Video služby: zdroj příjmů pro provozovatele

Video službám jsme se věnovali nedávno spolu s další zajímavou aplikací, interaktivními hrami. Dnes se zaměříme na video služby z pohledu telekomunikačních provozovatelů, kteří si právě prostřednictvím těchto nosných služeb chtějí udržet konkurenceschopnost vůči kabelovým a bezdrátovým provozovatelům.

Připomeňme, že mezi moderní obrazové (video) služby se řadí nejen nejčastěji zmiňované video na vyžádání (VOD, video-on-demand), ale také TV s vysokým rozlišením (HDTV, high-definition TV), síťové video přehrávače (nPVR, network personal video recorders) a interaktivní video hry. Prostřednictvím všech těchto služeb se provozovatelé snaží získat co nejvíce zákazníků a samozřejmě vylepšit své příjmy z širokopásmových přípojek.

Tradiční TV se pomalu začíná vytrácet, sice ještě ne z domácností, ale z produktových nabídek výrobců jistě. Přechod k digitálním, HDTV přijímačům je zřejmý na celém světě, společně s pozvolným přechodem na digitální TV vysílání v jednotlivých zemích.

Video je z hlediska přenosu sítí náročné především na šířku pásma, interaktivní typy videopřenosů pak kladou na síť specifické nároky z hlediska minimalizace zpoždění a jeho kolísání, aby uživatel měl skutečně kvalitní pohled. Pro HDTV v původním formátu by byla potřeba rychlost až 1,5 Gbit/s, proto se video signál musí většinou komprimovat.  S kompresí MPEG-2 (mezinárodní norma ISO/IEC-13818-1) se pro video o vysokém rozlišení, v běžné vysílací kvalitě, pohybuje nárok na šířku pásma kolem 2 Mbit/s. Ovšem pokud domácí uživatelé chtějí využívat více podobných služeb s vysokým rozlišením vedle rychlého přístupu k Internetu a telefonních služeb, pak požadovaná kapacita přípojky dosahuje 50 Mbit/s. Modernější způsoby komprese budou používat novější MPEG-4/H.264 (více informací např. Advanced Compression Decoder Technology Enables On-Demand Video Services Over DSL).

Video po DSL

Všeobecně známá bolest většiny stávajících telekomunikačních sítí je v tom, že byly navrženy pro hlasové služby, které typicky vyžadují malou šířku pásma a jejich dílčí využívání je krátkodobé. Tyto sítě nebyly z pochopitelných důvodů navrženy na podporu datových služeb s vysokými nároky jak na kapacitu přenosu, tak na délku trvání přenosu. Proto mají telekomunikační provozovatelé situaci s nasazováním video služeb do svých sítí těžší než třeba kabeloví provozovatelé sítí HFC (hybrid fibre-coaxial), kteří teď doplňují svou komplexní nabídku služeb (triple play) o hlas po kabelu. Provozovatelé musí ve svých telekomunikačních sítích implementovat takovou infrastrukturu, která bude spolehlivá, flexibilní a škálovatelná a bude nabízet kapacitu pro různorodé služby od TV vysílání až po HDTV.

První řešení je nasnadě: video prostřednictvím DSL (digital subscriber line) na stávající měděné místní smyčce. Video přes DSL potřebuje kódovače digitálního videa na podporu IP na výstupu a současně na straně uživatele přídavná zařízení (STB, set-top box) s podporou pro IP, která dokáží dekódovat a převést signál v MPEG formátu do analogového formátu pro příjem běžnou TV (dokud nebude nahrazena digitálním přijímačem).

Nerozšířenější typ přípojky, ADSL (asymmetric DSL), poskytuje maximálně kapacitu do 1,5-2 Mbit/s, takže má značně omezené možnosti nabízet video služby (se stávající kompresí) v TV kvalitě bez nějakých dalších zásahů do sítě. Modernější a rychlejší typu xDSL přípojek sice nabízejí možnost simultánní podpory dvou až tří digitálních videokanálů pro domácnost, ale v nejbližší době je zřejmě HDTV za hranicí možností současných DSL přístupových sítí. A nějaké další investice do DSL jen pro doplnění podpory video služeb se přeci jen nejeví jako ekonomické.

Nástup optiky

Zejména v Asii je DSL jen mezistupněm pro přechod k optické přístupové síti, která z hlediska kapacity nemá mezi širokopásmovými přípojkami žádnou konkurenci. Nárůst počtu přípojek tomu odpovídá: zpomaluje se nasazování DSL a zrychluje se nástup FTTH (fibre-to-the-home). Další možností je budovat hybridní koaxiálně optické sítě (HFC), které jsou dostatečně zvládnuté a nabízejí slušné možnosti. Jenomže budovat nové HFC sítě se také nejeví jako rozumné; na zelené louce je lepší rovnou budovat celooptické sítě.
Optická přípojka, obecně FTTP (fibre-to-the-premises), na bázi PON (passive optical network) je volbou mnoha provozovatelů. Nenabízí „jen“ s ničím nesrovnatelnou propustnost přístupové sítě, ale také jednoduchost spouštění nových služeb a jejich nabídky pro jednotlivé uživatele.

Video po optické přípojce

Video služby potřebují zakončovací a přenosový systém, které přijímají video signály z více zdrojů, komprimují obsah a přenášejí jej k uživatelům. Video přes FTTP lze provozovat ve dvou režimech: překryvná video PON (video overlay passive optical network), nebo video na bázi IP. Překryvné řešení (viz obrázek) multiplexuje jednu vlnovou délku vyčleněnou pro video s další vlnovou délkou vyhrazenou pro hlas a data. Multiplexování dat, hlasu a videa probíhá v ústředně, kam přicházejí signály ze zakončovacího systému pro video. Takový systém stačí jeden na celé město nebo region. Do něj se sbíhají signály TV vysílání prostřednictvím satelitní nebo IP sítě. V případě služeb jako VoD nebo nPVR je obsah uložen na video serverech umístěných buď v zakončovacím systému nebo v ústředně. Příslušné signály se pak přenáší samostatnou vlnovou délkou.  

Obrázek: Překryvná síť pro video přes FTTP
 












Na straně uživatele probíhá demultiplexování v koncovém zařízení optické sítě (ONT, optical network terminal). Ve většině případů ONT obsahuje tzv. triplexor: odděluje datové, video a hlasové složky a posílá je dál podle potřeb. ONT má pochopitelně rozhraní pro připojení STB (po koaxiálním kabelu), k němuž se dále připojuje TV. Pro interaktivitu (komunikaci prostřednictvím TV se sítí) je ještě potřeba rádiofrekvenční adaptér, který ve zpětném směru přebírá data z STB a spojuje je s ostatními daty (od počítačů v domácí síti). Takto řešená překryvná síť je velice podobná stávajícímu uspořádání kabelové televize a maximálně také stávající domácí rozvody využívá (nepotřebuje další kabeláž). Pro domácnosti je toto uspořádání ekonomické, dokonce nepotřebují ani STB, pokud chtějí využívat pouze analogové TV vysílání.
 
Překryvná video síť se realizuje na nejrůznější optické infrastruktuře: širokopásmová PON (BPON, Broadband PON), Gigabitová PON (GPON) i po dvoubodových spojích. Lze ji snadno implementovat bez větších investičních nároků. Nabízí provozovatelům škálovatelnost a flexibilitu pro nabídku video služeb. Kapacitně nabízí víc než dostatečné pokrytí nároků domácnosti na veškeré služby včetně několika HDTV kanálů, protože např. architektura BPON připojující 32 domácností nabízí v dopředném směru zhruba 2 Gbit/s pro digitální video a 622 Mbit/s pro data.

Druhou možností pro realizaci video služeb po FTTP je prostřednictvím IP sítě. Tzv. přepínané video se přenáší paketovou sítí, která směruje video signál k cíli. Obsah doručený k zakončovacímu zařízení se komprimuje do digitálního formátu (např. MPEG-2) a vkládá do IP datagramů. Veškerý video provoz, jak TV vysílání, tak VoD, se posílá v IP datagramech stejným způsobem. Datový tok se k zákazníkům přenáší prostřednictvím ATM (asynchronous transfer mode) nebo Ethernetu; v dopředném směru na vlnové délce 1490 nm a ve zpětném směru na délce 1310 nm.

Video přenosy na bázi IP jsou velmi hospodárné, protože nevyžadují řádná specifická video zařízení a vlastní přenosová infrastruktura je rovněž zjednodušená. ONT u zákazníka potřebuje pouze diplexor, nikoli triplexor jako v předchozím případě, protože se od sebe odděluje jen tok IP videa a dat od hlasu. ONT je v tomto případě jednodušší a levnější. Na druhou stranu je ale potřeba STB s podporou IP, kterých zatím není na trhu moc, a STB musí být s ONT propojeno novou kabeláží typu CAT-5, která také nebývá v domácnostech zatím běžně instalovaná - na rozdíl od koaxiálních propojení.
 
To nejsou jediné nevýhody IP řešení: problematická je především kapacita celého systému. BPON pro IP video by poskytla pouze jeden HDTV kanál do domácnosti a žádnou další kapacitu pro další kanály nebo datové služby. Další otázkou je jednoduchost ukládání, kopírování a další distribuce obsahu prostřednictvím IP sítě, takže do hry vstupují obavy z neoprávněného sdílení chráněného materiálu.

Implementace video služeb

Pro realizaci video služeb je možné použít jednoho ze tří způsobů: analogové video, digitální převod nebo zakončovací systém pro digitální video. Analogové video potřebuje pouze přijímač pro analogový signál a zařízení pro sdružení různých signálů pro jejich doručení k zákazníkům. Vzhledem k tomu, že se používá analogový formát videa, je signál již  modulován na správný kmitočet pro stávající TV přijímače a není potřeba STB.

Převod digitálního videa již nabízí kombinaci analogového a digitálního videa, a to bez výrazných nákladů pro vybavení zakončovacího systému provozovatele. Provozovatel obdrží digitální obsah od poskytovatele po satelitu nebo pevné síti (ATM nebo optické síti). Digitální tok si pak může upravit před jeho odesláním k zákazníkům tak, že sníží jeho rychlost až o 20%, takže do své distribuční sítě dostane více obsahu. V tomto případě tedy zákazníci dostávají již zkomprimovaný digitální video signál, proto potřebují STB pro jeho zobrazení na svém TV přijímači. Pokud se podporují jak analogové, tak digitální video signály, musí STB podporovat více formátů. V současnosti panuje trend nabízet základní služby v analogovém formátu a placené kanály v digitálním formátu, což potřebuje jednodušší a levnější STB.

S digitální STB mohou provozovatelé nabízet moderní služby s přidanou hodnotou jako VoD nebo HDTV pro udržení svých zákazníků a samozřejmě pro zvýšení svých příjmů ze služeb. Služby na vyžádání potřebují video server na uložení požadovaného obsahu a bránu, která se umístí mezi IP video server a vlastní vysílač. To umožňuje, aby se vlnové délky přenášející obsah na vyžádání mohly multiplexovat s běžným TV vysíláním.

Prostor pro nové služby

Video a hlas jsou služby, na něž se zaměřují všichni poskytovatelé rychlého přístupu k Internetu. Zatímco kabeloví provozovatelé dnes „bojují“ s podporou hlasových služeb a mají vyhráno na poli video služeb, u telekomunikačních provozovatelů je situace přesně opačná. Technologických možností podpory video služeb je dnes celá řada a provozovatelé, kteří chtějí obohatit svoji nabídku služeb a zvýšit svůj obrat na zákazníka, se musí do modernizace své sítě – v menší či větší míře – pustit již dnes.
 

21. 7. 2004

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA