Только хиты часть 2

IP ЦГС

Цифровая головная станция на IP коммутации или история одного проекта.

Представляем @tel Streamer — основной элемент IP ЦГС. Данное устройство наша собственная разработка, работы над ней ещё не закончились и скорее всего будут продолжаться во время всего жизненного цикла данного изделия. Основное назначение -это приём цифрового сигнала по IP (MPTS, SPTS, unicast, multicast) или DVB-S/S2, DVB-T/T2, его обработка: декодирование (поддержка Biss, Phoenix интерфейса, CAM модулей с основными кодировками), мультиплексирование/демультиплексирование, формирование всех служебных таблиц, вставка EPG и других служебных и дополнительных сервисов и выдача сформированного потока в IP (MPTS, SPTS, unicast/ multicast, Linux) на борту даёт всю гибкость сетевых настроек.

Для чего изобретали велосипед. Сейчас на рынке очень много решений, как на базе компьютерных/серверных платформ, так и на базе специализированных платформ. Но, столкнувшись с задачей расширения пакета у одного нашего партнёра, не смогли найти адекватное решение, причём учитывали всего 2 критерия: цена и качество.

Сейчас уровень цен на профессиональное оборудование для мультисервисных сетей диктуют китайские производители. Чтобы сравнивать разнообразный зоопарк оборудования, мы использовали простой критерий: затраты приведённые на 1 принятый транспондер*. Сейчас самым оптимальным решением по цене и доступным на рынке, являются шасси DMM 1000, с набором плат DMM-1400 S2/T2 (605 у.е.** на 1 транспондер), DMM-2200 S2/T2 (480 у.е.** на 1 транспондер), DMM-2400 S2/T2 (320 у.е.** на 1 транспондер). При этом последний вариант имеет ряд существенных ограничений: обработка только FTA каналов, ограничение на сетевых интерфейсах и встроенных функциях и т.п. Поэтому по затратам ориентировались на 480 у.е. на 1 транспондер. Указанное решение полностью устраивало заказчика по цене и на эту стоимость он ориентировался при формировании бюджета данного проекта***. При этом предыдущий опыт эксплуатации PBI не устраивал нашего партнёра по качеству, оно имеет очень много нюансов, вопросов по эксплуатации и резервированию. Требует дополнительного железа, если вещать не только в КТВ, но и в IPTV.

Решения же, устраивающие нас и заказчика по качеству, начинались от 720 у.е. на 1 транспондер по стоимости только железа. Казалось бы, разница незначительная, но она в 1,5 раза увеличивала стоимость решения, при этом увеличение бюджета у оператора было исключено по целому ряду причин:

— сокращение реального жизненного цикла оборудования с 12-15 до 3-5 лет из-за бурного развития технологий;

— низкий уровень платёжеспособности населения/абонентов — это специфика всех региональных проектов;

— увеличение количества каналов не предполагало увеличения доходов с абонентов **** для оператора.

Стандартным решением данного противоречия было бы поставить меньший объём оборудования, в соответствии с возможностями клиента. При этом пришлось бы искать компромисс:

— модернизировать станции в 2-х городах вместо 3-х;

— отказаться от резервирования и части каналов;

— сократить пакет каналов практически в 1,5 раза.

Данный компромисс уже нас не мог устроить. Сейчас очень немногие операторы решаются на «инвестирование» в собственный бизнес, больше преобладают или выжидательные настроения или тема стагнации, обширно представленная на профессиональных интернет форумах.

У нас есть определённый опыт внедрения open source проектов и опыт разработки собственного ПО. При решении данной задачи мы естественно постарались его учесть.

Во-первых, мы сразу отказались от FPGA или ARM архитектуры и остановились на стандартной x86. Причём первые эксперименты мы проводили на серверной платформе, аргументами в её пользу были более длительный жизненный цикл, высокая плотность размещения (до 40, в отдельных вариантах 44 транспондеров в 2U корпусе), более высокая надёжность комплектующих, резервирование по питанию и т.п., но в данном проекте отказались от её использования, т.к. большая часть мощностей были не загружены (платформа 2-х процессорная) и, как следствие, не укладывались в затраты на транспондер. Мы решили использовать стандартные материнские платы с процессором и памятью последнего поколения в ценовом диапазоне до 700 у.е. В качестве сетевых плат выбор пал на медные сетевые серверные адаптеры Intel 2-х или 4-х портовые. Полученный опыт эксплуатации показал правильность нашего выбора, правильный подбор комплектующих, сборка и тестирование нивелировали разницу по качеству и надёжности.***** Немного проиграли по питанию и эргономичности, мы использовали корпус высотой 4U и на борту до 24 входов… но как говорил классик: рассуждать об энергосбережении в углерододобывающей стране — преступление, да и экономить юниты, а особенно платить за это с нашими просторами, тоже пока непозволительная роскошь. По этим параметрам, кстати, мы даже обогнали PBI. В качестве тюнеров выбор пал на китайские изделия, параметры которых приведены в таблице. Сейчас доступны комплектации до 6 плат, причём максимальная эффективность использования данной платформы достигается в конфигурации с 6 платами на 24 тюнера. Технические характеристики доступных плат приведены в Таблице 1 и 2, внешний вид можно увидеть на фото.

Софт. Китайский софт, конечно, сложно комментировать, да и нет полной уверенности, что он китайский. Первые 2 года компания PBI как-то пыталась реагировать на «мольбы» клиентов, кто «поверил характеристикам их железа», но последнее время реакция или отсутствовала совсем, или были ответы типа: «мы перестали поддерживать данную платформу, рекомендуем вам перейти на новое наше железо…». Правда никто не гарантировал, что там всё будет корректно работать, а не «выйдет ещё более новая платформа». К сожалению, это некоторая данность, с которой мы ничего не могли сделать, но которая очень сильно портила впечатление от цены на оборудование.

Опираясь на свой опыт, мы так же сразу отказались от использования платных ОС, пусть даже с модной фишкой: ОС реального времени с минимальным количеством строк кода или побывавшей на Луне… никакой практической пользы для решения нашей задачи мы в этом не видим, как сказали недавно на одном форуме: «мы из «своей тайги никуда не собираемся», зачем нам ОС побывавшая на Луне?». Первоначально мы реализовали проект на open source, но у него есть один, но очень существенный недостаток: отсутствие интерфейса. Его конфигурирование производится в конфигурационном файле, очень похоже на сетевое администрирование, но мы обнаружили неимоверное психологическое сопротивление инженерного персонала, обслуживающего станцию, в освоении даже примитивного администрирования. Это оказался очень серьёзный вопрос, которому мы сразу не уделили должного внимания, и очень зря, в нашем проекте мы договорились с нашим партнёром на «тех. поддержку» в режиме 5*8 за 4000 руб. в месяц с 1 станции, установили компьютер с ТВ-тюнером для удалённого мониторинга. И это при наличии в штате компании своих администраторов и линуксоидов с квалификацией на порядок выше нашей. С небольшими операторами мы уже сразу шли по этому пути. Но кол-во проектов выросло до 10, тех поддержка фактически свелась к 7*24, а осенний период в этом году был особенно напряженным. И это только вопросы, связанные с изменениями у каналов параметров вещания. Оказалось у наших партнёров есть куча хотелок, взять например каналы с интернета в HLS (HTTP Live Streaming) или встроить мониторинг в любой точке системы и т.п. Это вполне логичные требования, но их невозможно реализовать в рамках open source проекта, это требует поддержки разработчика. Нам сложно судить о необходимости и полезности разных функций, но если клиент платит, значит ему это нужно. Поэтому мы решили отказаться от open source софта и перейти на платное решение, причём при максимальной комплектации (на 24 тюнера мы укладываемся в стоимость 480 у.е. на транспондер). При этом если необходима наша тех. поддержка мы её безусловно предоставим, т.к. у многих операторов нет «лишних» людей или стоимость значительно превышает 4000 руб. в месяц. Лицензия на софт приобретается на компанию, не зависимо от количества используемых стримеров. Первоначально стоимость лицензии на 1 год входит в стоимость железа, клиенту доступны все обновления в течение этого года, через год клиент смотрит, какие появились полезные функции, какие находятся в разработке и сам принимает решение покупать обновления на следующий год или его всё устраивает и он никому ничего не платит.

Кратко уже реализованные «хотелки»:

1. Автоматический перезапуск процесса приёма сигнала при сбоях;
2. Удалённый мониторинг и управление:
   — Передача статистики и измерений;
   — Оповещение об ошибках;
   — Удалённое управление конфигурацией;
3. Логирование процессов приёма;
4. Резервирование источников приёма;
5. Приём и вещание DVB, IP, файлов;
6. Поддержка rtp;
7. Вещание испытательной таблицы;
8. Анализ потока MPEG-TS с Web интерфейсом;
   9. Поддержка систем условного доступа: DVB-CI, SoftCAM, Biss;
9. Поддержка HTTP: сервер, клиент;
10. Авторизация для HTTP-Output позволяет контролировать доступ абонентов к каналам и вести учёт статистики просмотров;
11. Демультиплексирование TS;
12. Мультиплексирование с созданием всех основных таблиц:

PAT, PMT, NIT, CAT, SDT

Поддержка EIT ( телепрограмма);

4. Работа с низкоскоростными DVB-S/S2 каналами;
5. Фильтрация и переназначение PID;
6. В ближайшее время: возможность приёма HTTP HLS вещания.

Ну и самая ожидаемая «хотелка», которую с нетерпением ждали и откладывали данную рассылку, это web интерфейс. Пусть ещё не полный, но уже есть.

О нашем проекте. Мы его реализовали в срок, во всех городах присутствия нашего партнёра, но сотрудничество на этом не закончилось. В первую очередь появилась возможность сравнить работу @tel Streamer с имеющимися решениями. В эксплуатации был зоопарк оборудования, системы Luminato, PBI, EMR причём без костылей не работал никто******, но дискуссию об этом и личные впечатления я вынесу за рамки статьи в личное общение, было принято решение о постепенной замене всего парка оборудования на @tel Streamer, которое мы практически реализовали. Его сразу же оценили «администраторы», т.к. «телевидение» из головной боли стало превращаться в услугу, можно было говорить о надёжности, мониторинге и управляемости. Станция, по сути, при правильном подходе*******, превратилась в необслуживаемый объект, с удалённым управлением и предсказуемым адекватным поведением, что раньше, без присутствия персонала добиться не удавалось. Что бросилось в глаза нашим партнёрам: их очень удивила скорость развёртывания, особенно во втором и третьем городе, возможность резервирования через интернет, это не шло ни в какие сравнения с предыдущими системами. Стала понятна природа антагонизма «системных администраторов» и инженеров головных станций, т.к. проблемы железа ассоциировались с конкретными специалистами и их невозможностью что-то изменить, правда «администраторы» тоже не сильно в этом преуспели. После окончательного перевода всей центральной станции на @tel Streamer:

— появилась возможность мониторить и управлять аналогом, правда при помощи отдельного портала, его развернули на машине с основным для IPTV;

— появилась возможность мониторить и управлять IPTV и DVB-C;

— высвободились сервера, формирующие IPTV, кроме стриммера никакого дополнительного железа не требуется;

— удалось существенно оптимизировать ТВ ядро, и снизить количество мультикастовых штормов до 0, значительно повысив надёжность и доступность сети. Для разделения и обработки multicast трафика необходимо оборудование с L3 функционалом, вместо 8 шасси PBI с 64 портами с загрузкой до 70 Мбит на порт достаточно 4 стримера, с утилизацией портов до 600-700 Мбит, 2 порта для IP-QAM с утилизацией до 950 Мбит. Сейчас в качестве ядра используется DGS 3620 28T 1 шт. и очень замечательно справляется;

— у @tel Streamer случайно обнаружилась одна очень замечательная возможность, работать в качестве UDP Proxy, с минимальным системными требованиями (на 2-х 4-х ядерных процессорах спокойно удаётся раздать больше 4 Гбит unicast, что ,skj вполне достаточно для перевода всего IPTV c мультикаста на юникаст;

— высвобождение высококвалифицированного персонала, сейчас всеми станциями управляет 1 человек… удалённо. При этом выяснилось, что есть ещё много недостроенных домов, пригородов и посёлков, из-за занятости персонала до которых не доходили руки;

— высвободилось примерно 75% юнитов и, как ни странно, примерно на столько же сократилось потребление эл. энергии, хоть мы и классифицировали это как «преступление», но для нас были смягчающие обстоятельства: без дополнительных затрат и свободные ёмкости и мощности тут же были заняты «железом» администраторов. Поэтому мы были освобождены от ответственности.

* задача состояла в увеличении кол-ва цифровых каналов в 3-х городах, путём приёма дополнительных 24 спутниковых транспондеров DVB-S/S2 их декодирования (Irdeto, DRE Crypt и Viaccess) и формирования выходных мультикастовых групп для вещания в IPTV и DVB-C сетях, порядка 90 с организацией горячего резервирования 20 каналов. В стоимость решения включалось стоимость шасси и необходимые платы, без учёта стоимости: программных лицензий, программаторов, многоканальных САМ, затрат на коммутацию и управление и т.п. , полученная стоимость железа делилась на 24.

** для расчёта стоимости транспондера взята средняя по рынку стоимость шасси DMM 1000 507 у.е., стоимость DMM 1400 S2 6 IP 542 у.е., стоимость DMM 2200 S2 6 IP 895 у.е., стоимость DMM 2400 S2 6 IP 895 у.е. Без учёта стоимости программатора и затрат на сетевую инфраструктуру.

*** Проект планировалось выполнить в период с мая по сентябрь, модернизировать 3 головных станции к новому «телевизионному сезону», начинающемуся в сентябре. Планировалось расширить пакет открытой цифры, который не принёс бы дополнительных платежей с абонентов, но повысил конкурентную привлекательность пакета. Поставка осуществлялось с рассрочкой в 3 месяца, до момента запуска, с минимальным привлечением специалистов заказчика, из-за периода отпусков сотрудников и сезонного снижения платежей абонентов.

**** Доступ к каналам предоставлялся абонентам без дополнительной платы, для повышения лояльности абонентов.

***** Вопрос конечно очень дискуссионный, с удовольствием готовы пообщаться не в рамках данного материала. Можем поделиться своим опытом: мы начали тестирование на платформе с чипом Z77, проект закончили на чипсете Z87, последующие инсталляции были на чипсете Z97. На себе ощутили снижение количества производителей материнских плат, что сразу же сказалось на их качестве и росте стоимости «работающего» решения.

****** Luminato работал всех стабильней с т.з. DVB-C и аналогового вещания, но цена была далеко за 1500 у.е. за ствол, для достижения 1500 у.е. использовались мультиплексоры Gospell и рессиверы PBI, для вещания в IPTV использовался отдельный сервер. В дальнейших проектах мы так же столкнулись с оборудованием Triax TDX, Wisi CHAMELEON, но реакция партнёров была аналогичная.

******* Здесь подразумевается наличие адекватных приёмных систем, систем резервирования и управления питанием, поддержания климата, наличие заземления ну и других необходимых атрибутов ГС. Если у вас стоит 1,2 м на 75 борт в центральной России, идёт просадка напряжения на спуске ниже нормы, стример вам может помочь уверенно принять канал в любую погоду только с Интернета или другого борта, хотя будет работать.