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Arquitecturas de Headend de Cable para TV digital
Lic. Pablo Javier FernándezRed Intercable S.A.Dpto. de Ingeniería
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Introducción
• Un headend de cable es un sistema que puede ser algo de aspecto muy simple…
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Introducción
• … hasta algo de apariencia complejo.
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Funcionalmente hablando,Un headend ‐a la vista “simple”‐ podría representar
un sistema muy complejo y completo.
Un headend –a la vista “muy complejo” podría resultar en algo con prestaciones básicassólamente.
Arquitecturas de Headend
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• Formas de caracterizar un headend1.Funciones que desempeña2.Mecanismo de interconexión3.Nivel de integración funcional de sus partes4.Forma de codificación de los datos5.Soporte ante fallos – Redundancia6.Modo de administración
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• Funciones principales de los componentes de un headend– Aprovisionamiento de contenidos– Codificación de los contenidos– Enrutamiento y transmisión de los contenidos– Control de los dispositivos terminales
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• Posibles funciones adicionales en los componentes de un headend:– Servicios multimedios adicionales (e.g.: On demand)
– Procesamiento y adecuación de los contenidos– Servidor de aplicaciones interactivas– Generación de grilla electrónica y otrosmetadatos
– (Otras)
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• Interconexión de los dispositivos:– Red ASI– Red Ethernet– BUS de datos (sistemas modulares)– Mixtos
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Arquitecturas de Headend
• Nivel de integración funcional:– Unidades monofuncionales (stand alone)– Unidades multifuncionales– Headend in a box (all in one)– Basado en software (Con hardware asociado)
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Arquitecturas de Headend
• Métodos de codificación de los contenidos:– Sistema CAS (tradicional)– Pseudo CAS (abre/cierra)– Plataforma HITS (headend in the sky)– CAS virtual (capacidad de scrambling en la nube)
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Arquitecturas de Headend
• Tipos de redundancia:– De contenido o fuente– De alimentación (energía)– De transporte de los datos– De equipamiento
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Arquitecturas de Headend
• Mecanismos de administración del headend:– Control independiente con monitoreo central– Control y monitoreo centralizado– Control y monitoreo independientes
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Arquitecturas de Headend
• Algunos factores que determinan la arquitectura del headend:– Características a implementar– Costos involucrados en la inversión– Diversidad y tipo de fuentes de contenidos– Diversidad del equipamiento a integrar– Proyección para el crecimiento
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Headend básico: Ejemplo 1
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• Interconexión ASI• Control y monitoreo centralizado• Dispositivos standalone• Codificación mediante sistema CAS• Sin redundancia
Headend básico: Ejemplo 1
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Headend básico: Ejemplo 1
Ventajas:•Tecnología madura•Infinidad de proveedores•Facilidad de manejo
Desventajas:•Funcionalidades limitadas•Trasladar requerimientos de codecs al STB.•Posibles dificultades a la hora de ampliar el headend•Algunos IRD no tienen salida MPEG•Costo elevado por la cantidad de equipos
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Headend básico: Ejemplo 2
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• Interconexión ASI• Control y monitoreo centralizado• Dispositivos multifuncionales• Sistema CAS• Sin redundancia
Headend básico: Ejemplo 2
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Headend básico: Ejemplo 2
Ventajas:•Tecnología madura•Infinidad de proveedores•Facilidad de manejo•Mejoras en los costos debido a la integración de algunas funciones
Desventajas:•Funcionalidades limitadas•Trasladar requerimientos de codecs al STB.•Posibles dificultades a la hora de ampliar el headend•Algunos IRD no tienen salida MPEG•Costo elevado si la grilla es amplia
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SEÑALESCODIFICADAS
RF RF
Plataforma HITS: Ejemplo
SMS
ADMINISTRACION Y MONITOREO
INTERNET
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• Interconexión Bus de datos (interna)• Control y monitoreo independiente• Solución all‐in‐one• Con redundancia de alimentación• Codificación por sistema HITS
Plataforma HITS: Ejemplo
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Funcionamiento plataforma HITS
HEADEND CENTRAL
HEADENDS REMOTOS
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Ventajas:•Optimización de costos•Optimización de espacio•Optimización de consumos•Facilidad de armado y conexionado•Ampliable por tarjetas•Complejidad resuelta “en origen” para todos los servicios•No requiere adquirir un sistema CAS
Desventajas:•Toda la confiabilidad depende de un solo equipo•No es un headend independiente•Control del suscriptor ligado a acceso a Internet•Salto satelital adicional
Plataforma HITS: Ejemplo
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CAS Virtual: Ejemplo
TCP/IP
RF
SEÑAL CODIFICADA
CANAL LOCAL
ENCODER
RF
A/V
SEÑAL CODIFICADA
IRD
RF
UDP/Multicast
IRD
SMS
SINCRONIZACION DE CW , ECM Y
EMM
ADMINISTRACION Y MONITOREO
INTERNET
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• Interconexión Bus de datos (interna)• Control y monitoreo independiente (excepto scrambling)
• Solución modular (excepto IRDs)• Con redundancia de alimentación• Codificación por CAS virtual
CAS Virtual: Ejemplo
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Funcionamiento del CAS Virtual
HEADEND REMOTO 1
SCS Slave/
Scrambler
CW/ECM
HEADEND REMOTO n
InternetInternet
SCS Slave/
Scrambler
CW/ECM
CAS
SCS Proxy
HEADEND CENTRAL
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Funcionamiento del CAS Virtual
HEADEND CENTRAL
HEADEND REMOTO
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Ventajas:•Las mismas que las de un headend con CAS estándar•Las mismas que la de un headend tipo HITS•No requiere espacio satelital
Desventajas:•Las de la plataforma HITS•Requiere conectividad para la renovación de claves (no es crítico si está bien implementado)•Hay pocas implementaciones de este tipo de solución disponibles•No es tecnología estándar•Algunos IRD no tienen salida MPEG. Obligan a usar encoders o a adquirir IRDs más caros
CAS Virtual: Ejemplo
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CAS Virtual+HITS: Ejemplo
TCP/IP
RF
CANAL LOCAL
ENCODER
RF
A/V
RF
UDP/Multicast
IRD DEL PROV. CONTENIDOS
SMSC
W
SY
NC
HR
ON
IZA
TIO
N
ADMINISTRACION Y MONITOREO
INTERNET
IRD DEL PROV. CONTENIDOS
SEÑALESCODIFICADAS EN EL HEADEND CENTRAL
RF
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Ventajas:•Las mismas que las de un headend con CAS estándar y del sistema HITS•Señales “complicadas” pueden generarse centralmente y distribuirse “listas para usar”•Señales HD se pueden insertar localmente.•Solución de compromiso costo‐prestaciones
Desventajas:•Requiere conectividad para la renovación de claves (no es crítico si está bien implementado)•Toda la confiabilidad depende de un solo equipo•No es un headend independiente•Control del suscriptor ligado a acceso a Internet
CAS Virtual+HITS: Ejemplo
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CAS Virtual+HITS+redundancia+VOD+EPG
ING
ESTA
EPG
RF
CANAL LOCALENCODER
RF
A/V
RF
UDP/Multicast
IRD DEL PROV. CONTENIDOS
SMSC
W
SYN
CH
RO
NIZ
ATI
ON
ADMINISTRACION Y MONITOREO
INTERNET
IRD DEL PROV. CONTENIDOS
SEÑALESCODIFICADAS EN EL HEADEND CENTRAL RF
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Métodos de interconexión
ASI (Asynchronous Serial Interface)- Algo más de 100 Mbps por boca- Obliga a utilizar multiplexores para sumar transportes- Requiere distribuidores ASI si se desea reutilizar- Configuraciones de redundancia complican un poco+ No requiere configuración para usar un puerto+ De uso masivo, muy difundido + No genera conflictos entre puertos
RFIRD 1+1
MUX 1+1
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Ethernet- Puede requerir gestión de tráfico del lado del switch- Requiere algo de conocimiento para la configuración- Aún no está masificado entre fabricantes de IRDs+ Multiplexores normalmente admiten más de 650 Mbps por puerto GiGe+ Se utilizan switches de grado telco, con hasta 48 bocas a un buen costo+ Se puede “escuchar” un stream (multicasting) desde cualquier boca+ Se simplifica la configuración de la redundancia
Métodos de interconexión
ENCODERS N+1
MULTIPLEXORES/SCRAMBLERS 1+1
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Tipos de redundancia
Bajo el ámbito de interconexión ASI1. Redundancia de equipo, 1+1
1. Scramblers2. Multiplexores3. Moduladores4. IRDs
2. Redundancia de equipo N+11. Encoders (asistido por matriz)
3. Redundancia de contenido N+M1. IRD pivote2. Encoder pivote (señal alternativa/placa)
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Tipos de redundancia
Bajo el ámbito de interconexión Ethernet1. Redundancia de equipo, N+1
1. Scramblers2. Multiplexores3. Moduladores4. Encoders (ingesta IP o asistido)
2. Redundancia de equipo 1+11. IRDs2. Switch IP (en algunas condiciones)
3. Redundancia de contenido N+M1. IRD pivote2. Encoder pivote (señal alternativa/placa)
4. Redundancia de transporte 1+1
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Control y administración del sistema
Protocolos presentes en equipamiento1. Extensible o basado en estándar
1. SMNP (v1, v2, v3)2. XML (XSL,DTD,Schema,..)3. SOAP (sobre XML)4. CORBA5. API del fabricante (depende del S.O.)6. Telnet/SSH/FTP/CLI (admite interfaz humana)7. HTML (Interfaz humana exclusivamente)8. (otros)
2. No extensible 1. Protocolo propietario
Algunas soluciones basadas en estándares: OpenNMS, Dataminer, WhatsUP, …
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• Planificar la grilla• Investigar los formatos y el origen de los
contenidos, IRDs• Determinar los parámetros mínimos de calidad del
servicio hacia el abonado• Establecer los servicios a brindar, inicialmente y a
futuro• Hacer una primera evaluación de los decodificado-
res, costos• Establecer ideas de evolución del sistema
(cantidad y calidad)
Conclusiones
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Una vez recopilada dicha información, evaluar la arquitectura de headend a implantar, analizando las posibilidades.
Recordar:1. La tecnología y los servicios evolucionan2. Los sistemas poseen una tasa de fallas ≠ 03. Considerar estándares siempre que sea posible4. Tener en cuenta los consumos de energía y espacio5. No perder de vista el soporte y el mantenimiento6. … y por último que…
Conclusiones