Передача телевизионных программ по сети Интернет
Рост потребности общества в новых ТВ программах, в информации вообще, требует развития новых технологий ТВ вещания и новых каналов доставки ТВ программ телезрителям. Сеть Интернет в этом смысле всегда привлекала внимание разработчиков. Например, она практически свободна от национальных и географических ограничений, от ограничений по времени, и, самое главное, ее популярность растет чрезвычайно быстро. Из всех современных информационных технологий наиболее быстро развивающейся является сеть Интернет. Достаточно сказать, что число людей, которых по общению с сетью можно назвать пользователями, ежегодно удваивается. Считается, что к 2010 году их число составит один миллиард человек. Кроме того, передача аудиовизуальной информации через Интернет и, тем более, данных, давно не является технической проблемой.
Все это позволяет считать привлекательной возможность осуществлять вещание ТВ программ через сеть Интернет. Появились эквивалентные термины – веб-вещание или Интернет-вещание. Существует также понятие «стриминг» или «видеостриминг», от англоязычного слова streaming, обозначающего процесс передачи цифрового потока мультимедийной информации по сети.
Однако в отличие от эфирного вещания распространение информации в сети Интернет происходит по другим законам. Особенность сетей связи (в том числе и сети Интернет) состоит в том, что информация в них распространяется частями, т.е. пакетами. Каждый такой пакет, неся в себе (кроме основной информации) адреса отправления и назначения и проходя через сетевое оборудование, направляется в пункт назначения по маршруту, который в данный момент является оптимальным.
Как известно, сеть Интернет изначально строилась по принципу децентрализации. В этом ее разработчики видели залог высокой надежности и живучести в случае возникновения непредвиденных ситуаций. Это обстоятельство является достоинством, так как выравнивает нагрузку на различные звенья сети, делая их равноправными, но оборачивается недостатком, когда в результате оказывается так, что ни время доставки, ни последовательность доставки пакетов не являются жестко определенными. Такую ситуацию можно сравнить, например, с чтением художественной литературы, публикуемой в периодической печати по частям, когда доставка журнала либо задерживается, либо происходит нарушение последовательности выхода номеров. Этим объясняются принципиальные сложности, возникающие при передаче мультимедийной информации по сети Интернет, или, как говорят, мультимедийного трафика – аудио-или видеоинформации. Например, известная и недорогая услуга – телефонный разговор по сети Интернет (IP-телефония) имеет плохое качество звука в основном по этой причине.
Еще одно обстоятельство, влияющее на возможность распространения ТВ программ по сети Интернет, заключается в способе распространения (маршрутизации) информационных пакетов. Сеть Интернет способна доставлять пакеты по адресному принципу, т.е. из одного компьютера (сервера) в компьютер получателя, или, как говорят, «из точки в точку», как это показано на рисунке 11.28,а.
Такой способ распространения информации называется unicasting, или «унивещание». Для распространения ТВ программ этот способ плох тем, что попытка большого количества пользователей сети «зайти» на сервер, откуда распространяется интересующая их программа, не удается, так как сервер может одновременно отправлять информацию ограниченному числу пользователей. Кроме того, формировать большое количество почти одинаковых потоков информации для большого числа пользователей нерационально. В примере, показанном на рисунке, пользователи 1, 4 и 5 запросили информацию с сервера 1, в результате чего сервер формирует три потока данных, предназначенных для названных пользователей.
Технология неограниченного распространения информации, называемая «broadcasting» («широкое вещание») и свойственная, например, эфирному вещанию, теоретически также может быть реализована в сетевом варианте (рисунок 11.28,б), однако распространение информации без соответствующего запроса пользователя также приводит к нерациональной загрузке участков сети.
Достаточно универсальной является технология «multicasting» («мультивещание»), показанная на рисунке 11.28,в. Этот способ распространения мультимедийной информации в сети Интернет считается перспективным и позволяет так изменить работу сетевого оборудования, что в процессе маршрутизации информационных пакетов происходит их размножение (где это нужно) и распространение среди определенной группы получателей. Это не только разгружает сервер, являющийся источником распространяемой ТВ программы, но также позволяет незаметно для получателя организовать «вещание» отдельных частей ТВ программы с разных серверов. Такой способ позволяет организаторам вещания хранить распространяемую информацию у ее владельца, а не сосредотачивать ее на одном сервере. Кроме того, этот способ оптимизирует нагрузку на сеть, хотя и предъявляет повышенные требования к сетевому оборудованию. В приведенном на рисунке примере пользователи 1, 3, 4 и 5 запросили информацию с сервера 1, в результате чего получают ее в режиме «мультивещания». Для реализации такого режима в некоторых узлах обеспечивается не только маршрутизация, но и размножение пакетов информации и распространение их среди пользователей – участников группы «мультивещания». В этих же узлах, как видно из рисунка, могут быть аналогично созданы условия для распространения информации тем же получателям, но уже с сервера 2. Такой переход от одного источника информации к другому, при неизменном составе получателей, может быть осуществлен для них незаметно.
Рисунок 11.28 - Распространение информации по сети Интернет
Однако наиболее жесткое требование, предъявляемое возможностями сети Интернет к распространяемой по сети информации, это ограниченная скорость потока. Дело в том, что по статистике подавляющее большинство пользователей сети Интернет способны общаться с сетью с помощью модема и телефонной линии, т.е. по технологии «dial-up». Скорость передачи информации при этом составляет в среднем 33 кбит/с. Это определяет требования к способу кодирования информации, которое должно обеспечить передачу ТВ программы с заданной скоростью. Разработка стандарта MPEG-4, позволяющего эффективно сокращать цифровой поток передаваемого изображения, в своем низкоскоростном уровне (Very Low Bitrate Video, VLBV) допускает передачу изображений небольшого формата со скоростями от 5 до 64 кбит/с, что соответствует среднестатистическим скоростям в сети Интернет.