České IPTV: hudební Óčko

IPTV je stále populárnějším způsobem, jak obohatit nabídku služeb po rychlých přípojkách k Internetu – o televizní vysílání. Podívejme se na pilotní projekt české internetové televize, kterému na svět pomáhají zkušení odborníci z CESNET.

Hudební internetová televize Óčko (součást mediální skupiny MAFRA) není zrovna nováčkem na našem trhu, ale novinkou je zahájení pilotního projektu IPTV pro její distribuci. Na tomto projektu, který byl před měsícem oficiálně zahájen, spolupracuje sdružení CESNET, které se specializuje na výzkum a vývoj v oblasti informačních a komunikačních technologií a poskytuje vědeckým a akademickým institucím komunikaci po gigabitové optické síti CESNET2. Kromě jiného se CESNET zabývá využitím vysokorychlostních sítí pro sdílení multimediálních dat, a to jak synchronně formou videokonferencí a sdílených aplikací, tak i asynchronně formou „proudování“ multimédií (media streaming).

Technické zákulisí

Všechny formy vysílání hudební televize Óčko budou zdarma k dispozici všem uživatelům Internetu, kteří disponují dostatečnou kapacitou připojení, a to na adrese http://ocko.idnes.cz/stream.asp. Pro sledování pořadu v nejvyšší kvalitě je potřeba přípojka o kapacitě o 1,5 Mb/s (zdroj vysílání není ještě k dispozici ve vysokém rozlišení HD, High Definition, takže ani kapacita není potřeba tak velká jako pro HDTV), ale vysílání s nižším rozlišením pak bude pracovat s toky o 150, 384 a 768 kb/s.

IPTV vysílání není v principu omezeno konkrétním typem přípojky: pokud provozovatelé kabelových, DSL, optických či bezdrátových přípojek podporují přenos po IP, pak jejich zákazníci mohou televizní vysílání sledovat v kvalitě omezené primárně kapacitou jejich přípojky.

Jako kompresní mechanizmus se pro projekt Óčko po IP zvolil kodek Windows Media 9/VC-9 (viz článek Streaming media (2): kouzlo komprese a Televizní vysílání po DSL). Nezbytností pro dobrou kvalitu obrazu a zvuku, jak ji vnímá uživatel, je vysoké rozlišení. Polovina datových toků proto bude k dispozici v digitálním rozlišení 720x576 bodů, které odpovídá klasickému (ovšem analogovému) televiznímu rozlišení (PAL, Phase Alternating Line). Ve vysílání se ovšem uplatňují také nové distribuční formáty: polovina datových toků bude k dispozici v open source formátu OGG, zakódovaná kodekem Theora.

Unicast versus multicast

Zatím se vysílání bude realizovat formou dílčích toků k jednotlivých uživatelům (unicast), protože sítě nejsou uzpůsobeny pro podporu efektivnějšího skupinového vysílání (multicast). To znamená, že server s příslušným obsahem, o nějž má současně zájem více uživatelů, musí navázat a udržovat samostatná spojení pro každého uživatele. Tato situace je ovšem únosná jen při relativně malém počtu uživatelů současně, protože s jejich rostoucím počtem rostou požadavky na nová spojení.

Multicast je z hlediska zátěže sítě lepší způsob, jak doručit obsah ke všem uživatelům, které zajímá: od serveru s obsahem se vysílá pouze jediný tok, který se v příslušně vybavených směrovačích replikuje pouze do směrů, kde se nacházejí členové dané skupiny. Skupinové vysílání se tak chová jako efektivní násobič šířky pásma, protože až k posledním směrovačům, k nimž se připojují členové dané cílové skupiny, se posílá jedna kopie datagramu pro skupinu a teprve v tomto směrovači se příslušně replikuje pro všechny členy skupiny. Klasický způsob vysílání známý ze sdělovacích prostředků, broadcast (vysílání všem), je zejména pro pevné sítě méně efektivní než multicast, protože by znamenal kopírovat příslušné signály IPTV do všech částí sítě bez ohledu na to, zda se v nich nacházejí uživatelé, kteří vysílání chtějí sledovat.

Skupinové vysílání v IP sítích ale není triviální záležitost, protože je s ním spojena adresace skupin (specifický formát adres IP), dynamická registrace uživatelů do skupin (přihlašování, odhlašování, znalost aktivních členů skupin na připojených rozhraních směrovače apod.) a také skupinové směrování. Pro správu jednotlivých skupin uživatelů se typicky používá protokol IGMP (Internet Group Management Protocol). Základní směrovací protokoly je třeba doplnit specificky zaměřenými protokoly pro multicast směrování (např. PIM, Protocol Independent Multicast).

IPv4 i IPv6

V souvislosti s podporou protokolu nové generace IPv6 v síti CESNET2 bude tento protokol použit i v případě IPTV. Všechny formy vysílání budou postupně dostupné jak prostřednictvím klasického IPv4, tak prostřednictvím jeho následníka IPv6.

V budoucnu se v rámci pilotního projektu zřejmě vyzkouší IPv6 multicast, případně varianta specifická pro IPv6 - anycast, která se pro vysílání médií může ještě lépe osvědčit. Adresa IPv6 typu anycast totiž identifikuje skupinu rozhraní, typicky patřících různým uzlům a datagram adresovaný na tuto adresou je doručen jednomu z takto identifikovaných rozhraní (nikoli všem ve skupině jako u multicast), a to nejbližšímu ze skupiny podle rozhodnutí směrovacího protokolu. Protože podobně jako uživatelé jsou i servery s obsahem typicky geograficky distribuovány, mohou pak být efektivně označeny stejnou adresou anycast, takže ve výsledku požadavky uživatelů na obsah mohou být směrovány vždy na fyzicky nejbližší server, čímž se samozřejmě zmírní nároky na kapacitu sítě i na směrovače.

Do roka a do dne

Sdružení CESNET předpokládá, že po ukončení pilotního projektu IPTV, který potrvá přibližně rok, budou výsledky provozu vyhodnoceny. Pokud některá ze zmiňovaných technologií bude běžně na trhu dostupná, bude její pilotní provoz převeden k jinému, komerčnímu poskytovateli.

10. 10. 2005

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA