARQUITECTURA DE REFERENCIA

Aunque IPTV recoja el trmino protocolo en su nombre, enrealidad el concepto engloba ms que eso. Es un sistemacompleto mediante el cual la seal de televisin es entregada alos usuarios sobre el protocolo IP (Internet Protocol). Estesistema est formado por los servidores del contenido,encargados de codificar la seal (por ejemplo, en MPEG-2 oMPEG-4/H.264), y fragmentarla encapsulando los paquetes

para ofrecerlos en la red IP core, mediante multicast o unicast.Esta red ncleo agrupa los flujos de vdeo codificado endiferentes canales. El trfico IPTV puede ser protegido deotros trficos de datos, para garantizar un nivel apropiado deQoS. El ltimo enlace hasta la red del hogar encargado dedistribuir los datos, voz, y vdeo, puede ser hecho a travs dedistintas tecnologas fsicas (FFTx, xDSL, WLAN, WIMAX,etc.) Por ltimo, los Set Top Boxes, u otros dispositivos

multimedia se encargan de decodificar la informacin, ypresentarla al usuario. sta es una abstraccin simplificada delas distintas arquitecturas reales que podemos encontrarnos, en

base a todas las tecnologas IP heterogneas que existen.

Las tecnologas de red determinan las capas fsicas y deenlace en el modelo OSI, en definitiva las capas ms bajas. Engeneral, podramos ver esta conjuncin de redes como unasola, una red global IP. sta es la tendencia actual, la NGN

(Next Generation Network) que engloba la evolucin de lasredes de telecomunicacin y acceso telefnico con el objetivode lograr la congruencia de los nuevos servicios multimedia.Para poder transmitir un canal de televisin en calidadestndar, es necesario un ancho de banda aproximado de 2-5Mb/s, mientras que para lograr transmitir un canal en altadefinicin (HDTV) se necesitan de 5 a 10 Mb/s [3],dependiendo del cdec usado. Veamos cules son lastecnologas ms usadas en la siguiente seccin.

A. TECNOLOGAS DE COMUNICACIONES

En la transmisin desde el servidor al cliente, pueden actuardiversas tecnologas, tanto cableadas como inalmbricas.

Entre las cableadas podemos encontrar [3]:

- Ethernet: La comunicacin basada en el estndar IEEE802.15 [18] sobre cable de categora 5 funciona deforma satisfactoria en redes de rea local (LANs),debido a su alta tasa de datos (superior a Gb/s) y altafiabilidad. El mayor problema es que la instalacin de

este tipo de cables no suele ser habitual en las casas.- MoCA: La Alianza Multimedia sobre cable Coaxial

(Multimedia over Coax Alliance [19]) es una de lasmuchas iniciativas de la industria que promueven el usode cable coaxial para distribuir la seal digital de vdeoa una tasa de 100 Mb/s. Los equipos de TV deben estarsituados generalmente cerca de la boca de distribucinde la seal, y de nuevo, no es habitual que exista pre-instalacin de esta red.

- HomePlug AV: Esta alianza promueve el uso de la lneaelctrica del hogar [20] para realizar la distribucin delos datos, ya que los cables de la red elctrica es el

medio cableado ms disponible. El ltimo estndar,HPAV, puede alcanzar una tasa de 200 Mb/s, pero estared sufre mucho nivel de ruido e interferencias, que

provocan decaimientos. Esto unido al hecho de que losadaptadores son caros, hace que este mtodo no seamuy empleado.

- HomePNA: La alianza Home Phoneline NetworkingAlliance [21] (HPNA), promueve el uso de la lnea detelfono. El estndar 3.0 consigue una transferenciamxima de datos base de 128 Mb/s (extensible a 240Mb/s), usando la lnea de telfono y cables coaxiales. Elcable trenzado de cobre por s solo no ofrece gran anchode banda, y al no estar pensado para servicios

multimedia, no suelen estar bien localizados.

En cuanto a las tecnologas inalmbricas, podemosconsiderar:

- IEEE 802.11n: El nuevo sub-estndar [22] dentro de lafamilia 802.11 (WLANs), especifica ratios decomunicacin de hasta 540 Mb/s en un alcance de 50metros, en las bandas libres de 2,4 y 5 GHz. As, unnico AP puede cubrir una casa entera, pero tambinest ms expuesto a interferencias debido a esteincremento en la distancia de comunicacin.

- Ultra Wideband: El trmino UWB se usa para referirse

a cualquier tecnologa de radio que usa un ancho debanda mayor de 500 MHz o del 25% de la frecuenciacentral. La FCC (Federal CommunicationsCommission) permite este tipo de comunicaciones sobrela banda de 3,1 a 10,6 GHz emitiendo a muy baja

potencia, obteniendo tasas de transmisin de 55 a 480Mb/s, con un alcance de 10 metros. El corto alcance ylas bajas emisiones hacen que esta tecnologa seaadecuada para el entorno del hogar, aunque enocasiones requiera desplegar ms puntos de acceso.

- Millimeter Wave (mmWave): La FCC aprob tambinel uso libre de la banda de 57 a 64 GHz con potenciasde hasta 40 dBm (EIRP). El grupo de trabajo IEEE802.15.3c fue formado en marzo de 2005 para

Fig. 2. Arquitectura genrica IPTV [1].


3/8


desarrollar una capa fsica alternativa para las WPANs.Prototipos basados en mmWave pueden alcanzar msde 2 Gb/s en distancias de 1-2 metros. El problemaviene dado por las altas frecuencias usadas, las cualesafectan en comunicaciones con obstculos intermedios,

impidiendo el traspaso de la seal a travs de paredes.- WiMAX: Son las siglas de Worldwide Interoperability

for Microwave Access.El estndar IEEE 802.16 [23] sepresenta como una alternativa para dar servicios debanda ancha en zonas donde el despliegue de cobre,cable o fibra por la baja densidad de poblacin presentaunos costes por usuario muy elevados (zonas rurales).Existe una banda licenciada entre los 2,5 y 3,5 GHz, yotra libre de 5,8 GHz. En comunicaciones estticas sehan obtenido ratios reales de hasta 70 Mbps con radiosde clula de hasta 6 Km.

- Comunicaciones celulares: En esta categora se agrupan

todas las tecnologas de comunicaciones celularesmviles. GSM (Global System for MobileCommunications) tena como principal caracterstica lacapacidad de transmitir datos adems de voz, a unavelocidad de 9,6 Kbit/s. En 2001 surge la 2.5G, latecnologa ms notoria de esta generacin es el GPRS(General Packet Radio System), capaz de coexistir conGSM, pero ofreciendo servicio portador ms eficiente

para el acceso a redes IP como Internet. La velocidadmxima de GPRS es 171,2 Kbit/s aunque en la prcticano suele pasar de 40 Kbit/s de bajada y de 9,6 Kbit/s desubida. Ms tarde surgieron ya las tecnologas 3G yUMTS (Universal Mobile Telecommunications System)

a la cabeza, con una velocidad mxima de 2 Mbit/s encondiciones ptimas, que permiten desplegar serviciosmultimedia ms novedosos. Estas tecnologas permitenconectividad ubicua, aunque a tasas ms bajas que otrasya explicadas.

B.

CORENETWORKS

Las redes core, incorporan las funciones de transporte y deinteligencia desde el servidor hasta un punto intermedio, antesde ser distribuidas al usuario final. En IPTV estn

principalmente basadas en los mecanismos MPLS, GMPLS ymulticast [1].

- MPLS (Multiprotocol Label Switching) es un

mecanismo de transporte de datos estndar creado por laIETF (RFC 3031 [24]), que opera entre las capas deenlace y de red del modelo. Fue diseado para unificarel servicio de transporte de datos en redes basadas encircuitos y basadas en paquetes, pudiendo ser utilizado

para transportar diferentes tipos de trfico, incluyendotrfico de voz y de paquetes IP. As, el protocolo agregaetiquetas en las cabeceras de los paquetes antes de serenviados por la ruta correspondiente usandoconmutacin en lugar de enrutado, de forma similar alos protocolos ATM. De todas formas, estas etiquetasno sirven para identificar el tipo de contenidotransmitido, por lo que los ISPs no pueden priorizar este

trfico de datos. Las VPNs y la ingeniera de trfico sonlas principales aplicaciones de MLPS.

- GMPLS (Generalized MPLS) es una extensin delmecanismo para aadir sealizacin y control delenrutado en el dominio de paquetes, tiempo, longitud de

onda, fibra, etc. permitiendo gestionar las conexiones,recursos y QoS extremo a extremo. As, GMPLS es unprotocolo ms efectivo en los servicios de banda anchae IPTV, puesto que otorga un mayor control a todos losniveles de la arquitectura.

- Respecto a multicast, permite entregar informacin a ungrupo de nodos al unsono (figura 3), por medio de los

protocolos RTP/TCP/IP. As, permite ahorrar ancho debanda tanto en las redes core como en las redes deacceso, ya que generalmente existe un alto porcentajede probabilidad de que varios usuarios en la misma redaccedan al mismo programa. Este mtodo es muyapropiado para la multidifusin de contenidos en

streaming sobre IP, pero sufre de problemas deescalabilidad cuando la red dispone de un gran nmerode usuarios y grupos. De este modo, no existe ningunaaplicacin comercial desplegada en Internetcompletamente multicast, exceptuando algunaslimitadas en localizacin y redes privadas.

C.

ESTRUCTURAS DE LASREDES YENRUTAMIENTO

La base de la arquitectura de red IPTV [4] es ofrecer losservicios de vdeo con un mnimo QoS garantizado al menorcoste posible de red (ancho de banda). Multicast y otros

protocolos relacionados son una opcin para reducir estecoste, pero como se ha comentado, est an en estudio sudespliegue a larga escala. As, las miradas han recado sobrelos sistemas P2P de intercambio de archivos, para intentarrescatar los posibles beneficios y aplicarlos en los sistemas dedistribucin de TV. Adems, otras arquitecturas como las delos servicios D&P (Download and Play) se basan en modosBest Effortpara implementar sus servicios.

Los sistemas comerciales ofrecen sus servicios sobre redesen rbol multicast. De esta forma, envan la informacinapoyndose sobre servidores dedicados para tener una rplicade los contenidos, y salvar posibles errores mediante

redundancia.

Fig. 3. IP Multicast [1].


4/8


Los sistemas IPTV P2P [5], pueden ser distribuidos enrbol o malla. Los sistemas IPTV P2P en rbol, implementanun esquema de distribucin estructurado, con nodos padre ehijos. En principio, desde el origen del contenido se ofrece lainformacin, cada nodo recibe los datos de su nodo padre, que

a su vez puede ser la fuente del contenido o un cliente ms. Sila estructura es estable, y no hay gran rotacin de nodos, estossistemas no requieren mucho overhead, ya que los paquetes sereenvan de nodo a nodo sin necesidad de mensajes desealizacin. Por el contrario, en entornos con alta tasa deentrada y salida de nodos, el rbol debe ser destruido yreconstruido continuamente, lo que requiere un overheadconsiderable. Adems, los nodos deben almacenar lainformacin durante el tiempo necesario para reparar el rbol,evitando as prdida de paquetes.

En los sistemas P2P implementados mediante un esquemamesh, cada nodo tiene que contactar a un subgrupo de nodos

para obtener los fragmentos necesarios. Cada nodo debeconocer qu fragmentos poseen los dems nodos, yexplcitamente solicitarlos. Este tipo de esquemas requierenoverhead, en parte debido al intercambio de mapas de las

partes almacenadas, y en parte debido al proceso de peticinde los fragmentos. Debido al hecho de que cada nodo se basaen muchos otros para obtener el contenido, los sistemas enmalla ofrecen gran resistencia ante fallos. En el lado negativo

podemos encontrar que requieren buffers muy grandes, paraalmacenar los fragmentos que pueden ser solicitados por todoslos demspeers.

Por ltimo, explicaremos el funcionamiento de los sistemasDownload & Play. Estn basados en una descarga progresiva

desde un servidor Web, de forma que el buffer del usuario seva completando con datos hasta que llega a un lmitesuficiente, desde el cul ya se puede reproducir el vdeo. Si elratio de reproduccin supera al de descarga, hay que retrasarla reproduccin hasta que el buffer se complete lo suficiente

para no tener que congelar la imagen. Esta estrategia es unaalternativa para ofrecer contenidos multimedia en entornostotalmente heterogneos. Youtube [25] por ejemplo, est

basado en una arquitectura similar. D&P puede acercarse a laexperiencia de la TV bajo demanda si se le incluyen controlesde interactividad, como por ejemplo rebobinado, reproduccinrpida, etc.

III. QoSY SEGURIDAD

Existen diversos mdulos transversales al sistemanecesarios para su correcto funcionamiento (figura 4). Paradesplegar satisfactoriamente servicios IPTV es necesariodisponer de QoS (Quality of Service) para vdeo, voz y datos.Las mtricas [1] que definen la calidad de servicio para vdeoincluyen jitter, nmero de paquetes fuera de orden,

probabilidad de prdida de paquetes, probabilidad de error enla red, tiempo de unin multicast, retardo, etc. Las mtricas

para voz incluyen jitter, retardo, ratio de prdida de paquetesde voz, y MOS (Mean Opinion Score), un parmetro que

refleja la opinin subjetiva del usuario. Las mtricas de

calidad de servicio relativas a los servicios IPTV incluyen ladisponibilidad de canal, tiempo de comienzo del visionado,tiempo de retardo en el cambio de canal, fallo en el cambio decanal, etc.

Estas mtricas son ms estrictas cuanta mayor calidad deimagen y sonido sea ofrecida/demandada, por lo que siqueremos ofertar servicios ms avanzados, las redes que lossustentan deben estar ms controladas. Garantizar la calidadde servicio est directamente relacionado con la gestin deltrfico en los servicios IPTV. Para el trfico de bajada, seofrecen servicios diferenciados para los usuarios, para el

trfico de subida, el trfico del usuario es monitorizado deforma que se pueda controlar el acceso para garantizar la QoS.En los servicios IPTV, cuando un usuario solicita al sistema

cambiar de canal, enva una peticin de nuevo canal. Cuandoel sistema acepta la peticin mediante el control de admisin,construye un rbol multicast, para enviar la voz y vdeo alusuario. El objetivo de gestionar el trfico es poder soportarde forma eficiente los requisitos de QoS para distintosservicios, incluyendo polticas SLA (Service LevelAgreement), planificacin, control de flujo, etc. pudindoseimplementar de forma centralizada o distribuda.

La seguridad en los sistemas IPTV es un aspecto crucial,puesto que principalmente en aquellos soportados por redesP2P, un fallo puede provocar cadas parciales o totales delsistema. As de manera similar a las aplicaciones P2P deintercambio de archivos podemos distinguir tres categoras

principales [6]:- Ataques por inundacin de trfico, en los que pueden

dar lugar a rechazos de acceso (ataque DoS, Denialof Service) a suscriptores del servicio.

- Acceso no autorizado y ataques enmascarados, en loscuales se puede robar el servicio (ToS, Theft ofService), disfrutndolo en lugar del subscriptor,adems de comprometer informacin restringida.

- Eavesdropping (escuchas secretas), intercepcin y

modificacin de informacin, los cuales pueden dar

Fig. 4. Arquitectura Orientada a Servicios [12].


5/8


lugar a DoS, ToS, y de nuevo captura de informacinconfidencial.

Para intentar combatir estos ataques, son necesariosmecanismos de control de acceso especficos, que seencarguen adems de validar el contenido ofrecido por los

nodos, comprobar que no es un vdeo ilegtimo, conimgenes no apropiadas, etc.

IV. QoE:CALIDAD DE EXPERIENCIA DE USUARIO

Quality of Experience o calidad de experiencia de usuarioes una medida del cliente sobre el servicio, cercana a lacalidad de servicio, ya que cuantifica el funcionamiento delmismo, pero de forma subjetiva y a alto nivel. La calidad deservicio se centra en estudiar medidas sobre prdida de

paquetes, retardos entre diversos puntos y acciones, etc.,mientras que la QoE afecta ms a la visin del usuario,

congelacin de la imagen, pixelacin, desfase entre audio yvdeo, etc.

La televisin digital permite disponer de tcnicas msavanzadas de codificacin de seal, con distintas tasas decompresin (puesto que el canal disponible no es infinito),redundancia ante errores, etc. Los principales cdecs, comoMPEG2 y H.264 [7], utilizan tcnicas predictivas basadas enel movimiento entre dos frames tomados como referencia.As, es posible reducir las tasas de transferencia conservandouna calidad de imagen aceptable, y ser relativamente establesante un nivel de prdida de paquetes, de ah que QoS y QoEestn directamente relacionados, pero ante el ojo humano

puede que en periodos de prdida de paquetes, no se aprecieexcesivamente la disminucin de calidad.Para evitar la congelacin de la imagen [9], o la

interrupcin del servicio, se puede disponer de streams devdeo de distintas calidades para el mismo contenido, as envirtud del estado de la red, se podra cambiar a una calidadinferior en caso de saturacin, o una calidad superior en casocontrario. En este sentido, existe tambin la alternativa de usarcodificacin de vdeo escalable [8] (SVC, Scalable VideoCoding), as se ofreceranstreamsde vdeo complementarios,que unidos daran una seal de alta calidad, mientras que deforma separada la calidad sera suficiente para su visionado.Esta opcin requiere mayor procesado y complejidad de

codificacin/decodificacin, tanto en origen como en destino,por lo que an no est muy extendida, ya que dificulta lageneracin y distribucin de contenidos en vivo.

Las tcnicas SVC estn siendo usadas tambin para latransmisin y adaptacin de contenidos en distintos formatosde dispositivos. No tiene sentido enviar la misma seal paraser reproducida en una televisin de 42 y un terminal mvilde 4, puesto que al pasar la seal de la televisin al mvil,deberamos hacer un re-escalado del vdeo, descartando

pxeles, habiendo cargado la red de forma intil. De igualforma, si cogisemos el vdeo preparado para el mvil eintentsemos reproducirlo en la televisin, veramos que la

calidad de la seal no es aceptable (an cuando la transmisin

de la seal se puede haber hecho sin errores, con unaexcelente QoS), por lo que la heterogeneidad de reproductoresincluye tambin una variante a tener en cuenta en los sistemasIPTV.

V.

SERVICIOS IPTVExisten muy diversos servicios en el rea IPTV, tanto

comerciales como no comerciales, que agruparemos enemisiones en vivo o vdeo bajo demanda. La televisin envivo a su vez funciona de distinta manera en los sistemascomerciales (que usan redes ms o menos dedicadas, y hacenuso de Set Top Boxes para decodificar la seal), que en lossistemas no comerciales, los cuales trabajan en modo BestEffort a travs de Internet. Por citar algunos de estos servicios:

- Imagenio: Es el nombre comercial de la televisindigital interactiva que ofrece Telefnica Espaa atravs de tecnologa ADSL y ADSL2+. Adems, en

modalidad de pago por visin, se ofrecen distintoseventos deportivos y pelculas de estreno. Estasltimas se ofrecen en la modalidad de vdeo bajodemanda.

- PPlive [26]: Es una red P2P de streaming de vdeocreada en Huazhong University of Science andTechnology, de China.

- PPstream [27]: Es tambin un software chino destreamingde vdeo P2P. Permite hacer broadcastdeprogramas de TV de forma estable y fluida,soportando hasta decenas de miles de usuarios almismo tiempo.

Actualmente para cubrir eventos especiales (generalmentedeportivos), ciertas cadenas de televisin ofertanretransmisiones en vivo a travs de sus pginas web. Porejemplo, TVE [28] en los pasados Juegos Olmpicos, odurante este mes Telecinco para cubrir la CopaConfederaciones de ftbol [29]. Estos servicios sondenominados WebTV, streamings en vivo, con un front-endde reproduccin sobre una web. Otro ejemplo, Digital Plustambin permite la compra de eventos desde su web, para suvisionado desde la misma plus.es. Otra alternativa es Ustream[32], una web que compuesta de diversos canales que recogenmultitud de emisiones en vivo de eventos. Creada en marzo de

2007, la web tiene ms de 1 milln de usuarios registrados,habiendo cosechado un tremendo xito para visionado deeventos online.

Los sistemas de vdeo bajo demanda (VoD, Video onDemand) [4], son aquellos que no envan informacin en vivo,sino que est previamente almacenada en algn buffer delsistema y el usuario solicita acceso. Tambin puedensubdividirse:

- Existen sistemas comerciales que ofrecen contenidosPremium o en modo taquilla (por ejemplo, pelculasde cine). Para acceder a los mismos el usuario debesolicitarlo expresamente, de forma que el sistema

haga el envo desde el comienzo (en modo unicast).


6/8


stos difieren de otros contenidos que tambin son depago, pero el usuario recibe imagen desde elmomento en que paga (por ejemplo, un partido de

ftbol, en el cual si ya ha empezado, el usuario nopodr ver el comienzo).- Tenemos los sitios web que almacenan y recopilan

vdeos. De forma que cuando el usuario los solicita,se almacenan en el buffer local. Estos servicios sonllamadosDownload&Play. Un ejemplo claro de estossitios es Youtube, el cul no es un sistema deTelevisin al uso, pero tiene muchas caractersticasen comn (streaming, IP, etc.) y cada vez ofrecevdeos ms actualizados. Una iniciativa similar, perocon un enfoque ms orientado a TV fue MobuzzTV[32], un conjunto de vlogs (vdeo blogs) que se

producan diariamente desde el 2004, con programas

de aproximadamente 5 a 10 minutos, con un ampliorango de temas como tecnologa, actualidad,tendencias y entretenimiento, disponible en variosidiomas. Este sitio cerr en noviembre de 2008, no

por falta de xito, sino por una descompensacinentre ingresos (por publicidad) y los gastos quesupone contratar el ancho de banda necesario paraeste tipo de transmisiones.

Sobre las plataformas comerciales comentadas se estnproponiendo nuevas mejoras, por ejemplo, en Imagenio existeTe lo perdiste. Un servicio que permite disfrutar de

programas de produccin propia de los principales canales

generalistas nacionales (La Primera, Cuatro y La Sexta) comosi se tratasen de contenidos de vdeo bajo demanda. As elusuario puede ver los contenidos de la ltima semana cuando

lo desee.En la figura superior, vemos una comparativa del volumende bsquedas en Google sobre los trminos indicados. Secomprueba como las tendencias de los usuarios varan, segnaparecen nuevos programas, u otros se quedan obsoletos. Adestacar el pico en junio de 2006, coincidiendo con el ltimomundial de ftbol, celebrado en Alemania.

VI. DESAFOS Y FUTURO

Hemos comprobado cmo la tecnologa IPTV est muyavanzada, hay muy diversas arquitecturas y propuestas, perose puede considerar que an no est madura. Existen anmucho trabajo a realizar alrededor de ella, intentandosolventar por ejemplo alguna de las siguientes carencias,relacionadas con las redes P2P en la mayora [10].

A. Disminucin del retardo de comienzo

Debido principalmente a los buffers del sistema, muchosnodos tardan entre 10 y 15 segundos en ser parte de la redP2P., y otros 10 y 15 segundos [33] (como mnimo) en poderlanzar el reproductor una vez llenado el buffer. Este hechoimpide adems un cambio de canal rpido y gil, por lo quecantidad de estudios se enfocan en disminuir estos tiempos deespera, que permitiran ofrecer mejor QoE al usuario [34].

Ustream.Continua el rpido crecimiento de la TVPR-Inside.com (Pressemitteilung) - Dec 18 2007

Ustream crece en $11.1 M Ad-Hoc-News (Pressemitteilung) - Apr 10 2008PPlive acusado de violar IPRChinaTechNews.com - May 8 2008

En vivo desde UstreamTechNewsWorld - Jan 20 2009

Ustream anuncia entretenimiento en vivo exclusivoPitchEngine (press release) - Feb 27 2009

Equipos Katalyst Media con Ustream para crear entretenimiento y vdeo en vivoPR-Inside.com (Pressemitteilung) - Apr 21 2009

Fig. 5. Tendencias de bsqueda en Google de los trminos: pplive, tvants, sopcast, ppstream y ustream [13].


7/8


B. Necesidad de mecanismos de incentivacin

En el caso de las redes P2P, slo una minora de nodoscoopera de forma altruista en los sistemas. Se ha demostrado[35] que ciertos sistemas requieren de 10 a 35 veces msancho de banda de subida que los datos que descargan. As, se

han estudiado esquemas para incentivar la cooperacin entrenodos, ya que los sistemas IPTV P2P necesitan de grandesanchos de banda para poder transmitir mltiples canales deforma simultnea, pero an no hay solucin estable [33].

C. Necesidad de infraestructura dedicada

Es habitual que en sistemas P2P de streaming multimedialos usuarios estn conectados por DSLs y cable, por lo que enconsecuencia disponen de menor tasa de subida que de bajada.Adems, esta tasa de subida suele ser menor que el ratio devisionado, por lo que los nodos con mayor ancho de bandasuelen cooperar con mayor tasa de la que consumen, paracompensar el dficit de recursos generado por los clientes con

menos recursos, actuando como nodos amplificadores [33].As, estos nodos amplificadores (y sus ISPs) se plantean hastaqu punto pueden colaborar, y les interesa hacerlo, anteniendo incentivos. Por tanto, las nuevas arquitecturas IPTVse plantean introducir infraestructura dedicada en los sistemasP2P para apoyar a los nodos con menos recursos, y no sobre-explotar a aquellos que disponen de mayor ratio detransferencia [34].

D. Soporte de altas tasas temporales y alta rotacin

En ocasiones, debido a eventos populares, las tasas de datosaumentan rpidamente, mantenindose durante un cortoespacio de tiempo. En estas situaciones, la primera dificultad

es la admisin de nuevos nodos, sin degenerar la calidad deservicio en los nodos ya conectados, el segundo problema esla subsanacin de las estructuras de la red cuando grancantidad de nodos se van del sistema. Esta situacin empeoracuando los nodos se desconectan justo despus de haber sidoadmitidos, al no haber logrado la calidad deseada.

Cuando la rotacin de nodos en el sistema es alta, existe ungran nmero de conexiones y desconexiones, el sistemanecesita readaptarse rpidamente para hacer llegar lainformacin a todos los nodos. En los sistemas IPTV esto seve agravado por los frecuentes cambios de canal. Los

problemas se pueden paliar mediante el uso de rboles dedistribucin redundantes [37], aunque otros trabajos proponenel uso de redes overlay en mesh [36], en vez de rbolesmltiples.

E. Soporte de clientes heterogneos

Como vimos en el captulo II, existe gran diversidad detecnologas de acceso, lo que provoca que puedadescompensarse el sistema, haciendo que un streamde vdeo

pueda saturar nodos con recursos limitados, y as degradar lacalidad en nodos ms potentes dependientes de los primeros.Como ya se ha citado, codificar los vdeos a distintascalidades en paralelo, para ser entregados en base a lascapacidades de los nodos puede ser la solucin. Una solucinms avanzada es la denominada layered coding [38][39].

F. Sincronizacin de la reproduccin en los clientes

En eventos en vivo puede suceder que los datos lleguen condistintos retardos a los usuarios, pudiendo ocurrir que alinteractuar entre los mismos, se estropeen la experiencia. Parasolucionarlo, se pueden usar tcnicas overlayy esquemas ms

eficientes de programacin de los contenidos [34].

G. Mejorar la comunicacin tras NATs y Firewalls

Ms del 50% de los nodos estn conectados a Internet trasNATs y firewalls, lo que puede empeorar el alcance de losmismos. As, para ofrecerles los servicios, es necesario disearesquemas ms eficientes [33].

Vemos que sobre las redes IPTV queda an mucho trabajoque realizar, y debilidades a tratar. Quizs el principal desafoes lograr ofrecer QoS, ya que el hecho de que los serviciossean ofrecidos a travs de Internet hace que dependan de lascondiciones del trfico en la red. Otro paso importante sera

lograr estandarizar IPTV, aunque en estos momentos no estcontemplado, al no ser obligatorio para investigar sobre l,

pero esto causa que en ocasiones haya inversionesinnecesarias y nuevos servicios que no pueden ver la luz. Paraobtener mejores condiciones, un avance sera lograr estabilizarlas lneas DSL, y conseguir mejores herramientas parauniformizar las conexiones y distribuir de manera mseficiente los paquetes introduciendo, por ejemplo, algunacomponente de localizacin en los datos y nodos.

Adems de mejorar las plataformas actuales, existeninvestigaciones que permiten hacernos una idea acerca de lastendencias de la tecnologa y sus nuevos servicios [7]:

-

Visionado en diferido: Este servicio permitira ver unprograma desde el principio an cuando el mismohubiese ya empezado, o hasta terminado. Sobre l, elusuario podra rebobinar o pausar el visionado, ycambiar a otro canal, ya que el servicio estconstruido sobre un buffer circular. Este sistema

permitira al usuario empezar a ver un programaligeramente ms tarde de su programacin real, yescoger eliminar los anuncios comerciales queexisten entre medio, por ejemplo.

- Grabador personal de vdeo en red: As, el usuariopodra seleccionar de antemano qu programas quierever de entre la programacin estndar de la TV,

haciendo que el sistema los almacene en la red parasu posterior visionado. De esta forma, el proveedordel servicio, podra conocer de antemano las

preferencias de los usuarios, y hacer uso de ellas.Por ltimo, detallar tambin un servicio actualmente en

desarrollo, que nos permite acercarnos al futuro de IPTV.Telefnica desarroll la primera plataforma de Televisin porADSL de Espaa, Imagenio. Actualmente Telefnica I+Dcontina sus actividades de investigacin en este campo, que

permitirn ofrecer Imagenio 3D [14], la evolucin del serviciode TV por ADSL de Telefnica que posibilitar a los usuariosvisualizar contenidos en formato tridimensional directamente

en el hogar.


8/8


VII. CONCLUSIN

IPTV engloba una gran cantidad de protocolos ytecnologas, aunque en una frase puede definirse como elenvo de seal de TV sobre redes IP. Hemos visto queexisten arquitecturas muy heterogneas, los ISPs y servicioscomerciales disponen de servidores dedicados, mientras quelas alternativas libres se basan principalmente en redes peer-to-peer. Los primeros deben ser capaces de lograr una calidadde servicio aceptable, para proveer cierta experiencia deusuario, ya que de ello depende lograr ms cliente. Por elcontrario, las arquitecturas P2P no comerciales, actan enmodoBest Effort.

Los servicios IPTV cada vez son ms utilizados, sobre todocoincidiendo con acontecimientos concretos (deportes,

ceremonias, etc.), siendo un xito el haber aprovechado laarquitectura de red ya existente, para poder desplegar estasnuevas posibilidades multimedia. An as, la red actual puedeconvertirse en un cuello de botella, en previsin deldespliegue futuros desarrollos con mayores requisitos, ya queactualmente ni siquiera los servicios comerciales puedenllegar a todos los hogares.

Por tanto, queda an mucho trabajo por hacer paraconseguir ofrecer la seal de TV a cualquier usuarioconectado a Internet mediante los distintos dispositivosmultimedia. En el futuro tendremos la red todo-IP, la cul

podr asegurar cierta homogeneidad de redes de acceso, pero

para ser capaces de desplegar los servicios del futuro, sernecesario que la red sea estable y cubra los requisitos queimpongan.

REFERENCIAS

[1] Y. Xiao, X.Du, J. Zhang, F. Hu y S. Guizani ,Internet ProtocolTelevision (IPTV): The Killer Application for the Next-GenerationInternet. IEEE Communications Magazine, Noviembre de 2007.

[2] Imagen extrada de: http://www.adslayuda.com/images/noticias/2914-Noticia/iptv.gif.

[3] E. Shihab, L. Cai, F. Wan y A. Guilliver, Wireless Mesh Networks forIn-Home IPTV Distribution. IEEE Network, Enero de 2008.

[4] Y. J. Won, J. Won-Ki, M. Choi, C. Hwang y J. Yoo, Measurement ofDownload and Play and Streaming IPTV Traffic. IEEECommunicaitions Magazine, Octubre de 2008.

[5] A. Sentinelli, G. Marfia, M. Gerla, L. Kleinrock, S. Tewari, Will IPTVRide the Peer-to-Peer Stream?. IEEE Communications Magazine, Juniode 2007.

[6] S. Vanhastel, R. Hernandez, Enabling IPTV: Whats Needed in theAccess Network. IEEE Communication Magazine, Agosto de 2008.

[7] N. Degrandem K. Laevens, D. Vleeschauwer y R. Sharpe, Increasing

the User Perceived Quality for IPTV Services. IEEE CommunicationsMagazine, Febrero de 2008.[8] J. Kim, T. Um, W. Ryu, B. Lee y M. Hahn, Heterogeneus Networks and

Terminal-Aware QoS/QoE-Guaranteed Mobile IPTV Service. IEEECommunications Magazine, Mayo de 2008.

[9] X. Hei, Y. Liu y K. W. Ross, IPTV over P2P Streaming Networks: TheMesh-Pull Approach. IEEE Communications Magazine, Febrero de2008.

[10] D. A. G. Manzato y N. L. S. da Fonseca, Peer-to-Peer IPTV Services.IEEE 2008.

[11] Y. Huang, Y. Chen, R. Jana, H. Jiang, M. Rabinovich, A. Reibman, B.Wei y Z. Xiao, Capacity Analysis of MediaGrid: A P2P IPTV Platformfor Fiber to the Node (FTTN) Networks. Enero de 2007.

[12] Imagen extrada de:http://www.nagravision.com/images/graphics/iptv/sol_iptv_quative.jpg

[13] Sitio web de Google Trends: http://www.google.es/trends[14] Extrada de: http://www.tid.es/que-hacemos/proyectos-

destacados/imagenio-3d[15] Web oficial de Imagenio: http://www.telefonica.es/imagenio-television[16] Web de Jazztelia TV: http://www.jazztelia.com/tv/[17] Web de Orange TV: http://tv.orange.es/[18] Grupo de trabajo de WPAN: http://www.ieee802.org/15/[19] MoCA Alliance: http://www.mocalliance.org/[20] HomePlug Power Alliance: http://www.homeplug.org/[21] Home Phoneline Networking Alliance: http://www.homepna.org/[22] Grupo de trabajo 802.11n:

http://grouper.ieee.org/groups/802/11/Reports/tgn_update.htm[23] Grupo de trabajo 802.16: http://www.ieee802.org/16/[24] Enlace al RFC 3031: http://www.ietf.org/rfc/rfc3031.txt[25] Sitio web de Youtube: http://www.youtube.com[26] Sitio web de Pplive: http://www.pplive.com/en/index.html[27] Sitio web de Ppstream: http://www.ppstream.com/[28] Enlace a la noticia: http://www.juegosyolimpicos.com/tve-ofrecera-mas-

de-1000-horas-de-emision-para-los-juegos-olimpicos/[29] Sitio web de Telecinco para la copa confederaciones:

http://www.telecinco.es/informativos/copaconfederaciones/[30] Plus.es, el sitio online de Digital Plus: http://plus.es[31] Red Ustream, streaming de videos en tiempo real:

http://www.ustream.tv/[32] Enlace sobre MobuzzTV en la wikipedia:

http://es.wikipedia.org/wiki/MobuzzTV[33] J. Liu, S. G. Rao, B. Li, and H. Zhang, Opportunities and challenges of

peer-to-peer internet video broadcast, Proceedings of the IEEE, SpecialIssue on Recent Advances in Distributed Multimedia Communications,2007.

[34] X. Hei, C. Liang, J. Liang, Y. Liu, and K. W. Ross, A measurementstudy of a large-scale p2p iptv system, IEEE Transactions onMultimedia, Nov. 2007.

[35] S. Ali, A. Mathur, and H. Zhang, Measurement of commercial peerto-

peer live video streaming, in First Workshop on Recent Advances inPeer-to-Peer Streaming, Aug. 2006.[36] X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T. S. P. Yum, Donet/coolstreaming: A

datadriven overlay network for live media streaming, in IEEEINFOCOM, vol. 3, Mar. 2005, pp. 21022111.

[37] M. Castro, P. Druschel, A.-M. Kermarrec, A. Nandi, A. Rowstron, andA. Singh, Splitstream: High-bandwidth multicast in a cooperativeenvironment, in Proceedings of the 19th ACM Symposium onOperating Systems Principles (SOSP03). ACM Press, Oct. 2003, pp.298313.

[38] Y. Cui and K. Nahrstedt, Layered peer-to-peer streaming, inProceedings of the 13th international workshop on Network andoperating systems support for digital audio and video (NOSSDAV 03).

New York, NY, USA: ACM, 2003, pp. 162171.[39] J. Liu, B. Li, and Y.-Q. Zhang, Adaptive video multicast over the

internet, IEEE MultiMedia, vol. 10, no. 1, pp. 2233, 2003.

Fig. 6. Imagenio 3D [14].

multimedia e internet -estado del arte en iptv- alberto los santos

Documents