Přenos videosignálu v metropolitní oblasti

Přenos video-signálu v prostředí
MAN
Vysokorychlostní sítě `99
Ing. Pavel Diblík
Pragonet, a.s.
mailto:[email protected]
Agenda
•
•
•
•
•
Video-signál a jeho specifikace
Typy aplikací
Principy přenosu
Standardy, formáty, protokoly
Použitelnost telekomunikačních služeb sítí
MAN
• Praktické aplikace, závěr
Specifikace video-signálu
• Analogový
– snímková a řádková frekvence
– šířka pásma
• Digitální
– snímková , řádková a bodová (pixel) frekvence
(prostorové rozlišení)
– vzorkovací (barevné) rozlišení
– bitová rychlost (kompresní poměr)
– chybová odolnost
Specifikace video-signálu
• Barevné rozlišení: RGB 4:4:4, luminance (Y) a
chrominance (CbCr) 4:2:2
• Prostorové rozlišení: SIF=CIF=352x288,
25 snímků/s, QSIF, 4SIF
• SDTV(CCIR-656 dnes ITU-R BT.656),
• HDTV (SMPTE 292M)
• Digitální „Artifakty“, objektivní měření?
PSNR, FER, (ANSI T1.801.0x a ITU-T P.9xx)
Video-aplikace
• Rozlišení kvality dle použití:
– home(near-VHS, VHS), broadcast (S-VHS), studio
(HDTV)
• Dle technologie:
LAN-Based video
· Video
courseware/training
· Desktop
videoconferencing
· Application sharing
· Graphic visualization
· Video kiosks
Distance Video
Video on Demand
(Cable TV / Telco TV)
· Remote classroom/distance
learning
· Video on demand
· Videoconferencing
· Near video on demand
· Telecommuting
· Interactive video games
· Telemedicine
· Telejustice
Typy video-aplikací
Application Stored Data Stream s
P oint to
P oint
M ultipoint
Real-Tim e Interactive
M ultim edia m ail, m ultim edia notes Video telephony
(which include im ages or m ovies) Videoconferencing
L AN T V (stored inform ation)
Corporate training
F inancial broadcasts
Distance learning (where students can
respond to instructor)
K iosks
Videoconferencing
Live broadcast
Princip přenosu video-signálu
konvenční datová
služba
CAMERA
datová síť
služba přenosu video-signálu
Procedura přenosu video-signálu
• Pre-processing
• Coding
–
–
–
–
Digitizing
Compression
Convergence
Multiplexing
• Data transfer
• Decoding
• Post processing (signal enhancement)
Doporučení ITU-T
H .3 2 0
1990
(N )IS D N
H .3 2 1
1995
B -IS D N
(A T M )
H .3 2 2
1995
p a k e to v é s ítě
s g a r a n to v a n
ou
p r o p u s tn o s tí
V id e o
H .2 6 1
m,
H .2 6 3
H .2 6 1
m,
H .2 6 3
M u ltip le x
H .2 2 1
Ř íz e n í
H .2 3 0 ,
H .2 4 2
I .4 0 0
S c h v á le n í
S íť
I n te r f a c e
H .3 2 4
1996
PSTN
H .3 1 0
1996
B -IS D N
(A T M )
H .2 6 1 m ,
H .2 6 3
H .3 2 3
1996
p a k e to v é
s ítě
s n e g a ra n t
o v a-n ou
p r o p u s tn o s
tí
H .2 6 1 m ,
H .2 6 3
H .2 6 1
m,
H .2 6 3 m
H .2 6 1 m ,
H .2 6 2 *
H .2 2 1
H .2 2 1
H .2 2 5 .0
H .2 2 3
H .2 4 2
H .2 3 0 , H .2 4 2
H .2 4 5
H .2 4 5
H .2 2 2 .0 /
H .2 2 2 .1
H .2 4 5
AAL
I .3 6 3 ,
A JM
I .3 6 1
PH Y
I .4 0 0
I .4 0 0 a
T C P /IP
T C P /IP
V .3 4
m odem
AAL
I .3 6 3 ,
A JM
I .3 6 1
PHY
I .4 0 0
(De) kódování
• Algoritmy
– DCT based: ITU-T J.81, H.261, H.263, ISO MJPEG
(baseline a loss-less), MPEG1, MPEG2
– subband/wavelet
– fraktální: Progressive Network's RealVideo
– segmentace: MPEG4
• Porovnávané vlastnosti
– kompresní poměr, rychlost, (a)symetričnost
– škálovatelnost, robustnost
– typ datového toku (CBR, VBR)
Porovnání algoritmů
Method
Motion JPEG
MPEG-1
H.261
DVI
CDI
MPEG2
CCIR 723
CCIR 601 / D-1
bandwidth
10-20 Mbps
1.2-2.0 Mbps
64 kbps-2 Mbps
1.2-1.5 Mbps
1.2-1.5 Mbps
4-60 Mbps
32-45 Mbps
140-270 Mbps
MPEG2 Quality Level
Bandwidth Required
VHS
1.5 Mbps
Broadcast
5.0 Mbps
Studio
7.0 Mbps
CR
7-27:1
100:1
24:1
160:1
100:1
30-100:1
3-5:1
reference
Transportní služby
• Požadavky
– dostatečná kapacita
– nízké zpoždění, nízký jitter
– efektivní multicast
• Transportní protokoly (vyšší)
– RFC2250/RTP(RTCP)/UDP/IP
– RTSP, RSVP, PIM
– MPEG PS, TS
Transportní služby
• Transportní protokoly (nižší)
– paketized video: IP, MPOA
– CBR video: ISDN, ATM, PDH
MPEG TS, DVB standardy pro fyz. vrstvu
– packetized video: native MPEG2 over ATM
(AAL5)
• interworking ATM QoS & RSVP ?
Současné technologie a aplikace
Application
Type
LAN-Based video
Distance Video
· MPEG, MPEG2,
H.320
· MPEG, MPEG2
Video Codec
· Proprietary---motion
· H.320 / H.261
Formats
JPEG, AVI, Indeo,
Cinepak, others
Network
Infrastructur
e: Protocol
and Format
Perspective
· Packetized video
running over layer 2 or
layer 3
· Layer 2 or layer 3
internetworking with
ATM
· Highly segmented
LANs with one or few
Network
users per segment
Infrastructur
· ATM backbone
e:
requirement depending
Configuration
on number of videos
· ATM to desktop
· CBR video running
over circuit emulation
· Packetized video over
layer 2 or layer 3;
internetworking with
ATM
Video on Demand
(Cable TV / Telco TV)
· MPEG2
· Existing analog
protocols (QAM RF
modulation)
· Packetized video
running natively over
ATM (future) and Coax
or ADSL
· Analog video using RF
modulation (today)
· Dedicated or on· ATM fiber networks to
demand WAN lines
head-end and coaxial
(leased lines, ISDN,
cable to home (hybrid
etc.)
fiber coax)
· Minimum 64 kbps for
· Fiber to the curb or
H.320 protocols
home (FTTC, FTTH)
· Minimum 1.5 Mbps for
· ADSL
MPEG protocols
Praktické aplikace, závěr
• Kategorie
– „Survivalence“ & „Security“
– přenos studiové kvality
• Požadavky na kompletní řešení
– datové služby pro řízení video-přepínačů a
kamer (RS232, RS422, RS485)
– spolupráce s konvenčními analogovými
systémy
• Optimální řešení, nejvýhodnější technologie ?