Escuela Politécnica Nacional
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA IMPLEMENTACIÓN DE UN SERVIDOR IPTV BROADCASTER BASADO EN SOFTWARE DE CÓDIGO ABIERTO Y DESARROLLO DE UNA INTERFAZ GRÁFICA PARA SU ADMINISTRACIÓN PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y REDES DE INFORMACIÓN CHRISTIAN DANIEL VACA VALENCIA [email protected] DIRECTOR: ING. WILLIAMS FERNANDO FLORES CIFUENTES [email protected] Quito, Marzo 2016 I DECLARACIÓN Yo, Christian Daniel Vaca Valencia, declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente. _______________________________ Christian Daniel Vaca Valencia II CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Christian Daniel Vaca Valencia, bajo mi supervisión. ___________________________________ Ing. Williams Fernando Flores Cifuentes DIRECTOR DEL PROYECTO III AGRADECIMIENTOS A Emilia y Luciana por enseñarme que en la vida existen retos que te brindan felicidad eterna. A mis padres, Jorge y Jacqueline por su sacrificio, dedicación y apoyo incondicional que me han demostrado durante toda mi vida. Son la fuente de mi inspiración por su ejemplo de lucha constante. A mis hermanos, Manolo y Chalo por el apoyo desinteresado que siempre me han brindado. A mi esposa Anita por el amor y respeto que me demuestra todos los días. Al Ing. Fernando Flores, por el apoyo para que este proyecto pueda realizarse. Christian Daniel IV DEDICATORIA A mi familia entera que siempre me ha apoyado en las decisiones que he tomado en mi vida. De manera muy especial para mis hermosas hijas, Emilia Valentina y Luciana Salome que son la razón de mi vivir. Christian Daniel V CONTENIDO DECLARACIÓN……………………...…….. …………………………………….….……..I CERTIFICACIÓN……………………...….. ………………………………………….……II AGRADECIMIENTOS…………….……….……………….…………………………….III DEDICATORIA.…………………………….……………….…………………………….IV CONTENIDO……………………...……….…………………………………….………...V ÍNDICE DE FIGURAS……………………. .. ..……………………………….……….…V II ÍNDICE DE TABLAS………………...…...….. ………………………………….……..XIV ÍNDICE DE CÓDIGO…………………….. ... …………………………………….. …….XV RESUMEN……………………...………………….………………………….………...XVI PRESENTACIÓN…………….. ………...…………………………………………... …XVII CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ...................................................... 1 1.1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 1 1.2 DEFINICIÓN DE IPTV ............................................................................. 1 1.3 CARACTERÍSTICAS DE IPTV ................................................................ 2 1.4 APLICACIONES Y SERVICIOS DE IPTV ................................................ 3 1.4.1 TRIPLE PLAY ..................................................................................... 4 1.4.2 VIDEO ON DEMAND (VOD)............................................................... 4 1.4.3 PAY PER VIEW (PPV) ....................................................................... 4 1.4.4 TELEVISIÓN MÓVIL .......................................................................... 5 1.4.5 PERSONAL VIDEO RECORDER (PVR) ............................................ 5 1.4.6 SWITCHED DIGITAL BROADCAST (SDB) ........................................ 6 1.5 ARQUITECTURA DE IPTV ...................................................................... 6 1.5.1 CABECERA IPTV .............................................................................. 6 VI 1.5.2 RED DE ACCESO O DISTRIBUCIÓN ................................................ 6 1.5.3 IPTVCD .............................................................................................. 7 1.5.4 RED DOMÉSTICA .............................................................................. 7 1.6 MÉTODOS DE COMPRESIÓN DE VIDEO [4] ........................................ 7 1.6.1 COMPRESIÓN MPEG ........................................................................ 8 1.6.1.1 MPEG-1 ....................................................................................... 9 1.6.1.2 MPEG-2 ..................................................................................... 10 1.6.1.3 MPEG-3 ..................................................................................... 10 1.6.1.4 MPEG-4 ..................................................................................... 10 1.6.1.4.1 MPEG-4 parte (H.264) .......................................................... 11 1.7 MÉTODOS DE COMPRESIÓN DE AUDIO ........................................... 12 1.7.1 MPEG CAPA-I .................................................................................. 12 1.7.2 MPEG CAPA-II ................................................................................. 12 1.7.3 MPEG CAPA-III ................................................................................ 13 1.7.4 MPEG AAC ....................................................................................... 13 1.7.5 DOLBY DIGITAL 5.1 SONIDO ENVOLVENTE................................. 13 1.7.6 DOLBY DIGITAL PLUS .................................................................... 13 1.8 STACK DE PROTOCOLOS UTILIZADOS PARA IPTV [9] .................... 14 1.8.1 PROTOCOLO DE TRANSPORTE EN TIEMPO REAL (RTP) .......... 14 1.8.1.1 Encabezado RTP [9] .................................................................. 15 1.8.1.1.1 Primera palabra .................................................................... 15 1.8.1.1.2 Segunda palabra................................................................... 16 1.8.1.1.3 Tercera palabra..................................................................... 16 1.8.2 PROTOCOLO DE CONTROL EN TIEMPO REAL (RTCP) .............. 16 1.8.2.1 Tipos de paquetes RTCP ........................................................... 16 1.8.2.2 Encabezado RTCP .................................................................... 17 VII 1.8.2.3 Primera zona .............................................................................. 17 1.8.2.4 Segunda zona ........................................................................... 17 1.8.2.5 Tercera zona ............................................................................. 18 1.8.3 UDP/RAW Y UDP/RTP ..................................................................... 18 1.8.4 PROTOCOLO DE STREAMING EN TIEMPO REAL (RTSP) ........... 19 1.8.4.1 Mensajes principales de solicitud ............................................... 19 1.9 FORMAS DE TRANSMITIR CONTENIDO IPTV.................................... 20 1.9.1 UNICAST .......................................................................................... 20 1.9.2 BROADCAST ................................................................................... 20 1.9.3 MULTICAST ..................................................................................... 21 1.9.3.1 Multicast a través de una red IPTV ............................................ 21 1.9.3.2 Grupos multicast y direccionamiento [13] .................................. 23 1.9.3.3 Protocolos IPTV multicast [14] ................................................... 23 1.10 TRANSMISIÓN DE TELEVISIÓN DIGITAL POR SATÉLITE ................. 24 1.10.1 TELEVISIÓN DIGITAL POR SATÉLITE ........................................ 24 1.11 APLICACIONES WEB ........................................................................... 25 1.11.1 ARQUITECTURA CLIENTE-SERVIDOR [15] ............................... 26 CAPÍTULO 2. REQUERIMIENTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE IPTV .. 28 2.1 CONSIDERACIONES GENERALES DEL SERVICIO IPTV .................. 28 2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA RED.......................................................... 28 2.2.1 PROTOCOLOS ................................................................................ 28 2.2.2 CONSUMO DE ANCHO DE BANDA ................................................ 29 2.3 CARACTERÍSTICAS DE HARDWARE .................................................. 31 2.3.1 PROCESADOR ................................................................................ 32 2.3.2 MEMORIA RAM ................................................................................ 32 2.3.3 TARJETA DE RED ........................................................................... 33 VIII 2.3.4 DISCO DURO ................................................................................... 33 2.3.5 DISPOSITIVOS DE CAPTURA DE VIDEO EXTERNOS .................. 33 2.4 CARACTERÍSTICAS DE SOFTWARE .................................................. 34 2.4.1 SISTEMA OPERATIVO .................................................................... 34 2.4.2 SOFTWARE PARA CODIFICACIÓN ................................................ 34 2.4.3 SOFTWARE PARA STREAMING .................................................... 34 CAPÍTULO 3. IMPLEMENTACIÓN DEL SERVIDOR IPTV Y DESARROLLO DE LA APLICACIÓN .................................................................................................. 37 3.1 DEFINICION DEL SERVICIO IPTV ....................................................... 37 3.1.1 ADQUISICIÓN .................................................................................. 37 3.1.2 CODIFICACIÓN: