Az első részben áttekintettük a korszerű video szolgáltatások mibenlétét és az alkalmazott platformokat. Jelen dokumentációnkban a DVB-C szolgáltatások fejlődését és aktuális alkalmazását tárgyaljuk.
Digital Video Broadcast
Az DVB európai szabványok 1993-ban kerültek kiadásra, az első magyarországi kábeles digitális műsorelosztások a 2000-es évek második felében indultak el.
DVB-C Broadcast Live
A digitális televíziózás indulásakor a mennyiség, vagyis a csatornaszám igények kielégítése volt az elsődleges cél. Mivel a tartalom tömörítéssel (MPEG) megtöbbszöröződött a műholdas műsorszórásban elérhető csatornák száma, így ez az elsődleges cél teljesült.
A kábeles műsorelosztásban a szintén jellemző mennyiségi prioritás mellett, a legfőbb kihívást, a rendelkezésre álló frekvenciatartomány mindenkori optimális felosztása jelenti. A digitális kábeltévé indulásakor, a párhuzamos analóg műsorelosztás, illetve az akkor már jelentős fontosságú, de még alacsony csatornaszámot használó DOCSIS csatornák ideális kiosztása állította új feladat elé a szolgáltatókat.
Jelenleg, bár az analóg TV csatornák lekapcsolása a legtöbb szolgáltatónál már megtörtént, az ideiglenes egyensúly ismét felborulni látszik. A mennyiségi igény mellett, idővel a képminőséggel szemben támasztott követelmények is előtérbe kerültek, így a HD csatornák növekvő aránya jelentősen növeli a szükséges video QAM csatornák számát. Ezzel szemben a DOCSIS, vagyis a kábeles internet szolgáltatás dinamikusan növekvő frekvencia igénye folyamatosan csökkenti a szabadon felhasználható frekvenciatartományt, miközben a DOCSIS, pontosabban az internet alapú streaming szolgáltatások tárháza egyben kiegészítője, vagy akár kihívója is lehet a DVB-C szolgáltatásoknak.
A kábelen történő digitális tartalomszolgáltatás régiók szerint különbözik, így alapvetően más technológiai megvalósítást takar az amerikai, illetve angolszász szolgáltatási rendszerekben és mást az (kelet)európai térségben.
Magyarországon az „egyirányú” DVB-C live broadcast szolgáltatás a jellemző, mely hasonlóan a földfelszíni, vagy műholdas terjesztéshez, nem igényel két irányú adatkommunikációt. Ennek köszönhetően terjedt el a standard, alacsony költségű „zapper” DVB STB-ok és a DVB-C vételi képességgel rendelkező TV készülékek használata. A digitális hozzáférés-korlátozás, hasonlóan a műholdas, vagy földfelszíni műsorszóráshoz, ez esetben is a STB-ba integrált kártya olvasóval, vagy a TV készülékek esetében CA modullal biztosított.
Ezzel szemben az amerikai, vagy amerikai technológiákra alapuló modell interaktív STB-ok alkalmazására épül, mely egyrészt lehetővé teszi a szolgáltatások elektronikus menedzselését és statisztikai adatokhoz való hozzáférést, másrészt lehetőséget biztosít további interaktivitást igénylő, de DVB-C alapú szolgáltatás üzemeltetésére.
Mindkét szolgáltatási modell esetében lényeges, főképp a DOCSIS növekvő frekvenciatartomány igények kielégítése érdekében, a tartalom elosztás és tömörítés hatékonyságának növelése, amit az alábbiakban ismertetett két eltérő technológia alkalmazásával tudunk elérni.
Az SDV, vagyis kapcsolt digitális video alapja az interaktív előfizetői eszközök alkalmazása.
A Statisztikus multiplexing vagyis optimalizált MPTS tömörítés, az egyirányú broadcast műsorelosztás frekvencia használatának hatékonyságát biztosítja.
SDV és On-Demand DVB-C technológián
Az SDV (kapcsolt digitális video) video elosztás alapvetően az amerikai nagyszolgáltatók által létrehozott technológia, mely interaktív DVB STB-okra épül és a legfontosabb funkciója a rendkívül széles csatornakínálat regionális igény szerinti használatából adódó frekvencia használat optimalizálás. Természetesen a technológiából adódóan további interaktív funkciók is alkalmazhatók.
Az amerikai típusú DVB kábeles rendszerekben alapvető az interaktív STB-ok használata és a DOCSIS alapú jelzés-vezérlés rendszer, ami, amellett, hogy a jogosultság kezelés interaktív kommunikációra alapul, lehetőséget biztosít olyan speciális szolgáltatásokra, mint a kapcsolt video (SDV), illetve OnDemand típusú szolgáltatások, legyen az prémium film vagy Network PVR alapú (CatchUpTV) elérése és mindezt DVB-C formátumban. Az amerikai modell egyik legfontosabb eleme, a rendkívül széles tartalomkínálat (akár 500 csatornánál is több) hatékony elosztása az előfizetők részére. Az egyidejű nézettség által vezérelt kapcsolási mechanizmus az adott elosztási területen nézett tartalmakat rendezi MPTS-be és QAM-csatornákba, egyidejűleg a STB-ok részére a TV csatorna elérési adatait aktualizáltan megküldve.
Magyarországon ezt a technológiát (pontosabban annak OnDemand megoldását) kizárólag a UPC Magyarország alkalmazta. A technológia alapja, a DOCSIS CMTS rendszerek DVB jelzésrendszere, illetve az erre alkalmas nagy kapacitású EdgeQAM eszközök alkalmazása az elosztási csomópontokban (HUB). A UPC rendszereiben ezt többek között az ARRIS C4 / E6000 és ARRIS D5 berendezései biztosították.
A kapcsolt Video (SDV) alapú rendszereknek azonban van egy olyan hátránya, hogy a szolgáltatásra fenntartott QAM-csatornákban történtő igény szerint vezérelt tartalom csere, csak azonos sávszélességű csatornák alkalmazása esetén alkalmazható, így a tartalmak állandó értékű bitsebesség (CBR) alapú transzkódolást igényelnek, tehát ez esetben nem alkalmazható a magas hatékonyságú statisztikus multiplexing eljárás.
Ugyanakkor a CBR transzkódolás akár lehet egy másik szolgáltatási modulhoz szükséges (pl.: MBR transzkódolás) egy eleme, így hatékonyabbá téve a folyamatokat.
Statisztikus multiplexing
A statisztikus multiplexing alkalmazása, adott csatornaszám mellett 30-50%-os frekvenciahasználat megtakarítást eredményez a video tartalom minőségromlása nélkül. Az eljárást eredetileg a műholdas sugárzáshoz fejlesztették, ugyanakkor a technológia fejlődése lehetővé tette, hogy immár akár Tier2-3 kábelszolgáltatók is alkalmazzák, ezzel növelve a költséghatékonyságot. A stat-mux egyik legfőbb előnye, hogy az előfizetői eszközök tekintetében nincs szükség semmilyen speciális interaktív eszközre, ugyanakkor az elért hatékonyság kizárólag a statisztikus multiplexing technológiával létrehozott MPTS-ek elosztása mellett érhető el.
A stat-mux létjogosultsága az IP alapú tartalomtovábbítási rendszerek térnyerésével sem csökkent. A legújabb szabványok és kodekek a stat-mux hatékonyságát tovább növelik, hiszen minél hatékonyabb egy tömörítési eljárás, annál több csatornát lehet azonos frekvenciatartományban továbbítani. Ezzel együtt minél több csatorna kerül egy multiplexbe, annál nagyobb hatékonysággal lehet statisztikusan illeszteni egymáshoz a csatornák azonos időpillanatban jellemző kiugró és alacsony bitsebesség értékeit. A legújabb szabványok és eljárások (mint a DVB-S2X szabványú kapcsolt csatornák, a DVB-C2 szabvány, illetve a HEVC tömörítés) támogatják a stat-mux használatát, ezáltal növelve a frekvenciahasználat hatékonyságát.
Ennek megfelelően, azon szolgáltatási rendszerekben, ahol a hatékonyság és a frekvencia gazdálkodás optimalizálása elsődleges feltétel, mindenképp célszerű bevezetni a centralizált stat-mux eljárást. Mivel a HD csatornák száma folyamatosan növekszik, illetve a DOCSIS részére biztosított frekvencia tartományt szintén növelni kell, így szükséges a video tartalom által elfoglalt frekvencia tartomány minőségromlás nélküli csökkentése.
Ezt a látszólag ellentmondásos igényt, statisztikus multiplexing eljárással tudjuk teljesíteni.
Statisztikus multiplexing a ConStream szolgáltatásában
A HFC Technics, illetve ConStream szolgáltatásfejlesztése során cégünk legnagyobb partnerének beruházásával elérhetővé válik a statisztikus multiplexer által optimális kihasználtságú MPTS jelfolyam kezelés lehetősége. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy az eddig legfeljebb 4 HD csatornát tartalmazó MPTS-ek immár minimum nyolc csatornára bővíthetők és az SD csatornakombinációk terén is hasonló hatékonysággal lehet számolni. Ez a hatékonyság a teljes csatornakínálatban tesztjeink alapján gyakorlatilag 45% frekvencia megtakarítást jelent, ami az általánosan szükséges 30..32 QAM használattal szemben 16 QAM csatorna használatára redukálódik. Ez a kapacitás csökkenés lehetővé teszi a gerincvonalakon az 1Gbps port használatot, ugyanis az így összeállított csatornakínálat 850Mbps átviteli sávszélességben továbbítható. Mindez tehát jelentős átviteli út sávszélesség megtakarítást, port kapacitás optimalizálást és végül, de nem utolsó sorban az elosztóhálózaton 12-16 DVB frekvencia felszabadítását (vagy a HD TV csatornák számának jelentős bővülését) jelenti.
Smartcaster Virtual Network és Contego a’la Carte
A centralizált statisztikus multiplexek használata esetén felmerül a kérdés, hogy az előfizetői hálózaton nem a továbbított MPTS szerinti sorrendbe, vagy nem azonos programcsomagba kívánjuk az adott csatornákat rendezni, erre viszont kiváló megoldást nyújt az akár felhő alapú Smartcaster PSI/SI editor rendszer, melynek segítségével tetszőleges sorrendbe és csatornaszámhoz (LCN funkció) rendelhetjük az MPTS-ben levő csatornákat, illetve a csatornánkénti hozzáférési kulcs (AC) cardless (NAGRA CoreAccess Cardless), vagy Cardbase alkalmazással, melyekkel tetszőleges programcsomag digitális feltételes hozzáférését konfigurálhatja a kábelszolgáltató.
Amikor a statisztikus multiplexing eljárásról beszélünk, lényeges pont, hogy a TV és STB berendezésekkel a média formátum kompatibilis legyen, így alapvetően a tartalom transzkódolás (a statisztikus multiplexing esetén minden csatornán szükséges) AVC / H.264 formátumban történik. Ez a jelenlegi legnagyobb kompatibilitással rendelkező, és megfelelő hatékonyságú tömörítési formátum.
DVB-C Broadcast Live létjogosultsága
Az IP alapú video technológiák fejlődése, illetve a streaming szolgáltatások megjelenése, ezáltal az OnDemand piac teljes átalakulása, az SDV alapú DVB-C alkalmazásokat ellehetetlenítette. Legfőképp a technológia magas bonyolultsága, költséges rendszermegoldása, valamint az alkalmazható STB típusok megszűnése miatt.
Ugyanakkor az „alap” egyirányú DVB-C live broadcast szolgáltatások létjogosultsága ezzel a változással nem szűnt meg. Mivel a DVB-C technológia mára teljesen kiforrott, robusztus megoldás, a tömörítési eljárások fejlődésével a HD tartalmak alapértelmezetté válnak, illetve az előfizetői készülékek nagyrészben támaszkodnak a kompatibilis TV készülékekre, gyakorlatilag kimondható, hogy mára a DVB-C szolgáltatás vette át az analóg televíziózás funkcióját.
Bár a DVB-C broadcast live tartalom elosztás jelentősége folyamatosan csökken, a jelenlegi technológiákkal, mint a statisztikus multiplexer és cardless CA, illetve a jelenleg már közepes méretű kábeles szolgáltatási modellben is értelmezhető költségfeltételekkel, továbbra is magas hatékonysággal alkalmazható.
Cardless CAS és DVB Dongle
Az elmúlt években a vételhez alkalmas televíziókészülékek elterjedése folyamatosan nőtt, így a ma már kártya nélküli CA modulok, illetve ezzel egyidejűleg a rendkívül költséghatékony cardless (szintén kártya nélküli) STB-ok használata tovább biztosítja a DVB broadcast live műsorelosztás fennmaradását.
Ezzel együtt az olyan új innovációk, mint az AndroidTV USB / Wireless Dongle modul, illetve a NAGRA által kiadott TV specifikus USB descrambler modulja új interaktív innovációkat hoznak az egyirányú DVB live műsorelosztásba.
Energiahatékonyság és fejlett technológiák a fejállomáson
Bár a világ vezető MSO szolgáltatói jellemzően már az IP (akár OTT) alapú műsorelosztás irányába fordultak, illetve a DAA hálózati felépítés által centralizált Auxilary Video Core rendszereket alkalmaznak, ennek ellenére az Edge QAM rendszerek fejlesztése sem állt meg.
Erre kiváló példa a Teleste második generációs IP alapú fejállomás platformja, a Luminato 4x4, melynek bázisán a Teleste létrehozta a legmagasabb sűrűségű „Dense QAM” modulátort, illetve Video Engine és Aux-Core modult.
A rendszer fejlettségére jellemző, hogy egyetlen EdgeQAM vagy Video Engine modul alkalmas 32 MPTS létrehozására, multiplexing és scrambling funkcióval, a Video Engine esetében L2TP enkapszulációval. Mivel a Luminato 4x4 rendszerkeret hat modul fogadására alkalmas és 10Gbps vonali kapacitással rendelkezik, így látható, hogy kiválóan alkalmas a jövőbeni DVB alapú igények teljes körű kiszolgálására.
Emellett természetesen nem mehetünk el szó nélkül a rendszer energiahatékonysági mutatói mellett, hiszen a rendszerkeret 30W, egy Dense QAM maximálisan 37W energiafelhasználású, így egy QAM csatorna fajlagos energiahasználata legfeljebb 2.1W, ami 44%-a az előző generációs Edge QAM rendszerekének (pl.:D5 UEQ 4.8W / CH).
Abban az esetben, amikor egy DAA hálózaton Aux Video Core rendszeren keresztül RMD Node berendezéseken biztosítjuk a DVB-C video szolgáltatást, az energiahatékonyság mértéke a centralizáció függvénye. Ebben az esetben az egy video QAM csatornára eső fajlagos teljesítményfelvétel a (már tárgyalt) 0,15W, plusz az egy RMD Node-ra eső Video Core fajlagos teljesítményfelvétele. Természetesen mivel mindenképp rendkívül alacsony energiafelvételi adatokról beszélünk, így az energiamegtakarítás csak több rendszer üzemeltetése esetén jelent jelentős költségmegtakarítást. Ugyanakkor az előző generációs rendszerek gyártása és támogatása immár több mint öt évvel ezelőtt megszűnt, így alkalmazásuk már kockázatos az előfizetői frusztrációt könnyen kiváltó video szolgáltatásokban.
HEVC transzkódolás
A prémium minőségű (4k UHD) streaming szolgáltatások megjelenése új tömörítési eljárások fejlesztését igényelte. Ennek egyik kézzelfogható eredménye a HEVC, H.265 szabvány, mely akár 50%-os bitráta csökkenést eredményez a H.264, AVC szabványú tömörítési eljárással szemben.
Az MSO szolgáltatók által nyújtott prémiumszintű szolgáltatásokat (pl.: OTT HD és UHD live streaming, illetve OTT streaming alapú HD CatchUp TV, StartOver), ennek megfelelően célszerű HEVC H.265 tömörítési eljárással megvalósítani. Ezt a média formátumot azonban DVB-C szolgáltatásban jelenleg általánosan még nem, vagy kizárólag az UHD tartalomtovábbításhoz alkalmazzák.
Konklúzió
Összefoglalva, a DVB-C broadcast live szolgáltatás még várhatóan hosszú időn keresztül a video szolgáltatások fontos részét képezi, hatékonyságát azonban célszerű statisztikus multiplexálással növelni. Az előfizetői hálózatokon való elosztásában a hagyományos EdgeQAM fejállomási alkalmazás mellett, a közeljövőben várhatóan megjelenik az Aux Video Core alapú, elosztott architektúrájú hálózati (DAA) R-PHY / R-MACHY Node-okban létrehozott video QAM elosztási megoldás.
Az energiahatékonyságot az újgenerációs EdgeQAM fejállomás megoldások, de legfőképp a DAA rendszerek rendkívüli hatékonysága biztosítja.
A jövőbeni video tartalom bővülés és prémium szolgáltatások jellemzően a streaming technológia irányába mutatnak, olyan IP streaming alapú médiaplatformok alkalmazásával, mint például az AndroidTV.
A DVB-C jövőbeni funkciója várhatóan a kötelező elosztású, illetve legmagasabb egyidejű nézettségű és a technológiából adódóan költségmentesen párhuzamosan több eszközön elérhető élő tartalomelosztásra korlátozódik.
Természetesen ez nem zárja ki az akár párhuzamos szolgáltatási platformok alkalmazását, hiszen egy szolgáltatónak az előfizetői igényeket messzemenően figyelembe kell venni.
Video szolgáltatások evolúciója műsorelosztó hálózatokon 1. rész