Jak funguje IPTV?

Fungování systémů IPTV vykazuje několik zajímavých odlišností oproti tradičním způsobům televizního vysílání. Například v tom, kolik programů mohou příjemci sledovat souběžně. Nebo jak a kde dochází k přepínání mezi programy a jak dlouho přepnutí trvá. V čem spočívá problém channel zappingu a jaká je role middlewaru v systémech IPTV?

V tomto dalším pokračování volné série článků o IPTV se zaměříme na to, jak vlastně IPTV funguje a jak jsou řešeny systémy, které zajišťují chod této služby. I zde ale stále platí, že by se o tom dalo psát hodně a dlouho – ale už by to asi bylo zajímavé jen pro malý okruh odborníků. Pojďme se proto podívat na vše jen z určitého zjednodušeného nadhledu a jen na to, co je relevantní pro koncového uživatele.

Tradiční broadcasting

Tradiční způsob rozhlasového a televizního vysílání se v angličtině označuje jako „broadcasting“, což v odborném žargonu (i v tom počítačovém) znamená souběžné vysílání ke všem potenciálním příjemcům. Navíc – a to je také podstatné – jde o souběžné vysílání více programů a výběr mezi nimi si provádí až příjemce na základě svých preferencí. Můžeme si to představit na následujícím obrázku.

broadcasting

K dokreslení celého principu je vhodné dodat ještě to, že takovýto systém vysílání je výhradně jednosměrný a vysílateli (tomu, kdo zajišťuje vysílání) nedává šanci zjistit, kolik má skutečně aktuálních příjemců a kdo se na co dívá. Proto se také pro průzkumy sledovanosti musí používat různé peoplemetry či zpětné dotazování.

Po technické stránce se zde využívá toho, že „přenosová cesta“, vedoucí ke koncovým uživatelům (divákům), je dostatečně dimenzována tak, aby souběžný přenos více programů zvládla. Jenže to neplatí absolutně, a tak i skrze éter, kabel i satelit se dá šířit jen omezený počet programů. Proto jsme také svědky bojů o licence a místa na transpondéru či v kabelu, a také snah o digitalizaci vysílání, která dokáže efektivněji využít existující kapacity (frekvence) a přenést skrze ně více programů souběžně.

Dalším charakteristickým rysem klasického způsobu vysílání je jeho „stejnost“ pro všechny příjemce. Jelikož jde pouze o jednosměrný přenos (vlastně distribuci) jednoho a téhož signálu ke všem příjemcům, dostávají vlastně všichni stejný obsah. Ten nemůže být nijak diferencován, resp. individuálně přizpůsoben jednotlivým příjemcům podle jejich přání. Maximálně lze udělat to, že se do společného „toku“, přijímaného všemi, přidá něco, co je nějak zakódováno či jinak zabezpečeno, a dekódovat (přijímat) to mohou jen někteří příjemci. Ale na celém principu „stejného obsahu pro všechny“ to nic nemění.

Naznačme si i některé další zajímavé důsledky. Například to, že z kapacitních důvodů i kvůli absenci zpětné vazby zde není prostor pro tzv. nelineární média (jak se je snaží nazvat EU v rámci novelizace televizní legislativy). Tedy pro takové programy a služby, které nemají pevně dané (lineární) vysílací schéma, určené vysílatelem a stejné pro všechny příjemce, ale které si vybírají a určují jednotliví příjemci podle svých individuálních preferencí. Tedy pro služby jako je Video on Demand apod.

Jiným specifickým důsledkem je třeba to, že reklama nemůže být individuálně přizpůsobována konkrétním divákům.

V čem je IPTV jiné?

Současné IPTV má dvě základní odlišnosti od klasického způsobu vysílání. Není už jednosměrné, neboť zde existuje plnohodnotná zpětná vazba mezi příjemcem a vysílatelem. To otevírá dveře k interaktivitě, a s ní i k nelineárním službám. Také to ale umožňuje vysílateli, aby přesně identifikoval diváka (příjemce), komunikoval s ním či alespoň věděl, co a jak dělá (a mohl tak monitorovat jeho preference). To následně umožňuje i různou míru individualizace a personalizace, třeba včetně již zmiňovaných reklam.

Druhou zásadní odlišností současného IPTV od klasického vysílání je to, že přenosový kanál není dostatečně dimenzován na to, aby ke koncovému příjemci (divákovi) přenášel více programů současně. Většinou umožňuje přenos jen jednoho jediného programu, což pak má zásadní důsledky pro příjemce (diváka): i když má ve své domácnosti více televizí a více lidí, kteří by se chtěli dívat na různé programy (což u klasického analogového vysílání jde zcela standardně), mohou se všichni dívat jen na jeden program současně. Samotný signál sice lze různě rozbočit a rozvést k více zobrazovacím jednotkám, ale zdroj signálu je jen jeden a nabízí jen jeden program.

iptv

Důležité je ale uvědomit si, že nejde o principiální omezení IPTV jako takového, které by se nikdy nedalo změnit. Naopak, jde pouze o dočasné omezení, dané současným technickým řešením, či spíše dostupnou kapacitou na cestě k příjemci. Týká se především variant IPTV provozovaných nad přípojkami ADSL, kam se byť i jeden jediný program vejde „jen tak tak“. Lépe na tom bude ADSL2+, které má podstatně více přenosové kapacity a už by umožnilo přenášet k divákovi souběžně více programů. A nejlépe na tom samozřejmě budou vysokokapacitní optické přípojky (resp. různé varianty FTTx), které mají dostatek kapacity pro přenos ještě většího počtu programů souběžně.

Otázkou ovšem je, jak těchto možností využijí poskytovatelé IPTV služeb, jak je zohlední ve svých business modelech, i jak se jim přizpůsobí výrobci set-top-boxů a dalšího vybavení. Zatím ale vyjděme z předpokladu, že koncový příjemce může vždy přijímat jen jeden program. Tak tomu s největší pravděpodobností bude i u chystané služby IPTV od Telefóniky O2 Czech Republic (TO2CR), jejíž služba se bude možná jmenovat TV Expres.

Channel zapping

Pokud tedy ke koncovému příjemci (divákovi) „přichází“ u IPTV vždy jen jeden program, pak je velmi důležité, jak vlastně funguje přepínání mezi různými kanály, resp. programy. Hlavně jak rychle. A tady právě je určitý zádrhel, protože přepínání u IPTV (tzv. channel zapping) přece jen může trvat o poznání déle než u klasického vysílání, kde k přepínání dochází až přímo u diváka. V nejhorším případě i několik dlouhých sekund, v nejlepším případě méně než půl sekundy, podobně jako u tradičních systémů. Podle jedné studie z roku 2004 se průměrná doba přepnutí mezi dvěma programy (kanály) u IPTV pohybovala od dvou do pěti sekund, což už není nijak zanedbatelné.

V mezidobí, od roku 2004, technologie určitě zase o něco pokročily a problém s dlouhým přepínáním se mohl zmírnit, ale nejspíše nezmizel úplně. V každém případě ale jde o jeden z faktorů, který vypovídá o celkové kvalitě poskytované služby.

Jak tomu bude u nadcházející služby IPTV od TO2CR, se dozvíme, až bude spuštěna a bude možné ji otestovat.

Architektura IPTV

Abychom si mohli naznačit, proč přepínání mezi kanály trvá u IPTV tak dlouho (a co všechno se v rámci takového přepnutí odehrává), musíme si nejprve něco naznačit o celkové architektuře systémů IPTV.

Bez zabíhání do podrobností si můžeme vše představit podle následujícího obrázku. Je kreslen „shora dolů“, aby naznačoval, jak se celé řešení postupně „rozebíhá“ z jednoho centrálního místa ke všem svým uživatelům. Nahoře je z tohoto pohledu tzv. head-end, se kterým se lze setkat například i u systémů kabelové televize. V tomto bodě provozovatel „nabírá“ potřebné vnější vstupy, což jsou zejména jednotlivé televizní (a rozhlasové) programy, a připravuje je pro šíření ve své síti. Způsobů, jakým je příslušný signál získáván, může být více (včetně satelitu, zemského vysílání atd.) a z našeho pohledu to není podstatné.

IPTV sit

Pro nás je podstatné spíše to, že teoreticky by už z head-endu mohly vycházet „individuální datové proudy“ (individuální streamy), vedoucí vždy k jednomu koncovému příjemci, a přinášející uživatelem aktuálně navolený program. Jenže v praxi tomu tak není, a to z jednoho významného důvodu: velký počet takovýchto individuálních streamů by představoval neúnosně velkou zátěž pro páteřní sítě poskytovatele.

Proto to funguje jinak, a z head-endu ještě nevychází N individuálních streamů (kde N je počet aktuálních diváků), ale podstatně menší počet „kolektivních“ streamů, z nichž každý nese jeden konkrétní program. Počet těchto streamů je pak dán počtem programů v nabídce či nabídkách (včetně těch různě rozšířených), je nezávislý na počtu právě aktivních příjemců (diváků) a představuje tedy mnohem snesitelnější zátěž pro páteřní sítě.

K nezbytnému „rozvětvení“ k jednotlivým příjemcům pak dochází co možná „nejpozději“, resp. nejníže (ve smyslu předchozího obrázku). Z hlediska zátěže nejlépe tam, kde sdílená páteř přechází do přístupové sítě, která už má vyhrazený charakter. Tedy v případě IPTV nad ADSL v místě, kde jsou umístěny jednotlivé DSLAMy, z jedné strany připojené ke sdílené páteřní síti a z druhé strany napojené na místní smyčky. Případně někde těsně před (nad) DSLAMy.

Multicast

Potřeba „rozvětvit“ jeden přicházející stream do určitého počtu (individuálních) streamů je přesně tím, co se v počítačových sítích řeší prostřednictvím tzv. multicastu. A tak se multicast používá i zde, v prostředí IPTV. Funguje to tak, že každý jednotlivý program představuje jednu multicastovou skupinu a konkrétní uživatelé (příjemci) jsou členy vždy jedné z dostupných multicastových skupin. Podle toho je pak do jejich ADSL přípojky „vpouštěn“ příslušný obsah.

Přepnutí mezi programy pak vyžaduje přechod z jedné multicastové skupiny do jiné skupiny, resp. odhlášení se ze stávající skupiny a přihlášení se do nové skupiny. A právě to jsou operace, jejichž realizace určitou dobu trvají a jsou zdrojem příslušného zpoždění.

Páteřní síť provozovatele tedy musí být vybavena dostatečnou inteligencí i na svých okrajích (u DSLAMů), aby zde potřebný multicasting zvládala. Stejně tak, pokud by provozovatel chtěl své služby nějak individualizovat (třeba vkládat do programů individuálně přizpůsobené reklamy), musel by to dělat také zde.

Nelineární služby

Právě popsaným způsobem, tedy s „rozvětvením“ až co nejblíže k vyhrazené přístupové síti, skrze multicast, jsou u IPTV řešeny služby „živého vysílání“ v rámci základních i rozšířených nabídek a různých placených kanálů. Rozdíl mezi nimi je pak vlastně jen v pravidlech toho, jak smí konkrétní uživatelé přecházet mezi jednotlivými multicastovými skupinami (podle toho, co mají předplaceno).

Na stejném principu mohou být řešeny také služby charakteru PPV (Pay Per View), tedy možnost sledovat (na placené bázi) jednotlivé pořady, jako například fotbalové přenosy, s pevně daným vysílacím schématem (se stejným začátkem a průběhem v čase). Důvodem je to, že i zde je ke všem divákům dopravován stejný obsah ve stejném čase. Obecně by se to dalo vztáhnout na všechna tzv. lineární média, ve smyslu nově zaváděné definice EU, neboli na vysílání, jehož obsah je stejný pro všechny příjemce a jeho vysílací schéma (včetně začátku vysílání) je dané vysílatelem a nikoli příjemcem.

Jinak je tomu ale se službami nelineárního charakteru, u kterých si o začátku, délce i obsahu rozhoduje každý uživatel sám. Výsledkem je pak skutečně individuální datový stream, který je nutné přenést od zdroje až po koncového příjemce – a žádné sdílení datových toků a následné rozvětvování zde nemá smysl. Týká se to zejména služeb charakteru Video on Demand, což v případě chystané IPTV od TO2CR bude hlavně služba „videotéka“. Stejně tak by se to ale mělo týkat i služeb charakteru „videa ze záznamu“ (realizovaného na straně poskytovatele, viz první článek tohoto volného seriálu), protože i zde se vlastně jedná o služby charakteru „on demand“.

nelinearni media

U všech těchto nelineárních služeb je pak poskytovatel motivován k tomu, aby své vybavení (hlavně servery generující video streamy) umístil co možná nejblíže k přístupové síti, a tím vytvářel co možná nejmenší zátěž pro své páteřní sítě.

Role middlewaru

Zastavme se na závěr ještě u jedné významné komponenty celého řešení, kterou je tzv. middleware. Jde o softwarovou záležitost a lze si jej představit jako platformu či prostředí, ve kterém jsou realizovány všechny uživatelsky orientované funkce celého IPTV a vzájemně integrovány jeho dílčí služby. Je to něco podobného jako operační systém u počítače, který také zajišťuje jeho základní funkce a vytváří prostředí pro běh dalších specializovaných aplikací, které jsou již provozovány „nad ním“. V případě IPTV zajišťuje middleware takové základní funkce, jako je přepínání mezi programy či spouštění a ovládání dalších služeb (např. Videa on Demand). Bývá v něm také implementován elektronický programový průvodce (EPG) i různé základní uživatelsky orientované nabídky a služby.

KL_NOMINACE

Už z toho všeho ale vyplývá, že takovýto middleware musí být přítomen (implementován) i v koncovém set-top-boxu, který tudíž nemůže být jen tak ledajaký  – musí podporovat ten druh middlewaru, který používá provozovatel služby. U chystané služby IPTV od TO2CR lze předpokládat, že bude použito řešení mateřské Telefóniky. Ta si pro svou službu Imagenio již dříve vyvinula vlastní (a tudíž proprietární) middleware. Jeho další vývoj pak nedávno svěřila společnosti Lucent, která je jejím dvorním dodavatelem technologií pro IPTV.

V dalším pokračování si již ukážeme, a to na příkladu služby Imagenio, jak konkrétně IPTV vypadá. Ne snad jak vypadají televizní programy šířené pomocí této služby – ale jak vypadá ovládání a uživatelské rozhraní IPTV (vytvořené právě v middlewaru).

Anketa

Jak moc by vám vadilo poněkud delší přepínání mezi programy (několik sekund)?

33 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 28. 10. 2009 18:42

Školení: Měření a vyhodnocování kampaní

  •  
    Jak připravit a plánovat kampaně
  • Jak vyhodnocovat a využít důležité metriky
  • Jak to dělat u různých obchodních aktivit

Detailní informace o školení Měření a vyhodnocování kampaní»