Firmy kablowe uderzają w ścianę. A dokładniej w przewody.
Zapotrzebowanie konsumentów na przepustowość rośnie w błyskawicznym tempie. Zbliżamy się do fizycznych granic naszej infrastruktury sieciowej, a w niektórych obszarach już je przekroczyliśmy. Nowoczesne operatory telewizji kablowej oferują więcej niż tylko programy telewizyjne. Zapewniają cyfrowe wideo, audio, strumieniowe przesyłanie obrazu w wysokiej rozdzielczości (HD), wideo na żądanie (VOD), szybki internet kablowy i cyfrowe usługi telefoniczne.
Kable koncentryczne i światłowodowe mają dużą pojemność. Jednakże pojemność ta nie jest nieograniczona. Jeśli zbyt wielu klientów jednocześnie uzyskuje dostęp do danych, system może się zapchać. Jakość usług pogarsza się. Pojawiają się opóźnienia. Koło buforujące się kręci.
Aby rozwiązać ten problem bez konieczności instalowania wszędzie nowego światłowodu, firmy wdrażają jedno konkretne rozwiązanie: Switched Digital Video. To techniczny termin opisujący prostą koncepcję: „Przestań wysyłać wszystko do wszystkich przez cały czas”.
Stary sposób: transmituj wszystko wszystkim
Aby zrozumieć, dlaczego jest to ważne, musisz zrozumieć, jak działają tradycyjne systemy przewodowe. To nieefektywny mechanizm.
W tradycyjnej konfiguracji terminal kablowy transmituje każdy kanał jako ciągły, nieskompresowany strumień w całej sieci. Sygnał jest wysyłany do każdego obszaru, każdej ulicy, każdego budynku. Zawsze. Nawet jeśli nic nie oglądasz. Nawet jeśli śpisz.
Sieciowa skrzynka górna (STB) działa jak filtr. Skanuje ten ogromny, stały strumień, aby znaleźć częstotliwość wybranego kanału. Oddziela sygnał i przesyła go do telewizora.
To podejście działa dobrze, jeśli masz wystarczającą przepustowość. Nie sprawdzi się to jednak dobrze, jeśli wszyscy o 20:00 będą oglądać sport w 4K, streamować z Netflixa lub pobierać duże pliki.
Problem leży na górze. Ponieważ sieć nadaje wszystkie kanały 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, pozostaje niewiele wolnego pasma na Internet i usługi interaktywne. Winny jest kanał High Definition (HD). Zużywa znacznie więcej danych niż kanały o standardowej rozdzielczości. Zapotrzebowanie na treści o wysokiej rozdzielczości szybko rośnie, ponieważ gospodarstwa domowe wymieniają starsze telewizory na telewizory o wysokiej rozdzielczości. Firmy kablowe w pośpiechu dodają dziesiątki kanałów w wysokiej rozdzielczości, aby konkurować z dostawcami telewizji satelitarnej, co jeszcze bardziej zatyka kanał.
Przełączanie rozwiązania cyfrowego wideo
Przełączane cyfrowe wideo zmienia ten model. Nie postrzegamy już przepustowości jako parku, na którym każdy może wyrzucić śmieci. Traktujemy ją jako drogę prywatną, na której zarządzany jest ruch.
Sieć w sposób ciągły emituje tylko najpopularniejsze kanały, a nie jeden duży strumień zawierający wszystkie możliwe kanały. Pomyśl o 20 najpopularniejszych kanałach, które prawdopodobnie obejrzy 80% widzów w okolicy. Pozostają na „głównych drogach” sieci.
Kiedy dostroisz się do kanału niszowego, np. lokalnej stacji kulturalnej, sieci obcojęzycznej lub mało znanego kanału dokumentalnego, system reaguje. Wykrywa żądanie z dekodera sieciowego. Następnie „przełącza” sygnał określonego kanału do określonego segmentu sieci w domu.
Jest to infrastruktura na żądanie dla telewizji linearnej.
Dostawcy usług nadają tylko kanały, które klienci rzeczywiście chcą oglądać.
To rozróżnienie jest bardzo ważne. Sieci mogą zwolnić znaczną część pasma, nie emitując 500. kanału do 500. domu, w którym nie jest on oglądany. Uwolniona moc nie pozostaje bezczynna. Można go ponownie wykorzystać.
Dlaczego jest to ważne dla szybkości Internetu?
Wolna przepustowość generowana przez cyfrowe przełączanie wideo to nie tylko ulepszenie technologiczne. To czynnik sprzyjający rozwojowi biznesu. Według firmy IneoQuest, która wdraża te rozwiązania, zwiększona wydajność pozwala dostawcom telewizji kablowej na:
- Rozszerz ofertę HD: Dodaj więcej kanałów w wysokiej rozdzielczości bez pogarszania wydajności istniejącej sieci.
- Dostosuj programy lokalne: Oferuj treści niszowe, które są atrakcyjne dla określonych grup demograficznych w różnych regionach.
- Rozwój wideo na żądanie (VOD): Twórz jeszcze większe biblioteki VOD, aby zapewnić użytkownikom większy wybór.
- Włącz telewizję interaktywną: eksperymentuj z formatami wymagającymi komunikacji dwukierunkowej.
- Reklamy ukierunkowane: wyświetlaj określone reklamy określonym rynkom lub poszczególnym gospodarstwom domowym na podstawie nawyków oglądania.
- Zwiększ prędkość Internetu: To najważniejsza kwestia. Zmniejszając przeciążenie sieci, klienci korzystający z modemów kablowych mogą pobierać treści ze znacznie większą szybkością.
Logika jest prosta. Mniejsze straty wideo oznaczają więcej wolnego miejsca na dane. Ponieważ HD staje się raczej normą niż wyjątkiem, ta wydajność staje się koniecznością.
Obserwujemy zmiany w zarządzaniu infrastrukturą. Architektura technologii Exchange Digital Video opiera się na dedykowanych urządzeniach po stronie sieci (front-end) i po stronie abonenta (w terenie) do monitorowania zapotrzebowania i dynamicznej wymiany sygnałów. To coś więcej niż tylko oprogramowanie. To całkowite przemyślenie ostatniej mili.
W poniższych sekcjach szczegółowo opisano wymagany sprzęt, potencjalne pułapki tego podejścia oraz rynki, na których dokonano już przejścia. Technologia istnieje. Pytanie brzmi, czy branża kablowa będzie w stanie zareagować wystarczająco szybko, zanim niedobory widma przerodzą się w kryzys.
Nie ma jednego szablonu budowy systemu przełączanej telewizji cyfrowej (SDV). Wszystkie sieci wyglądają inaczej na papierze. Jednakże każde rozwiązanie ze względu na swoją charakterystykę jest podzielone na cztery różne poziomy. Są to stacja czołowa, system transportowy, system dostępowy i sieć kliencka. Jeśli zrobisz to poprawnie, Twoja telewizja kablowa będzie działać bez zarzutu. Jeśli popełnisz błędy, skończy się to powolnym i frustrującym bałaganem.
Zobaczmy, gdzie to wszystko się zaczyna.
Stacja czołowa: miejsce, w którym rodzą się sygnały
Stacja czołowa jest źródłem. To tutaj surowe strumienie wideo i kanały internetowe wkraczają do cyfrowego ekosystemu. Jest to gęsta sieć sprzętu podłączonego bezpośrednio do infrastruktury operatora kablowego.
Najpierw będziesz potrzebować koderów MPEG. Pobierają surowy sygnał analogowy lub cyfrowy i kompresują go do formatu MPEG. Bez tego prześlesz zbyt dużo danych.
Następnie przychodzi bezpieczeństwo. Blok szyfru szyfruje sygnał. Dzięki temu tylko właściwy odbiorca (STB) będzie mógł go odszyfrować. Brak szyfrowania oznacza brak modelu biznesowego dla płatnej telewizji.
Następnie są serwery. Serwery internetowe przetwarzają ruch szerokopasmowy, za pośrednictwem którego klienci mogą uzyskać dostęp do Internetu za pomocą modemu kablowego. Główną pracę wykonuje serwer aplikacji. Obejmuje to Menedżera sesji i zasobów (SRM). SRM określa, jaka przepustowość jest przydzielona każdej aplikacji. To rodzaj kontrolera ruchu. Oddzielny serwer kontroluje stan wszystkich pozostałych komponentów. Systemy SDV to złożone bestie. Aby zachować stabilność konfiguracji, wymagana jest szczególnie wydajna maszyna.
W przypadku niektórych elementów komunikacja jest dwukierunkowa. Strumień wideo wchodzi do systemu w jednym kierunku. Serwery aplikacji komunikują się jednak z siecią. Muszą wiedzieć, że wszystko przebiega sprawnie.
System transportu: wyznaczanie tras przepływu
Kiedy stacja czołowa koduje i szyfruje wideo, wysyła sygnał do systemu transportowego. Cel tutaj jest prosty. Konieczne jest przeniesienie przepływu ze stacji czołowej do systemu dostępowego.
Ta warstwa zależy od hostów i routerów. Węzły to punkty przecięcia i rozgałęzienia połączeń kablowych. Routery kierują ruchem. Redystrybuują sygnał pomiędzy innymi węzłami i routerami. Ścieżka powinna obejmować całą bazę klientów. Jeśli system transportowy ulegnie awarii, sygnał zniknie i nie dotrze do oczu klienta.
System dostępu: Panel przełączników cyfrowych
To tutaj następuje faktyczne przełączanie cyfrowe. Głównym komponentem jest tutaj Serwer SDV.
Serwer SDV monitoruje każde żądanie zmiany kanału. Jest to wyspecjalizowany komputer, który wykorzystuje specjalne oprogramowanie do interpretacji tych żądań. Po naciśnięciu przycisku na pilocie serwer SDV nasłuchuje.
Nie działa sam. Wysyła polecenia do Edge Resource Manager (ERM) i kilku urządzeń Edge QAM. ERM zarządza zasobami, a modulatory QAM modulują sygnały do transmisji. To właśnie ta koordynacja sprawia, że SDV jest skuteczne. Zamiast stale transmitować wszystkie kanały, system wysyła tylko te, które oglądają.
Sieć kliencka i podstawy QAM
Ostatnią częścią jest sieć kliencka. Zawiera odbiornik, który odbiera i deszyfruje sygnał z systemu dostępu. Modem kablowy jest również włączony, jeśli klient ma abonament na Internet. Każda firma wykorzystuje różne interfejsy pomiędzy sieciami klientów i systemami dostępowymi. Zastrzeżone standardy tworzą wiążące standardy, ale pozwalają także na niestandardową optymalizację.
Aby zrozumieć efektywność, musisz zrozumieć QAM. Jest to skrót od kwadraturowej modulacji amplitudy. Jest to technika multipleksowania częstotliwości. QAM umożliwia firmom kablowym efektywniejszą transmisję sygnałów cyfrowych. Przesyła wiele sygnałów pojedynczą linią przy użyciu modulacji fazy pod kątem 90 stopni. Więcej sygnałów. Ten sam kabel. To triumf technologii.
Przygotowanie treści na stacji czołowej. Ruch to porusza. Systemy dostępu i przełączania. Odbiera go sieć kliencka. Każdy poziom zależy od pozostałych. Jeśli złamiesz jeden, cały łańcuch się zawali.
Następnie przyjrzyjmy się zaletom i wadom tej architektury. Czy złożoność jest warta oszczędności w przepustowości? To pytanie, na które musi odpowiedzieć każdy operator telekomunikacyjny.
Dlaczego przepustowość to najlepsza waluta
Firmy kablowe korzystają obecnie z krzeseł muzycznych z przepustowością, a muzyka zwalnia. Wprowadzenie telewizji wysokiej rozdzielczości (HDTV), szybkich modemów kablowych i wideo na żądanie (VOD) stworzyło popyt, który może paraliżować cały system. Przesłanie cyfrowego wideo (SDV) zapewnia ratunek. Nie jest to złoty środek, ale praktyczne rozwiązanie, które pozwala usługodawcom wydobyć więcej zasobów z istniejącej infrastruktury bez konieczności układania kilometrów kabla koncentrycznego.
Podstawowy mechanizm jest prosty. Tradycyjna telewizja kablowa transmituje wszystkie kanały do Twojego domu w tym samym czasie, niezależnie od tego, czy je oglądasz, czy nie. SDV to zmieni. Wysyła tylko kanały, o które widzowie faktycznie prosili. Ta selektywna transmisja uwalnia znaczną część pasma. Dla operatorów kablowych jest to sposób na radzenie sobie z niedoborami przepustowości. Dla konsumentów oznacza to, że system nie ulegnie awarii, gdy wszyscy w okolicy będą jednocześnie oglądać film w rozdzielczości 4K.
Więcej kanałów, szybszy internet i kompromisy
Dodatkową przestrzeń stworzoną przez SDV można wykorzystać na dwa główne sposoby. Po pierwsze, usługodawcy mogą dodawać kanały. Jest to bezpośredni atak na dostawców telewizji satelitarnej. Operatorzy telewizji kablowej mogą zatrzymać potencjalnych abonentów, oferując wysokiej jakości źródła i treści hiperlokalne.
Kolejnym aspektem, być może bliżej związanym z codziennym życiem technologicznym, jest prędkość Internetu. Internet kablowy działa poprzez podział pasma na strumienie pobierające i wysyłające. Dane przesyłane dalej (to, co pobierasz) korzystają z kanału o szerokości 6 megaherców (MHz). Dane nadrzędne (to, co pobierasz) są kompresowane do węższego kanału o szerokości 2 MHz. Kiedy sieć jest przeciążona, dostawcy usług często tworzą nowe łącza pobierające, aby obsłużyć obciążenie. SDV uwalnia surową energię i daje więcej miejsca na rozbudowę łączy w dół w godzinach szczytu. Otrzymujesz szybsze ładowanie, ponieważ „rury” są szersze.
Systemy SDV oferują opcje, które są ważniejsze dla zysków finansowych operatorów telewizji kablowej niż dla wrażeń konsumentów.
Spojrzenie od strony danych
W tym miejscu przewaga przesuwa się z technologii na biznes. SDV dostarcza operatorom telewizji kablowej szczegółowe informacje na temat Twoich nawyków związanych z oglądaniem telewizji. Chociaż twierdzą, że chronią prywatność, nadal mogą zobaczyć, które kanały są popularne w danym obszarze. Informacje te są cenne dla reklamy ukierunkowanej. Wyobraź sobie system, który wie nie tylko, że mieszkasz w Chicago, ale także, że w każdą niedzielę oglądasz lokalny sport i może kierować reklamy do konkretnych gospodarstw domowych na podstawie tego zachowania. Chociaż może to być denerwujące dla użytkowników, jest to potężna zaleta dla zespołów sprzedaży.
Ta nadmierna przepustowość toruje również drogę usługom interaktywnym. Wyobraź sobie taką sytuację: zapisujesz się na transmisję meczu bokserskiego w trybie pay-per-view. Zmniejsza to obciążenie systemu, dzięki czemu żądania mogą być przetwarzane natychmiast, a menu wyświetlane na ekranie. Zamawiasz pizzę u lokalnego partnera, oglądasz dodatki i oglądasz mecz. Pizza przyjeżdża za 30 minut. Brzmi to jak science fiction, ale to po prostu efektywne przekazywanie informacji.
Złożony podatek
Jest pewien haczyk. SDV nie jest prostą rurą. Jest to złożony ekosystem serwerów, oprogramowania i sprzętu. Im więcej komponentów, tym więcej miejsc, w których coś może się zepsuć.
Jeżeli odbiornik (STB) jest uszkodzony, jest to problem lokalny. Jeśli serwer SDV lub moduł routera przełączającego (SRM) ulegnie awarii, tysiące klientów pozostanie bez obsługi. Rozwiązywanie problemów to koszmar, ponieważ problemy mogą pochodzić z dowolnej części architektury. Ponadto firmy kablowe rzadko budują te systemy od podstaw. Integrują produkty od wielu dostawców. Problemy ze zgodnością urządzeń różnych producentów mogą obniżyć niezawodność usługi. Jest to krucha wieża z piasku zbudowana tak, aby podtrzymywać ciężki dach.
Przepływy w górę i w dół: asymetria
Dlaczego łącza pobierające mają trzykrotnie większą przepustowość niż łącza wysyłające? Odpowiedź leży w zachowaniu użytkowników. Większość ludzi pobiera znacznie więcej danych niż przesyła. Przesyłamy strumieniowo filmy, pobieramy pliki i ładujemy strony internetowe. Wysyłamy e-maile i przesyłamy zdjęcia, ale ilość danych jest niewielka. Firmy kablowe oszczędzają przepustowość, ograniczając rozmiar kanału transmisyjnego do 2 MHz. Jest to efektywne wykorzystanie zasobów zgodne z rzeczywistym wykorzystaniem Internetu.
Gdzie to się stało?
Następnym krokiem jest zbadanie, które rynki zaakceptują te systemy. Realizacja jest nierówna. Zależy to od popytu regionalnego, wieku istniejącej infrastruktury i chęci dostawców do inwestowania w złożone architektury SDV. Podczas gdy niektóre regiony przodują, inne trzymają się tradycyjnych modeli transmisji ze względu na ostrożność lub koszty.
Wprowadzenie: Kto i gdzie przeprowadza testy?
Ekosystem sprzętowy leżący u podstaw technologii przełączania cyfrowego wideo (SDV) jest podzielony pomiędzy dużych graczy tworzących wszystkie komponenty oraz specjalistów skupiających się na wysoce wyspecjalizowanych urządzeniach, takich jak kodery i routery. W tym segmencie dominują Scientific Atlanta i Motorola, jednak różnorodność operatorów kablowych pozwala im łączyć systemy, które najlepiej odpowiadają ich infrastrukturze. Ta modułowość jest ważna ze względu na złożoność SDV. Nie chodzi tu tylko o wymianę sprzętu na nowy. To zasadnicza zmiana w sposobie przesyłania danych wideo ze stacji czołowej do salonu.
Ponieważ technologia ta jest stosunkowo nowa, jej wdrażanie było ostrożne. W przypadku awarii systemu SDV zdiagnozowanie problemu w hybrydowej sieci światłowodowo-koncentrycznej (HFC) jest trudniejsze niż naprawa uszkodzonego kabla. Główni operatorzy telewizji kablowej, tacy jak Comcast, Time Warner, Cox i Cablevision nie wdrożyli tej technologii w całym kraju. Zaczęli od małych rzeczy. W ramach testu sił uruchomiono programy pilotażowe w wybranych regionach.
Firma Cablevision wybrała obszar metra Nowego Jorku. Time Warner przeprowadził testy w Austin w Teksasie i Kolumbii w Południowej Karolinie. Comcast wystartuje w Denver, Kolorado i części New Jersey. To nie są puste strony testowe. Mieszkają tam miliony abonentów. Jest to jednak tylko niewielka część ogólnej bazy klientów przedsiębiorstw kablowych. Programy pilotażowe działały stabilnie. Nie było większych awarii. Ogólnego zamieszania nie było. Zakładając, że te wstępne testy wypadną pomyślnie, niektórzy dostawcy planują rozszerzenie stosowania SDV począwszy od 2008 roku.
Doświadczenia użytkownika: cicha aktualizacja czy wymuszone przejście?
Dla przeciętnego abonenta zmiany te mogą na pierwszy rzut oka nie być zauważalne. Niektóre architektury SDV są kompatybilne wstecz. Współpracują z istniejącymi odbiornikami telewizji cyfrowej (STB). W takich przypadkach nie będziesz wiedział, że nastąpiła zmiana, dopóki nie zauważysz czegoś innego. Szybkość Twojego Internetu mogła się poprawić. Kto wie, może nagle będziesz mieć dostęp do większej liczby kanałów, które wcześniej nie mieściły się w standardowym pakiecie 135 kanałów.
Inne systemy wymagają nowego sprzętu. Jeśli Twój dostawca zmodernizuje sieć, ale nie obsługuje Twojego starego odbiornika telewizji cyfrowej, będziesz musiał go wymienić. To stwarza niedogodności. Oznacza to wizyty serwisowe, wezwania technika i kłopoty z wymianą urządzeń, które nadal działają.
Kliknij łącza na następnej stronie, aby dowiedzieć się więcej na temat przełączania cyfrowego sygnału wideo i tematów pokrewnych.
Komplikacje z TiVo
Istnieje jedna główna przeszkoda we wdrażaniu SDV. Kompatybilny z rejestratorami DVR (Jak działają rejestratory), zwłaszcza TiVo. System TiVo został opracowany przed pojawieniem się SDV. Nie jest przeznaczony do radzenia sobie z dynamiczną naturą tej technologii.
Modele Series 3 i TiVo HD nie mogą wysyłać danych w górę do sieci SDV w celu zażądania określonych strumieni kanałów. Tworzy to czarną dziurę dla użytkowników. Jeśli próbujesz oglądać przełączany kanał (taki, który nie jest stale nadawany w całej sieci), TiVo nie będzie w stanie go odebrać. Znajdziesz się przed pustym ekranem lub zamrożonym obrazem. Będziesz mógł oglądać tylko kanały „must carry” lub najpopularniejsze kanały oferowane przez Twojego operatora telewizji kablowej, niezależnie od tego, czy przełącznik jest aktywny.
Nie była to stała przeszkoda. W listopadzie 2007 r. Krajowe Stowarzyszenie Telekomunikacji Kablowej i Telekomunikacyjnej (NCTA) ogłosiło rozwiązanie tymczasowe. TiVo i firmy kablowe znalazły rozwiązanie: zewnętrzne urządzenie adapterowe. To urządzenie łączy się z kartą kablowa wewnątrz rejestratora TiVo. Obsługuje łącza zwrotne, których sam sprzęt TiVo nie jest w stanie zapewnić. Adapter ten ma pojawić się na rynku w 2008 roku.
Dlaczego jest to dla Ciebie ważne?
SDV to nie tylko szczegół techniczny. To jest odpowiedź na problem braku przepustowości. Sieci kablowe są przepełnione kanałami wysokiej rozdzielczości i szybkim internetem, a nam zaczyna brakować miejsca. Przełączanie wideo powoduje strumieniowe przesyłanie tylko kanału, który faktycznie oglądasz, zwalniając miejsce. To krok w stronę zwiększenia efektywności. Jednak wydajność często odbywa się kosztem kompatybilności.
Etapowe wdrażanie pokazuje, że operatorzy telewizji kablowej wciąż tworzą infrastrukturę pomocniczą. Muszą zatrudnić konsultantów. Będą musieli przeszkolić personel w zakresie nowych zagadnień technicznych. Zmienia się model obsługi klienta. Jeśli kanał zniknie, nie jest to już uszkodzona antena. Jest to błąd logiczny sieci.
Jak na razie zmiany są subtelne. Możesz uzyskać więcej kanałów. Szybkość Twojego Internetu może być większa. Może się jednak okazać, że potrzebny będzie nowy sprzęt. Jeśli jesteś użytkownikiem TiVo, prawdopodobnie spodziewasz się, że wkrótce pojawi się adapter. Technologia działa. Pytanie, czy jego realizacja będzie płynna, czy chaotyczna.
Dodatkowe zasoby
Aby lepiej zrozumieć infrastrukturę, która to umożliwia, zapoznaj się z podstawami okablowania do transmisji danych. Zrozumienie zasad działania QAM (kwadraturowej modulacji amplitudy) wyjaśnia, w jaki sposób sygnały cyfrowe są pakowane na istniejące linie koncentryczne. Technologia ta umożliwia współistnienie DSL i HDTV z wideo.
Więcej informacji na temat interakcji tych systemów można znaleźć w naszych przewodnikach Jak działa telewizja kablowa, Jak działają rejestratory DVR i Jak działa TiVo. Możesz także śledzić rozwój branży za pośrednictwem takich źródeł, jak Cable Digital News z Light Reading i Cable 360. Dostawcy sprzętu, tacy jak Scientific Atlanta i IneoQuest, dostarczają dokumentację techniczną wyjaśniającą inżynierską stronę przełączania.
