TENDENCIÁK A MULTIMÉDIA MŰSOROK TOVÁBBÍTÁSÁBAN

Dr. Tóth Csaba, toth@mmt.bme.hu
Budapesti Műszaki Egyetem, Műszer- és Méréstechnika Tanszék

Mi a multimédia ?

A multimédia ma már közismert fogalom, mégis szükséges pontosan definiálnunk, mivel számtalan értelmezése létezik. Ebben az anyagban a multimédiát a lehető legszélesebben értelmezzük: legalább két információ típust tartalmazó alkalmazást értünk alatta.

Egyszerűsített modell

A multimédia iparra is alkalmazható a termelési folyamatok szokásos egyszerűsített modellje:

Az előadás a multimédia műsorok fogyasztóhoz történő eljuttatásával, sajátosságaival, trendjeivel foglalkozik, a gyártás és a fogyasztás nem tartozik a vizsgálódásaink közé. Az előadás célja: ráirányítani a figyelmet néhány olyan tendenciára, amely hatással lehet a műsorkészítésre, közvetve a számítástechnikai, informatikai szakmára.

Multimédia hálózatok

A zömében multimédia műsorokat továbbító hálózatokat - akármilyen technológiát is használjanak - joggal nevezhetjük multimédia hálózatoknak. A fontosabb jellemzőik:

A multimédia célokra (is) használt hálózatok nem feltétlenül rendelkeznek valamennyi felsorolt jellemzővel. A digitális, on-line és a full-duplex fogalmak nem igényelnek magyarázatot. A valós idejű vagy real-time jellemző a sávszélességgel (átviteli sebességgel) szemben támaszt komoly követelményt, ha mozgóképeket is kell továbbítani. Az interaktivitás - a multimédia egyik legfontosabb jellemzője - sok alkalmazásban kulcsfontosságú.

Sávszélesség

Tömörítetlen stúdió minőségű mozgókép-átvitelhez legalább 270 Mbit/s, tv minőségűhöz 84 Mbit/s átviteli sebesség szükséges. A legújabb tömörítési technikákkal már 25 Mbit/s sebességű csatornán is lehet stúdió minőségű mozgóképeket továbbítani, és 2 Mbit/s-on élvezhető tv minőséget kapunk. Kisebb igényű alkalmazásokban néhányszor 64 kbit/s is elfogadható eredményt adhat.

A VLSI technológia, a digitális jelfeldolgozás fejlődése és a szabványosítás előrehaladása lehetővé tette, hogy a nagy tömörítési arányt biztosító kép- és hangtömörítő eljárások tömegesen elérhetők legyenek. Az egyre olcsóbbakká váló eszközökkel az eddig multimédia célokra alkalmatlan hálózatokon multimédia műsorok is továbbíthatók, a meglévő infrastruktúrán új szolgáltatások jelenhetnek meg, végső soron új piacok keletkezhetnek.

Interaktivitás

Az "egymásra ható", "kölcsönösen ható" jelentésű interaktivitás szó a multimédia egyik legfontosabb eleme. A legtágabban értelmezett multimédiában az interaktivitás nem mindig jelenik meg (pl. a közönséges videó teljesíti a multimédia tágabb definícióját, noha nem interaktív), de kétségtelenül a multimédiában az interaktivitás legalább annyira fontos, mint a mozgás, a mozgókép megjelenése. A szűkebben értelmezett multimédiát éppen az interaktivitás megléte különbözteti meg a tágabb értelmezéstől.

A mozgás látványosabbá teszi a multimédiát, az interaktivitás a beavatkozás, navigálás, testreszabás lehetőségét teremti meg. Az interaktivitással kibővített hagyományos médiumok új szolgáltatások sokaságát kínálhatják a felhasználóknak, pl.:

A hálózati technikák konvergenciája

Multimédia műsorok továbbítására a legkülönbözőbb technikák alkalmazhatók:

A számítástechnika, a távközlés és a hagyományos műsorsugárzás eszközei - ha nem is egyforma mértékben - alkalmasak multimédia műsorok továbbítására. A hang- és mozgókép-átvitelre tervezett távközlési- és műsorszóró hálózatok - a tágabb multimédia definíció alapján - eleve teljesítik a multimédia hálózatoktól elvártakat, legfeljebb az interaktivitás hiányzik belőlük. A mostani fejlesztések éppen az interaktivitás lehetővé tételéről gondoskodnak. A számítógép-hálózatok megjelenésekor még szó sem volt multimédiáról, így az nem is lehetett tervezési szempont. A számítógép-hálózatokban az interaktivitás eredendően adott, viszont a hang- és mozgókép-átvitelhez szükséges elegendő sávszélesség és az ún. quality-of-service (QoS) paraméterek biztosítása jelenthet gondot. A tömörítési technikák rohamos fejlődése, az egyre nagyobb rendelkezésre álló sávszélességek és a QoS-et biztosító új protokollok a hagyományos számítógép-hálózatokból is multimédia hálózatokat csinálnak.

A következőkben a LAN, MAN, WAN kategória multimédia célokra is alkalmas egy-egy legjellemzőbb elemét villantjuk fel.

Lokális hálózatok (LAN, Local Area Network)

A lokális hálózatokról a legtöbb embernek az Ethernet jut eszébe, nem véletlenül, mert az installált lokális hálózatok túlnyomó többsége az Ethernet valamelyik változata.

Az Ethernet család

Az Ethernet alapját jelentő CSMA/CD hálózat-elérési algoritmus kifejezetten alkalmatlan hang- és mozgókép-átvitelre, ennek ellenére - kiegészítő eljárásokkal, a sebesség növelésével - az Ethernet mégis felhasználható multimédia célokra.

Az Ethernet családnak jelenleg három tagja van:

(Klasszikus) Ethernet

1980-ban az Ethernet első változatának megjelenésekor a 10 Mbit/s sebesség példátlanul nagynak számított, de mára az alkalmazások, az egyre nagyobb hálózatok kinőtték a klasszikus Ethernetet. Szegmentálással, vagyis a hálózat több kisebb összefüggő részre való osztásával és a csoportok közötti átjárókkal (bridge-ekkel, routerekkel) a teljes hálózat eredő teljesítménye növelhető. Kapcsolókkal (switch-ekkel) 10-10 Mbit/s-os sávszélességet biztosíthatunk az egyes munkaállomásoknak, de vannak alkalmazások, ahol a 10 Mbit/s is kevés. Ilyenek számára fejlesztették ki a 100 Mbit/s sebességű Ethernetet.

100 Mbit/s sebességű Ethernetek

A 100 Mbit/s elérésére kétféle megközelítést használtak:

100BaseT

A szabvány kidolgozásakor fontos követelmény volt, hogy a világon mindenütt jól ismert Ethernet technikából minél többet megőrizzenek, és csak a legszükségesebb változtatásokat hajtsák végre. Az IEEE 802.3u szabványcsoport a bitsebesség tízszeres megnövelésével és a fizikai kódolás megváltoztatásával létrehozta a 100BaseT vagy FastEthernetet. A 100BaseT elnevezés jelzi, hogy csavart érpáros átviteli közegeken (és üvegszálon) működik a hálózat, koaxon nem. 10BaseT-ről 100BaseT-re való átállás az aktív hálózati eszközök cseréjével egyszerűen elvégezhető, a kábelezésen semmit nem kell változtatni. A 100BaseT elektromos interfészét úgy alakították ki hogy 10 és 100 Mbit/s-on egyaránt tudjon működni, és az interfész felismeri, hogy 10 vagy 100 Mbit/s sebességet kell használnia. A hálózati interfészek ezen tulajdonsága sima átmenetet biztosít a nagyobb sebességre való átálláshoz. A CSMA/CD meghagyásának következményeként lecsökkent az állomások közötti maximális távolság, csavart érpárok esetén kb. 200 m-re, üvegszálak esetén kb. 400 m-re, de különleges esetben 2 km-es pont-pont távolság is áthidalható. Látható, hogy a hagyományos koaxos hálózathoz képest a távolságcsökkenés kb. egytized, de a csavart érpárhoz képest lényegében nem változott. Erősen korlátozták viszont a két tetszőleges állomás közötti ismétlők (repeaterek) számát, a maximális négyről egyre ill. kettőre. (Azonos típusú kábelek közötti ismétlőből kettő, különböző típusú kábelek közöttiből egy lehet két tetszőleges állomás között.)

Egy másik technológia: a 100VG-AnyLAN

A HP és a vele szövetséges cégek a tízszeres sebességnövekedésnek más útját választották. Fontosnak tartották, hogy megmaradhasson a klasszikus koaxos Ethernet kb. 2,5 km-es maximális mérete, de ennek érdekében le kellett cserélni a véletlenre alapozott CSMA/CD algoritmust egy ún. determinisztikus, lekérdezéses DPAM algoritmusra. Átviteli közegként a HP is csavart érpárt és üvegszálat képzelt el.

A DPAM algoritmus lényege: az aktív hub a rákapcsolódó állomásokat folyamatosan körbekérdezi, hogy akarnak-e adni. Ha igen, engedélyezik az adását, és továbbítják a keretét, normál üzemmódban a cél állomásnak, monitor üzemmódban valamennyi állomásnak. A hubokból háromszintű hierarchiát lehet kiépíteni, az állomások ajánlott maximális száma 250. A 10 Mbit/s-os sebességre kialakított csavart érpáros kábelek változatlanul felhasználhatók.

A hálózat egyik különlegessége a prioritásos üzenetkezelés, ami az Ethernetből hiányzik, a másik pedig a kétféle keretformátum: Ethernet és Token Ring kereteket egyaránt tud továbbítani, de egy hálózatban egyszerre csak az egyiket.

Az Ethernet véletlenszerű viselkedésével szemben a 100VG-AnyLAN determinisztikus, vagyis egy adott hálózatban pontosan kiszámítható, hogy egy állomás egy keret elküldésére legfeljebb mennyit időt kényszerül várni. Ugyanez az Ethernetben csak valószínűségi alapon adható meg (pl. egy állomás adott összes hálózati terhelés mellett 80% valószínűséggel 20 ms-on belül elküldheti a keretét). A prioritásos üzenetkezeléssel garantálható sávszélességeket rendelhetünk az egyes állomásokhoz vagy az állomásokon futó alkalmazásokhoz. Ez a tulajdonság különösen a multimédia alkalmazások esetén értékes.

A fentiek alapján úgy tűnhet, hogy a 100VG-AnyLAN felülmúlja az Ethernet 100BaseT-t. Ez talán igaz is, de világosan látni kell, hogy az előbbinek vajmi kevés köze van az Ethernethez, hiszen az Ethernet lényegét adó CSMA/CD-t cserélték ki egy másik algoritmusra. Éppen ezért az IEEE a 100VG-AnyLAN-t nem a 802.3 csoportba sorolta, hanem a teljesen új 802.12-be. Az Ethernetből csak a keretformátum maradt meg, minden mást megváltoztattak. Az Ethernet technológiával kapcsolatban felhalmozott rengeteg tudást, tapasztalatot, mérési módszereket, itt nem vagy csak korlátozottan lehet felhasználni.

1000 Mbit/s sebességű Ethernet

Alig egy évvel a 100BaseT szabványba foglalása után, már az 1000 Mbit/s vagyis 1 Gbit/s sebességű Ethernet kidolgozásán fáradoznak a világcégek. Az első komolyabb termékek 1997-re várhatók. Az IEEE által a 802.3z csoportba sorolt Gigabit Ethernetet főleg lokális hálózatok gerinchálózataként kívánják alkalmazni.

A 100 Mbit/s-oshoz hasonlóan az 1000 Mbit/s-osnak is több változata lesz. Először a Fiber Channel technológiára épülő, maximum 200-500 m áthidalására alkalmas multimódusú üvegszálas változatot készítik el, majd kidolgozzák a 25-100 m-es távolságú csavart érpáras változatot. Tervezik a 2-10 km-es monomódusú, full-duplex üvegszálas rendszer kidolgozását is.

Városi hálózatok (MAN, Metropolitan Area Network)

Érdekes módon MAN-ként - az ATM megjelenéséig - szinte kizárólag az eredetileg lokális hálózatnak készült FDDI-t szokták használni. Az FDDI (Fiber Distributed Data Interface) volt az első, és mind a mai napig az egyetlen olyan polcról leemelhető (off-the-shelf), kipróbált, rutinszerűen telepített 100 Mbit/s sebességű hálózati technológia, amelyik MAN alkalmazásokat is ki tud szolgálni. (Az Ethernet nem tud ekkora távolságokat áthidalni, az ATM pedig még meglehetősen új, bár vélhetően hamar háttérbe fogja szorítani az FDDI-t.)

Az FDDI főbb paraméterei:

Az FDDI opcionális szinkron üzemmódja lehetővé teszi, hogy egy-egy alkalmazáshoz garantált sávszélességű csatornát rendeljünk.

Nagytávolságú hálózatok (WAN, Wide Area Network)

Az ATM hálózatot a jövő nagy ígéreteként emlegetik: lokális-, városi- és nagytávolságú hálózati célokra egyaránt alkalmas, képes hangot, álló- és mozgóképeket is továbbítani. Világcégek vesznek részt az ATM Forum keretében a szabványok kidolgozásában, pilot projektek indulnak, hogy demonstrálják a különböző gyártók ATM termékeinek összekapcsolhatóságát, távközlési szolgáltatók ismerkednek a technológiával, az egyetemek egymással versengve építenek ki kísérleti ATM hálózatokat. Mindez az ATM sikerét előlegezi meg, ugyanakkor szkeptikus hangok is hallatszanak a szabványosítás lassúsága, a szabványok hiánya és egyes megoldatlan technikai problémák miatt. Teljességgel rendezetlenek még a tarifális kérdések, vagyis mi mennyibe fog kerülni a felhasználónak, ha a távközlési cégek ATM szolgáltatásait veszi igénybe. Az ATM lokális hálózati felhasználása annyiban egyszerűbb, hogy az eszköz tulajdonosa, működtetője és felhasználója ugyanaz az intézmény, így a tarifális kérdések fel sem merülnek.

Az ATM néhány attraktív jellemzője:

A paraméterekből látható, hogy az ATM kiválóan alkalmas multimédia célokra, illetve egyéb valós idejű, jó minőségű mozgókép-átvitelt igénylő alkalmazásokhoz (pl. tv stúdiók közötti átvitel, video-on-demand, stb.). Skálázható, vagyis a kisebb sebességű igényeket is ki tudja elégíteni.

Kábeltévé-hálózatok (CATV)

A tv műsorokat és videó programokat továbbító kábeltelevíziós hálózatok Magyarországon is jelentős múltra tekinthetnek vissza. A fa struktúrájú, egyirányú átvitelt lehetővé tevő kábelhálózatnak kb. 1.000.000 hazai lakásban van végpontja. A kábeltévés társaságok mostanában látják elérkezettnek az időt arra, hogy megteremtsék a kábelhálózaton a sávon belüli visszirányú kommunikáció lehetőségét, és kihasználják az ebben rejlő hatalmas lehetőségeket. Az 50 MHz alatti sávban speciális erősítőkkel olyan visszirányú csatorna alakítható ki, amelyre különféle digitális berendezések kapcsolhatók.

Az egyik legsokatigérőbb készülék a néhány száz dollárba kerülő kábelmodem, amellyel 0,5-40 Mbit/s sebességű számítógép-hálózat hozható létre a kábeltévé hálózaton a műsortovábbítás zavarása nélkül. A felhasználótól a központig általában kisebb sebességű, míg a központtól a felhasználóig - az 50 MHz fölötti sávban - nagyobb sávszélességű kapcsolat épül ki, de léteznek szimmetrikus, pl. 10-10 Mbit/s sebességű, a felhasználó számára Ethernet hálózatnak látszó rendszerek is. Az ilyen hálózatok tömeges elterjedése jelentősen módosíthatja a távközlési és a média piacot. A korábban csak szórakoztatásra használt kábeltévé hálózat alkalmassá válhat az "intelligens város" elképzelésekben kommunikációs háttér megvalósításához, és ezen keresztül komoly hatást gyakorolhat az emberek szórakozási, munkavégzési, ügyintézési szokásaira.

A digitalizált kábeltévé műszakilag telefonálásra, telemechanikai, telemetriai célokra is alkalmas, így látható, hogy az ország kb. egymillió lakásában milyen óriási lehetőségeket rejtő eszköz van.

Műholdas hálózatok

VSAT (Very Small Aperture Terminal)

Az egyik leggyorsabban telepíthető, közepes sávszélességet biztosító adatátviteli technológia. Magyarországon több szolgáltató is biztosít műholdas adatátvitelt. A felhasználói oldalon csak egy kis átmérőjű parabola antenna és egy beltéri egység telepítése szükséges. Ezen berendezések megvásárolhatók vagy bérelhetők a szolgáltatótól.

Két telephely VSAT kapcsolata esetén az adatcsomagok először felkerülnek a műholdra, majd onnan vissza a szolgáltató nagy teljesítményű, ún. hub átjátszó berendezéséhez. A hub erősítés után visszaküldi a csomagot a műholdra, majd a műholdról a célhelyre kerül a csomag. Ez a kettős ugrás meglehetősen nagy késleltetést okoz az átvitel során, ami korlátozhatja a rendszer használhatóságát.

Mostanában több tényező is a műholdas technika elterjedését segíti. A nyugati piacok telítődnek, sőt egyes területekről a VSAT-ok kiszorulnak, így a szolgáltatók a felszabaduló kapacitásaikat - a rendkívül költséges műholdak jobb kihasználása érdekében - kénytelenek máshol értékesíteni, ezért a keleti piacokat próbálják megcélozni a korábbiaknál lényegesen kedvezőbb árakkal és új szolgáltatásokkal. A technológia alkalmas többek között kis- és nagyobb sebességű adatátvitel lebonyolítására, Internet elérésre, videó- vagy tévé műsorok sugárzására, multimédia alkalmazásokra.

Digitális műholdas műsorszórás

A digitális műholdas műsorszórás és a kábeltévés rendszerek összekapcsolásával további izgalmas szolgáltatásokat lehet biztosítani. A digitális, tömörített műsorok kevesebb sávszélességet kötnek le, így a korábban analóg továbbításra használt sávszélességen több műsort is lehet egyszerre sugározni. A digitális technika magától értetődő módon adja a titkosítás, az illetéktelen hozzáférés elleni védelem lehetőségét is. Ezen a téren Magyarországon is hamarosan látványos változások várhatók.

Hol tartunk ma?

A felvázolt lehetőségektől karnyújtásnyira vagyunk. Az új szolgáltatások beindításához a technológia, az eszközök és az infrastruktúra rendelkezésre áll, és úgy tűnik fizetőképes keresletre is lehet számítani. A már megvalósult hazai példák biztatóak.

Néhány közismert példa:

A professzionális szolgáltatók mellett feltétlenül meg kell említeni a vidéki- és a fővárosi egyetemeken végzett hálózatépítési munkákat, amelyek a mindenkori csúcstechnológia elemeinek felhasználásával a fejlődés motorjai. Tapasztalataikra a legnagyobb szolgáltatók is igényt tartanak.

Internet

Az Internet is nagy átalakuláson megy keresztül. Közismert, hogy - nagyrészt a multimédia alkalmazások következtében - a folyamatosan bővülő sávszélességek ellenére a sebessége látszólag nem nő, (vagy nem olyan mértékben, ahogy az akadémiai szféra szereplői szeretnék). Ennek ellenére kijelenthetjük, hogy az Internet a mozgókép-átvitel terén is hamarosan broadcast médiummá válik. (Részben már ma is az, de a tömeges alkalmazások csak ezután várhatók.) A jobb (jó) minőségű mozgókép-átvitel a nagyobb sávszélesség, az új tömörítési technikák, és új protokollok révén hamarosan reálitássá válik. Várható, hogy nem túl sokára mini stúdiók önálló műsorral jelennek meg az Interneten.

Internet világában jól megfigyelhető a profizmus felé való elmozdulás: javul a tartalom, javul a szolgáltatások minősége, javul az ún. "quality of service". Elindult a tőkekoncentráció, a "nagy hal megeszi a kis halat" jelenség. A piacon csak a jelentős tőkével rendelkező, az új technológiákat bevezetni képes szolgáltatók maradnak fenn. A szolgáltatásokért fizetni kell, az eddigi ingyenes vagy látszólag ingyenes szolgáltatásokért is.

Következmény

Az interaktivitás, az elegendően nagy sávszélesség átalakíthatja a műsorkészítést, a műsorszerkezetet, a szokásokat, a média ipart. Ennek ellenére a multimédia terén nem beszélhetünk forradalmi változásokról, nincs olyan újdonság, amelynek az eljövetelét ne láttuk volna pár éve, legfeljebb a változások óriási sebessége lep meg bennünket. A multinacionális gyártók, szolgáltatók által mesterségesen felfokozott versenyben az ismert folyamatok felgyorsulnak, az eszközök, technológiák tömegesen elérhetővé válnak.

A multimédia lassan a helyére kerül, az új, érdekes, izgalmas technológiáról lekopik az, ami divatos, de megmarad az, ami érték, ha tudunk élni vele, és el tudjuk kerülni a benne rejlő kétségtelen veszélyeket. A társadalomban megfigyelhető nemkívánatos polarizáció az informatika terén is bekövetkezhet: a NIS (Nemzeti Informatikai Stratégia) szóhasználatával élve információ-gazdagokra és információ-szegényekre tagozódhat az ország. Részben rajtunk múlik, hogy ez a kettészakadás megvalósul-e vagy sem.