Телевидение и Интернет

Интернет объединяет бесчисленное множество локальных вычислительных сетей и индивидуальных пользователей на всей Земле. Основой Интернета являются протоколы передачи данных, в соответствии с которыми данные передаются пакетами, каждый из которых снабжается адресом получателя. Пакеты с данными передаются по сети от одного узла к другому, пока не доходят до адреса. Сеть Интернет в этом смысле всегда привлекала внима­ние разработчиков.

Возможны два варианта передачи видео- и аудиоинформации через Интернет.

Первый вариант заключается в получении из Сети файлов, содержащих в сжатом виде видеопрограммы, и последующее воспроизведение их на компьютере. Скачивание файла может занять больше времени, чем длительность воспроизведения.

Второй вариант предполагает получение через Сеть сжатых видео- и аудиоданных со скоростью, позволяющей в реальном времени воспроизводить движущиеся изображения и звук. Качество изображения определяется пропускной способностью Сети на всем пути протяжения от видеосервера, который является отправителем данных, до компьютера получателя видеопрограмм. Для получения изображения с удовлетворительным качеством достаточно иметь пропускную способность не менее 28.8 кбит/с. Однако такая способность передачи двоичных символов обеспечивает прием изображений с сильно пониженной частотой кадров (SQCIF – протокол). Для получения приемлемого качества изображения при использовании методов сжатия MPEG-4 необходима пропускная способность канала равная 128 кбит/с.

Для увеличения пропускной способности канала связи используют подключение к Интернет систем КТВ, у которых скорость передачи по прямому каналу составляет 30 Мбит/с, а по обратному каналу от 64 кбит/с до 1.5 Мбит/с.

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.

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.

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 8.3,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 вешанию, теоретически также может быть реализована в сетевом варианте (Рисунок 8.3,б), однако распространение информации без соответствующего запроса поль­зователя также приводит к нерациональной загрузке участков сети.

Достаточно универсальной является технология «multicasting» («мультивещание»), показанная на рисунке 8.3,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 групп 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 8.3. Распространение информации по сети Интернет

Однако наиболее жесткое требование, предъявляемое возможностями сети Интернет к распространяемой по сети информации, это ограниченная скорость потока. 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.