Post on 16-Oct-2021
transcript
UNIVERSITÄT DUISBURG-ESSEN Virtueller Weiterbildungsstudiengang Wirtschaftsinformatik (VAWi)
Masterarbeit
Problemfelder, Forschungsaspekte und kommerzielle Nutzungsmodelle von IPTV
Critical areas, research aspects and business cases of IPTV
Vorgelegt dem Fachbereich Wirtschaftswissenschaften der Universität Duisburg-Essen
Verfasser: Schüler, Stephan Helfkamp 15, 58454 Witten Matrikelnummer 2220098
Gutachter: Prof. Dr. Andreas Henrich (Otto-Friedrich-Universität Bamberg)
Abgabe: 21. Dezember 2007 Wintersemester 2007/2008
Inhaltsverzeichnis I
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis ...............................................................................................................I
Abbildungsverzeichnis ..................................................................................................... V
Tabellenverzeichnis ......................................................................................................... VI
Abkürzungsverzeichnis .................................................................................................. VII
1 Einleitung ......................................................................................................................1 1.1 Motivation ...............................................................................................................1 1.2 Einführung ..............................................................................................................1 1.3 Umfang und Struktur der Arbeit..............................................................................3 1.4 Begriffsdefinitionen.................................................................................................5
1.4.1 Definition IPTV aus Endkundensicht ............................................................5 1.4.2 Triple-Play-Dienste .......................................................................................6 1.4.3 Definition IPTV aus technischer Sicht...........................................................6 1.4.4 Breitbandzugang als Voraussetzung für IPTV..............................................7 1.4.5 Abgrenzung von IPTV zum Internet-TV........................................................8
1.5 IPTV-Marktbeteiligte und deren Sichtweisen und Aufgaben ..................................8 1.5.1 Aufteilung nach Marktsegmenten .................................................................9 1.5.2 Inhalteanbieter (Content Provider)................................................................9 1.5.3 Dienstanbieter (Service Provider) .................................................................9 1.5.4 Netzbetreiber (Network Provider) ...............................................................10 1.5.5 Endkunden..................................................................................................10 1.5.6 IPTV-Zulieferer und Interessengruppen .....................................................10
1.6 Marktsicht .............................................................................................................11 1.6.1 Derzeitige IPTV-Anwendungen und Nutzungsmodelle...............................11
1.6.1.1 Basisanwendungen......................................................................11 1.6.1.2 Zusätzliche Anwendungen...........................................................12
1.6.2 Derzeitige Verbreitung von IPTV ................................................................12 1.6.3 IPTV-Verbreitung in Europa........................................................................13 1.6.4 IPTV-Pioniere .............................................................................................14 1.6.5 IPTV-Marktentwicklung...............................................................................14 1.6.6 Geschäftsmodelle und Erlösquellen ...........................................................17
1.6.6.1 Erlösmodelle aus Sicht der Inhalteanbieter..................................17 1.6.6.2 Erlösmodelle aus Sicht der Service Provider und Netzbetreiber .18 1.6.6.3 Ausgaben für IPTV.......................................................................19
Inhaltsverzeichnis II
2 Stand der Forschung..................................................................................................20 2.1 Industrieforen zur IPTV-Standardisierung ............................................................20
2.1.1 Arbeitsgruppen und Standards ...................................................................20 2.1.2 Internet Streaming Media Alliance (ISMA)..................................................21
2.1.2.1 Bisherige Arbeiten........................................................................21 2.1.2.2 ISMA Implementierungsspezifikation ...........................................22 2.1.2.3 Medienarchitektur.........................................................................22 2.1.2.4 Medienformate und Profile ...........................................................23 2.1.2.5 Medientransport ...........................................................................24 2.1.2.6 Medienspeicherung......................................................................24 2.1.2.7 Aktuelle Aktivitäten.......................................................................24 2.1.2.8 Konformitätstests .........................................................................25
2.1.3 Digital Video Broadcasting Project (DVB Project).......................................25 2.1.3.1 Abgeschlossene IPTV-Arbeiten ...................................................25 2.1.3.2 Aktuelle IPTV-Arbeiten.................................................................27
2.1.4 Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS) .......................27 2.1.4.1 IPTV Interoperability Forum (IIF)..................................................28 2.1.4.2 Arbeitsphasen des IIF ..................................................................28 2.1.4.3 Die Arbeitsgruppen des IIF ..........................................................28 2.1.4.4 IIF-Standards ...............................................................................29 2.1.4.5 Zusammenarbeit mit andere Organisationen...............................31
2.1.5 DSL-Forum .................................................................................................31 2.1.5.1 IPTV-Arbeiten...............................................................................31
2.1.6 Weitere Foren und Organisationen.............................................................33 2.2 Heutige IPTV-Architektur......................................................................................34
2.2.1 Funktionale Komponenten und notwendige Erweiterungen .......................36 2.2.1.1 Anforderungen für die Inhalteanbieter..........................................37 2.2.1.2 Anforderungen für die Service Provider .......................................37 2.2.1.3 Anforderungen für die Netzbetreiber............................................38 2.2.1.4 Anforderungen für die Endkunden ...............................................39
2.3 Datenflüsse ..........................................................................................................39 2.3.1 Ende-zu-Ende Übertragung der Streaming-Daten .....................................39 2.3.2 Transportprotokolle.....................................................................................40
2.4 Kontrollflüsse........................................................................................................41 2.4.1 IP-Protokoll-Stack .......................................................................................41 2.4.2 Real-Time Streaming Protocol (RTSP).......................................................42 2.4.3 Real-Time Control Protocol (RTCP) ...........................................................42
Inhaltsverzeichnis III
2.4.4 Internet Group Management Protocol (IGMP)............................................43 2.5 Video Codecs, Fernsehnormen und Datenraten..................................................43
2.5.1 Parameter zur Videocodierung ...................................................................44 2.5.2 Datenraten für SDTV ..................................................................................45 2.5.3 Datenraten für HDTV ..................................................................................46
2.6 Breitbandzugänge ................................................................................................46 2.6.1 Anforderungen ............................................................................................47 2.6.2 Breitbandtechnologien ................................................................................48
2.6.2.1 DSL-Technologien und Standards ...............................................48 2.7 Quality Of Experience (QoE)................................................................................50
2.7.1 QoE-Anforderungen aus Benutzersicht ......................................................50 2.7.2 QoE-Empfehlungen ....................................................................................51 2.7.3 Auswirkungen von Paketverlusten..............................................................51
2.8 Quality of Service - Maßnahmen..........................................................................52 2.8.1 Priorisierung von Streaming-Daten.............................................................52 2.8.2 Untersuchungen zu den Kanalwechselzeiten.............................................52
2.9 Middleware ...........................................................................................................53 2.9.1 Definition und Anforderungen zur Middleware............................................53 2.9.2 Electronic Program Guide (EPG) und Metadaten.......................................55 2.9.3 Sicherheitsaspekte und Digital Rights Management (DRM).......................57
2.9.3.1 Existierende Arbeiten zum DRM..................................................58
3 Problemfelder und Lösungsansätze.........................................................................60 3.1 Koordination der globalen IPTV-Standardisierung ...............................................60
3.1.1 Aktuelle Situation zur IPTV-Standardisierung.............................................60 3.1.2 Bedarf nach offenen Standards ..................................................................61 3.1.3 Koordination aller bisherigen Organisationen.............................................62
3.1.3.1 Die Arbeitsgruppen der IPTV Focus Group .................................64 3.2 Optimierung der Netzwerkinfrastruktur.................................................................65
3.2.1 Definition NGN und Gremien ......................................................................67 3.2.2 Das NGN der British Telecom ....................................................................68 3.2.3 Herausforderungen bei der Migration zum NGN ........................................69
3.3 Datenflüsse und Protokolle ..................................................................................70 3.4 Video-Codecs und Datenraten .............................................................................71 3.5 Breitbandzugänge ................................................................................................72 3.6 Quality of Service .................................................................................................73
3.6.1 Fehlerkorrektur auf Anwendungsebene......................................................73 3.6.2 Reduzierung der Kanalwechselzeiten ........................................................74
Inhaltsverzeichnis IV
3.7 Middleware ...........................................................................................................75 3.7.1 Anforderungen an zukünftige Middleware-Lösungen .................................75 3.7.2 Zukünftige Anwendungen ...........................................................................76
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich......................................................78 4.1 Stand der Technik ................................................................................................78 4.2 Neue IPTV-Anwendungen....................................................................................79
4.2.1 Szenario zur Heimvernetzung ....................................................................80 4.3 Neue Anforderungen und Lösungsansätze..........................................................82
4.3.1 Transportmedien für das Heimnetzwerk.....................................................82 4.3.1.1 Ethernet-Verkabelung ..................................................................83 4.3.1.2 Wireless Local Area Network (WLAN) .........................................84 4.3.1.3 Power Line Transmission (PLT)...................................................85
4.3.2 Komplexes Heimnetzwerk mit Bandbreiten-Management ..........................86 4.3.2.1 Quality of Service Maßnahmen....................................................87
4.3.3 Erweiterungen im Residential Gateway......................................................88 4.3.4 Gerätemanagement....................................................................................90
4.3.4.1 Datenmodelle ...............................................................................91 4.3.5 Gerätekommunikation.................................................................................92
4.3.5.1 Universal Plug and Play (UpnP)...................................................93 4.3.5.2 Bestrebungen zu interoperablen Geräten ....................................94 4.3.5.3 DLNA-Zertifizierung......................................................................95
4.4 Mögliche weitere Entwicklung ..............................................................................95 4.4.1 Geräteintegration ........................................................................................96 4.4.2 Home Media Server....................................................................................97 4.4.3 Spielkonsole mit IPTV.................................................................................97
5 Zusammenfassung und Fazit ....................................................................................99
Literaturverzeichnis .......................................................................................................102
Eidesstattliche Versicherung ........................................................................................108
Abbildungsverzeichnis V
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1.1: Basis IPTV-Dienste und IPTV-Bereiche……………………………… 9 Abbildung 1.2: IPTV-Haushalte in Europa 2010……………………………………... 13 Abbildung 1.3: Globale IPTV Teilnehmerzahl…………………………………………15 Abbildung 1.4: Erwartete Erlöse aus IPTV-Diensten…………………………………16 Abbildung 1.5: Entwicklung der IPTV-Haushalte in Deutschland 2006-2010…...... 17 Abbildung 2.1: ISMA Medienarchitektur im Überblick…………………………..…… 23 Abbildung 2.2: DVB-IPTV Zeitplan………………………………………………..…… 27 Abbildung 2.3 Übersicht der IPTV-Arbeiten im DSL Forum………………...………32 Abbildung 2.4: IPTV-Architektur……………………………………………………….. 36 Abbildung 2.5: Funktionale Komponenten……………………………………………. 37 Abbildung 2.6: Ende-zu-Ende Video-Stream Übertragung…………………………. 40 Abbildung 2.7: Datenpaket als MPEG-2 Transport Stream………………………… 41 Abbildung 2.8: IP-Protokoll-Stack für IPTV nach DVB………………………………. 42 Abbildung 2.9: Auswirkungen von Paketverlusten…………………………………... 51 Abbildung 2.10: Verzögerungszeiten bei Kanalwechsel……………………………... 53 Abbildung 2.11: IPTV Middleware-Architektur………………………………………… 54 Abbildung 2.12: Beispiel EPG von T-Home…………………………………………… 56 Abbildung 2.13: Mögliche Metadaten / EPG-Architektur………………………….….. 57 Abbildung 2.14: Ende-zu-Ende DRM-Architektur nach ISMA……………………….. 59 Abbildung 3.1: IPTV Aktivitäten der verschiedenen Arbeitsgruppen………………. 63 Abbildung 3.2: Migration zum NGN…………………………………………………… 66 Abbildung 3.3: Kostenentwicklung bei einer Migration zum NGN…………………. 67 Abbildung 3.4: Transportprotokolle für IPTV-Streaming-Daten…………………….. 71 Abbildung 4.1: Heimnetzwerk am Beispiel des IPTV-Providers Alice Home TV…. 79 Abbildung 4.2: Referenzhaus nach Vorstellung der Home Gateway Initiative…….81 Abbildung 4.3: Datenübertragung über das Stromnetz……………………………... 86 Abbildung 4.4: Bandbreitenengpässe im komplexen Heimnetzwerk……………….87 Abbildung 4.5: Das CPE WAN Management Protocol……………………………… 90 Abbildung 4.6: Datenmodelle für Multimediageräte im Heimbereich……………… 92 Abbildung 4.7: Insellösungen im Heimbereich…………………………..…………… 93
Tabellenverzeichnis VI
Tabellenverzeichnis
Tabelle 2.1: Veröffentlichte DVB-IPTV-Standards…………………………………… 26 Tabelle 2.2: IIF Arbeitsgruppen………………………………………………………... 29 Tabelle 2.3: Veröffentlichte IIF Standards……………………………………………. 30 Tabelle 2.4: Weitere Foren und Organisationen mit IPTV-Bezug………………….. 34 Tabelle 2.5: Dienste und Komponenten der Service Provider……………………… 38 Tabelle 2.6: Datenraten für SDTV……………………………………………………... 45 Tabelle 2.7: Datenraten für HDTV vor der Kapselung mit Transportprotokollen…. 46 Tabelle 2.8: Beispielrechnung: Benötigte Datenraten mit SDTV und HDTV……… 48 Tabelle 2.9: DSL-Standards und angebotene Datenraten………………………….. 49 Tabelle 3.1: Arbeitsgebiete der IPTV Focus Group…………………………………. 64 Tabelle 3.2: IIF Prioritätenliste nach Phasen…………………………………………. 77
Abkürzungsverzeichnis VII
Abkürzungsverzeichnis
21C GV 21C Global Venture 21C GV
21CN 21st Century Network
ACS Auto Configuration Server
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line
ANSI American National Standards Institute
API Application Program Interface
ARCH Architecture
ARD Arbeitsgemeinschaft der öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten der Bundesrepublik Deutschland
ATIS Alliance for Telecommunications Industry Solutions
AV Audio- und Video
AVC Advanced Video Coding
BCG Broadband Content Guide
BSF Broadband Service Forum
BT British Telecom
CATV Cable-TV
CBR Constant Bit Rate
CE Consumer Electronics
CEA Consumer Electronics Association
CIF Common Intermediate Format
CoS Class of Service
CPE Customer Premises Equipment
CRM Customer Relationship Management
CSP Content Service Provider
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
Diffserv Differenciated Services
DLNA Digital Living Network Alliance
DNS Domain Name System
DRM Digital Rights Management
DSCP Differentiated Services CodePoint
DVB Digital Video Broadcasting
DVB-C Digital Video Broadcasting -Cable
DVB-H Digital Video Broadcasting - Handhelds
DVB-S Digital Video Broadcasting - Satellite
DVB-T Digital Video Broadcasting Terrestrial
DVD Digital Versatile Disc
Abkürzungsverzeichnis VIII
DVI-D Digital Visual Interface - Digital only
ECG Electronic Content Guide
ED End Device
EPG Electronic Program Guide
ETSI European Telecommunications Standards Institute
FEC Forward Error Correction
FMC Fixed Mobile Convergence
FTTH Fiber to the Home
GOP Group Of Pictures
HD High Definition
HDMI High Definition Multimedia Interface
HDTV High Definition Television
HD-SDI High Definition Serial Digital Interface
HGI Home Gateway Initiative
ICG Interactive Content Guide
IETF Internet Engineering Task Force
IGMP Internet Group Management Protocol
IIF IPTV Interoperability Forum
IMS IP Multimedia Subsystem
IP Internet Protocol
IP-STB Internet Protocol Set-Top-Box
IPTV Internet Protocol Television
ISCP Internet Streaming Conformance Program
ISDN Integrated Services Digital Network
ISMA Internet Streaming Media Alliance
ISP Internet Service Provider
ITU International Telecommunication Union
ITU-T ITU Telecommunication Standardization Sector
JPEG Joint Photographic Experts Group
LAN Local Area Network
LPCM Linear Pulse Code Modulation
MPEG Moving Picture Experts Group
MRG Mutimedia Research Group
MTBP mean-time between packet losses
MTD Metadata
MTS MPEG Transport Stream
NAT Network Address Translation
Abkürzungsverzeichnis IX
NGN Next Generation Network
nPVR networked Personal Video Recorder
NTSC National Television Systems Committee
OECD Organisation for Economic Co-operation and Development
PAL Phase Alternating Line
PC Personal Computer
PDA Personal Digital Assistent
PIM Protocol Independent Multicast
PLT Power Line Transmission
PON Passive Optical Network
POTS Plain Old Telephone System
PVR Personal Video Recorder
QCIF Quater Common Intermediate Format
QoE Quality of Experience
QoS Quality of Service
QoSM Quality of Service Metrics
RFC Request for Comment
RG Residential Gateway
ROW Rest Of World
RTCP Real-time Transport Control Protocol
RTP Real-time Transport Protocol
RTSP Real Time Streaming Protocol
SCTP Stream Control Transmission Protocol
SDI Serial Digital Interface
SDO Standard Development Organization
SDP Session Description Protocol
SDTV Standard Definition Television
SECAM Séquentiel couleur à mémoire
SRTP Secure Real-time Transport Protocol
SSM Source-specific Multicast
TCP Transmission Control Protocol
TR Technical Recommendation
TS Technical Specification
TV Television
UDP User Datagram Protocol
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UPnP Universal Plug and Play
Abkürzungsverzeichnis X
USB Universal Serial Bus
VBR Variable Bit Rate
VDSL Very High Speed Digital Subscriber Line
VLAN Virtual Local Area Connection
VoD Video-on-Demand
VoIP Voice over Internet Protocol
WAN Wide Area Network
WLAN Wireless Local Area Network
WT Working Text
WWW World Wide Web
xDSL Any of the various types of Digital Subscriber Lines (DSL)
XML eXtensible Markup Language
1 Einleitung 1
1 Einleitung
1.1 Motivation
Die vorliegende Masterarbeit ist eine theoretische, konzeptuelle Arbeit mit der Zielsetzung,
eine Gesamtsicht über das komplexe Thema IPTV1 zu erhalten. Dies ermöglicht es, vor
allem die aktuellen Problemfelder aufzuzeigen, die sich bei der technischen Realisierung
ergeben. Ausgehend von einer Analyse der aktuellen Nutzungsmodelle und dem Stand
der Forschungen werden anschließend Problemfelder herausgestellt, deren Lösung für
eine weite Verbreitung des IPTV und die Einführung von neuen Anwendungen
unabdingbar ist.
Der Schwerpunkt im zweiten Teil der Arbeit liegt in der Betrachtung der IPTV-
Anforderungen im Heimbereich des Endkunden. Neben den Mindestanforderungen und
dem aktuellen Stand der Forschung werden die Problemfelder und Anforderungen für
neue IPTV-Anwendungen analysiert und mögliche Lösungsansätze beschrieben.
1.2 Einführung
Bis in den neunziger Jahren war der Kommunikationsmarkt in den Ländern klar aufgeteilt.
Die Fernsehangebote wurden über Satellit, Kabel oder terrestrisch zum Endkunden
übertragen. Parallel dazu besitzen die Netzbetreiber ein Telefonnetz, das ursprünglich
zum Telefonieren aufgebaut wurde. Später kamen weitere Dienste hinzu, die eine
Datenübertragung mit niedrigen Datenraten benötigten, wie Faxübertragungen und die
Bereitstellung schmalbandiger Internetverbindungen mit Datenraten von einigen Kilobit pro
Sekunde.2 Die Entwicklung der ADSL-Technologie3 in den neunziger Jahren ermöglichte
dann die Einführung von breitbandigen Internetzugängen über die bestehenden
Telefonanschlüsse. In der ersten Generation betrugen die Datenraten bis zu 1 Mbit/s, mit
der Weiterentwicklung des ADSL-Standards sind aktuell (Stand: November 2007)
Datenraten 16 bis 24 Mbit/s möglich.4 Mit dieser Bandbreite ist es erstmalig möglich,
Fernsehübertragungen über Telefonleitungen mit der gleichen Qualität zu übertragen, wie 1 IPTV steht für Internet Protocol Television, einem neuen Dienst der
Telekommunikationsanbieter. Zur genauen Definition von IPTV und deren Kontext siehe Abschnitt 1.4.1
2 Vor der Einführung von Breitbandzugängen in den 90er Jahren wurden Internetzugänge in vielen Ländern typischerweise über analoge Telefonmodems mit bis zu 56 Kbit/s angeboten. Vgl. [Wiki07a]
3 Technische Details zur ADSL-Technologie und Datenraten sind in Abschnitt 2.6.2.1 erklärt. 4 Vgl. Abschnitt 2.6.2.1, S. 48
1 Einleitung 2
die bisher über Satellit, Kabel oder terrestrisch verbreiteten Fernsehangebote. Für die
Telekommunikationsanbieter, also die Netzbetreiber und die Service Provider, ist somit ein
neues Geschäftmodell ermöglicht worden, bei dem für den Endkunden neben einem
Telefonanschluss und einem Internetzugang ein dritter kostenpflichtiger Dienst angeboten
werden kann: Die Bereitstellung von Fernsehangeboten. Zusammen werden diese drei
Dienste unter dem Marketingbegriff „Triple-Play“5 vermarktet und der Fernsehdienst unter
dem Oberbegriff „IPTV“, eine Abkürzung für „Internet Protocol Television“. Es wird dabei
aus Sicht der Telekommunikationsanbieter die Übertragung von Fernsehsendungen über
das Internet auf das heimische Fernsehgerät des Endkunden verstanden und eine klare
Abgrenzung zu dem sogenannten „Internet-TV“ vorgenommen, bei dem Videos über eine
Internetverbindung auf dem PC des Endbenutzers angeschaut werden.6 Analysten
erwarten in den nächsten Jahren einen Boom für den IPTV-Markt.7
Die Möglichkeiten des IPTV gehen dabei über das passive Übertragen von
Fernsehsendungen hinaus, da durch den vorhandenen Rückkanal eine Interaktivität mit
dem Endkunden ermöglicht wird, was neue Anwendungen ermöglicht. So kann z.B. neben
der Live-TV Übertragung das sogenannte Video-on-Demand (VoD) vermarktet werden, bei
dem der Endkunde einen Videofilm oder eine Fernsehsendung zu einem beliebigen
Zeitpunkt abrufen kann. Die Telekommunikationsanbieter sehen deshalb einen neuen
großen Markt, den Sie für sich gewinnen können, in dem Sie den bisherigen Anbietern von
Fernsehprogrammen Kunden abgewinnen. Aus diesem Geschäftsinteresse heraus
werden seit einigen Jahren weltweit bei den IPTV-Beteiligten große Anstrengungen
unternommen, dies technisch umzusetzen. Die ersten Realisierungen der großen
Telekommunikationsanbieter beruhen zum Teil auf eigenen, proprietären Lösungen. Die
Netzwerke der Netzbetreiber müssen aufgerüstet werden, um die großen Datenmengen
zu bewältigen und für neue Anwendungen müssen neue Komponenten im Netzwerk
hinzugefügt werden. Um diese und weitere technische Hürden zu nehmen, haben sich die
IPTV-Beteiligten in verschiedenen Interessensgruppen zusammengeschlossen, um
gemeinsam Lösungen zu erarbeiten.
Für die weitere Entwicklung sind z.B. offene Standards notwendig, damit eine
Kompatibilität zwischen den verschiedenen Herstellern von IPTV-Komponenten besteht.
5 Vgl. [Wiki07e] „Triple Play ist in der Telekommunikation seit etwa 2005 ein Marketingbegriff für
das gebündelte Anbieten der drei Dienste Fernsehen, (IP-)Telefonie und Internet“ 6 Vgl. Abschnitt 1.4.5 7 Vgl. Abschnitt 1.6.5 zur Marktenwicklung von IPTV
1 Einleitung 3
Eine weitere große Aufgabe ist das Thema Migration und Konvergenz. Damit die neuen
Dienste auch rentabel angeboten werden können, sind einige technische Optimierungen
notwendig. Vorhandene Dienste und neue Dienste müssen nun zusammengeführt werden,
ansonsten wird der Betrieb des IPTV-Netzes auf Dauer zu teuer und rechnet sich nicht für
die Betreiber. Die Umsetzung dieser Aufgaben läuft unter dem Namen „Next Generation
Network“ (NGN).
Für den Endkunden sind diese technischen Aspekte transparent; er ist nur an den
Diensten interessiert und möchte nicht wissen, wie diese technisch ermöglicht werden. Für
die Anbieter sind die technischen Aspekte jedoch von existenzieller Bedeutung. Aus
diesem Grund werden im Rahmen dieser Masterarbeit die technischen Aspekte analysiert
und technische Herausforderungen identifiziert.
Neben den technischen Herausforderungen im Netzwerk der Netzbetreiber ist ein weiterer
wichtiger Forschungsaspekt die Erarbeitung und Umsetzung von Lösungen zur Integration
von IPTV im Heimbereich des Endnutzers. Die heute existierenden Standards und
Lösungen nehmen vereinfacht immer nur ein einzelnes TV-Gerät beim Endkunden an. In
der Praxis besitzt ein IPTV-Nutzer aber mehrere TV-Geräte innerhalb eines Haushaltes,
an denen er die angebotenen IPTV-Dienste gleichzeitig über einen einzelnen
Breitbandzugang nutzen möchte. Dazu kommen noch weitere Multimediageräte im
Haushalt, die ebenfalls den gleichen Breitbandzugang nutzen. Diese Kundenanforderung
erfordert nun weitere Forschungsarbeiten zur IPTV-Architektur speziell im Heimbereich zur
Erarbeitung von technischen Lösungen für ein Heimnetzwerk. Aus diesem Grund wird
dieser Themenschwerpunkt im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit betrachtet.
1.3 Umfang und Struktur der Arbeit
Das vorliegende Kapitel 1 führt den Leser in das Themengebiet IPTV ein. In der
Einführung wird zunächst ein Überblick über das Thema in Form einer Kurzfassung
gegeben. Danach werden wichtige Begriffsdefinitionen vorgenommen, die für das
Gesamtverständnis des Themas von Bedeutung sind. Nach der Identifikation der IPTV-
Marktbeteiligten mit ihren unterschiedlichen Sichtweisen und Aufgaben in Abschnitt 1.5
erfolgt in Abschnitt 1.6 eine Betrachtung des Themas IPTV aus Marktsicht, um die
Hintergründe und die Motivation für die nachfolgend betrachteten technischen Aktivitäten
und Forschungsaspekte herauszuarbeiten. Die betrachteten Marktaspekte sind IPTV-
Anwendungen und Nutzungsmodelle, die Prognosen zur Marktenwicklung in den nächsten
Jahren sowie neue Erlösmodelle.
1 Einleitung 4
In Kapitel 2 wird der Stand der Forschung zum Thema IPTV umfassend analysiert. In
Abschnitt 2.1 werden zunächst die Forschungsaktivitäten identifiziert, welche im
Wesentlichen in verschiedenen Industrieforen und Allianzen statt finden. Es werden die
Forschungsschwerpunkte, die bereits abgeschlossenen Aktivitäten und aktuelle Arbeiten
der Arbeitsgruppen herausgearbeitet und erläutert. Danach folgt in Abschnitt 2.2 ein
Überblick über die heutige IPTV-Architektur.
In den Abschnitten 2.3 bis 2.6 werden technische Aspekte für den Betrieb von IPTV-
Netzen im Detail betrachtet. Hierzu gehören IPTV-Komponenten und Datenflüsse, die
verwendeten IP-Protokolle, notwendige Video-Codecs mit den verschiedenen
Videoformaten und Datenraten sowie die technischen Aspekte zu Breitbandzugängen,
welche als Anbindung des IPTV-Netzes zum Heimnetzwerk des Endkunden notwendig
sind.
Die Abschnitte 2.7 und 2.8 beschäftigen sich mit architekturübergreifenden Aspekten. Das
für die Nutzerakzeptanz wichtige Thema der Dienstqualität (Quality Of Service) und der
subjektiven Video- und Ton-Qualität (Quality Of Experience) werden hier betrachtet. Es
werden dazu die Einflussfaktoren, notwendige Maßnahmen und der Stand der Forschung
beleuchtet.
Der nachfolgende Abschnitt 2.9 beschäftigt sich mit anwendungsrelevanten technischen
Aspekten. Hierzu gehören die Middleware, eine Software-Plattform, welche für die
Dienstbereitstellung benötigt wird, notwendige Sicherheitsaspekte und die Anforderungen
zur Bereitstellung von Metadaten, welche für eine Personalisierung und die Bereitstellung
einer elektronischen Programmzeitschrift (engl. Electronic Program Guide, EPG) benötigt
werden.
In Kapitel 3 werden die aus dem vorhergehenden Kapitel untersuchten Ansätze bewertet,
um zum einen festzustellen, welche Aspekte bereits gelöst sind und zum anderen, wo die
Problemfelder und Herausforderungen für die weitere Entwicklung von IPTV-Lösungen
liegen. Die Forschungsarbeiten zum Aufbau des Next Generation Network (NGN) gehören
dabei zu den besonderen Herausforderungen.
In Kapitel 4 erfolgt dann eine genauere Betrachtung der IPTV-Entwicklungen im
Heimbereich. Da die IPTV-Dienste beim Endkunden auf mehreren TV-Geräten
bereitgestellt werden sollen, ist auch im Heimbereich eine IPTV-Infrastruktur notwendig,
welche aus Komponenten wie z.B. einem DSL-Modem und einer IP-Set-Top-Box bestehen
sowie einem Netzwerk, das alle Komponenten miteinander auf geeignete Weise verbindet.
Die technischen Anforderungen und der Stand der Forschungsaktivitäten für die
Realisierung von Heimnetzwerken werden hier betrachtet. Im weiteren Verlauf werden
1 Einleitung 5
dann in den Abschnitten 4.3 und 4.4 die derzeitigen Lösungsansätze hinsichtlich ihrer
IPTV-Eignung bewertet und mögliche weitere Entwicklungen identifiziert.
Kapitel 5 schließt die Arbeit mit einer Zusammenfassung und dem Fazit ab.
1.4 Begriffsdefinitionen
Für das Verständnis des Begriffes IPTV aus Sicht der vorliegenden Arbeit und deren
Technologien und Dienste wie z.B. Triple-Play-Dienste, Video-on-Demand oder Live-TV,
werden in diesem Abschnitt einige Begriffserklärungen im Zusammenhang mit IPTV
durchgeführt. Weiterhin wird noch eine Abgrenzung zu dem sogenannten Internet-TV
vorgenommen.
1.4.1 Definition IPTV aus Endkundensicht
Mit dem Begriff IPTV wird im Rahmen der Masterarbeit der Marketingbegriff aus der
Telekommunikationsbranche betrachtet. IPTV steht für „Internet Protocol Television“ und
meint dabei aus Endkundensicht das Angebot von Fernsehdiensten über die
Telefonleitung des Telefonnetzbetreibers.
Dieser neue Fernsehdienst steht in Konkurrenz zu den bisherigen Fernsehangeboten der
Kabelnetzbetreiber (engl. Cable-TV, kurz CATV)8, der Verbreitung über Satellit oder der
terrestrischen Verbreitung.
IPTV ermöglicht gegenüber den bisherigen Fernsehangeboten viele neue Anwendungen.
Eine erste Unterteilung der IPTV-Angebote kann dabei in zwei Kategorien erfolgen: Zum
einen die Live-Übertragung von Fernsehsendungen, wie es heute von klassischen
Fernsehanbietern üblich ist. Diese wird im Folgenden als „Live-TV“ bezeichnet. Die zweite
Kategorie wird unter dem Begriff „Video-on-Demand“ (VoD) eingeordnet und bezeichnet
das Abrufen von Fernsehdiensten durch den Endkunden zu einem beliebigen Zeitpunkt.9
Dies wird durch den vorhandenen Rückkanal vom Endkunden zum Service Provider
möglich, den es bei den bisherigen Fernsehangeboten nicht gibt.
8 Ein Beispiel für einen deutschen CATV-Anbieter ist die Unity Media GmbH. Vgl. Homepage
http://www.unitymedia.de 9 Vgl. [Wiki07f] „Der Begriff […] Video-on-Demand (VoD, dt. Video auf Nachfrage) ist ein Service,
der es Teilnehmern ermöglicht, zu jeder beliebigen Zeit aus einer Auswahl von Videofilmen einen Film abzurufen und abzuspielen. Derartige Videos werden als Abrufvideo bezeichnet“
1 Einleitung 6
1.4.2 Triple-Play-Dienste
Da die Netzbetreiber mit der Einführung des Fernsehdienstes IPTV nun neben dem
bisherigen Telefondienst und dem Internetzugang drei Dienste anbieten können, wird dies
unter dem Marketingbegriff „Triple-Play“10 angeboten. Ein konkretes Beispiel für ein Triple-
Play-Angebot mit IPTV ist z.B. das Angebot der Deutschen Telekom AG, das unter dem
Namen T-Home11 angeboten wird.
1.4.3 Definition IPTV aus technischer Sicht
Aus technischer Sicht beschäftigen sich verschiedene Industrieforen12 und
Standardisierungs-Organisationen mit der Definition von IPTV. Dazu gibt es von jeder
Organisation eine eigene Definition des Begriffes IPTV, um deren Bedeutung aus
technischer Sicht klarzustellen. Im Folgenden sind einige Definitionen aufgeführt.
Ein Vorschlag für eine allgemeine Definition von IPTV in der ITU-Focus Group IPTV
lautet:13
An IPTV service (or technology) is the new convergence service (or
technology) of the telecommunication and broadcasting through QoS
controlled Broadband Convergence IP Network including wire and wireless for
the managed, controlled and secured delivery of a considerable number of
multimedia contents such as Video, Audio, data and applications processed by
platform to a customer via Television, PDA, Cellular, and Mobile TV terminal
with IP-STB module or similar device.
Ein weiterer Vorschlag für eine allgemeine Definition von IPTV von der IPTV-
Arbeitsgruppe der ITU lautet:14
IPTV is defined as multimedia services such as television/ video/ audio/ text/
graphics/ data delivered over IP based networks managed to provide the
required level of QoS/ QoE, security, interactivity and reliability.
10 Vgl. [Tsys06] „In den Mittelpunkt neuer Geschäftsmodelle rückt das Bündeln von Telefonieren,
Internet und Fernsehen, was in der Telekombranche auch als Triple Play Services bezeichnet wird“
11 Vgl. Internetseite zum Produkt T-Home unter http://www.t-home.de 12 Die verschiedenen Industrieforen sind in Abschnitt 2.1 beschrieben 13 Vgl. [Inte06a], S. 1 14 Vgl. [Inte06b], Absatz „IPTV“
1 Einleitung 7
Das Industrie-Konsortium Digital Video Broadcasting (DVB)15 gibt eine allgemeine
Definition von IPTV im Bezug zu den DVB-Arbeiten im Rahmen der IPTV-Arbeitsgruppe
wie folgt an:16
DVB-IPTV is the collective name for a set of open, interoperable technical
specifications, developed by the DVB Project, that facilitate the delivery of
digital TV using Internet Protocol over bi-directional fixed broadband networks
Das Broadband Service Forum (BSF)17 erklärt IPTV folgendermaßen:18
IPTV services operate over a private IP network and not the public Internet. In
a private IP network specifically designed for IPTV, a service provider can
ensure quality of service (QoS) for consumers.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass ein IPTV-Dienst aus Sicht der
Telekommunikations-Industrie mindestens folgende technische Merkmale besitzt:
• Die IPTV-Dienste beinhalten die Übertragung von Video, Audio, Text und Bilder
• Die Übertragung erfolgt über Internet-Protokoll basierende Netzwerke
• IPTV-Dienste werden über ein privates, vom Netzbetreiber kontrolliertes IP-Netzwerk
übertragen und nicht über öffentliche, unkontrollierte Internet-Verbindungen
• Es sind Maßnahmen zur Sicherstellung einer geforderten Dienstqualität vorzusehen
(Quaility Of Service)
1.4.4 Breitbandzugang als Voraussetzung für IPTV
Für die Übertragung von IPTV-Diensten zum Endkunden wird der Breitbandzugang (engl.
Broadband Access) als Voraussetzung genannt, da hiermit die benötigten Datenraten von
mehreren Mbit/s19 übertragen werden können. Technisch ist dazu der ursprünglich für den
Internetzugang entwickelte ADSL-Anschluss20 geeignet, der eine Bandbreite von 16 bis 24
Mbit/s über eine herkömmliche Telefonleitung aus Kupfer zur Verfügung stellt und
inzwischen weltweit eine starke Verbreitung gefunden hat. Es gibt noch alternative
Breitbandzugänge, mit denen höhere Datenraten möglich sind. So hat z.B. die Deutsche 15 Vgl. Abschnitt 2.1.3 zum Digital Video Broadcasting-Project 16 Vgl. [DVBP07], S. 1 17 Vgl. Homepage des BSF unter http://www.broadbandservicesforum.org 18 Vgl. [Broa07], S. 1 19 Vgl. Abschnitt 2.5 zu Datenraten: Die Übertragung eines Programms im SDTV-Format benötigt
eine Datenrate von ca. 2-3Mbit/s 20 Vgl. Abschnitt 2.6.2.1 zu Details zum ADSL und VDSL-Standard
1 Einleitung 8
Telekom bereits damit begonnen, ihre Breitbandzugänge auf die VDSL-Technologie
(VDSL ist die Abkürzung für Very High Speed Digital Subscriber Line) aufzurüsten, mit der
Datenraten von 50 Mbit/s über eine Telefonleitung möglich sind.21
1.4.5 Abgrenzung von IPTV zum Internet-TV
In der vorliegenden Arbeit werden ausschließlich die IPTV-Dienste entsprechend der
Definition der Telkommunikationsunternehmen in Abschnitt 1.4.3 betrachtet.
Im Gegensatz zu diesen stehen die Internet-TV Angebote. Diese werden auch als Web-TV
bezeichnet. Es handelt sich dabei um die Übertragung von Videos über das öffentliche
Internet und deren Wiedergabe am PC des Endbenutzers. Im Unterschied zum IPTV
haben diese Dienste typischerweise eine deutlich geringere Bildqualität und Bildauflösung
sowie keine gesicherte Dienstqualität.22 Ein Beispiel ist der Abruf der letzten Tagesschau-
Sendung der Anstalt des öffentlichen Rechts (ARD).23
1.5 IPTV-Marktbeteiligte und deren Sichtweisen und Aufgaben
Die Hauptbeteiligten bei der IPTV-Realisierung sind die Industrieunternehmen der
Telekommunikationsbranche, welche verschiedene Dienste, Funktionalitäten und
Komponenten bereitstellen müssen. Das Geschäftsinteresse ist dabei die Erfüllung der
Kundenbedürfnisse, um mit der IPTV-Vermarktung und mit entsprechenden
Geschäftsmodellen gewinnbringende Einnahmen zu erzielen.
Die Aufgaben der Beteiligten sind sehr vielfältig und es bestehen einige Querbeziehungen
zwischen den Gruppen, um eine Gesamtlösung für den Endkunden anbieten zu können.
Um einen Überblick über die Beteiligten zu erhalten, wird in diesem Abschnitt zunächst
eine Aufteilung nach Marktsegmenten vorgenommen und die Aufgaben dieser Segmente
erläutert.
21 Siehe auch Beitrag in Heise Online [Heis07] 22 Vgl. [Schäf06], S. 8., der die Unterschiede zwischen IPTV und Internet-TV (hier bezeichnet als
PCTV) als Übersicht darstellt. 23 Die aktuellen Sendungen können auf der Internetseite http://www.tagesschau.de abgerufen
werden.
1 Einleitung 9
1.5.1 Aufteilung nach Marktsegmenten
Abbildung 1.1 zeigt die Hauptfunktionsbereiche, die bei der Bereitstellung von IPTV-
Diensten direkt beteiligt sind. Die Aufteilung erfolgt hier nach Dienstleister (engl. Provider)
und Endkunden (engl. End-User).
Abbildung 1.1: Basis IPTV-Dienste und IPTV-Bereiche24
Im Folgenden werden die Rollen der vier miteinander kommunizierenden
Funktionsbereiche mit ihrem Beitrag an der IPTV-Bereitstellung erläutert. 25
1.5.2 Inhalteanbieter (Content Provider)
Ein Inhalteanbieter (engl. Content Provider) besitzt das auszusendende Videomaterial, das
in digitaler Form als Dateien auf Servern oder analog auf Videobändern vorliegen kann. Er
bietet dieses den Service Providern gegen eine Lizenzgebühr an. Ein Beispiel für einen
Inhalteanbieter ist der Medienkonzern ProSiebenSat.1 Media AG.26
1.5.3 Dienstanbieter (Service Provider)
Die Aufgabe des Dienstanbieters (engl. Service Provider) ist die Bereitstellung von IPTV-
Dienste für seine Endkunden. Für IPTV-Dienste sind zwei Service Provider von
24 Quelle: [Jone06a], Folie 5 25 Vgl. [ATIS06], S. 9 26 Vgl. [Pros07] „Die ProSiebenSat.1-Gruppe ist mit 24 Free-TV, 24 Pay-TV und 22
Radionetzwerken in 13 Ländern in Europa einer der größten und erfolgreichsten pan-europäischen Medienkonzerne. Werbefinanziertes Free-TV ist das Kerngeschäft der Gruppe. Mit den Sendermarken Sat.1, ProSieben, kabel eins und N24 ist der Konzern das größte kommerzielle Free-TV-Unternehmen in Deutschland.“
1 Einleitung 10
Bedeutung, der Internet Service Provider (ISP) und der Content Service Provider (CSP).
Typischerweise erwirbt oder lizenziert der CSP den Inhalt vom Content Provider und
verpackt diesen in einen Dienst, den er an den Endkunden verkauft. Der ISP stellt für den
Endkunden den Internetzugang bereit.
1.5.4 Netzbetreiber (Network Provider)
Der Netzbetreiber (engl. Network Provider) bildet das Bindeglied zwischen dem Service
Provider und dessen Endkunden. Service Provider und Network Provider können auch
eine Instanz sein. Die Aufgabe des Netzbetreibers ist die gesicherte Übertragung der
Inhalte in Form von Video-Streams und Daten vom Service Provider zum Endkunden. Die
Übertragung erfolgt dabei vom Inhalteanbieter ausgehend über das Kernnetz (engl. Core-
oder Backbone Network). Die Verbindung zum Endnutzer erfolgt über einen
Breitbandzugang (engl. Access Network).27
Zu den Netzbetreibern in Deutschland gehört z.B. der Unternehmensbereich T-Com der
Deutschen Telekom AG.28
1.5.5 Endkunden
Der Endkunde (engl. End-User) ist der Konsument der IPTV-Dienste und muss dessen
Nutzung beim Service-Provider bezahlen. Die Nutzung kann dabei an einem einzelnen
Endgerät, bestehend aus einer IP-Set-Top-Box (IP-STB) und einem TV-Gerät erfolgen
oder über ein Heimnetzwerk an mehreren Endgeräten.29
1.5.6 IPTV-Zulieferer und Interessengruppen
Neben den direkt an der Bereitstellung von IPTV-Diensten beteiligten Unternehmen gibt es
noch die indirekt beteiligten IPTV-Zulieferer. Dazu gehören Industrieunternehmen, welche
die notwendigen Hardware- und Software-Komponenten an die Service Provider und
Nerzbetreiber liefern.
27 Vgl. Abschnitt 2.6.2 28 Vgl. [Deut07] „Netzzugänge, Kommunikations- und Mehrwertdienste stellt die Telekom über
Festnetz und Mobilfunk mit zunehmend hoher Bandbreite zur Verfügung. Im Bereich T-Com (Breitband/Festnetz) liegt der Schwerpunkt in der Ausrichtung auf den wachstumsstarken Breitbandmarkt mit einer optimalen Kundenbetreuung und Kundenbindung in der Sprachkommunikation.“
29 Für die Verbindung der verschiedenen Benutzerterminals benötigt der Endkunde ein Heimnetzwerk. Vgl. Abschnitt 4.3
1 Einleitung 11
Konkret sind hier folgende Zulieferer zu nennen:
• Chip-Hersteller: Liefern die Halbleiterchips, welche spezielle IPTV-relevante
Funktionen übernehmen, wie z.B. die Video-Codierung und die Verschlüsselung der
Video-Streams
• Hardware-Hersteller: Liefern die IPTV-Netzwerkkomponenten, z.B. IP-Set-Top-Boxen
• Software-Firmen: Liefern die sogenannte IPTV-Middleware30
Als weitere Interessengruppen an der Verbreitung von IPTV-Technologien sind noch die
Forschungsarbeiten der Universitäten und Forschungsinstitute zu nennen. Hier sind z.B.
Arbeiten und Vorträge des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-
Institut mit Arbeiten zur Videocodierung und Übertragung zu nennen. Das Institut
beschreibt ihre Forschungsziele folgendermaßen:31
Sowohl Unternehmen als auch Privatpersonen sollen in Zukunft zu jeder Zeit
und an jedem Ort in der Lage sein, die Vielfalt an Multimediadiensten in
Anspruch nehmen zu können, und zwar ohne größeren Aufwand und ohne
besondere Fachkenntnisse. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine enge
Zusammenarbeit zwischen Forschung auf der einen Seite und der
Konsumerelektronik-, Computer- und Kommunikationsindustrie sowie
Netzbetreibern und Inhalteanbietern auf der anderen Seite notwendig.
1.6 Marktsicht
1.6.1 Derzeitige IPTV-Anwendungen und Nutzungsmodelle
Aus Endkundensicht stehen für die IPTV-Nutzung die Anwendungen im Vordergrund. Im
Gegensatz dazu sind für die Service Provider und die Netzbetreiber die technischen
Aspekte von größerer Bedeutung. Im Folgenden werden die aktuellen Anwendungen
anhand von konkreten IPTV Service Providern herausgestellt, damit die technischen
Anforderungen daraus abgeleitet werden können.
1.6.1.1 Basisanwendungen
Die Basisanwendung der IPTV Service Provider ist das Angebot der klassischen, live
übertragenen TV-Programme (Live-TV). Damit können sie die gleiche Anwendung wie die
30 Die Middleware Komponenten und Funktionen sind in Abschnitt 2.9 beschrieben. 31 Vgl. [Frau07]
1 Einleitung 12
Kabelnetzbetreiber anbieten. Die zweite Basisanwendung ist das Video-on-Demand, bei
dem Filme wie in einer Videothek ausgewählt werden können und für eine Leihfrist zur
Verfügung stehen.32 So bietet z.B. der Service Provider 1&1 unter dem Produktnamen
maxdome33 ein VoD-Angebot an.
Der deutsche Anbieter Hansenet beschreibt sein IPTV-Angebot Alice homeTV34 wie folgt:
Alice homeTV ermöglicht den Empfang von Fernsehprogrammen und Filmen
auf Abruf (Video-on-Demand, kurz VoD) über den DSL-Anschluss auf dem
heimischen Fernseher. Neben ca. 60 frei empfangbaren Fernsehkanälen bietet
Alice homeTV zusätzlich ca. 40 Pay-TV-Sender mit unterschiedlichen
inhaltlichen Schwerpunkten.
1.6.1.2 Zusätzliche Anwendungen
Darüber hinaus werden bereits eine Reihe von zusätzlichen Anwendungen und
Nutzungsmodelle angeboten. Beispiele hierfür sind:
• Digital auf Festplatte aufnehmen; zeitversetzt fernsehen (engl. Timeshift)
• Eine elektronische Programmzeitschrift (engl. Electronic Program Guide, EPG)
ermöglicht es, direkt ins TV-Portal zu wechseln, um aktuelle programmbegleitende
Informationen abzurufen (Texte, Bilder, Videos)
• Bezahlfernsehen (engl. Pay-TV) direkt am Fernseher abonnieren
• Aktuelle Informationen benutzerfreundlich in einem TV-Web-Portal abrufen, statt
veralteter Teletext-Technik (auch als Videotext bezeichnet)
1.6.2 Derzeitige Verbreitung von IPTV
Nach den Marktanalysen der Multimedia Research Group35 haben in den letzten Jahren
zahlreiche Netzbetreiber in Westeueropa, Großbritannien, Nordamerika und in einigen
Ländern Ostasiens bereits die ersten Phasen zur Einführung von IPTV vollzogen.
Angefangen mit Laborversuchen über externe Feldversuche mit einer begrenzten Anzahl
32 Vgl. [Wiki07f] zur Definition von Video-on-Demand 33 Die Produktbeschreibung zu maxdome ist unter http://www.maxdome.de/abos/maxdome/
abrufbar. 34 Die Produktbeschreibung zu Alice homeTV ist unter https://www.alice-
dsl.de/alicehelp/index.jsp?showId=236&type=6 abrufbar. 35 Vgl. [Mult07a]
1 Einleitung 13
von Endkunden bis zur flächendeckenden Verbreitung von IPTV. In den genannten
Regionen sind weltweit die größten Verbreitungen von IPTV vorzufinden.
1.6.3 IPTV-Verbreitung in Europa
Die Verbreitung von IPTV-Angeboten in Europa ist in einer Pressemeldung der Goldmedia
GmbH vom 14. Dezember 2006 veröffentlicht:36
Wie aktuelle Untersuchungen der Unternehmensberatungen Goldmedia und
Screen Digest belegen, bleiben Frankreich, Italien und Spanien auch zukünftig
Europas führende IPTV-Märkte. Aber auch Großbritannien und Deutschland
finden mit neuen Angeboten den Anschluss an den europäischen IPTV-Trend.
Während HanseNet mit Alice homeTV37 im Mai und die Deutsche Telekom mit
T-Home38 im Oktober 2006 ihre IPTV-Angebote starteten, ist die British
Telecom mit ihrem Service BT Vision seit Dezember 2006 neu auf dem Markt.
In Abbildung 1.2 sind die Teilnehmerzahlen der fünf beschriebenen Länder im Überblick
dargestellt.
Abbildung 1.2: IPTV-Haushalte in Europa 201039
36 Vgl. Pressemeldung der Goldmedia GmbH [Gold06b], S. 1 37 Die Produktbeschreibung zu Alice homeTV ist unter https://www.alice-
dsl.de/alicehelp/index.jsp?showId=236&type=6 abrufbar. 38 Die Produktbeschreibung zu T-Home ist auf der Seite http://t-home.com abrufbar. 39 Quelle [Gold06b], S. 2
1 Einleitung 14
Goldmedia schreibt weiterhin in ihrer Pressemeldung über die Entwicklung in Frankreich
und Großbritannien:40
Mit immerhin fünf konkurrierenden Anbietern ist Frankreich derzeit der in
Europa mit Abstand am weitesten entwickelte IPTV-Markt. Ende 2006 werden
in Frankreich bereits über 900.000 Haushalte IPTV nutzen. Es folgen Spanien
und Italien mit etwa 450.000 bzw. knapp 400.000 IPTV-Kunden.
Dass Frankreich und Italien in Sachen IPTV anderen Ländern überlegen sind,
hat gute Gründe: So spielt das Kabel in beiden Märkten eine eher
untergeordnete Rolle. In Italien sind die Kabelnetze nur geringfügig ausgebaut
und in Frankreich überhaupt nur regional verfügbar. Damit sind die
Wettbewerbsbedingungen für neue TV-Dienste über Breitbandinternet
wesentlich günstiger als in anderen Ländern. Hinzu kommt, dass Frankreich
und Italien ein vergleichsweise kleines Free-TV-Angebot haben, was die
Chancen von Pay-TV auch über IPTV deutlich begünstigt.
1.6.4 IPTV-Pioniere
Die ersten IPTV-Angebote in Europa gab es bereits im Jahre 1999 in Großbritannien unter
dem Namen „Kingston Interactive Television“ (KIT) von Kingston Communications41 und
Homechoice von Video Networks. Beide konnten sich jedoch am Markt nicht etablieren.
Die Gründe liegen nach Goldmedia an dem hohen Digitalisierungsgrad des britischen TV-
Marktes und dem starken Wettbewerb im Pay-TV-Markt. Es gibt jedoch seit Dezember
2006 einen neuen großen IPTV-Anbieter in Großbritannien: Die British Telecom mit ihrem
Service „BT Vision“.40
1.6.5 IPTV-Marktentwicklung
Die Mutimedia Research Group (MRG)42 sagt voraus, dass die Zahl der DSL-Anschlüsse
weltweit von 218 Millionen im Jahr 2007 auf 353 Millionen im Jahr 2011 wachsen wird.
Das entspricht einer jährlichen Wachstumsrate von 13%. Diese Breitbandanschlüsse
bilden die technische Voraussetzung für die IPTV-Kunden, deren Teilnehmerzahl-
entwicklung in Abbildung 1.3 dargestellt ist. Es ist zu sehen, dass die Zahl der IPTV-
40 Vgl. Pressemeldung der Goldmedia GmbH [Gold06b] 41 Vgl. [Brit00], S 1: „This is the only ADSL-based interactive television service currently on the
market anywhere in the UK (excluding trials by telecoms and cable companies)“ 42 Vgl. Bericht der Multimedia Research Group [Mult07a]
1 Einleitung 15
Teilnehmer nach diesen Annahmen um jährlich 45% steigen wird. Europa ist dabei die
derzeit führende Region, dicht gefolgt von Asien. Die Verbreitung in Nordamerika ist
ebenfalls sehr groß. Die übrigen Länder sind in der Darstellung mit „Rest Of World“ (ROW)
bezeichnet.
Abbildung 1.3: Globale IPTV Teilnehmerzahl43
Die Abbildung 1.4 zeigt, dass die für 2007 vorhergesagten globalen Erlöse aus IPTV-
Diensten von 3,6 Milliarden US-Dollar auf 20,3 Milliarden US-Dollar im Jahr 2011 steigen
können, was einer jährlichen Wachstumsrate von 71% entspricht. Es ist anzumerken, dass
die Erträge in Asien im Verhältnis zu der Teilnehmerzahl geringer sind als in Nordamerika
und Europa, was auf die geringeren Durchschnittspreise in Asien zurückzuführen ist.
43 Quelle: Bericht der Multimedia Research Group [Mult07a], Figure 1-1
1 Einleitung 16
Abbildung 1.4: Erwartete Erlöse aus IPTV-Diensten44
Eine umfassende Analyse zur IPTV-Entwicklung auf dem deutschen Markt stammt vom
Medienunternehmen Goldmedia in der Veröffentlichung der Studie „IPTV 2010“.45 In der
Analyse wird prognostiziert, dass in Deutschland bis 2010 rund 1,3 Millionen Haushalte
Fernsehen über das Internet-Protokoll empfangen werden. In Abbildung 1.5 ist die
Entwicklung entsprechend der Studie grafisch dargestellt.
44 Quelle: Bericht der Multimedia Research Group [Mult07a], Figure 1-2 45 Laut Auszügen der Studie „IPTV 2010“ in der Pressemeldung vom 06.03.2006 [Gold06a]
1 Einleitung 17
Abbildung 1.5: Entwicklung der IPTV-Haushalte in Deutschland 2006-201046
1.6.6 Geschäftsmodelle und Erlösquellen
Durch die IPTV-Dienste ergeben sich neue Geschäftsmodelle und Erlösquellen für die drei
Marktsegmente der Inhalteanbieter, Service Provider und Netzbetreiber.
1.6.6.1 Erlösmodelle aus Sicht der Inhalteanbieter
Für die Inhalteanbieter ergibt sich durch IPTV die Möglichkeit, neben Free-TV und Pay-TV
als weiteren Dienst das Video-on-Demand anzubieten. Ein Beispiel ist das Video-on-
Demand-Portal maxdome des Medienkonzerns ProSiebenSat.1-Gruppe. Diese beschreibt
ihr Geschäftsmodell folgendermaßen:47
[…] Werbefinanziertes Free-TV ist das Kerngeschäft der Gruppe. […].
Deutschlands größte Video-on-Demand-Portal maxdome […] gehören zu den
Aktivitäten, mit denen die ProSiebenSat.1-Gruppe ihre Erlösquellen
zunehmend diversifiziert.
46 Quelle [Gold06a], S. 3 47 Vgl. [Pros07]
1 Einleitung 18
1.6.6.2 Erlösmodelle aus Sicht der Service Provider und Netzbetreiber
Nach Angaben von Goldmedia unterscheiden sich die Geschäftsmodelle der einzelnen
Service Provider deutlich voneinander:48
Während Fastweb in Italien, der französische Anbieter Free oder auch
Telefónica in Spanien mit Komplettpaketen im Markt präsent sind, tritt die
France Telecom vor allem als Pay-TV-Reseller auf und vermarktet über seine
Plattform die Pakete der inzwischen fusionierten Pay-TV-Anbieter Canal+ und
TPS. In den Niederlanden und in Belgien wiederum agieren mit Versatel und
Belgacom zwei Telekommunikationsanbieter auch als Programmanbieter.
Beide haben die jeweils exklusiven Lizenzen der ersten nationalen
Fußballligen erworben.
Der BT-Vison-Service [von der British Telekom] verzichtet hingegen vollständig
auf Abonnement-Gebühren und setzt auf Filme, Konzert- und Sportereignisse
per Einzelabruf, die preislich unter dem der Konkurrenz angesiedelt sind. Die
hierzu nötige Set-Top-Box, mit der zudem das frei empfangbare Digital-TV-
Paket Freeview empfangen werden kann, wird allen neuen Breitbandkunden
kostenfrei zur Verfügung gestellt. Mit dieser Strategie der
Endgerätesubventionierung hatte schon Free in Frankreich Erfolg. In nur zwei
Jahren konnte Free seine Kunden fast vollständig mit der für IPTV
notwendigen Empfangshardware ausstatten und wurde mit derzeit über
300.000 Pay-TV-Kunden zum bislang erfolgreichsten Anbieter in Europa.
Zusammenfassend lassen sich folgende Erlösquellen für IPTV-Angebote identifizieren:
• Einnahmen durch monatliche Grundgebühr für den Empfang freier Programme
• Einnahmen durch zusätzliche Gebühren für das Buchen von Pay-TV-Programmen
• Einnahmen durch zusätzliche Gebühren für Zusatzdienste
48 Vgl. [Gold06b], S. 2, oben
1 Einleitung 19
1.6.6.3 Ausgaben für IPTV
Gegenüber den zu erwartenden Erlösen stehen die Ausgaben für den Aufbau und die
Unterhaltung des IPTV-Netzes sowie für die Bereitstellung der Dienste. In einem
Kommentar über den IPTV-Anbieter Deutsche Telekom werden konkrete Kosten
herausgestellt: 49
Die Telekom hat allein für die VDSL- und Glasfaser-Infrastruktur rund drei
Milliarden Euro bezahlt. Bezahlt werden müssen aber auch der Zugriff auf
1200 namhafte Filme für das Video-on-Demand-Konzept inklusive
Abrechnungs- und Übertragungstechnik, die Rechte für die Bundesliga-
Übertragung und das Paket des Bezahlsenders Premiere sowie die
Einbindung von 100 Fernsehsendern inklusive ARD und ZDF. Weitere Kosten
entstehen durch Hard- und Software wie die Settop-Boxen und
Lizenzgebühren an Plattformanbieter Microsoft. Nach Berechnungen der
Analysten von Forrester Research wird die Deutsche Telekom jedoch bereits
auf Grund der aufwändigen VDSL-Infrastruktur in den nächsten zehn Jahren
mit jedem Triple-Play-Nutzer 1330 Euro Verlust machen.
Diese Angaben zeigen, dass die Anbieter zunächst mit ihren Geschäftsmodellen zur IPTV-
Vermarktung durch hohe Investitionen in Vorleistung gehen müssen. Diese müssen sich
durch entsprechend hohe Einnahmen mittelfristig amortisieren, damit aus dem
Geschäftsmodell auch ein langfristiger Geschäftserfolg wird.
Um dies zu erreichen, müssen die Endkunden mit attraktiven Zusatzdiensten überzeugt
werden, entsprechend hohe Beiträge zu zahlen, was auch im Beitrag von Diederichs50
bestätigt wird:
„Serviceprovider könnten den Durchschnittsumsatz pro Kunde (engl. Average Return Per
User,]ARPU) deutlich steigern, wenn sie ihre bestehenden VoIP- und Internetdienste mit
interaktivem Fernsehen und Video integrieren.“
49 Vgl. Kommentar von Hermann Gfaller in [Gfal06] 50 Vgl. Beitrag in [Died06], S. 32
2 Stand der Forschung 20
2 Stand der Forschung Im vorangegangenen Abschnitt wurden die verschiedenen IPTV-Beteiligten identifiziert
und deren Sichtweisen und Aufgaben erläutert. Es wird dabei deutlich, dass jeder der
Beteiligten teilweise voneinander unabhängige Aufgaben haben und dass für jeden nur
Teilaspekte der gesamten IPTV-Architektur von Interesse sind. Aus diesem Ansatz heraus
haben sich in den letzten Jahren mehrere Interessengruppen gebildet, die einzelne IPTV-
Aspekte erforschen und Lösungen entwickeln.
Die folgende Analyse zum Stand der Forschung erfolgt aus einer übergeordneten
Sichtweise. Es werden Aspekte wie die Ende-zu-Ende-Übertragung betrachtet, bei der alle
beteiligt sind. Ziel ist die Erstellung eines Gesamtbildes, welches den einzelnen Beteiligten
fehlt bzw. aus deren Arbeiten nicht ersichtlich ist.
2.1 Industrieforen zur IPTV-Standardisierung
2.1.1 Arbeitsgruppen und Standards
Eine Reihe von Standards, Spezifikationen und Richtlinien wurden in den letzten Jahren in
verschiedenen Standard-Entwicklungs-Organisationen (engl. Standard Development
Organizations, SDO) und Industrieforen erarbeitet, um die technischen Grundlagen für die
Realisierung von IPTV-Diensten festzuschreiben. Jede dieser Organisationen hat dabei
einen Interessenschwerpunkt und deckt nur einen Teilbereich der benötigten IPTV-
Komponenten und Verfahren ab.
Die maßgeblichen Arbeiten zum IPTV wurden dabei vor allem in den Jahren 2005 bis
2007 von folgenden SDOs geleistet bzw. deren IPTV Arbeitsgruppen:
• ISMA (siehe Abschnitt 2.1.2): Internationale Allianz, definiert IPTV-Rahmenwerke zur
Anwendung existierender Standards durch Festlegung von Nutzungsoptionen.
• DVB Project (siehe Abschnitt 2.1.3): Das DVB Project definiert Standards für den
digitalen Rundfunk (engl. Digital Boradcasting) und hat Standards zum Schutz von
Inhalten und zum Rechte-Management erstellt. Die Veröffentlichung erfolgt durch das
European Telecommunications Standards Institute (ETSI).
• ATIS (siehe Abschnitt 2.1.4): Die Arbeiten zielten ursprünglich auf den
nordamerikanischen IPTV-Markt ab. Seit 2006 besteht eine internationale
Zusammenarbeit mit anderen Organisationen wie ANSI und ITU. Die Allianz definiert
IPTV-Architekturen und Anforderungen.
2 Stand der Forschung 21
• DSL-Forum (siehe Abschnitt 2.1.5): Beschreibung von Anwendungen, Architekturen
und Management-Protokollen zur Verwaltung der Netzwerkkomponenten im Zugangs-
und Heimbereich. Für IPTV speziell das Management der IPTV-Komponenten im
Heimbereich und Definition von QoS-Maßnahmen.
• MPEG und ITU-T (siehe Abschnitt 2.1.6): Definiert Videokompressionsstandards,
welche von den IPTV-Standards genutzt werden.
• IETF (siehe Abschnitt 2.1.6): Definiert Internet-Protokoll-Standards, welche von den
IPTV-Standards genutzt werden.
Im Folgenden werden die Ergebnisse verschiedener Arbeitsgruppen analysiert, die
relevante Anteile in den aktuellen IPTV Arbeiten haben.51
2.1.2 Internet Streaming Media Alliance (ISMA)
Die Internet Streaming Media Alliance (ISMA) wurde im Jahr 2000 als eine globale Allianz
führender Industrieunternehmen gegründet, welche die Anpassung und Entwicklung
offener Standards im Bereich Multimedia IPTV (Audio, Video und zugehörige
Transportprotokolle) vorantreibt.52 Die Gründe für die Entwicklung standardbasierter
Lösungen liegen vor allem in Vermarktungsaspekten der Mitglieder, wie eine
Vergrößerung der Produktauswahl, Kostenreduzierungen, eine schnellere Erzielung der
Marktreife (engl. time-to-market) und eine bessere Dienstqualität.53
2.1.2.1 Bisherige Arbeiten
Während zum Gründungszeitpunkt der ISMA bereits die grundlegenden Standards für
Audio- und Video-Codecs (z.B. MPEG-Standards) und für die Echtzeitübertragung über IP
Netzwerke (z.B. das RTP-Protokoll) existierten, fehlten jedoch speziell für die IPTV-
Übertragung genaue Vorgaben, welche der vielen Optionen konkret zu verwenden sind
und welche spezifischen Erweiterungen notwendig sind. Deshalb hat die ISMA zunächst
ein Rahmenwerk erarbeitet, um hier konkrete Vorgaben zu machen.
51 Eine detaillierte Übersicht über die verschiedenen SDOs, die einen Beitrag zum IPTV leisten, ist
in [Inte06] enthalten. 52 Liste der Mitglieder siehe http://www.isma.tv/about_isma/roster.html 53 Vgl. Whitepaper der ISMA „Planning the Future of IPTV with ISMA“ [ISMA06], S. 2 und
Homepage der ISMA unter http://www.isma.tv/
2 Stand der Forschung 22
2.1.2.2 ISMA Implementierungsspezifikation
Die erste Spezifikation, die von der ISMA im Jahr 2001 veröffentlicht wurde, ist die „ISMA
Implementation Specification Version 1.0“.54 Es ist ein Rahmenwerk, in dem die Nutzung
von existierenden offenen Standards für den Aufbau eines kompatiblen IPTV-Systems
empfohlen wird. Es beschreibt im Wesentlichen, wie Video-Streams, die nach dem
Standard MPEG-4 Teil 2 Video (Simple Profile and Advanced Simple Profile) komprimiert
sind, über IP-Netzwerke zu übertragen sind. In der Spezifikation wird zwar noch nicht der
Begriff IPTV verwendet, sie zielt aber genau darauf ab.
Im Jahr 2005 hat die ISMA die Version 2.055 der Spezifikation veröffentlicht. Die Motivation
war die Erweiterung des bestehenden Rahmenwerkes der Version 1.0 um die neuen,
effizienteren Audio- und Video-Codecs MPEG-4 Teil 10 (Advanced Video Coding / H.264)
und HE AAC Audio, welche die Realisierung wettbewerbsfähigerer Produkte
ermöglichen.56
Im Januar 2007 hat die ISMA ein weiteres Rahmenwerk unter der Kurzbezeichnung
ISMACryp57 veröffentlicht, in dem die Verfahren für eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung
von Media-Streams über ein IPTV-System nach ISMA 1.0 und ISMA 2.0 vorgegeben
werden. Das Dokument umfasst die Themen Datenverschlüsselung, Dienste zum
Integritätsschutz sowie Datenformate für die Übertragung vorverschlüsselter Inhalte.
2.1.2.3 Medienarchitektur
Die ISMA deckt mit ihren Rahmenwerken die Bereiche Medienformate,
Medienspeicherung sowie Medientransport und Medienspeicherung ab, wie in Abbildung
2.1 dargestellt. Diese werden im Folgenden genauer beschrieben.
54 Vgl. Implementation Specification Version 1.0, Kurzbezeichnung ISMA 1.0 [ISMA01] 55 Vgl. Implementation Specification Version 2.0, Kurzbezeichnung ISMA 2.0 [ISMA05] 56 Vgl. [ISMA05], S. 3: „The main motivation for version 2.0 is the availability of advanced audio
and video codecs that provide significant improvements in coding efficiency and enable new and improved services. Therefore, these codecs are […] allowing vendors to build more competitive products while still benefiting of the interoperability provided by ISMA 1.0“
57 Vgl. [MaDo+07]
2 Stand der Forschung 23
Abbildung 2.1: ISMA Medienarchitektur im Überblick58
2.1.2.4 Medienformate und Profile
Die ISMA hat in ihren Rahmenwerken verschiedene Profile für die zu verwendenden
Medienformate festgelegt, die es ermöglichen, nach den Anforderungen und Fähigkeiten
der Mediensender und Empfänger unterschiedliche Datenraten und Codes zu verwenden.
In ISMA 1.0 wurden dazu zunächst die Profile 0 und 1 erstellt. In ISMA 2.0 kamen dann
die Profile 2 bis 4 hinzu, welche die Profile 0 und 1 ersetzen. Wie in Abbildung 2.1
ersichtlich, unterscheiden sich die drei Profile durch die benötigte Datenrate. Damit sollen
verschiedene Markanforderungen abdeckt werden. Aus technischer Sicht werden mit den
drei Profilen die Videoformate CIF59, SDTV und HDTV (siehe auch Abschnitt 2.5 zu
Bildformaten) abgedeckt.60
58 Quelle: [ISMA05], S. 5 59 Common Intermediate Format (CIF) ist im Standard ITU-T H.261 [ITUT93] definiert 60 Vgl. [ISMA05], S. 7: „The selected ISMA 2.0 profiles are intended to match certain market
requirements and complexity constraints […].ISMA 2.0 Profile 2 covers low-resolution
2 Stand der Forschung 24
2.1.2.5 Medientransport
Für den Medientransport hat die ISMA festgeschrieben, dass das Real-time -Transport
Protokoll (RTP) für den Transport der Audio- und Video-Streams verwendet werden soll.
Die Übertragung soll dabei über das verbindungslose UDP-Protokoll61 erfolgen. Die
Übertragung von Steuerinformationen und Zusatzinformationen muss dagegen über das
gesicherte TCP-Protokoll erfolgen.
2.1.2.6 Medienspeicherung
Um eine Interoperatibilität zwischen den Produkten bei der Speicherung der Inhalte zu
ermöglichen, hat die ISMA in der ISMA 2.0 Spezifikation folgende zu nutzende
Speicherformate festgelegt:
• ISO basiertes Mediendatenformat: ISO/IEC 14496-12:2003 | 15444-12:2003 [ISOI03]
• MPEG-4 MP4 Dateiformat, ISO/IEC 14496-14:2003 [ISOI03a]
• MPEG-4 AVC Dateiformat, ISO/IEC 14496-15:2003(E) [ISOI04]
2.1.2.7 Aktuelle Aktivitäten
Seit September 2006 gibt es bei der ISMA die IPTV Work Group. In der Arbeitsgruppe wird
an aktuellen technischen Problemen im Zusammenhang mit dem Mediastreaming
gearbeitet, die zu neuen Standard-Dokumenten führen sollen. Dazu gehört z.B. die
Spezifikation „Fast RTP Tune-In“, in der verschiedene Verfahren zur Reduzierung der
Kanalwechselzeiten beschrieben werden. In weiteren Dokumenten werden konkrete
Implementierungshinweise sowie Transcoding-Verfahren und Synchronisations-
mechanismen für RTP-Streams beschrieben. Außerdem gibt es Arbeiten zur
Beschreibung von Verfahren, um Werbung in RTP-Datenströme einfügen zu können.62
Obwohl die grundlegenden Spezifikationen intern in der ISMA Arbeitsgruppe erarbeitet
werden, wird die Forschungsarbeiten regelmäßig mit anderen Standardisierungs-
Organisationen wie der ITU oder DVB (siehe Abschnitt 2.1.3) in sogenannten Liaisons
abgestimmt, um gemeinsame Synergien zu nutzen. Dieses Vorgehen ist typisch für SDOs
und ist damit begründet, schnell zu nutzbaren Ergebnissen zu kommen. Würde hingegen
audio/video; ISMA 2.0 Profile 3 covers standard definition, and ISMA profile 4 covers high definition.“
61 Zu den verwendeten Internet-Protokollen siehe auch Abschnitt 2.4.1 62 Vgl. [ISMA06c], S. 3
2 Stand der Forschung 25
der Teilnehmerkreis von Anfang an zu groß gewählt, dann wären die Anforderungen und
der Abstimmungsbedarf zu vielfältig.
2.1.2.8 Konformitätstests
Neben den Standardisierungsarbeiten hat die ISMA das Internet Streaming Conformance
Program (ISCP)63 eingeführt. Damit soll den Industrieunternehmen die Möglichkeit
gegeben werden, die Kompatibilität ihrer IPTV-Produkte mit anderen Herstellern zu testen.
Dazu hat die ISMA Testmaterial und Referenzprodukte veröffentlicht. Erfolgreich getestete
Produkte dürfen dann als „ISMA approved” vermarktet werden. Der Vorteil für die Service
Provider ist dabei eine schnellere Marktverbreitung; der Nutzer hat die Garantie, dass
dieses Produkt mit Komponenten anderer Hersteller kompatibel ist.
2.1.3 Digital Video Broadcasting Project (DVB Project)
Das Digital Video Broadcasting Project (DVB Project)64 wurde bereits im Jahr 1993 als
Konsortium europäischer Organisationen der Fernsehindustrie gegründet und hat
inzwischen weltweit über 250 Mitgliedsfirmen.65 Das gemeinsame Ziel ist die globale
Verbreitung von digitalem Fernsehen und Datendiensten. Die Dienste, welche DVB-
Standards nutzen, sind heute mit mehr als 120 Millionen DVB-Empfängern weltweit
verfügbar.66 In den ersten Arbeiten wurden diverse Standards für die Übertragung von
digitalem Fernsehen über Satellit (DVB-S), Kabel (DVB-C), terrestrischen Rundfunk
(DVB-T) und Mobilfunk (DVB-H) erarbeitet.67 Die Veröffentlichung als offizielle Standards
erfolgt jedoch nicht durch das DVB Project, sondern in den meisten Fällen als „Technical
Specification“ (TS) durch die ETSI.68
2.1.3.1 Abgeschlossene IPTV-Arbeiten
Mit der Ausbreitung der Breitbandzugänge begann das DVB Project mit der Erarbeitung
von Standards für die Übertragung von digitalem Fernsehen über bidirektionale,
drahtgebundene Breitbandzugänge unter Verwendung des Internet-Protokolls. Die
63 Vgl. ISMA Conformance Program (ISCP) unter http://www.isma.tv/conformance/overview.html 64 Hompage des DVB-Project unter http://www.www.dvb.org 65 Vgl. Mitgliederliste unter http://www.dvb.org/membership/list_of_members/index.xml 66 Vgl. http://www.dvb.org/about_dvb/ und http://www.dvb.org/about_dvb/history/#4 67 DVB-S, DVB-C, DVB-T und DVB-H gehören zu den Markennamen des DVB-Project, zu denen
es jeweils ein Logo gibt. Eine Liste aller DVB-Markennamen und der zugehörigen Standards ist unter http://www.dvb.org/technology/standards/ abrufbar.
68 Alle DVB-Standards stehen zum Download von den Web-Seiten der ESI unter http://www.etsi.org bereit.
2 Stand der Forschung 26
Arbeiten liefen dabei in den Jahren 2005 bis 2007 unter dem Projektnamen DVB-IPTV. Die
„Phase 1.x“ befindet sich gerade in der Abschlussphase (Stand: August 2007).69 Die
Ergebnisse der Arbeiten wurden durch die ETSI als „Technical Specification“ (TS) und
„Technical Recommendation“ (TR) veröffentlicht. Die bisherigen Arbeiten beschränkten
sich dabei auf die Beschreibung von Verfahren zum Transport von Streaming-Daten unter
Nutzung des MPEG-2 Standards.70 Die bisher veröffentlichten DVB-IPTV-Spezifikationen
sind in der folgenden Tabelle 2.1 zusammengefasst.
Tabelle 2.1: Veröffentlichte DVB-IPTV-Standards
Standard Titel / Inhalt
TS 102 034 [ETSI06]
„Transport of MPEG-2 Based DVB Services over IP Based Networks“ /
Spezifiziert den Transport von MPEG-2 basierten DVB Diensten über IP basierte Netzwerke und definiert RTSP Profile für Live-TV (Bezeichnung hier: Live Media Broadcast), Video-on-Demand (Bezeichnung hier: Content-On-Demand) und „Media Broadcast with Trick Modes“.
TS 102 539 [ETSI06b]
„Carriage of Broadband Content Guide (BCG) information over Internet Protocol (IP)“ /
Beschreibt den Transport von Broadband Content Guide (BCG) Informationen über das Internet Protokoll. Der BCG entspricht einer elektronischen Programmzeitschrift.
TR 102 542 [ETSI06a]
„Guidelines for DVB IP Phase 1 Handbook“ /
Handbuch zur Phase 1.x
In der folgenden Abbildung 2.2 sind die Arbeitsinhalte der Phase 1.x und Phase 2
aufgelistet. Die Ergebnisse der Arbeiten wurden dabei jeweils durch Erweiterungen des
Standards TS 102 034 veröffentlich, wobei nur die Versionsnummer erhöht wurde.
69 Vgl. [DVBP07]. Die DVB-IPTV Spezifikationen verwenden folgendes Logo: 70 MPEG-2 bezieht sich hierbei auf den Standard ISO/IEC 13818.
2 Stand der Forschung 27
Abbildung 2.2: DVB-IPTV Zeitplan71
2.1.3.2 Aktuelle IPTV-Arbeiten
Derzeit (Stand: November 2007) laufen die letzten Arbeiten der Phase 1.x, um zusätzliche
Funktionen wie das Remote Managment von Set-Top-Boxen oder Maßnahmen zur
Fehlerbehandlung durch Retransmission zu definieren. Gleichzeitig wurden die Arbeiten
der Phase 2 begonnen, da im DVB Project erkannt wurde, dass derzeit bei der Verteilung
audiovisueller Inhalte eine schnelle Weiterentwicklung stattfindet. Arbeitsschwerpunkte
sind dabei die Schnittstellendefinition zu n-Play-Lösungen als Erweiterung von Triple-Play
um weitere Dienste und die Verteilung kommerzieller Inhalte über das öffentliche Internet.
Die Zusammenarbeit mit anderen SDOs in Form von Liaisons wird dabei als
Schlüsselaufgabe betrachtet.71
2.1.4 Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS)
Die „Alliance for Telecommunications Industry Solutions“ (ATIS)72 ist eine Allianz von ca.
300 US-amerikanischen Kommunikationsfirmen. Ihre Mission ist die schnelle Entwicklung
und die weltweite Verbreitung von technischen Standards für die Telekommunikations-
und die zugehörige IT-Industrie. Die ATIS-Mitglieder wollen mit den Standards eine
schnelle Verbreitung neuer Produkte und Dienste auf dem Kommunikationsmarkt
erreichen. Die Arbeiten erfolgen in verschiedenen Komitees und Arbeitsgruppen, die sich
mit Themen wie Interoperatibilität von drahtgebundenen und drahtlosen Netzwerken,
Internettelefonie, Next Generation Networks (NGN), die Abrechnung von Diensten (engl.
71 Quelle: DVB-Fact-Sheet, [DVBP07], S. 2 72 Vgl. Homepage der ATIS unter http://www.atis.org/about.shtml, Abschnitt „Our Mission“
2 Stand der Forschung 28
billing), Netzwerksicherheit und auch IPTV beschäftigen. In den folgenden Abschnitten
wird speziell auf die Arbeiten zum IPTV eingegangen.
2.1.4.1 IPTV Interoperability Forum (IIF)
Im Juni 2005 hat die ATIS das “IPTV Interoperability Forum” (IIF)73 gegründet, um sich mit
Experten auf die Probleme zu konzentrieren, die für eine Einführung von IPTV hinderlich
sein können. Die Aufgabe des IIF ist es, die Entwicklung der IPTV-Standards
entsprechend den Geschäftszielen der ATIS-Mitgliedsfirmen voranzutreiben und den
weltweiten Marktanforderungen gerecht zu werden. Die Standards sollen die
Implementierung und die Interoperatibilität von IPTV-Systemen und Diensten ermöglichen.
Das IIF ist inzwischen mit acht veröffentlichten Standards weltweit führend in der IPTV-
Standardisierung und besteht aus mehr als 50 ATIS-Mitgliedsfirmen.
2.1.4.2 Arbeitsphasen des IIF
Da die Entwicklung von IPTV-Standards viele Themenbereiche umfasst, hat das IIF
zunächst den Standard ATIS-0800003 [ATIS05] erstellt, in dem alle umzusetzenden IPTV-
Dienste identifiziert werden. Daraus wurde eine Prioritätenliste erstellt, bei der die
verschiedenen Dienste einer von drei Phasen zugeordnet wurden. Die Erarbeitung der
Standards erfolgt nacheinander in diesen drei Phasen (vgl. Tabelle 3.2, S. 77). In der
ersten Phase werden dabei zunächst die Basisfunktionen erarbeitet, die auch bei den
bisherigen Fernsehangeboten über Kabel und Satellit zur Verfügung stehen. Dazu
gehören das Live-TV, Musikübertragungen, die Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben wie
die Übertragung von Notfallinormationen, Rundfunkwerbung sowie eine elektronische
Programmzeitschrift (EPG).74
2.1.4.3 Die Arbeitsgruppen des IIF
Die Standardisierungsarbeiten innerhalb der IIF sind in Arbeitsgruppen (engl. Task Force,
TF) aufgeteilt, welche die in Tabelle 2.2 aufgelisteten Arbeitsgebiete bearbeiten.
73 Vgl. Homepage der ATIS IIF unter http://www.atis.org/IIf 74 Vgl. [ATIS05], S. 3
2 Stand der Forschung 29
Tabelle 2.2: IIF Arbeitsgruppen75
Name der Arbeitsgruppe Arbeitsgebiet
IIF Architecture (ARCH) TF Erstellung einer allgemeingültigen IPTV-Referenzarchitektur
IIF Digital Rights Management (DRM) TF Rechte-Management
IIF Metadata (MTD) TF Metadaten
IIF Quality of Service Metrics (QoSM) TF Definition von Metriken zur Dienstqualität
IIF Testing and Interoperability (T&I) TF Definition von Testanforderungen für Komponenten und Erarbeitung von Interoperatibilitäts-Standards
2.1.4.4 IIF-Standards
Die ATIS IIF hat in zwei Jahren sieben Standards veröffentlicht. Der achte Standard steht
kurz vor der Veröffentlichung. In Tabelle 2.3 sind diese zum Überblick aufgelistet und die
Inhalte kurz erläutert. Die Standards konnten ursprünglich nur entgeltlich von der ATIS
bezogen werden. Durch die Zusammenarbeit mit anderen Standardisierungs-
Organisationen sind die Standards jedoch inzwischen über diese kostenlos öffentlich
verfügbar.
75 Quelle: Vortrag „ATIS IPTV Standards Development“ [Farg07], S. 7
2 Stand der Forschung 30
Tabelle 2.3: Veröffentlichte IIF Standards
ATIS Standard Titel / Inhalt
ATIS-0800001 [ATIS06a]
„IPTV DRM Interoperability Requirements“ /
Definiert die Anforderungen für die Interoperatibilität von Systemen und Komponenten in einer IPTV DRM / Sicherheitsumgebung. Diese Anforderungen sollen die Grundlage für die Erstellung einer DRM-Spezifikation in der nächsten Phase bilden, welche dann durch die IIF DRM Task Force erstellt wird.
ATIS-0800002
[ATIS06]
„IPTV Architecture Requirements“ /
Beschreibung der Anforderungen für eine Ende-zu-Ende-IPTV-Architektur
ATIS-0800003 [ATIS05]
„IPTV Architecture Roadmap“ /
Zeitplan zur Standard-Entwicklung als Begleitspezifikation zu ATIS-0800002. Es werden Prioritäten und Inhalte, aufgeteilt in drei Phasen festgelegt.
ATIS-0800004 [ATIS06b]
„A Framework for QoS Metrics and Measurements in Support of IPTV Services“ /
Umfang, Definitionen und Hilfsmittel zur Erstellung von QoS-Metriken und Messungen innerhalb des IIF.
ATIS-0800005 [ATIS06c]
„IPTV Packet Loss Issue Report“ /
Technischer Report, der potentielle Lösungen zum Problem von Paketverlusten untersucht und Empfehlungen bezüglich der Eignung für IPTV-Dienste gibt.
ATIS-0800006
„IIF Default Scrambling Algorithm“ /
Bereitstellung eines Verwürfelungsalgorithmus für den MPEG-2 Transport Stream und eines zugehörigen Signalisierungsverfahrens
ATIS-0800007 [ATIS06d]
„IPTV High Level Architecture“ /
Allgemeines Architektur-Rahmenwerk zum Netzwerkdesign für die Implementierung von Ende-zu-Ende-Systemen
IPTV Service Metrics and Measurements
„IPTV Service Metrics and Measurements for Linear/Broadcast IPTV“ /
Der Standard ist kurz vor der Fertigstellung durch die QoSM Task Force und beschreibt Metriken und Verfahren für Linear- und Broadcast-TV
2 Stand der Forschung 31
2.1.4.5 Zusammenarbeit mit andere Organisationen
Die IIF hat Verbindungen zu allen anderen IPTV-Standardisierungs-Organisationen (engl.
Liaisons). Ziel ist der Austausch von Dokumenten für gegenseitige Bewertungen und um
sicherzustellen, dass sich die Arbeitsergebnisse ergänzen und keine Konflikte entstehen.76
2.1.5 DSL-Forum
Das DSL-Forum77 wurde 1994 als ein Konsortium von heute ca. 200 Industrieunternehmen
aus der Telekommunikations- und IT-Branche gegründet.78 Das gemeinsame Ziel ist es,
die Entwicklung der DSL-Technologie79 voranzutreiben, um die Anforderungen des
Massenmarktes an Breitbandzugängen zu erfüllen. Die laufenden Arbeiten des DSL-
Forums werden von den Mitgliedern zunächst als nicht öffentliche „Working Text“ (WT)
bearbeitet und die Ergebnisse der Arbeiten werden dann zur Nutzung durch die
Industrieunternehmen als „Technical Report“ (TR)80 veröffentlicht. Während die DSL-
Standards von anderen Organisationen (z.B. ADSL Standard von der ITU-T als G.992.1)
veröffentlicht werden, beschreiben die TRs im Wesentlichen die Anwendungen,
Architekturen und Management-Protokolle zur Verwaltung der Netzwerkkomponenten im
Zugangs- und Heimbereich.
2.1.5.1 IPTV-Arbeiten
Die Bereitstellung von IPTV-Diensten zu den Endkunden wird eine zunehmend größer
werdende Anwendung für die DSL-Breitbandzugänge. Aus diesem Grund befasst sich das
DSL-Forum unter dem Markennamen „Broadband Suite“ mit den speziellen Anforderungen
der Industrie zur Einführung von IPTV. Die Arbeitsschwerpunkte sind dabei das
Management der Netzwerkkomponenten und Netzwerkressourcen sowie die Definition von
Maßnahmen zur Sicherstellung der IPTV-Dienstqualität.81 Die Abbildung 2.3 enthält eine
Übersicht der bisher veröffentlichten TRs und WTs zur Bereitstellung von IPTV und die
Zuordnung zu den betroffenen IPTV-Komponenten. Die Arbeiten fokussieren sich dabei
auf die Steuerung und Überwachung des Breitbandzugangs zum Endkunden (im Bild: 76 Vgl. Pressemitteilung zur Liaison mit dem DVB-Project
http://www.atis.org/PRESS/pressreleases2006/071106.htm und Vortrag „ATIS IPTV Standards Development“ [Farg07], S. 25 zu weiteren Liaisons
77 Vgl. Homepage des DSL-Forum unter http://www.dslforum.org 78 Vgl. About the DSL Forum, http://www.dslforum.org/about/whoweare.shtml 79 Zu den verschiedenen Varianten der DSL-Technologie siehe Abschnitt 2.6.2.1 80 Eine Übersicht über die bisher veröffentlichten TRs ist unter
http://www.dslforum.org/techwork/treports.shtml abrufbar. 81 Vgl. http://www.dslforum.org/learndsl/aboutiptv.shtml
2 Stand der Forschung 32
ACCESS, Markenname BroadbandAcess) und der IPTV-Komponenten im Heimbereich
des Endkunden (im Bild: HOME, Markenname BroadbandHome). Die zur Steuerung und
Überwachung dieser Bereiche notwendigen Server und Managementsysteme der Service
Provider werden ebenfalls durch die Spezifikationen berücksichtigt (im Bild: CONTROL,
Markenname BroadbandControl).
Abbildung 2.3 Übersicht der IPTV-Arbeiten im DSL Forum82
Die IPTV-Spezifikationen der drei Hauptarbeitsgebiete sind im Folgenden erläutert.
Sicherstellung der Dienstqualität:
Im Report TR-12683 sind die Anforderungen zur Sicherstellung der Dienstqualität für die
Ende-zu-Ende-Übertragung der drei Dienste Telefonie, Video und Audio definiert. Diese
Anforderungen werden hier als „Quality of Experience“ (QoE) bezeichnet. Die
Anforderungen sind bereichsübergreifend.
BroadbandControl:
Der Bereich „BroadbandControl“ übernimmt die Aufgaben der Überwachung und
Steuerung der zur IPTV-Übertragung benötigten Netzwerk- und Anwendungsressourcen.
Die Arbeiten hierzu erfolgen im WT-134 und sind noch nicht abgeschlossen. Im WT-134
wird ein „Policy Information Model“ definiert, welches eine sichere Kommunikation
zwischen Applikationen und Netzwerk-Ressourcen bereitstellen soll.
82 Quelle: http://www.dslforum.org/learndsl/aboutiptv.shtml, Bild oben 83 Siehe [RaFi+06]
2 Stand der Forschung 33
BroadbandAccess:
In TR-101 “Migration to Ethernet Access Aggregation” werden Empfehlungen für
Netzbetreiber bei der Migration zu neuen Netzwerkarchitekturen im Zugangsbereich
(ACCESS) gegeben.
BroadbandHome:
Für die speziellen IPTV-Anforderungen im Heimbereich wurden bereits mehrere TRs vom
DSL-Forum veröffentlicht. Diese sollen die Service Provider dabei unterstützen, die für
IPTV genutzten Heimnetzwerke des Endkunden zu managen. Konkret sind hier beim
Endkunden der DSL-Router (engl. Residential Gateways, siehe Abbildung 2.3: RG) und
die für jedes TV-Gerät benötigte IP-Set-Top-Box (siehe Abbildung 2.3: IP-STB) zu
managen. Dies erfolgt über einen Access Control Server (ACS) im Control-Bereich. Das
Übertragungsprotokoll zur Steuerung und Überwachung der Komponenten durch den ACS
ist im Standard TR-6984 “CPE WAN Management Protocol” beschrieben. Die damit zu
übertragenden Informationsdaten sind im Standard TR-10685 definiert. Weitere IP-STB-
spezifische Daten werden derzeit im Standardentwurf WT-135 “Data Model for a TR-069
Enabled Set Top Box”86 erarbeitet.
2.1.6 Weitere Foren und Organisationen
Es gibt noch eine Reihe weiterer Foren und Organisationen, die sich mit dem Thema IPTV
beschäftigen, die jedoch für die vorliegende Arbeit nicht vertieft werden, da sie entweder
nur Marketingziele verfolgen oder als IPTV-unabhängige Standards von anderen IPTV-
Foren zur Nutzung referenziert werden. Die wichtigsten sind in Tabelle 2.4 aufgeführt. Der
IPTV-Bezug wird kurz erläutert.
84 Vgl. TR-69 CPE WAN Management Protocol, [BeSp04] 85 Vgl. TR-106, Data Model for a TR-069 Enabled Device, [BeSp+05] 86 Vgl. WT-135, [QuLu+07]
2 Stand der Forschung 34
Tabelle 2.4: Weitere Foren und Organisationen mit IPTV-Bezug
Forum / Organisation
Arbeitsschwerpunkt
ISO/IEC MPEG87
Folgende Standards der Moving Picture Experts Group (MPEG) zur Video- und Audio-Komprimierung sind für das Streaming von IPTV-Daten relevant und werden z.B. von DVB Project (ETSI-Standards) oder ATIS-Standards referenziert:
MPEG-2 (ISO/IEC 13818) – Generic coding of moving pictures and associated audio information
MPEG-4 (ISO/IEC 14496) – Coding of audio-visual objects
ITU-T88 Der ITU-T Standard H.264/AVC zur Video- und Audio-Komprimierung wird für IPTV verwendet und entspricht dem MPEG-4 Standard nach ISO/IEC 14496
H.264 : Advanced video coding for generic audiovisual services
H.264.1 : Conformance specification for H.264 advanced video coding
H.264.2 : Reference software for H.264 advanced video coding
IETF89 Die IETF hat eine Vielzahl von Internet-Standards in RFCs (Request for Comments) veröffentlicht, die Internet-Protokolle zum Transport und zur Steuerung beschreiben. Folgende RFC-Gruppen sind für den Transport von IPTV-Streams und die Steuerung von IPTV-Komponenten relevant:
RTP (Real-Time Transport Protocol)
RTCP (Real-Time Transport Control Protocol)
SCTP (Stream Control Transmission Protocol)
PIM (Protocol Independent Multicast)
SSM (Source-Specific Multicast)
IGMP (Internet Group Management Protocol)
RTSP (Real Time Streaming Protocol)
2.2 Heutige IPTV-Architektur
Für den Aufbau einer IPTV-Lösung ist die Erweiterung bestehender Infrastrukturen und
Komponenten in der gesamten Kette vom Inhalteanbieter bis zum Endkunden notwendig.
Die von den Netzbetreibern getriebenen, teilweise proprietären Lösungen werden nun in
87 Vgl. Homepage der Moving Picture Experts Group (MPEG) unter
http://www.chiariglione.org/mpeg/ 88 Vgl. Homepage der International Telecommunication Union. Telecommunication
Standardization Sector (ITU-T) unter http://www.itu.int/ITU-T/ 89 Vgl. Homepage der Internet Engineering Task Force (IETF) unter http://www.ietf.org/
2 Stand der Forschung 35
den verschiedenen SDOs offengelegt mit dem Ziel, eine allgemeine IPTV-Architektur für
die Implementierung in existierenden Netzen festzulegen. Die umfassendste Beschreibung
der Anforderungen für eine Ende-zu-Ende-IPTV-Architektur hat bisher die ATIS in dem
Standard ATIS-0800002 „IPTV Architecture Requirements“ [ATIS06] veröffentlicht. Es
werden hier die zu realisierenden Dienste identifiziert und priorisiert, um daraus die zu
entwickelnde IPTV-Architektur abzuleiten. Diese Architekturen sollen als Basis für die
weitere Entwicklung von IPTV-Lösungen dienen. Da die Anzahl der zu realisierenden
Dienste sehr umfangreich ist, kann die Architektur nicht in einem Bild dargestellt werden.
Es sind dabei mehrere Sichtweisen und Teilbereiche separat zu betrachten. Ausgehend
von den zu realisierenden Diensten ist zunächst eine Gesamtübersicht über alle
Beteiligten, also Inhalteanbieter, Service Provider, Netzbetreiber und Endkunde
notwendig, um die Komponenten dieser Gruppen und deren Schnittstellen zu
identifizieren. In Abbildung 2.4 ist die von der ATIS erstellte IPTV-Architektur dargestellt.
Es wird bereits deutlich, dass eine Vielzahl von Komponenten und Schnittstellen
notwendig sind. Die dargstellten Schnittstellen sind dabei logische Schnittstellen, über die
verschiedene Dienste übertragen und gesteuert werden. Die Architektur verdeutlicht, dass
es Komponenten und Schnittstellen innerhalb der einzelnen Provider- und Kunden-
Netzwerke gibt, als auch Schnittstellen zwischen diesen. So werden z.B. vier Schnittstellen
vom Service Provider zum Endkunden (engl. Consumer) identifiziert sowie eine
Schnittstelle zwischen dem Content Provider und dem Consumer.
Bei den Standardisierungsarbeiten ist zu beachten, dass zunächst die externen
Schnittstellen zwischen den Providern und dem Endkunden standardisiert werden
müssen, damit eine Gesamtlösung über die voneinander unabhängig arbeitenden
Beteiligten überhaupt realisiert werden kann. Als weiteres fällt in dem von der ATIS
definierten Architekturbild auf, dass bei dem Service Provider und bei dem Network
Provider bereits Komponenten für ein Next Generation Network (NGN) dargestellt sind.
Diese Architektur befindet sich jedoch erst gerade im Aufbau. Auf das NGN wird in
Abschnitt 3.2 noch eingegangen.
2 Stand der Forschung 36
Abbildung 2.4: IPTV-Architektur90
Die von der ATIS erstellten Architekturanforderungen sind 2006 bei der ITU-T Focus
Group IPTV (vgl. Abschnitt 3.1.3) veröffentlicht worden und dienen dort als Basis für
Diskussionen und notwendige Erweiterungen, welche von den Mitgliedern, vor allem den
Netzwerk- und Service Providern, vorgeschlagen werden. Im folgenden Abschnitt wird
genauer auf die einzelnen Komponenten, deren Schnittstellen und notwendige
Erweiterungen eingegangen.
2.2.1 Funktionale Komponenten und notwendige Erweiterungen
In Abbildung 2.5 werden die Komponenten herausgestellt, die für die IPTV-Realisierung
benötigt werden. Die meisten Komponenten existieren bereits, da diese für vorhandene
Telekommunikations- und Internetdienste genutzt werden. Es sind jedoch zumindest
Erweiterungen in Form von zusätzlichen physikalischen Komponenten als auch Software-
Komponenten notwendig. Diese werden im Folgenden beschrieben.
90 Quelle: [ATIS06], S. 12
2 Stand der Forschung 37
Abbildung 2.5: Funktionale Komponenten91
2.2.1.1 Anforderungen für die Inhalteanbieter
Der Inhalteanbieter muss seine Medien in digitaler Form, entweder als Live-Stream oder in
gespeicherter Form, als Datei für den Service Provider bereitstellen. Da die meisten
Anbieter ihre Inhalte bereits für andere Dienste wie digitales Sattelitenfernsehen
bereitstellen, sind hier keine zusätzlichen Komponenten oder Funktionen erforderlich. Hier
besteht vor allem der Bedarf, die Dateiformate festzulegen, um eine interoperable Nutzung
durch verschiedene Service Provider zu ermöglichen (vgl. 2.1.2.6 zur Standardisierung
von Formaten zur Medienspeicherung).
2.2.1.2 Anforderungen für die Service Provider
Der Service Provider nutzt die IPTV-Plattform für Aufgaben wie den Empfang, die
Veränderung, wertsteigernde Verarbeitungen und die Übertragung von Inhalten. Diese
Aufgaben lassen sich nach Subsystemen aufteilen, wie in Tabelle 2.5 dargestellt.
91 Quelle: [Jone06a], Folie 9
2 Stand der Forschung 38
Tabelle 2.5: Dienste und Komponenten der Service Provider
Aufgabe / Dienst Benötigte Komponente / Funktionalität
Verarbeitung der Streaming-Daten
Empfang der Streaming-Daten vom Inhalteanbieter oder Programmanbieter über Satellit, Kabel, terrestrisch oder IP Netzwerk. Eine weitere Aufgabe ist die Überwachung der Signalverteilung durch den Hauptsteuerraum.
Aufbereitung der Streaming-Daten
Im Veränderungs- und Übertragungssystem werden die empfangenen Signale in geeignete Formate wie H.264, MPEG-2 oder VC1 komprimiert und mit weiteren Informationsdaten gemultiplext. Danach erfolgt eine Verwürfelung (engl. scrambling), die IP-Paketisierung und die Übertragung über das Netzwerk.
Wertsteigernden Verarbeitungen
Zu den wertsteigernden Verarbeitungen gehört die Anreicherung der reinen Videoübertragung um zusätzliche Daten zum Zweck der Information, Vermarktung, Kommunikation Unterhaltung und zum Lernen. Dies wird durch Middleware und Applikations-Plattformen ermöglicht, die als Software-Komponenten auf verschiedenen Servern laufen.
Zugriffssteuerung und Verschlüsselung
Die Funktionen des Sicherheitssystem umfassen die Zugriffssteuerung durch das Digital Rights Management (DRM) System, die Verschlüsselung von Echtzeit-Broadcast-Kanälen und die Vorverschlüsselung von VoD Inhalten, um die Daten vor einem unautorisierten Zugriff durch den Endkunden zu sichern.
Koordination und Steuerung der Interaktionen
Das Management-System koordiniert und steuert die Interaktionen zwischen den einzelnen Subsystemen und im gesamten System. Weiterhin übernimmt es die Verwaltung und Zeitplanung der Programme, Inhalte und Medien. Eine weitere Aufgabe ist die Überwachung des Teilnehmerstatus und die Abrechnung.
Weitere Anforderungen für die Service Provider sind die Bereitstellung eines
Kundenmanagement-Systems (engl. Customer Relationship Management, CRM), die
Bereistellung von Serverleistung zur Abrechnung der Dienste mit dem Endkunden (engl.
billing), die Verwaltung von Kundenprofilen (engl. identitiy management) und die
Bereitstellung von Portalen.
2.2.1.3 Anforderungen für die Netzbetreiber
Die Netzbetreiber (siehe Abbildung 2.5: Network Provider) besitzen meistens schon die
benötigte Infrastruktur und die Komponenten zur Übertragung der Streaming-Daten, da
diese für die Bereitstellung von Internetdiensten benötigt werden. Hier sind jedoch für die
Übertragung von IPTV-Diensten Erweiterungen in den bestehenden
Netzwerkkomponenten zur Sicherstellung der Dienstqualität (QoS) notwendig. Dies erfolgt
durch die Unterstützung von bestimmten IP-Protokollen in den Switchen und Routern
2 Stand der Forschung 39
sowie einem Management-System zur Steuerung und Überwachung der Dienstqualität.
Eventuell ist noch ein Ausbau der Übertragungskapazität für die Streaming-Daten
notwendig. Weitere notwendige Erweiterungen sind die Unterstützung von Protokollen
Steuerung und Verteilung der Streaming-Daten. Speziell für die Live-Übertragung von
Streams an eine große Zahl von Endkunden müssen die Netzwerkkomponenten
multicastfähig sein.92 Für VoD-Dienste muss das RTSP-Protokoll93 unterstützt werden.
2.2.1.4 Anforderungen für die Endkunden
Der Endkunde benötigt zur Nutzung von IPTV-Diensten mindestens die zwei
Komponenten Home Gateway (kurz HG, auch Residential Gateway genannt, RG) als
Schnittstelle zum Netzbetreiber und eine IP-Set-Top-Box (IP-STB) zum Anschluss des
Fernsehgerätes. Die IP-STB übernimmt die Dekodierung und Steuerung der Streaming-
Daten und ermöglicht den Anschluss der vorhandenen Fernsehgeräte des Endkunden. In
Abschnitt 4.1 werden die Anforderungen für die Endkunden noch genauer betrachtet.
2.3 Datenflüsse
2.3.1 Ende-zu-Ende Übertragung der Streaming-Daten
In Abbildung 2.6 ist der Datenfluss der Streaming-Daten von der Videoquelle bis zum
Endgerät dargestellt. Die Streams müssen auf ihrem Weg verschiedene
Applikationsschichten und Transportschichten durchlaufen. Da das Quellenmaterial eine
viel höhere Datenrate hat (bis zu 1,5 Gbit/s für HDTV) als die verschiedenen
Transportschichten zur Verfügung stellen können, müssen die Streaming-Daten zunächst
komprimiert werden (z.B. mittels MPEG-2, MPEG-4 AVC oder VC-1 auf 8-12 Mbit/s für
HDTV oder 3-8 Mbit/s für SDTV). Danach erfolgt eine Paktetisierung der komprimierten
Daten mittels IP-Protokollen wie UDP/IP, welche als Transport-Container für die
Übertragung über die Transport- und Zugangs-Netzwerke der Netzbetreiber notwendig ist.
Zur Sicherstellung der Dienstqualität erfolgen innerhalb der Transportnetzwerke
entsprechende Priorisierungen gegenüber anderen Datenflüssen (siehe auch Abschnitt
2.8.1). Im Heimnetzwerk des Endkunden erfolgt eine Dekodierung der Streaming-Daten in
der IP-STB und die Bereitstellung als analoges Signal (z.B. S-Video, SCART, Component
92 Vgl. Abschnitt 2.4.4 93 Vgl. Abschnitt 2.4.2
2 Stand der Forschung 40
oder Composite) oder digitales Signal (z.B. SDI, HD-SDI, DVI-D oder HDMI) zum
Anschluss eines Fernsehgerätes.94
Abbildung 2.6: Ende-zu-Ende Video-Stream Übertragung95
2.3.2 Transportprotokolle
Für den Transport der Streaming-Daten, also bei IPTV die MPEG-2 oder H.264/MPEG-4-
AVC komprimierten Media-Streams, hat sich bisher noch kein einheitliches Verfahren
etabliert. Die ISMA definiert z.B. in der Spezifikation ISMA 2.0 [ISMA05], dass die
Streaming-Daten mittels RTP-Protokoll (Real-time Transport Protocol) [ScCa96]
zusammen mit einem standardisierten Nutzdatenformat für MPEG-1/MPEG-2 Video
[RFC2250] über das UDP/IP-Protokoll zu übertragen sind.
Bei Implementierungen nach dem DVB Project-Standard ETSI TS 102 034 [ETSI06]
müssen die Streaming-Daten hingegen zusätzlich in einem MPEG-2 Transport Stream
(MPEG-2 TS) gekapselt werden. Dieser ermöglicht es, mehrere 188 Byte lange MPEG-2
Transport Streams in einem Paket zu kapseln, wie in Abbildung 2.7 dargestellt.
94 Vgl. [RaFi+06], S. 21 95 Quelle: [RaFi+06], S. 21: „Figure 5“
2 Stand der Forschung 41
Abbildung 2.7: Datenpaket als MPEG-2 Transport Stream96
Während beim klassischen digitalen TV über Satellit, Kabel oder terrestrisch immer
mehrere Programme in einem MPEG-2-Transport-Stream verpackt sind, wird bei IPTV nur
ein Programm pro Transport-Stream verpackt. Dadurch wird bei der Übertragung auch nur
die Bandbreite für das gerade selektierte Programm benötigt.
2.4 Kontrollflüsse
Für die Bereitstellung von IPTV-Diensten sind eine Reihe von Kontrollflüssen zwischen der
IP-STB beim Endkunden (Client) und den Servern beim Service Provider notwendig. Die
IP-STB muss einen Dienst immer bei einem Server anfordern, beispielsweise den Start
einer VoD-Übertragung vom Streaming-Server zur IP-STB. Zur Steuerung werden beim
IPTV vorhandene, standardisierte IP-Protokolle genutzt, die in 2.4.1 beschrieben sind.
Die Übertragung und Steuerung der Video- und Audio-Daten (engl. Streaming-Daten) über
das Netzwerk vom Inhalteanbieter bis zum Endkunden erfolgt mit Hilfe von existierenden
Internet-Protokollen. Für die Steuerung werden dabei andere Protokolle verwendet als für
das Streaming.
2.4.1 IP-Protokoll-Stack
In Abbildung 2.8 ist der IP-Protokoll-Stack für IPTV nach DVB-Richtlinien dargestellt. Es
kommen eine Reihe von Protokollen zum Einsatz, die alle auf das Internet-Protokoll in der
Version 4 (IPv4)97 basieren. In den folgenden Abschnitten werden die für das Streaming
und die Steuerung der Streaming-Daten relevanten Protokolle erläutert. Diese sind in
Abbildung 2.8 in den Farben Grün und Blau dargestellt.
96 Quelle: [RaFi+06], S. 21 97 Das Internet Protokoll Version 4 ist als Standard RFC791 veröffentlicht. Vgl.
http://www.ietf.org/rfc/rfc791.txt
2 Stand der Forschung 42
Abbildung 2.8: IP-Protokoll-Stack für IPTV nach DVB98
2.4.2 Real-Time Streaming Protocol (RTSP)
VoD-Übertragungen müssen vom Endkunden bzw. der IP-STB angefordert werden, da
diese individuell in einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung von einem Streaming-Server zum
Teilnehmer übertragen werden. Die IPTV-Standards der ISMA und der DVB haben dazu
das Real-Time Streaming Protocol (RTSP) als das hierfür geeignete Protokoll festgelegt.99
Es wird bei VoD-Übertragungen zur Steuerung des Servers durch die IP-STB verwendet
und ist in RFC 2326 [ScRa98] "Real Time Streaming Protocol" spezifiziert. RTSP ist ein
textbasiertes Protokoll. Mögliche Steuerbefehle sind z.B. PLAY zum Starten der
Wiedergabe oder PAUSE zum Anhalten der Wiedergabe.
2.4.3 Real-Time Control Protocol (RTCP)
Das Real-time Control Protocol (RTCP) ist als Bestandteil des RTP-Protokolls in RFC
3550 [ScCa96] spezifiziert. Es dient zur Überprüfung der Dienstqualität. Die enthaltenen
Feedbackinformationen können z.B. zur Anpassung des Streaming-Datenrate an die
Verbindungsverhältnisse genutzt werden.100
98 Vgl. [ETSI06], S. 19 99 Vgl. [ISMA05], S. 10 und [ETSI06], S. 41 100 Vgl. [ETSI06], S. 50
2 Stand der Forschung 43
2.4.4 Internet Group Management Protocol (IGMP)
Live-Übertragungen werden kontinuierlich über IP im Multicast übertragen. Die
Übertragung eines Streams ist dabei gleichzeitig an eine Vielzahl von Endkunden möglich.
Im Gegensatz zu VoD-Diensten muss hierbei nicht der Start der Übertragung angefordert
werden, sondern der Endkunde bzw. der IP-STB muss die Teilnahme an der Multicast-
Übertragung beim Service Provider beantragen.
Um sich als Endkunde an einen Multicast Stream (IPTV Kanal) zu verbinden und um einen
Wechsel des Multicast-Streams (Kanalwechsel) zu ermöglichen, schreibt der von dem
DVB Project erstellte IPTV-Standards ETSI TS 102 034 deshalb die Nutzung das Internet
Group Management Protocol (IGMP) nach RFC3376 [CaDe02] vor.101
IGMP stellt drei Grundfunktionen für IP Multicast Netzwerke bereit:
JOIN/LEAVE: Ein IGMP Host (bei IPTV die IP-STB) meldet sich hiermit, um die
Mitgliedschaft einer Multicast-Gruppe zu beantragen bzw. zu beenden
QUERY: Ein IGMP Router kann hiermit Anfragen an die Hosts stellen, in welchen
Gruppen sie gerade angemeldet sind. Dies dient zur Verifizierung der
JOIN/LEAVE Anfragen und Fehlerkontrolle.
2.5 Video Codecs, Fernsehnormen und Datenraten
Bei der Betrachtung der Datenraten für die Übertragung von Videodaten über IPTV ist
zunächst eine Einordnung der hierfür relevanten Fernsehnormen notwendig, da diese
einen Einfluss auf die benötigten Datenraten haben.
Die heute weltweit am meisten verbreiteten Fernsehnormen sind PAL, SECAM und NSTC.
Für die erst Phase der IPTV-Standardisierungen muss also mindestens die Übertragung
dieser Formate unterstützt werden. Da die Bildauflösungen dieser Fernsehnormen ähnlich
sind, hat sich hierfür der Oberbegriff „Standard Definition Television“ (SDTV)102 etabliert.
101 Vgl. [ETSI06], S. 52. Die ATIS verweist in [ATIS06], S. 66 auf [ETSI06] zur Nutzung von IGMP 102 Vgl. [Wiki07g]: “Standard-definition television oder SDTV ist ein Sammelbegriff für Fernseh-
bzw. Videonormen, deren Auflösungen geringer sind als bei HDTV. Folgende Auflösungen sind typisch: NTSC (insbesondere die USA, Japan und Südkorea): 640 × 480 Pixel bei 59,94 Hertz Bildfrequenz (d. h. Bilder pro Sekunde); PAL, SECAM (Rest der Welt): 768 × 576 Pixel bei 50 Hertz Bildfrequenz“
2 Stand der Forschung 44
Die zweite Kategorie Fernsehnormen, die bereits bei der heutigen IPTV-Standardisierung
zu berücksichtigen ist, ist das High Definition Television (HDTV)103. Dieses ermöglicht im
Vergleich zu SDTV deutlich höhere Bildauflösungen, was jedoch auch mit entsprechend
höheren Datenraten bei der Übertragung verbunden ist.
Die Video- und Audiodaten werden bei IPTV wegen der begrenzten Bandbreite der
Transportnetze in komprimierter Form übertragen. Es gibt dazu eine Vielzahl verfügbarer
Video-Codecs, doch für die IPTV-Implementierungen haben sich die Codecs MPEG-2104,
MPEG-4 AVC105 (auch bekannt als MPEG-4 Part 10 oder H.264) und SMPTE VC-1106
durchgesetzt.107 Mit MPEG-4 AVC und VC-1 wird eine deutlich stärkere Komprimierung
des Videomaterials bei subjektiv gleicher Qualität erreicht als bei MPEG-2. Ermöglicht wird
dies durch leistungsfähigere Hardware-Unterstützung. Der Einsatz der stärkeren
Komprimierung ist vor allem wegen der begrenzten Bandbreite der Breitbandzugänge (vgl.
Abschnitt 2.6.2) notwendig.
Das DSL-Forum hat im Technischen Report TR-126 die Datenraten für verschiedene
Video-Codes analysiert, wobei die Videoformate SDTV und HDTV betrachtet werden. Die
Ergebnisse sind in den folgenden Abschnitten zusammengefasst, da diese zur
Berechnung der Bandbreitenanforderungen für Breitbandzugänge benötigt werden (vgl.
Abschnitt 2.6.2).
2.5.1 Parameter zur Videocodierung
Das zu komprimierende Videomaterial hat abhängig von der Komplexität des Bildinhaltes
und der Veränderungsgeschwindigkeit des Videos ständig variierende Datenraten. Für die
Komprimierung bestehen nun zwei Möglichkeiten:108
• Variable Bit Rate (VBR) am Ausgang des Kodierers: Mit diesem Verfahren wird die
Videoqualität konstant gehalten; die Datenrate ändert sich jedoch in Abhängigkeit vom
Bildinhalt. Dieses Verfahren wird üblicherweise bei der Übertragung über Kabel und
Satellit angewandt, da hier genügend Bandbreite zur Verfügung steht.
103 Vgl. [Wiki07g]: „HDTV arbeitet dagegen mit Auflösungen von 1280 × 720, 1920 × 1080 oder
2048 × 1152 Pixel, bei Frequenzen von 24, 50, 60 oder seit neustem auch wieder mit 100 Hertz und bei Halb- („interlaced (scan)“) oder Vollbildübertragung („progressive (scan)“.
104 Vgl. http://www.chiariglione.org/mpeg/standards/mpeg-2/mpeg-2.htm 105 Vgl. http://www.chiariglione.org/mpeg/standards/mpeg-4/mpeg-4.htm 106 VC-1 ist Standardisiert in [SMPT06]. Vgl. auch „VC-1 Technical Overview“ unter
http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia/howto/articles/vc1techoverview.aspx 107 Vgl. [RaFi+06], S. 38 108 Vgl. [RaFi+06], S. 38
2 Stand der Forschung 45
• Constant Bit Rate (CBR) am Ausgang des Kodierers: Mit diesem Verfahren variiert die
Videoqualität abhängig vom Bildmaterial; die Datenrate bleibt jedoch konstant. Diese
deterministische Eigenschaft ermöglicht es den Netzbetreibern, Maßnahmen zum
Bandbreitenmanagement durchzuführen. Das CBR-Verfahren wird deshalb bei der
Übertragung über DSL-Verbindungen angewandt, da hier die Bandbreite im
Gegensatz zu Kabel oder Satellit begrenzt ist. Mit der VBR-Methode könnte bei
komplexen Bildern die Videodatenrate die verfügbare Datenrate schnell überschreiten,
was sofort zu sichtbaren Bildfehlern führen würde.
2.5.2 Datenraten für SDTV
In Tabelle 2.6 sind die in TR-126 empfohlenen Datenraten bei einer Komprimierung von
Videomaterial im SDTV-Format angegeben. Hierbei wurde eine Bildauflösung von 720 ×
480 Pixel bei 29,97 fps109 für Nordamerika bzw. 720 × 576 Pixel für Europa
zugrundegelegt. Neben den typischen Datenraten, die für Live-TV verwendet werden
sollen (Standardqualität), sind noch die Werte für Premiumqualität angegeben, bei der
eine bessere Qualität durch eine geringere Komprimierung bei der CBR-Kodierung erreicht
wird. Anwendungen für die Kodierung in Premiumqualität sind die Übertragung von
Premium-Inhalten wie Video-on-Demand (VoD), für die der Endkunde extra bezahlen
muss und deshalb eine bessere Qualität gegenüber den Standardprogrammen erwartet.110
Tabelle 2.6: Datenraten für SDTV111
Codec Datenrate
SDTV, Standardqualität
Datenrate
SDTV,
Premiumqualität (VoD)
MPEG-2, Main profile, Main level (MP@ML)
2,5 Mbit/s, CBR 3,18 Mbit/s, CBR
MPEG-4 AVC, Main profile, Level 3.0 1,75 Mbit/s, CBR 2,1 Mbit/s CBR
SMPTE VC-1 1,75 Mbit/s, CBR 2,1 Mbit/s CBR
Stereo: MPEG Layer II 128 kBit/s 128 kBit/s
Dolby: Dolby Digital (AC-3) 384 kBit/s 384 kBit/s
109 Die Abkürzung „fps“ steht für „frames per second“, also die Anzahl der Bilder pro Sekunde 110 Vgl. [RaFi+06], S. 43 111 Vgl. [RAFI+06], S. 41-44
2 Stand der Forschung 46
2.5.3 Datenraten für HDTV
In Tabelle 2.7 sind die Datenraten für die Komprimierung von Videomaterial in HDTV-
Qualität angegeben. Es wurden dabei folgende Parameter zugrunde gelegt:
• 50 bzw. 60 Bilder pro Sekunde, interlaced (i) oder progressive (p)
• Bildauflösung: 720p60 oder 720p50 (DVB): 1280 × 720 Pixel bei 50, 59.94, 60 fps
oder 1080i60 oder 1080i50 (DVB): 1920 × 1080 Pixel bei 50, 59.94, 60 fps
Tabelle 2.7: Datenraten für HDTV vor der Kapselung mit Transportprotokollen112
Codec Datenrate
MPEG-2, Main profile, Main level (MP@ML) 15 Mbit/s, CBR
MPEG-4 AVC, Main profile, Level 3.0 10 Mbit/s, CBR
SMPTE VC-1 10 Mbit/s, CBR
Stereo: MPEG Layer II 128 kBit/s
Dolby: Dolby Digital (AC-3) 384 kBit/s
Ein Vergleich der Datenraten von HDTV zu SDTV zeigt, dass für HDTV ca. die 5-fache
Datenrate benötigt.
2.6 Breitbandzugänge
Wie bereits in der Einführung erläutert, ist ein Breitbandzugang zum Endkunden die
Grundvoraussetzung für die Bereitstellung von IPTV-Diensten. Der Begriff „Breitband“ wird
heute meistens im Marketing der Telekommunikationsindustrie für Internetzugänge in
Relation zu schmalbandigen Netzzugängen wie ISDN113 verwendet. Eine einheitliche,
standardisierte Definition der minimalen Bandbreite für einen Breitbandzugang gibt es
nicht. Die OECD114 definiert z.B. Verbindungen mit mindestens 256 kbit/s im Download als
112 Vgl. [RaFi+06], S. 45-47 113 Integrated Services Digital Network (ISDN) ist ein internationaler Standard für ein digitales
Telekommunikationsnetz. 114 Die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD, engl.
Organisation for Economic Co-operation and Development) ist eine Internationale Organisation mit Sitz in Paris. Vgl. Homepage der OECD unter http://www.oecd.org
2 Stand der Forschung 47
Breitband, um bei Statistiken eine internationale Vergleichbarkeit zu ermöglichen.115 Im
Kontext von IPTV-Angeboten muss der Begriff Breitband bzw. Breitbandzugang jedoch
genauer definiert werden. Es ergeben sich dabei Anhängigkeiten zwischen der
verfügbaren Bandbreite und den damit möglichen IPTV-Diensten. Im folgenden Abschnitt
werden die derzeit verbreiteten Breitbandzugänge und Technologien mit ihren Datenraten
erläutert und den benötigten IPTV-Datenraten gegenübergestellt. Daraus lässt sich der
Stand der zurzeit möglichen IPTV-Realisierungen sowie die Anforderungen für zukünftige
Breitbandzugänge ableiten.
2.6.1 Anforderungen
Aus Endkundensicht muss ein konkurrenzfähiges IPTV-Angebot mindestens die
Funktionen bieten, welche heute übliche Fernsehangebote über Kabel oder Satellit bieten.
Bei diesen handelt es sich üblicherweise um Fernsehen in SDTV-Qualität (vgl. Abschnitt
2.5). Innerhalb eines Haushaltes kann das Fernsehangebot dabei gleichzeitig an mehreren
TV-Geräten genutzt werden und gleichzeitig ein anderes Programm mit einem
Videorekorder aufgenommen werden. Daraus ergeben sich bereits die
Mindestanforderungen für die benötigte Bandbreite über den Breitbandzugang. Tabelle 2.8
enthält eine Beispielberechnung für die benötigte Bandbreite bei der Übertragung von drei
IPTV-Programmen in SDTV- und HDTV-Qualität. Da neben den Streaming-Daten auch
noch weitere Anwendungen über den gleichen Anschluss angeboten werden, ergibt sich in
der Beispielberechnung bereits für SDTV-Qualität ein Bandbreitenbedarf von 11,3 Mbit/s in
Downstream-Richtung. Da neben den Streaming-Daten die Nutzung von Internet-Diensten
(Browsing, Dateitransfer) und das Telefonieren mittels VoIP-Technologie über den
gleichen Anschluss erfolgt (welches dann als „Triple-Play-Angebot“ vermarktet wird), muss
weiterhin durch entsprechende QoS-Maßnahmen sichergestellt werden, dass die
benötigte Bandbreite für IPTV von 7,5 Mbit/s immer garantiert ist.
In einem zweiten Schritt ist das Ziel der IPTV-Anbieter, Fernsehprogramme in HDTV-
Qualität anzubieten. Damit steigt der Bandbreitenbedarf weiter an. Bei dem oben
angenommen Szenario werden dann ca.10,5 Mbit/s pro HDTV-Stream benötigt, also 31,5
Mbit/s bei drei gleichzeitig übertragenen HDTV-Programmen.
115 Vgl. Homepage der OECD unter http://www.oecd.org/sti/ict/broadband: „Broadband connections
included in OECD data must have download speeds equal to or faster than 256 kbit/s.“
2 Stand der Forschung 48
Tabelle 2.8: Beispielrechnung: Benötigte Datenraten mit SDTV und HDTV116
Anwendung Benötigte Downstream-Datenrate mit SDTV
Benötigte Downstream-Datenrate mit HDTV
3 gleichzeitige Fernsehsendungen117 (MPEG-4 komprimiert, Datenrate für Video+Audio ohne IP-Encapsulation)
7,5 Mbit/s 31,5 Mbit/s
2 gleichzeitige Telefonverbindungen
VoIP (ITU-T G.711 kodiert)
0,18 Mbit/s 0,18 Mbit/s
Dateitransfer 1 Mbit/s 1 Mbit/s
Internet-Surfen 0,1 Mbit/s 0,1 Mbit/s
20% Zuschlag für Transport-Protokolle (RTP, UDP, IP, Ethernet, DSL: ATM)
2 Mbit/s 6 Mbit/s
Summe 11,3 Mbit/s 37,8 Mbit/s
2.6.2 Breitbandtechnologien
Es gibt verschiedene Technologien, um dem Endkunden einen Breitbandzugang zur
Verfügung zu stellen. Dazu gehören Kabel, Satellit, passive optische Netze (engl. Passive
Optical Network, PON) und die Digital Subscriber Line (DSL). Weltweit hat dabei die DSL-
Technologie mit 65% Marktanteil118 die größte Verbreitung erreicht. Für die Übertragung
von IPTV-Diensten wird derzeit als Breitbandzugang ausschließlich ein DSL-Anschluss
genutzt. Deshalb wird nachfolgend im Zusammenhang mit Breitbandzugängen nur die
DSL-Technologie betrachtet.
2.6.2.1 DSL-Technologien und Standards
Es wurden in den letzten Jahren verschiedene Varianten der DSL-Technologie entwickelt
und standardisiert, die einen Breitbandzugang über die bestehende Telefonleitung des
Endkunden ermöglichen. Die erzielbaren Datenraten sind dabei mit fortschreitender
116 Zu den Video-Datenraten siehe auch Abschnitt 2.5 117 Nach einer Studie der GSDZ besitzt ca. ein Drittel der TV Haushalte mehr als ein TV Gerät.
Acht Prozent verfügen sogar über drei oder mehr Geräte. Quelle: [Bund06], Folie 3 118 Vgl. [DSLF07], S. 2
2 Stand der Forschung 49
Entwicklung stetig gestiegen.119 Die Standards legen jedoch keine definierten Datenraten
fest. Diese hängen von der Signaldämpfung der bestehenden Telefonleitung ab und
werden deshalb von den Internet Service Providern (ISPs) als maximal mögliche
Datenrate je Übertragungsrichtung120 angegeben. Die Dämpfung wird dabei im
Wesentlichen durch die Leitungslänge und die Dicke der Kupferleitung bestimmt.121 In der
Praxis können die maximalen Datenraten bei ADSL-Verbindungen nur bis zu einer
Leitungslänge von ca. 2 km erreicht werden; bei VDSL-Verbindungen sogar nur bis zu 500
m. In Tabelle 2.9 sind exemplarisch die typischerweise von den ISPs angegebenen
maximalen Datenraten für verschiedene DSL-Standards aufgelistet.
Tabelle 2.9: DSL-Standards und angebotene Datenraten122
DSL-Variante / DSL-Standard Max. Upstream-Datenrate
Max. Downstream-Datenrate
ADSL (Asymmetric DSL) / ANSI T1.413 Issue 2 0,6 Mbit/s 6 Mbit/s
ADSL2 (Asymmetric DSL 2) / ITU-T G.992.3/4 Annex J 3 Mbit/s 12 Mbit/s
ADSL2plus (Asymmetric DSL 2plus) / ITU-T G.992.5 1 Mbit/s 16..24 Mbit/s
VDSL (Very High Speed DSL) / ITU-T G.993.1 34 Mbit/s 34 Mbit/s
VDSL (Very High Speed DSL) / ITU-T G.993.1
(Angebot der Deutschen Telekom, T-DSL 50/10)
10 Mbit/s 50 Mbit/s
VDSL2 (Very High Speed DSL2) / ITU-T G.993.2 100 Mbit/s 100 Mbit/s
Die tatsächlich erreichbare Datenrate kann wegen der zuvor beschriebenen
Signaldämpfung der Telefonleitung also nur individuell für jeden DSL-Kunden berechnet
werden.
119 Vgl. [Wiki07b] über Details zur DSL-Technologie und [Wiki07c] über Details zur VDSL-
Technologie 120 Es werden zwei Übertragungsrichtungen unterschieden. Upstream: Vom Endkunden zur
Vermittlungsstelle. Downstream: Von der Vermittlungsstelle zum Endkunden 121 Vgl. [Wiki07b] Abschnitt Dämpfung 122 Vgl. [Wiki07d] unten, Abschnitt ADSL-Normen
2 Stand der Forschung 50
2.7 Quality Of Experience (QoE)
Aus Sicht des Endkunden muss die Qualität der IPTV-Dienste mindestens genau so gut
sein wie die alternativen, digitalen Fernsehangebote über digitales Kabelfernsehen,
digitales Satellitenfernsehen oder digitales Fernsehen über Antenne (DVB-T).123 Um diese
Anforderungen zu erfüllen, hat das DSL-Forum den Begriff Quality of Experience (QoE)
definiert und bezieht sich damit auf Gesamtleistung des IPTV-Systems aus der Dienste-
bzw. Anwendungssicht. Zur Erfüllung und Einhaltung dieser QoE-Anforderungen sind
verschiedene technische Maßnahmen notwendig, die als Quality of Service (QoS)-
Maßnahmen bezeichnet werden. Sie beschreiben die Qualitätsanforderungen aus der
Netzwerksicht.
2.7.1 QoE-Anforderungen aus Benutzersicht
Es gibt eine Vielzahl von QoE-Anforderungen, die aus Benutzersicht erfüllt werden
müssen, damit ein IPTV-Dienst gegenüber alternativen Angeboten konkurrenzfähig wird.
Im Folgenden sind die wichtigsten Anforderungskategorien aufgelistet:124
• Dialog-Reaktionszeiten: Verzögerungen beim Kanalwechsel, Reaktionszeiten bei der
Steuerung von VoD- und PVR-Funktionen
• Qualität des Videobildes. Mögliche Beeinträchtigungen: Blockierungen, Unschärfe,
Kantenverzerrungen, Bildruckeln, Bildrauschen, fehlerhafte Bilddaten durch Verluste,
u.s.w.
• Tonqualität: Zusammenspiel von Bild und Ton (Medien-Synchronisation)
• Benutzerfreundlichkeit der Anwendungen
• Zuverlässigkeit (Sicherheit, Verfügbarkeit)
• Sicherheit und Datenschutz für Endkunden, Telekom- und Inhalteanbieter, Einflüsse
durch Sicherheitsmaßnahmen wie Verzögerungen durch Ver-/Entschlüsselung
• Angebot der Inhalte: Der Endkunde erwartet eine hohe Qualität und Popularität der
Inhalte, speziell für VoD-Dienste
123 Vgl. [RaFi+06], S. 18 124 Vgl. [RaFi+06], S. 20
2 Stand der Forschung 51
2.7.2 QoE-Empfehlungen
Da die Grenzwerte für die zuvor genannten QoE-Anforderungen nur als subjektive Werte
festgelegt werden können, hat das DSL-Forum im Standard TR-126 Empfehlungen
herausgegeben, um die QoE-Anforderungen der Endkunden zu erfüllen. Es werden hier
z.B. maximale Verzögerungszeiten vorgegeben. Ein Kanalwechsel soll dabei nicht länger
als 2 s dauern, die Reaktion auf Benutzeraktionen wie das Drücken der Pause-Taste bei
einer VoD-Übertragung soll nach max. 200 ms erfolgen und eine IP-STB soll bereits 10 s
nach dem Einschalten betriebsbereit sein. Für die Mediensynchronisation ist die Vorgabe,
dass der Ton dem Bild nicht mehr als 15 ms voreilt und nicht länger als 45 ms nacheilt.125
2.7.3 Auswirkungen von Paketverlusten
Neben den Anforderungen und Empfehlungen werden in TR-126 außerdem Auswirkungen
auf Paktverlusten auf die QoE der Video-Streams analysiert. Bedingt durch die
Komprimierungsverfahren, die bei MPEG-2 oder MPEG-4 angewandt werden, kann ein
einzelner Datenfehler in der Übertragung bereits sichtbare und hörbare Auswirkungen auf
die Bildqualität haben. Im ungünstigsten Fall ist ein Totalverlust von Bild und Ton von
einigen Millisekunden möglich. Abbildung 2.9 zeigt ein Beispiel eines einzelnen IP
Paketverlustes bei Verlust eines B- oder I-Frames. Da ein I-Frame im Beispiel die Vollbild-
Informationen für 14 folgende Frames enthält und jedes Bild 33 ms sichtbar ist, gehen hier
Information von ca. einer halben Sekunde verloren. Im Beispiel findet im Dekoder keine
Fehlerkorrektur statt (engl. Loss Concealment).126
Abbildung 2.9: Auswirkungen von Paketverlusten126 125 Vgl. [RaFi+06], Tabelle 3 auf S. 34 126 Quelle: [RaFi+06], S. 50
2 Stand der Forschung 52
2.8 Quality of Service - Maßnahmen
Zur Sicherstellung der aufgestellten QoE-Empfehlungen sind eine Reihe von QoS-
Maßnahmen notwendig, welche auf der gesamten Strecke der Ende-zu-Ende-Verbindung
von der Videoquelle bis zum Endkunden angewandt werden müssen. Wenn nur in einer
Teilkomponente die QoS-Maßnahmen fehlen, sind die Auswirkungen beim Endkunden
direkt sichtbar und können auch nicht durch andere Maßnahmen kompensiert werden. Zu
den wichtigsten QoS-Maßnahmen für IPTV gehören die Priorisierung der Streaming-Daten
gegenüber anderen Daten und Maßnahmen zur Erzielung von kurzen Kanalwechselzeiten,
die nachfolgend erläutert werden.
2.8.1 Priorisierung von Streaming-Daten
Die Priorisierung von Streaming-Daten ist auf mehreren Protokollebenen möglich. Hierzu
können existierende Standards verwendet werden. Auf IP-Ebene wir die Priorisierung
durch Klassifikation nach IETF Standard RFC2474127 erreicht. Die Priorisierung erfolgt
dabei durch Eintrag von Differentiated Services CodePoint (DSCP)-Werten im IP-Header.
Das DVB Project hat hierzu im Standard ETSI TS 102 034, S. 71 genaue Vorgaben für die
zu verwendenden Einstellungen definiert.
2.8.2 Untersuchungen zu den Kanalwechselzeiten
Bei den Fernsehangeboten über Kabel oder Satellit ist es der Endkunde gewohnt, ohne
merkliche Wartezeiten den Sender zu wechseln. Somit ist ein schnelles Durchschalten
über alle verfügbaren Sender möglich (engl. zapping). In TR-126 wurde eine maximale
Kanalwechselzeit von bis zu zwei Sekunden als akzeptabel festgelegt. Dieser Wert
erscheint zunächst relativ hoch, in Abbildung 2.10 ist jedoch zu erkennen, dass sich hier
viele Faktoren bei einem Kanalwechsel aufsummieren. Es zeigt die typische Verzögerung
(engl. Delay) von 600 ms bei einer angenommenen Group Of Pictures (GOP)=15 und 25
Bildern pro Sekunde128, wenn ein vorhergehender I-Frame gerade ausgesendet wurde und
die gesamte GOP gesendet werden muss. Zur Optimierung der Laufzeit ist ein
Kompromiss zwischen der GOP-Größe und der Kodierungseffizienz notwendig. Je länger
127 Die Priorisierung auf IP-Ebene kann durch Eintrag eines Prioritätswertes in IP-Header erfolgen
und ist in RFC2474 unter dem Namen Diffserv standardisiert. Vgl. http://www.ietf.org/rfc/rfc2474.txt
128 Bei der MPEG-Komprimierung werden mehrere Bilder zu einer Group Of Pictures zusammengefasst, wobei nur der erste Frame, der I-Frame, die gesamte Bildinformation enthält.
2 Stand der Forschung 53
die GOP, umso höher ist die Effizienz bei der Kodierung (geringere Bitrate), aber umso
länger wird die Zeit zwischen zwei I-Frames, was längere Kanalwechselzeiten zur Folge
hat.
Abbildung 2.10: Verzögerungszeiten bei Kanalwechsel
2.9 Middleware
In den vorangegangenen Abschnitten wurden die Hardware-Komponenten, physikalische
Architekturen, Codecs und Protokolle zur Realisierung der IPTV-Dienste beschrieben.
Diese bilden die technische Grundlage zur Realisierung von Anwendungen, welche ein
IPTV-Kunde zur Nutzung der IPTV-Dienste benötigt. Zu den grundlegenden Anwendungen
gehören z.B. die Auswahl eines Fernsehprogramms bei Live-TV und VoD über eine
grafische Benutzeroberfläche oder eine elektronische Programmzeitschrift.129 Da
bestimmte Dienste gegen Gebühr angeboten werden sollen, müssen die Anwendungen
Möglichkeiten zur Abrechnung bieten (engl. billing). Weiterhin ist eine Verwaltung der
Benutzerdaten und Konten notwendig.
2.9.1 Definition und Anforderungen zur Middleware
Die Realisierung der Anwendungen erfolgt bei IPTV mit Hilfe der sogenannten
Middleware. Diese ist eine Software-Schicht zwischen Anwendungen und System-
129 Vgl. Abschnitt 2.9.2
2 Stand der Forschung 54
Ressourcen, die es ermöglicht, mehrere Funktionalitäten auf einem oder mehreren
Geräten innerhalb eines IPTV-Systems über ein Netzwerk interagieren zu lassen.130 Die
Middleware ist typischerweise eine Client-/Server-Architektur, wobei sich der Client in der
IP-STB des Endkunden (engl. Customer) befindet und auf den Application-Server131 und
den Metadaten-Server beim Service Provider zugreift (siehe Abbildung 2.11). Die
Middleware steuert die Benutzer-Interaktionen mit dem IPTV-Dienst. So wird dem
Endkunden erst durch die Middleware die Benutzer-Schnittstelle zur Nutzung der IPTV-
Dienste bereitgestellt.
Damit die Anwendungsentwickler neue IPTV-Anwendungen entwickeln können, muss eine
Programmier-Schnittstelle (engl. Application Program Interface, API) zwischen den
Anwendungsschichten und den IPTV-Diensten vorhanden sein. Diese ist Bestandteil der
Middleware und ermöglicht eine Kapselung der Anwendungen.
Abbildung 2.11: IPTV Middleware-Architektur132
130 Die generische Middleware-Architektur wurde bereits von der ITU-T im Standard J.200 definiert
und wird nun von der ITU-T Arbeitsgruppe IPTV um IPTV-spezfische Funktionen erweitert. Vgl. [Inte07b], S. 3
131 Der Application-Server stellt Dienste für Anwendungen wie DRM, Benutzer-Authentifizierung, EPG oder das Einspielen von Werbung bereit, die von der IPTV-Middleware in der IP-STB angefordert werden.
132 Quelle: [Inte07c], S. 10
2 Stand der Forschung 55
Weitere Funktionen der Middleware sind Software zur Audio- und Video-Kodierung im AV
Client, die im den nächsten Abschnitten beschriebene Verwaltung von Metadaten und die
Verwaltung und Steuerung der Rechte und Inhalte.
Beispiele für IPTV-Middleware-Produkte sind Mediaroom133 von Microsoft und SmartVision
TV134 von Thomson. Eine Liste führender Middleware-Anbieter wurde von der MRG
veröffentlicht [Mult07].
Es gibt inzwischen eine Reihe von IPTV-Middleware-Anbietern, die eigene proprietäre
Lösungen anbieten. Die Wahl der IPTV-Middleware durch den Service Provider hat
deshalb Einfluss auf die IPTV Netzwerk-Architektur.
Die ITU-T Arbeitsgruppe IPTV, WG6 beschäftigt sich mit der Standardisierung der
Middleware und trägt dazu zunächst die bisherigen Architekturen und Lösungsansätze
zusammen. In einem Bericht der Arbeitsgruppe wurde dazu folgender Status
aufgenommen:135
Es gibt mindestens zwei komplett unterschiedliche Ansätze der IPTV-Applikationen. Die
eine ist Web-Server-orientiert, wobei die Middleware-Anwendung im Terminal
hauptsächlich zur Darstellung genutzt wird. Die Anwendung kommt vom Server und die
Kommunikation erfolgt über HTML, JavScript und ECMAScript136. Der andere Ansatz ist
Terminal-Middleware orientiert, wobei die Anwendungen wie der EPG auf der IP-STB
laufen.
Die bisher veröffentlichten Dokumente beschränken sich hauptsächlich auf die
Identifikation und Definition von benötigten APIs für die verschiedenen Anwendungen,
wobei die APIs für den EPG mit den zugehörigen Metadaten und die Rechteverwaltung im
Fokus stehen. Diese werden in den folgenden Abschnitten genauer erläutert.
2.9.2 Electronic Program Guide (EPG) und Metadaten
Zu den Middleware-Anwendungen gehört u.a. eine elektronische Programmzeitschrift
(engl. Electronic Program Guide, EPG), mit der sich der Endkunde am Bildschirm
Informationen zum Programmangebot über mehrere Tage und Wochen im Voraus abrufen
133 Vgl. Produktbeschreibung zu Mediaroom unter http://www.microsoftmediaroom.com. 134 Vgl. Produktbeschreibung zu Smartvision unter
http://www.smartvisiontv.com/solutions/video/iptv.html. 135 Vgl. [Inte06c], S. 6 136 ECMAScript ist eine Scripting-Sprache und bildet die Basis für JavaScript. JavaScript ist eine
Erweiterung von ECMAScript. ECMAScript ist im standard ECMA-262 standardisiert. Vgl. http://www.ecma-international.org/publications/files/ecma-st/ECMA-262.pdf
2 Stand der Forschung 56
kann. Es werden verschiedene Bezeichnungen für EPGs genutzt, wie Interactive Content
Guide (ICG), Electronic Content Guide (ECG) und Broadband Content Cuide (BCG).137
Die benötigten EPG-Informationen zu den angebotenen Inhalten, wie Titel, Regisseur,
Schauspieler, Beschreibung, Spielzeit und Kosten zu einem Film, sind dabei in Metadaten
enthalten und werden von dem in Abbildung 2.11 dargestellten Metadata Server
abgerufen. In Abbildung 2.12 ist ein Beispiel für eine EPG zur Veranschaulichung
abgebildet. Hier werden die Metadaten Titel, Filmbeschreibung, Startzeit, Dauer und
Programmanbieter der TV-Angebote zur Darstellung der EPG genutzt. Es können noch
viele weitere Informationen enthalten sein, wie ein Index von Programmszenen eines
Filmes, Vermarktungshinweise zum Wiedergabeformat, Kopierregeln oder
Verkaufsmodelle.
Die ITU-T Arbeitsgruppe WG6 befasst sich derzeit mit der Bestandsaufnahme der
bisherigen Standardisierungen zu Metadaten und EPG-Architekturen, um daraus einen
einheitlichen Standard zu erarbeiten. Ein Vorschlag ist dabei, die Metadaten nach
Empfehlungen den der ITU-T F.750 in XML (Extended Markup Language) zu codieren.138
Abbildung 2.12: Beispiel EPG von T-Home139
137 Das DVB-Project hat den BCG im Standard ETSI TS 102 822 spezifiziert. Er basiert auf dem
XML Schema, welcher ursprünglich in der Arbeitsgruppe TV-Anytime unter http://portal.etsi.org/radio/TVAnytime/TVanytime.asp definiert wurde.
138 Vgl. [Inte06c], S. 6 139 Quelle: http://www.iptv-anbieter.info/Bilder/provider/t-home/menu/2.html
2 Stand der Forschung 57
In Abbildung 2.13 ist eine mögliche Architektur zur Realisierung einer EPG-Funktionalität
in einem IPTV-System skizziert, die derzeit in der ITU-T diskutiert wird und auf vorhandene
Definitionen der ITU-T J.98 basiert. Der EPG wird hier am IPTV-Receiver über den EPG
Browser dargestellt. Die Metadaten befinden sich auf dem EPG-Server und werden über
die IPTV-Middleware im IPTV-Receiver (IP-STB) abgerufen. Die Metadaten werden durch
den Service Provider aus den Daten des Inhalteanbieters extrahiert und auf dem EPG-
Server zum Abruf gespeichert.
PP
ACAP
Contents Providers Service Provider IPTV Receiver
ACAP/ OCAP/MHP Stream
SI Tables
MPEG- 2 TS
EPG Document
IPTV Middleware
EPGBrowser
… …GEM
Extended API
SI ExtractorSI Extractor
SI Extractor
EPGServer
PP
ACAP
Contents Providers Service Provider IPTV Receiver
ACAP/ OCAP/MHP Stream
SI Tables
MPEG- 2 TS
EPG Document
IPTV Middleware
EPGBrowser
… …GEM
Extended API
SI ExtractorSI Extractor
SI Extractor
SI ExtractorSI Extractor
SI Extractor
EPGServer
Abbildung 2.13: Mögliche Metadaten / EPG-Architektur140
2.9.3 Sicherheitsaspekte und Digital Rights Management (DRM)
Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Middleware-Anwendungen ist das Rechte-
Management (engl. Digital Rights Management, DRM). Das DRM ermöglicht den
Inhalteanbietern die Nutzung und Verbreitung der von ihnen bereitgestellten digitalen
Medien (Film- und Tonaufnahmen) zu kontrollieren. Das Ziel ist es, die unautorisierte
Nutzung von Inhalten und das Erstellen von Kopien zu verhindern, um die daraus
resultierenden Einnahmeverluste bei der Vermarktung zu verhindern.141 Das DRM
ermöglicht neue Abrechnungsmöglichkeiten, um sich beispielsweise mittels Lizenzen und
Berechtigungen Nutzungsrechte an Daten vergüten zu lassen. Die Verwaltung kann dabei
sehr komplex werden, da der Inhalteanbieter seine Inhalte über verschiedene
Transportwege anbieten kann und für jeden Weg unterschiedliche Rechte verwalten muss.
140 Quelle: [Inte07d], S. 6 141 Vgl. [Digi07], S. 18 oben
2 Stand der Forschung 58
So erwartet ein Nutzer z.B. dass ein Inhalt, den er per VoD vom Anbieter heruntergeladen
und lokal gespeichert hat, auf beliebigen, eigenen Abspielgeräten wiedergeben kann. Die
Wiedergabe an Geräten eines anderen Nutzers soll hingegen nicht möglich sein.
Zur Realisierung dieser Sicherheitsanforderungen sind als technische Maßnahmen eine
Benutzer-Authentifizierung und die Verschlüsselung und Entschlüsselung der Streaming-
Daten notwendig.
2.9.3.1 Existierende Arbeiten zum DRM
Die Sicherheits-Anforderungen und das DRM-Verfahren wurden schon in verschiedenen
IPTV-Arbeitsgruppen spezifiziert, so dass hier ebenfalls ein Bedarf zur Harmonisierung der
Standards besteht. Diese Aufgabe hat ebenfalls die ITU-T Arbeitsgruppe IPTV
übernommen. In den bisher veröffentlichten Dokumenten werden jedoch zunächst nur die
Sicherheits-Anforderungen analysiert und allgemeine Rahmenwerke beschrieben, wie z.B.
in der 2006 veröffentlichten Spezifikation der ATIS.142 Konkrete Implementierungs-
Empfehlungen sind bisher nur von der ISMA in der Spezifikation "ISMACryp"143
veröffentlicht worden. In dem Dokument werden die anzuwendenden Verfahren zur
Verschlüsselung und Authentifizierung von IPTV-Streaming-Daten definiert, die konform
zum ISMA 1.0 bzw. 2.0 Standard sind. Abbildung 2.14 zeigt die in ISMACrypt spezifizierte
DRM-Architektur. Hier werden beim Mastering durch den Inhalteanbieter ein Schlüssel und
eine Rechte-Spezifikation an ein Key-/License-Management-System übergeben. Die
Streaming-Daten werden dann mit diesem Schüssel verschlüsselt. Der Nutzer (Receiver)
kann sich nach erfolgter Authentifizierung den benötigten Schlüssel vom Key/License-
Management-System abholen um damit die Daten wieder zu entschlüsseln.
142 Vgl. IPTV DRM Interoperability Requirements, ATIS-0800001 [ATIS06a] 143 Vgl. [ISMA06b]
2 Stand der Forschung 59
Abbildung 2.14: Ende-zu-Ende DRM-Architektur nach ISMA144
Es werden im Weiteren folgende Sicherheitsverfahren in der ISMACrypt Spezifikation
empfohlen:
• Die Authentifizierung und der Integritätsschutz der Streaming-Daten zwischen
„Sender“ und „Receiver“ soll mittels dem SRTP-Protokoll145 erfolgen
• Die Verschlüsselung der Streaming-Daten soll mittels dem AES-Algorithmus146 im
„Counter Mode“ erfolgen
• Das Verfahren zur Schlüsselverteilung zwischen dem Key-/License-Management und
den beteiligten Einheiten ist nicht Bestandteil der Spezifikation147
144 Vgl. [ISMA06b], S. 11 145 Vgl. [ISMA06b], S. 13. Das SRTP-Protokoll ist in RFC3711 [BaNa+04] standardisiert 146 Vgl. [ISMA06b], S. 14. AES (Advanced Encryption Standard) ist ein verbreiteter Standard zur
Verschlüsselung von Nachrichten. AES wurde 2001 im Standard FIPS PUB 197 [FIPS01] veröffentlicht
147 Vgl.. [ISMA06b], S. 12 unten
3 Problemfelder und Lösungsansätze 60
3 Problemfelder und Lösungsansätze Nachdem in Kapitel 2 der Stand der Forschung zum Thema IPTV umfassend analysiert
wurde, werden im Folgenden die Problemfelder und Herausforderungen bei der weiteren
Entwicklung von IPTV identifiziert und mögliche Lösungsansätze hierzu aufgezeigt. Ein
Hauptproblem sind dabei die unkoordinierten Standardisierungsaktivitäten, bei denen ein
dringender Bedarf zur engeren Zusammenarbeit besteht. Die Aktivitäten zur möglichen
Lösung dieser Herausforderung werden dazu in Abschnitt 3.1 analysiert. Die zweite große
Herausforderung ist die Migration der bestehenden Netze zu einem Next Generation
Network (NGN), welche in Abschnitt 3.2 beschrieben wird. Anschließend werden die
weiteren Forschungsaktivitäten zu einzelnen technischen Komponenten und Teilnetzen
bewertet, um Problemfelder zu identifizieren und mögliche Lösungsansätze aufzuzeigen.
3.1 Koordination der globalen IPTV-Standardisierung
Die in Abschnitt 2.1 beschriebenen Arbeitsgruppen decken alle nur Teilbereiche der
gesamten IPTV-Architektur ab. Dies liegt zum einen an der Komplexität der
Gesamtarchitektur und an den zum Teil unterschiedlichen Interessen der verschiedenen
Arbeitsgruppen. Es gibt jedoch zwischen den Gruppen gewisse Überschneidungen der
Arbeiten und auch Schnittstellen.
3.1.1 Aktuelle Situation zur IPTV-Standardisierung
Die „Internet Streaming Media Alliance“ (ISMA) beschreibt die aktuelle Situation zum
Stand der IPTV-Standardisierungen wie folgt:148
Der IPTV-Markt wird durch Ende-zu-Ende Implementierungen basierend auf
konkurrierenden, proprietären Lösungen, einer Ansammlung aus offenen Standards, der
Verwendung von veralteten Technologien und vielen Bedenken über das Rechte-
Management und Middleware-Lizensierung behindert.
Wegen der fehlenden Standards haben die IPTV-Anbieter in der Zwischenzeit ihre
eigenen proprietären Lösungen umgesetzt, um mit der Vermarktung von IPTV beginnen zu
148 Übersetzung aus [ISMA06c], S. 1: „Nevertheless, the IPTV marketplace is hampered by end-to-
end implementations based on competing, proprietary solutions, a patchwork of open standards, use of outdated legacy technology and many concerns about DRM and middleware licensing.“
3 Problemfelder und Lösungsansätze 61
können. Die heute auf dem Markt vorhandenen IPTV-Lösungen werden als Ende-zu-
Ende-Lösungen angeboten. Sie sind größtenteils proprietär und nur teilweise offengelegt.
3.1.2 Bedarf nach offenen Standards
Aus der zuvor beschriebenen Situation heraus und den damit verbundenen Problemen
haben sich in der letzten Zeit mehrere Allianzen von Industrieunternehmen gebildet, um
hierfür Lösungen zu erarbeiten, welche letztendlich zu IPTV-Standardisierungen führen
sollen.
Die ISMA als eine der führenden Allianzen, ließ dazu im März 2006 durch die Multimedia
Research Group eine Umfrage zu den Aktivitäten in der IPTV-Standardisierung
durchführen, an der sich 24 IPTV-Service Provider und Systemanbieter beteiligten. Dabei
wurden folgende technische Anforderungen identifiziert, die von besonderem Interessen
sind:149
• Eine hohe „Quaility of Service“ und „Quaility of Experience“ wurde als
Grundvoraussetzung für den Erfolg von IPTV-Diensten gesehen.
• Für die Realisierung von IPTV-Diensten sollen bereits standardisierte
Transportprotokolle und Kodierungsstandards genutzt werden. Es müssen jedoch
Nutzungsoptionen für diese festgelegt werden, um eine Interoperatibilität zwischen
den Teilsystemen sicherzustellen.
• Festlegung von Nutzungsoptionen für die Sitzungsverwaltung (engl. Session-
Management) mittels RTSP-Protokoll.
Die Befragten nannten weiterhin folgende Gründe, um in Standardisierungs-
Organisationen mitzuwirken:150
• Marktführende Unternehmen wollen durch ihre Arbeiten vor allem die technologische
Richtung weisen und die Arbeitsschwerpunkte nach ihren eigenen Interessen
beeinflussen.
• Interesse an der Erarbeitung von internationalen, statt nationalen Standards als
Grundvoraussetzung für die globale Interoperatibilität.
• Kleinere Firmen wollen sich Informationen aus den Arbeiten verschaffen, um ihre
IPTV-Produkte entsprechend den Standardisierungsergebnissen zu entwickeln. Auch
149 Vgl. [LaSc06], S. 5 150 Vgl. [LaSc06], S. 6
3 Problemfelder und Lösungsansätze 62
die anderen Firmen wollen die Arbeit nutzen, um bereits in frühen
Entwicklungsphasen gegenseitig neue Technologien kennenzulernen.
Als Ergebnis der Umfrage ergeben sich die Schlussfolgerungen, dass das Interesse an der
Entwicklung offener Standards sehr hoch ist. Der Hauptgrund ist dabei in der angestrebten
Interoperatibilität der Teilsysteme verschiedener Anbieter zu sehen, welche als
Voraussetzung für den weltweiten Markterfolg und eine starke Verbreitung von IPTV
gesehen wird. Zur Erzielung dieser Interoperatibilität sehen die Befragten vor allem die
Notwendigkeit zur Definition von Ende-zu-Ende-Architekturen in Form von
Rahmenwerken, in denen der Funktionsumfang einzelner Teilsysteme festgelegt wird
sowie die Definition von einheitlichen Schnittstellen zwischen den Teilsystemen.
Aus Sicht der ISMA sind offene Standards notwendig, um ein Ökosystem der besten
Produkte aus dem Angebot unterschiedlicher Hersteller zu schaffen. Ein solches
Ökosystem wird den Endkunden nutzen und zu einem schnellen Markwachstum führen,
was letztendlich den Herstellern zu Gute kommt. 151
Diese Einschätzung teilen inzwischen alle Industrieunternehmen. Das zeigt die Beteiligung
an der ITU-T Arbeitsgruppe IPTV.
3.1.3 Koordination aller bisherigen Organisationen
Abbildung 3.1 gibt einen Überblick über die derzeit im Bereich IPTV aktiven SDOs. Es wird
hier sichtbar, dass sich die Arbeiten teilweise überschneiden. Es gibt dabei
Organisationen, die sich auf einen Teilbereich beschränken. So sind z.B. mehrere SDOs
speziell im Heimbereich aktiv. Andere SDOs versuchen hingegen, mehrere
Funktionsbereiche mit eigenen Standards abzudecken. Die ATIS ist die einzige
Organisation, die alle Funktionsbereiche mit ihren Arbeiten abzudecken versucht.
151 Vgl. [ISMA06c], S. 1: „Open standards are necessary in order to create an ecosystem of best-
of-breed products offered through a variety of manufacturers. Such an ecosystem will benefit consumers and lead to rapid market growth, benefiting all manufacturers.“
3 Problemfelder und Lösungsansätze 63
Abbildung 3.1: IPTV Aktivitäten der verschiedenen Arbeitsgruppen152
In dieser aktuellen Situation entstehen doppelte Arbeiten und es werden verschiedene
Standards entwickelt, die nicht miteinander kompatibel sind. Deshalb besteht hier ein
dringender Bedarf zur Harmonisierung. In einem ersten Schritt führen die verschiedenen
SDOs teilweise bereits seit einiger Zeit einen Informationsaustausch in Form von Liaisons.
Mit diesen Maßnahmen kann jedoch das Problem der immer komplexer und
umfangreicher werdenden Anzahl voneinander unabhängiger IPTV-Standards nicht gelöst
werden. Die ITU-T (International Telecommunications Union) hat deshalb diese
Herausforderung auf sich genommen und im Frühjahr 2006 die IPTV Focus Group
(Kurzbezeichnung FG IPTV) geschaffen, um alle bisherigen Aktivitäten der verschiedenen
Organisation zu koordinieren.153 Die Mission dieser IPTV-Arbeitsgruppe wurde auf dem
ersten Zusammentreffen der Mitglieder wie folgt festgelegt:154
The mission of FG IPTV is to coordinate and promote the development of
global IPTV standards taking into account the existing work of the ITU study
groups as well as Standards Developing Organizations, Fora and Consortia.
152 Quelle: Vortrag von Schäfer [Scha06], Folie 4: „IP video related activities of the various
standardization bodies“ 153 Vgl. Homepage der ITU-T IPTV Focus Group, http://www.itu.int/ITU-T/IPTV 154 Die Mission wurde auf dem „TSB Director’s consultation meeting on IPTV standardization“ am
4-5 April 2006 in Genf festgelegt. Vgl. http://www.itu.int/ITU-T/IPTV/events/042006/index.phtml
3 Problemfelder und Lösungsansätze 64
Das sinngemäße Ziel ist es also, die verschiedenen internationalen
Standardisierungsaktivitäten zu bündeln.
Weiterhin wurden beim ersten Treffen folgende Arbeitsziele festgelegt:155
• Festlegung einer Definition für IPTV (Identifikation von Szenarien, Treibern und
Beziehungen zu anderen Diensten und Netzwerken, Identifikation von Anforderungen
und Definition von Architektur-Rahmenwerken)
• Überprüfung und Analyse von Lücken in bestehenden Standards und laufenden
Arbeiten und davon ausgehend die Identifikation von Aktivitäten, welche die ITU-T mit
anderen Organisationen betreiben kann
• Koordination von existierenden Standardisierungsaktivitäten
• Harmonisierung bei der Entwicklung neuer Standards
• Förderung der Interoperatibilität mit existierenden Systemen
3.1.3.1 Die Arbeitsgruppen der IPTV Focus Group
Die Standardisierungsarbeiten innerhalb der IPTV Focus Group sind in Arbeitsgruppen
(engl. Work Group, WG) aufgeteilt, welche die in Tabelle 3.1 aufgelisteten Arbeitsgebiete
bearbeiten.
Tabelle 3.1: Arbeitsgebiete der IPTV Focus Group156
Arbeitsgruppe Arbeitsgebiet
WG 1 Architecture and Requirements
WG 2 QoS and Performance Aspects
WG 3 Service Security and Content Protection
WG 4 IPTV Network Control
WG 5 End Systems and Interoperability Aspects
WG 6 Middleware, Application and Content Platforms
155 Vgl. http://www.itu.int/ITU-T/IPTV/events/042006/index.phtml, Abschnitt „Goals of IPTV FG“ 156 Quelle: Vortrag „ATIS IPTV Standards Development“ [Farg07], S. 7
3 Problemfelder und Lösungsansätze 65
Die Ergebnisse der Arbeitsgruppen sollen nach Abschluss der Arbeiten zu sog. „ITU-T
Recommendations“ führen.
Bisher hat die FG IPTV sechs Treffen veranstaltet, in denen die Arbeiten der
verschiedenen Arbeitsgruppen einer Überprüfung unterzogen wurden und zu
Ergebnisdokumenten führten. Die Dokumente sind über die Internetseiten der FG IPTV
öffentlich zugänglich.157 Bisher sind jedoch aus den Arbeiten noch keine Standards
hervorgegangen. Dies wird erst nach dem geplanten Abschluss der Arbeiten erfolgen.
Die Analyse der bisher erzeugten Ergebnisdokumente zeigt bereits, wie schwierig eine
Harmonisierung der bereits existierenden Teilstandards ist. Zudem kommen laufend neue
Anforderungen hinzu, die ebenfalls mit in die neuen Standards einfließen sollen.
Inzwischen (Stand: 02.11.2007) sind in 16 Monaten aus 1009 Beiträgen 180 Dokumente
hervorgegangen und ein Abschluss der Arbeiten ist noch nicht geplant. Es ist eher
anzunehmen, dass die Ergebnisse in die Standards der einzelnen SDOs einfließen
werden.
3.2 Optimierung der Netzwerkinfrastruktur
In Abschnitt 2.2 wurde die heutige IPTV-Architektur beschrieben. In den bisherigen
Arbeiten wurde zunächst eine allgemeine IPTV-Architektur für die Implementierung in
existierende Netze als Rahmenwerk festgelegt. Die Arbeiten sind damit noch nicht
abgeschlossen. Mit der Aufzeichnung der existierenden IPTV-Architektur wird vielmehr ein
erstes Gesamtbild von den heute existierenden Netzwerken skizziert. Daran lässt sich
erkennen, dass die Gesamtarchitektur sehr komplex ist, womit für den Betreiber hohe
Betriebskosten entstehen. Weiterhin zeigt sich, dass eine Migration mit den parallel
existierenden Mobilfunknetzen erforderlich ist.
Der erste Schritt, die existierenden Netze für IPTV zu erweitern, war notwendig um schnell
eine vermarktungsfähige Lösung bereitstellen zu können. Es ist aber inzwischen eine
gewachsene Architektur bei den Netzbetreibern entstanden, die ursprünglich für die
analoge Sprachübertragung konzipiert wurde und schrittweise über viele Jahre um neue
Datendienste erweitert wurde. Die heute üblichen Dienste zur Datenübertragung in
Weitverkehrsnetzen wie ATM und Frame Relay werden typischerweise über separate
Netzwerkarchitekturen übertragen (siehe Abbildung 3.2, oben: Verteilte Netzstruktur). Für
den Mobilfunk gibt es ebenfalls ein separates Netzwerk. Jetzt kommt mit IPTV ein vierter
157 Vgl. http://www.itu.int/ITU-T/IPTV/
3 Problemfelder und Lösungsansätze 66
Dienst hinzu, der ebenfalls eine eigene Infrastruktur benötigt. Die Folgen daraus sind
naheliegend: Es entstehen hohe Investitions- und Betriebskosten für jedes Netzwerk und
es ergeben sich doppelte Entwicklungen in Bereichen überlappender Dienste.
Abbildung 3.2: Migration zum NGN158
Das Ziel der Netzbetreiber ist es deshalb, die bestehenden Netzwerke in ein neues,
gemeinsames und einheitliches Netzwerk umzubauen, über das alle bisherigen Sprach-
und Datendienste transportiert werden können (siehe Abbildung 3.2, unten: Horizontale
Integration der Dienste). Dadurch soll eine deutliche Reduzierung der Kapital- und
Betriebskosten erreicht werden.159 Außerdem soll es damit leichter sein, neue Dienste in
die Netzstruktur einzubringen. Dieser Netzwerkumbau wird von den Netzbetreibern als
Migration zum „Next Generation Network“ (NGN) bezeichnet. In Abbildung 3.3 ist die
angenommene Kostenentwicklung bei einer Migration zum NGN dargestellt. Die
Berechnung zeigt, dass durch die Migration zum NGN langfristig die Betriebskosten
unabhängig von der Migrationsgeschwindigkeit um ca. 30% gesenkt werden. Dieser Effekt
wird sowohl bei einer proaktiven Migration also auch bei einer bedarfsweisen Migration
erreicht. Bei der proaktiven Migration sind jedoch höhere Anfangsinvestitionen notwendig.
158 Quelle: [TSys06], S. 4 159 Vgl. [Bail06], S. 1
3 Problemfelder und Lösungsansätze 67
Abbildung 3.3: Kostenentwicklung bei einer Migration zum NGN160
In den folgenden Abschnitten wird zunächst die Definition des NGN aus Sicht der SDOs im
Bezug zu IPTV beschrieben. Anschließend wird der Stand der Forschung bei der
Umsetzung des NGN analysiert.
3.2.1 Definition NGN und Gremien
Die Standardisierung der NGN-Architektur wird von unterschiedlichen SDOs
vorangetrieben. Der Ursprung stammt aus den Arbeiten zur Integration der Mobilfunknetze
der dritten Generation (UMTS) in die bestehenden Netze, welches als IP Multimedia
Subsystem (IMS) bezeichnet wird und von der 3GPP161 Organisation erarbeitet wurde.
160 Quelle: [Bail06], S. 1 161 Das „3rd Generation Partnership Project“, kurz 3GPP, ist eine weltweite Kooperation von
Standardisierungsgremien für die Standardisierung im Mobilfunk. Vgl. http://www.3gpp.org/
3 Problemfelder und Lösungsansätze 68
Basierend auf diesen Arbeiten hat die ETSI in ihrem TISPAN Projekt162 und die ITU das
auf Mobilfunknetze ausgelegte IMS Konzept verallgemeinert und damit begonnen,
notwendige Maßnahmen zur Integration von IPTV im NGN zu definieren.
Die ITU-T hat dazu zunächst folgende allgemeine Definition für ein NGN aufgestellt:163
A Next Generation Network (NGN) is a packet-based network able to provide
services including Telecommunication Services and able to make use of
multiple broadband, QoS enabled transport technologies and in which service-
related functions are independent from underlying transport-related
technologies. It offers unrestricted access by users to different service
providers. It supports generalized mobility which will allow consistent and
ubiquitous provision of services to users.
Sinngemäß soll ein NGN Netzwerk also die angebotenen Dienste unabhängig von der
zugrunde liegenden Transporttechnologie machen. Ein Nutzer kann damit also einen
Dienst wie IPTV über alle verfügbaren Transportnetze wie z.B. über einen Breibandzugang
im Haus oder auch von einem mobilen TV-Gerät über ein drahtloses Medium nutzen.
3.2.2 Das NGN der British Telecom
Das Telekommunikationsunternehmen British Telecom (BT) hat bereits mit der Migration
zum NGN begonnen. In einem Artikel der BT wird das Großprojekt wie folgt
beschrieben:164
In Großbritannien umfasst das 21st Century Network (21CN) von [der British
Telecom] BT die Umstellung von 30 Millionen Kundenanschlüssen und die
Ablösung der traditionellen Sprachtelefonie-Plattform ([Plain Old Telephone
System], PSTN). 21CN wird vorhandene und zukünftige Services über ein
dediziertes IP-Netzwerk zur Verfügung stellen. Das Programm mit einem
Umfang von zehn Milliarden Pfund Sterling soll bis Ende des Jahrzehnts
abgeschlossen sein und ab 2008/09 Kosteneinsparungen von einer Milliarde
Pfund Sterling pro Jahr bringen. Das 21CN von BT wird die Grundlage der
weltweit leistungsfähigsten, wettbewerbsfähigsten und produktivsten
162 ETIS TISPAN steht für European Telecommunications Standards Institute, Telecoms & Internet
converged Services & Protocols for Advanced Network. Vgl. Homepage http://www.etsi.org/tispan/
163 Quelle: http://www.itu.int/ITU-T/ngn/definition.html 164 Vgl. Artikel der BT Group zum Aufbau ihres Next Generation Networks [Brit07]
3 Problemfelder und Lösungsansätze 69
Kommunikationslandschaft darstellen und ist eine der größten Investitionen,
die von einem Privatunternehmen bisher in der wirtschaftlichen Infrastruktur
Großbritanniens getätigt wurden.
In dem neu gegründeten Geschäftsbereich 21C Global Venture (21C GV) will die BT nun
die einzigartigen Erfahrungen bündeln, die das Unternehmen bei der Entwicklung seines
21st Century Network bisher gesammelt hat und damit Kommunikationsanbieter in aller
Welt bei der Realisierung von Next Generation Networks unterstützen.164
3.2.3 Herausforderungen bei der Migration zum NGN
In einem Artikel der Fachzeitschrift Funkschau werden die Herausforderungen für die
Migration zu einem NGN verdeutlicht:165
Die Konvergenz von Sprache, Daten, Multimedia und Inhalten erfordert mehr
als nur eine Betrachtung der Netzinfrastruktur. Einhergehend mit den
Veränderungen im Marktumfeld muss die Strategie, das Marketing, die
Dienste-Entwicklung und auch der Netzbetrieb betrachtet werden. Erst nach
Prüfung aller dieser Parameter können Netzbetreiber ein sinnvolles Konzept
zur Migration ihres Netzes erstellen. Ein generell gültiges Konzept, wie Netze
auf ein konvergentes NGN migriert werden, gibt es allerdings nicht – dazu sind
die technische Ausgangsbasis wie auch die Geschäftsmodelle der
Netzbetreiber zu unterschiedlich.
Es wird also ein ganzheitliches Konzept für die Migration zum NGN benötig. Die
Erfahrungen der BT mit ihrem Geschäftsbereich 21C Global Venture können dazu sehr
hilfreich sein. Mit ihrem Wissensvorsprung gegenüber den Mitbewerbern können sie nun
ihre Monopolstellung auf diesem Gebiet ausnutzen, um ihre eignen Interessen und
Lösungen durchzusetzen.
Ziel ist es jedoch, einen offenen Standard auch für das NGN zu erhalten. In den Arbeiten
der SDOs, insbesondere in den Architektur-Dokumenten der ITU-T FG IPTV finden sich
bisher nur Rahmenwerke. Hier sind in den nächsten Jahren noch einige
Forschungsarbeiten notwendig, um die vielen existierenden Schnittstellen der heute noch
getrennten Netzwerke zu harmonisieren. Da man die heute aktiven Netze nicht einfach
abschalten kann und ein neues NGN installieren kann, ist hier eine schrittweise Migration
über mehrere Jahre notwendig. Das bedeutet, dass die bisherigen Schnittstellen und
165 Vgl. [Died06], S. 1 rechts
3 Problemfelder und Lösungsansätze 70
Komponenten weiterhin unverändert betrieben werden müssen und Adaptionsschichten
notwendig sind, um die unterschiedlichen Netze miteinander zu koppeln.
3.3 Datenflüsse und Protokolle
Der in Abschnitt 2.3 beschriebene Transport der Streaming-Daten ist bei den
standardisierten Lösungen der ISMA und des DVB Project sehr ähnlich. Beide nutzen zur
Übertragung der Daten das RTP-Protokoll. Der DVB-Standard sieht jedoch zusätzlich
noch eine Bündelung mehrerer Streams mit dem MPEG-2-TS Protokoll vor. Dieses
Verfahren ist aus den verwandten DVB-Standards entstanden, bei denen z.B. für DVB-C
mehrere Streaming-Kanäle (Fernsehprogramme) gleichzeitig übertragen werden. Dies ist
jedoch für die heutigen IPTV-Lösungen nicht notwendig, da zur besseren Ausnutzung der
begrenzten Bandbreite immer nur die jeweils von der IP-STB angeforderten Video-
Streams übertragen werden (vgl. Abschnitt 2.4 zur Anforderung von Video-Streams mittels
IGMP-Protokoll für Live-TV bzw. RTSP-Protokoll für VoD). Mit der Lösung der ISMA ergibt
sich deshalb hier der Vorteil einer weiteren Optimierung der verfügbaren Bandbreite, da
hier die Kapselung mit MPEG-2-TS entfällt.
Neben der standardisierten Lösung von der ISMA gibt es noch weitere Möglichkeiten, die
Übertragung der Streaming-Daten für IPTV zu optimieren. So könnte man die Streaming-
Daten auch ohne RTP-Protokoll übertragen, wie in
Abbildung 3.4 dargestellt. Zur Identifikation der Streaming-Daten auf der Empfängerseite
kann dabei die UDP-Port-Nummer genutzt werden, die zuvor ausgehandelt werden muss.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die benötigte Bandbreite weiter verringert wird. Das
Verfahren wird derzeit als proprietäre Lösung umgesetzt, wobei es Varianten mit und ohne
MPEG-2-TS-Protokoll gibt.
3 Problemfelder und Lösungsansätze 71
Abbildung 3.4: Transportprotokolle für IPTV-Streaming-Daten166
Bei den in Abschnitt 2.4 beschriebenen IP-Protokollen zur Steuerung der Streaming-Daten
werden bereits existierende Standards der IETF genutzt, so dass hier kein grundlegender
Bedarf zu weiteren Standardisierungen besteht. Die Herausforderung liegt hier in der
Festlegung einheitlicher Nutzungsparameter. Für die Netzbetreiber besteht die
Herausforderung darin, die vorhandenen Bandbreiten optimal auszunutzen, damit es nicht
zu Engpässen bei der Übertragung kommt.
3.4 Video-Codecs und Datenraten
Für die Komprimierung der Streaming-Daten hat sich die Verwendung von MPEG-2 und
MPEG-4 AVC durchgesetzt, wie Abschnitt 2.3 beschrieben. Die aktuellen IPTV-
Implementierungen verwenden nur noch die effektiveren Standards MPEG-4 AVC und
VC-1. Die derzeitigen IPTV-Angebote beschränken sich dabei zunächst auf die
Übertragung in SDTV-Qualität. Mit den von ISMA und DVB Project definierten Profilen
besteht jedoch bereits die Grundlage zur Übertragung von Streaming-Daten mit
unterschiedlichen Datenraten und Qualitäten. Somit ist eine flexible Erweiterung der IPTV-
Dienste z.B. auf mobile Geräte mit geringer Bandbreite und geringer Rechenleistung
möglich. Außerdem ist eine Übertragung in HDTV-Qualität ebenso standardisiert. Derzeit
scheitert die Umsetzung nur an der fehlenden Bandbreite.
166 Quelle: [Scha06], Folie 12
3 Problemfelder und Lösungsansätze 72
3.5 Breitbandzugänge
Die in Abschnitt 2.6.1 beschriebenen Anforderungen zur Nutzung eines
Breitbandzuganges für IPTV-Dienste hat gezeigt, dass die derzeit am meisten verbreitete
ADSL-Technologie mit einer maximal möglichen Datenrate von 24 Mbit/s ausreichend ist,
um IPTV-Dienste in SDTV-Qualität anzubieten. Es werden jedoch auch die
Schwachstellen deutlich. Zunächst lässt sich die angegebene maximale Datenrate wegen
der beschriebenen Leitungsdämpfung nicht bei allen ADSL-Kunden erreichen, so dass
hier in jedem Einzelfall geprüft werden muss, ob der vorhandene ADSL-Zugang für IPTV
geeignet ist. Hinzu kommt noch der steigende Bandbreitenbedarf für weitere
Multimediadienste, wie in der Beispielrechnung in Abschnitt 2.6.2.1 dargestellt.
Durch den derzeitigen Stand der Technik ergeben sich folgende Einschränkungen für die
Bereitstellung von IPTV-Diensten:
• Nicht jedem Kunden kann IPTV angeboten werden
• Die Streaming-Daten können nur in SDTV-Qualität übertragen werden
Aus dieser Situation heraus wird mittelfristig der Bedarf nach höheren Bandbreiten steigen.
Mit der Einführung von effizienteren MPEG-4 Komprimierungsalgorithmen und der
Optimierung der ADSL-Technlologie mit dem ADSL2plus-Standard sind jetzt keine
weiteren Verbesserungen mit der existierenden Technologie möglich.
Es sind also weitere Forschungen und Investitionen in neue Technologien zur Erhöhung
der Bandbreite notwendig. Eine direkt umsetzbare Maßnahme ist die Umstellung auf die
VDSL-Technologie. Damit wird die Grundlage geschaffen, um IPTV-Dienste in HDTV
anzubieten. Da die mit VDSL erreichbaren Datenraten jedoch nur auf sehr kurzen
Strecken bis etwa 500 m zwischen der Vermittlungsstelle und dem Haus erreicht werden,
ist ein Umstieg von ADSL auf VDSL für viele Endkunden derzeit nicht möglich. Hierzu
muss der Netzbetreiber zunächst einen neuen Übergabepunkt in direkter Nähe des
Endkunden installieren, der über Glasfaserleitungen an die Vermittlungsstelle angebunden
wird. Somit kann das Reichweitenproblem von VDSL gelöst werden, da nur noch die
sogenannte „Letzte Meile“ vom Übergabepunkt bis zum Haus über die Kupfer-
Telefonleitung geführt wird. Der Ausbau bedeutet jedoch für die Netzbetreiber erhebliche
Investitionen.167
167 Siehe auch Beitrag in Heise Online [Heis07]
3 Problemfelder und Lösungsansätze 73
3.6 Quality of Service
In Abschnitt 2.7.3 wurden die Auswirkungen von Paketverlusten in den Streaming-Daten
erläutert. Der Verlust eines einzelnen Paketes kann demnach bereits zu deutlich
sichtbaren Bildausfällen führen, die vom Nutzer nicht akzeptiert werden, wenn diese in
einer bestimmten Häufigkeit auftreten. Der Einsatz von QoS-Maßnahmen zur
Sicherstellung der Übertragungsqualität ist deshalb sehr wichtig, um eine hinreichende
Nutzerakzeptanz für IPTV zu erreichen. Das DSL-Forum hat mit dem Standard TR-126
bereits eine gute Grundlage geschaffen, indem sie die zu erfüllenden
Kundenanforderungen, die „Quality of Experience“-Anforderungen, definiert haben.
Für die Umsetzung der QoS-Maßnahmen ist jedoch zu beachten, dass deren Wirksamkeit
nur gegeben ist, wenn alle Komponenten und Teilstrecken von der Videoquelle bis zum
Endkunden diese Maßnahmen umsetzen und die QoE-Anforderungen einhalten. Dies ist
also eine große Herausforderung für alle IPTV-Beteiligten. Die notwendigen Standards
und Hardware-Komponenten zur Umsetzung der QoS-Maßnahmen wie die Priorisierung
zeitkritischer IP-Pakete sind bereits in jeder der Teilkomponenten vorhanden. Die
Schwierigkeit ist es jedoch, alle Komponenten abgestimmt auf die IPTV-Anforderungen zu
konfigurieren. Dies kann nur funktionieren, wenn die gesamte Kontrolle vom IPTV Service
Provider als zentrale Instanz übernommen wird. Mit dem TR-69-Protokoll hat das DSL-
Forum eine wichtige Voraussetzung geschaffen, damit der Service Provider die
Konfiguration und Kontrolle aller Geräte innerhalb der gesamten Übertragungsstrecke vom
Inhalteanbieter bis zur IP-STB des Endkunden übernehmen kann. Jetzt besteht die
Herausforderung für den IPTV Service Provider, diese Aufgabe optimal durchzuführen.
Dieser ist dabei mit einer Vielzahl unterschiedlicher Komponenten verschiedener
Hersteller konfrontiert. Dabei ist es wichtig, dass alle Geräte vollständig konform zum TR-
69-Standard und den zugehörigen Datenmodellen sind.
3.6.1 Fehlerkorrektur auf Anwendungsebene
Da durch die im TR-69-Standard beschriebenen QoS-Maßnahmen eine 100-prozentige
Verlust- und Fehlerfreiheit der Datenübertragung nicht sichergestellt werden kann, hat das
DVB Project in Zusammenarbeit mit anderen SDOs zusätzliche Maßnahmen zur
Fehlerkorrektur auf Anwendungsebene spezifiziert. Ziel ist es, maximal einen sichtbaren
Bildfehler pro Stunde (engl. mean-time between artefacts, MTBA) zu haben.168 Die ATIS
168 Vgl. [DVBP07a], S. 4, oben
3 Problemfelder und Lösungsansätze 74
fordert für IPTV sogar einen MTBA von mindestens vier Stunden.169 Der Vorschlag liegt
derzeit als Arbeitspapier im DVB Project und der ITU-T Arbeitsgruppe IPTV zur Diskussion
und soll Bestandteil des ETSI Standards TS 102 034 Version 1.3.1 werden. In dem
Dokument werden existierende Verfahren zur Fehlerkorrektur (Forward Error Correction,
FEC) wie SMPTE 2022-1 (Pro-MPEG COP3) evaluiert, um daraus ein neues, für IPTV-
Anwendungen optimiertes FEC-Verfahren abzuleiten. Die ATIS verweist in ihrem Standard
ATIS-0800005170 IPTV PACKET LOSS ISSUE REPORT bereits auf die DVB-Arbeiten und
empfiehlt deren Anwendung, sobald die Arbeit als Standard veröffentlicht wird.
Weitere QoS-Maßnahmen könnten auf physikalischer Ebene implementiert werden. Diese
sind jedoch nicht standardisiert, sondern werden herstellerspezifisch in den einzelnen
Komponenten wie Loss-Concealment im Decoder der IP-STB oder Jitterbuffer-
Mechanismen in den Switch- und Router-Komponenten implementiert.
3.6.2 Reduzierung der Kanalwechselzeiten
Nach den Untersuchungen des DSL-Forums im Standard TR-126 ergeben sich aus den in
Abschnitt 2.8.2 beschriebenen technischen Gegebenheiten relativ lange
Kanalwechselzeiten und es wurde ein Maximalwert von bis zu zwei Sekunden als noch
akzeptabel festgelegt. Für ein schnelles Durchschalten durch alle Sender, wie es ein
typischer Nutzer häufig macht, ist dieser Wert jedoch nicht zufriedenstellend. Als erster
Lösungsansatz wurde bereits in Abschnitt 2.8.2 eine Verkürzung der Zeit zwischen den
I-Frames bei der MPEG-Komprimierung beschrieben, wodurch jedoch die
Kodierungseffizienz reduziert wird. Es wird deshalb an besseren Lösungsmöglichkeiten
zur Reduzierung der Kanalwechselzeiten geforscht. Einen ersten Entwurf gibt es dazu
inzwischen von der ISMA; im Dokument „Fast channel changing in RTP“171 werden nach
einer Problemanalyse verschiedene Lösungsansätze vorgeschlagen, um einen
schnelleren Kanalwechsel zu ermöglichen. Eine der am einfachsten zu realisierenden
Lösungsvorschläge ist das „Predicitve Tuning“.172 Bei diesem Verfahren wird versucht
vorauszusagen, welchen Kanal der Endkunde als nächstes auswählen wird und kann auf
dieser Basis den vorausgesagten Kanal frühzeitig bereitstellen. Da beim Durchschalten
das vorherige und nächste Programm des Nutzers immer das gleiche ist, müssen bei
diesem Verfahren also diese zwei Programme zusätzlich übertragen werden. Dies benötigt
169 Vgl. [ATIS06c], S. 27 und [Inte07a], S. 6 170 Vgl. [ATIS06c], S. 19 171 Vgl. [ISMA06a] 172 Vgl. [ISMA06a], S. 8
3 Problemfelder und Lösungsansätze 75
jedoch zusätzliche Bandbreite für jedes Endgerät und ist damit nicht für die derzeit
verwendeten Breitbandzugänge mit ADSL-Technik geeignet. Für zukünftige Anwendungen
unter Nutzung der VDSL-Technologie könnte dieses Verfahren jedoch eingesetzt werden.
Der Vorteil ist dabei die einfache Umsetzung, da hierzu lediglich Anpassungen auf der
Teilnehmerseite notwendig sind und keine zusätzlichen Protokolle erforderlich sind.
3.7 Middleware
3.7.1 Anforderungen an zukünftige Middleware-Lösungen
Die heutigen Middleware-Lösungen sind typischerweise rein proprietäre Lösungen, die
speziell für die Anforderungen eines konkreten IPTV-Anbieters entwickelt wurden und auf
eine begrenzte Nutzerzahl ausgelegt sind. Dieses Vorgehen war in einem ersten Schritt
auch notwendig, da nur so eine schnelle Lösung entwickelt werden konnte.
Für die zukünftigen Middleware-Lösungen sind jedoch eine Reihe von Richtlinien zu
beachten, um für den Einsatz bei verschiedenen Anbietern gerüstet zu sein und um
flexibel an die ständig wachsenden Markanforderungen angepasst werden zu können. In
einem Interview mit Joly Benoit vom Middleware-Anbieter Thomson werden hierzu
konkrete Anforderungen aufgezählt:173
Zu den aktuellen Entwicklungen zählen neue Technologiestandards […] [wie]
das optimierte Management [von] EPGs und [das] schnelle Senderumschalten.
Ein Hauptkriterium bei der Auswahl der IPTV-Middleware sollte eine hohe
Skalierbarkeit sein. Nur so lassen sich steigende Nutzerzahlen ebenso
bewältigen wie neu hinzukommende erweiterte, interaktive Dienste. Lösungen,
die auf offenen Standards basieren, sind für Netzbetreiber hier eindeutig die
klügste Investition. Kurzfristig gesehen bedeutet das eine IPTV-Middleware,
die sich schnell an die Informations- und Abrechnungssysteme der TK-
Anbieter anbinden lässt sowie an Drittanbieter-Anwendungsserver für die
Bereitstellung von Komplettpaketen wie Triple Play. […] Wir konnten
außerdem beobachten, dass zu den wichtigsten Auswahlfaktoren der
Endkunden für ein bestimmtes IPTV-Angebot die Anwenderfunktionen, Grafik
und Bedienerfreundlichkeit des TV-Portals zählen.
173 Vgl. [Witz07a], S. 3. Aussagen im Interview mit Joly Benoit vom Middleware-Anbieter Thomson
3 Problemfelder und Lösungsansätze 76
3.7.2 Zukünftige Anwendungen
Durch den bei IPTV über den Breitbandzugang vorhandenen Rückkanal vom Endkunden
zum Service Provider werden eine Vielzahl neuer Anwendungen möglich. Deren
Umsetzung ist die Aufgabe der Middleware-Anbieter. Auf diesem Gebiet sind deshalb
weitere Forschungsarbeiten und Standardisierungen notwendig, insbesondere die
Definition einheitlicher Programmier-Schnittstellen (APIs). Nur so können eine Vielzahl von
neuen Anwendungen unterschiedlicher Software-Firmen miteinander kombiniert werden.
Bei den heute von einem IPTV Service Provider angebotenen IPTV-Lösungen kommt die
zugehörige Middleware mit allen benötigten Anwendungen wie EPG, PVR und VoD noch
von einem einzigen Midleware-Anbieter. Dies ist bei der begrenzten Zahl der
Anwendungen noch möglich. Mit einer steigenden IPTV-Teilnehmerzahl und neuen
Anwendungen wird aber bald der Punkt erreicht sein, an dem die APIs als offene
Standards zur Verfügung stehen müssen. Erst dann können verschiedene Middelware-
Anbieter zusammenarbeiten und einzelne Middleware-Komponenten für den gleichen
Service Provider anbieten. Damit wird die Monopolstellung der großen Middleware-
Anbieter aufgehoben und kleinere Anbieter haben die Chance einzelne Software-
Komponenten anzubieten.
Neben den bereits heute neben den TV-Programmen angebotenen zusätzlichen
Anwendungen (vgl. Abschnitt 1.6.1.2) gibt es bereits viele Ideen für mögliche neue
Middleware-Anwendungen und Nutzungsmodelle. Im Folgenden sind einige Beispiele
aufgelistet:174
• Mediatheken und Web-Portale, z.B. von TV-Sendern oder Fußballvereinen (TV-Club-
Portal) auf dem Fernseher einsehen
• Medieninhalte problemlos im TV-Programm, in der Online-Videothek oder in den
aufgenommenen TV-Sendungen suchen
• Direkt über die Fernbedienung interaktiv abstimmen oder Quizfragen beantworten
• E-Mail, Chats oder eingegangene Anrufe direkt am Fernseher einsehen und abrufen
• Lotto-TV-Portal: Lottoscheine am Fernseher ausfüllen und nach Ziehung der
Lottozahlen dort auch die Gewinne abfragen
• Suchmaschinen wie Google und Angebote wie Ebay am Fernseher nutzen
174 Vgl. [Witz07a], S. 1
3 Problemfelder und Lösungsansätze 77
Die ATIS hat ebenfalls bereits eine Reihe neuer Anwendungen identifiziert (siehe Tabelle
3.2, Phase 2 und 3), zu denen weitere Forschungsarbeiten und Standardisierungen
notwendig sein werden. Ein besonderes Interesse ist dabei in der Kategorie Werbung
(engl. Advertising) zu erkennen, da hier der größte wirtschaftliche Nutzen durch neue
Einnahmequellen aus Sicht der Anbieter vorhanden ist.
Tabelle 3.2: IIF Prioritätenliste nach Phasen175
175 Quelle: [ATIS05], S. 3
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 78
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich Im Kapitel 2 wurde der Stand der Forschung beschrieben, der derzeit für die Realisierung
von IPTV angewandt wird. Parallel dazu gibt es weitere Forschungsaktivitäten mit den
Zielen, den Umsatz mit neuen IPTV-Diensten auszubauen und den Erlös zu steigern. Die
Forschungen konzentrieren sich dabei derzeit vor allem auf die folgenden Bereiche:
• Optimierung der Netzwerkinfrastruktur der Netzbetreiber
• IPTV-Erweiterungen im Heimnetzwerk
Die Forschungen zur Optimierung der Netzwerkinfrastruktur der Netzbetreiber wurden
bereits in Abschnitt 3.2 mit den Arbeiten zum Next Generation Network beschrieben. Im
vorliegenden Kapitel werden speziell die aktuellen und zukünftigen IPTV-Entwicklungen im
Heimbereich analysiert.
Ausgehend vom Stand der Technik in Abschnitt 4.1 werden in Abschnitt 4.2 die zu
erwartenden, neuen Anwendungsszenarien analysiert. Daraus ergeben sich eine Reihe
neuer Anforderungen an die Geräte im Heimbereich. Weiterhin wird der Aufbau eines
komplexen Heimnetzwerkes erforderlich, zu dem geeignete Technologien standardisiert
werden müssen. In Abschnitt 4.3 werden dazu die aktuell von den Industrieunternehmen
und Forschungsbereichen diskutierten Lösungsansätze aufgezeigt und bezüglich ihrer
Eignung für IPTV-Anwendungen bewertet. Abschließend werden in Abschnitt 4.4
Lösungsvorschläge für die mögliche zukünftige Entwicklung gemacht.
4.1 Stand der Technik
Die heute vermarkteten IPTV-Angebote beschränken sich zunächst nur auf die
Grundfunktionalität zur Bereitstellung von Fernsehdiensten als Live-TV oder VoD über
einen Breitbandzugang. Als Übertragungstechnik wird in den meisten Fällen die in
Abschnitt 2.6.2.1 beschriebene ADSL-Technologie verwendet. Aus Marketingsicht müssen
die IPTV-Angebote konkurrenzfähig zu bestehenden Fernsehangeboten über Kabel oder
Satellit sein. Deshalb erfolgt die Übertragung von Fernsehprogrammen mindestens in
SDTV-Qualität (vgl. Abschnitt 2.5.2), wobei im Falle von Live-TV die gleichzeitige Nutzung
an mehreren Fernsehgeräten innerhalb eines Haushalts möglich sein soll. In Abbildung 4.1
ist eine heute typische Installation für ein Heimnetzwerk am Beispiel des deutschen IPTV-
Anbieters Hansenet dargestellt. Der vorhandene Telefonanschluss wurde dabei zwischen
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 79
der TAE-Telefondose176 und dem Telefon durch einen sogenannten Splitter aufgeteilt, um
die Breitbandsignale aus dem Telefonsignal herauszufiltern.
Das Residential Gatway (kurz RG, im Bild als Modem bezeichnet) übernimmt
anschließend die Demodulation der Daten und die Bereitstellung als Ethernet-Daten.
Diese werden über ein Ethernet-Kabel direkt mit der IP-Set-Top-Box und dem PC
verbunden. Die Installation von weiteren IP-Set-Top-Boxen und Szenarien zu deren
Vernetzung in mehrere Räume wird hier noch nicht betrachtet.
Die IP-STB übernimmt die hier Dekodierung und Steuerung der Streaming-Daten stellt die
Videodaten für das TV-Gerät bereit.
Es ist anzumerken, dass die derzeitigen IPTV-Lösungen wie im diesem Beispiel immer ein
sehr einfaches Heimnetzwerk skizzieren. Es wird dabei nur der Anschluss eines einzigen
TV-Gerätes angenommen. Weiterhin wird angenommen, dass die zu vernetzenden Geräte
räumlich nahe zusammenstehen, so dass eine direkte Verkabelung möglich ist.
Abbildung 4.1: Heimnetzwerk am Beispiel des IPTV-Providers Alice Home TV177
4.2 Neue IPTV-Anwendungen
Durch das Angebot neuer Breitbanddienste wie IPTV, VoIP oder Onlinespiele gibt es eine
Reihe weiterer Geräte im Haushalt, die einen Breitbandanschluss benötigen. Zu den
Hauptanwendungen zählt das Angebot von IPTV-Diensten, bei denen das Endgerät nicht
der PC ist, sondern die IP-STB, an der ein TV-Gerät angeschlossen ist. Weiterhin ist es
auch denkbar, neue Dienste über den Breitbandanschluss an mobile Geräte oder an eine
Spielkonsole zu übertragen. Durch diese neuen Anwendungen ergeben sich neue
Herausforderungen für deren Vernetzung und Koexistenz im Heimbereich, da ein
176 „Die Telekommunikations-Anschluss-Einheit (TAE) ist eine in Deutschland […] benutzte
Steckerart bei analogen Telefonanschlüssen […].“ Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/TAE 177 Quelle: http://www.iptv-anbieter.info/iptv-provider/alice-hometv-iptv.html
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 80
Breitbandanschluss nun nicht mehr nur für den Internetzugang von einem PC genutzt wird,
sondern von vielen unterschiedlichen Geräten mit unterschiedlichen Eigenschaften wie
z.B. der Rechenleistung oder Videoauflösung des Bildschirms.
4.2.1 Szenario zur Heimvernetzung
Damit neue IPTV-Lösungen für den Heimbereich entwickelt werden können, muss
zunächst analysiert werden, welche Anwendungsszenarien es in einem typischen
Haushalt zur Nutzung von IPTV-Diensten zukünftig bestehen. Bei der Analyse können
jedoch die IPTV-Anwendungen nicht alleine betrachtet werden, da in einem Haushalt
neben einem oder mehreren TV-Geräte typischerweise weitere Multimedia-Geräte
vorhanden sind, die einen Breitbandzugang nutzen. Die Industrie-Organisation Home
Gateway Initiative (HGI)178 hat deshalb eine Spezifikation mit technischen Anforderungen
für Home Gateways (HGs) veröffentlicht.179 Hier werden zunächst konkrete
Anwendungsfälle zur Nutzung verschiedener Multimedia-Dienste beschrieben, aus denen
dann die technischen Anforderungen für die Integration des HGs mit den Heimgeräten,
Netzwerken, Diensten, öffentlichem Netzwerkzugang und Server abgeleitet und
beschrieben werden. In dieser Spezifikation werden unter anderem auch IPTV-
Anwednungen betrachtet. Die beschriebenen Anwendungsfälle basieren dabei auf einer
konkreten Situation: Eine Familie, bestehend aus zwei Erwachsenen und zwei Kindern
wohnt in einem Haus wie in Abbildung 4.2 dargstellt und nutzt einen Breitbandzugang von
einem Netzbetreiber.
178 Die Home Gateway Initiative (HGI) ist eine gemeinnützige Organisation, die gegründet wurde,
um Richtlinien und Spezifikationen für Breitband-Netzübergänge (engl. Broadband Home Gateways ) zu definieren. Vgl. Homepage der HGI unter http://www.homegatewayinitiative.org
179 Vgl. [Home06]. Auf die Funktionen des Home Gateways wird in Abschnitt 4.3.3 eingegangen.
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 81
Abbildung 4.2: Referenzhaus nach Vorstellung der Home Gateway Initiative180
In dem Dokument werden folgende konkrete Anwendungsfälle für IPTV beschrieben:181
• Mehrere IPTV Kanäle werden gleichzeitig von unterschiedlichen Familienmitgliedern
und von unterschiedlichen Geräten (zwei TV-Geräte, ein PC) innerhalb des Hauses
genutzt.
• Wiedergabe eines zuvor aufgenommen Films. Der Film wurde dabei auf einer IP-STB
aufgenommen, wird aber an einem Gerät abgerufen, das nicht direkt über eine digitale
Video-Schnittstelle, z.B. HDMI (High Definition Multimedia Interface) mit dieser IP-STB
verbunden ist.
• Das Home Gateway soll die Funktion eines Media Servers182 übernehmen. Auf
diesem können Multimedia-Inhalte wie Bilder oder Videos gespeichert werden, die von
unterschiedlichen Geräten im Haus abgerufen werden können.
180 Vgl. [Home06], S. 11 181 Vgl. [Home06], S. 12
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 82
• Externer Zugriff auf gespeicherte Multimediadaten. Der Sohn der Familie möchte die
Möglichkeit haben, auf seinem PC gespeicherte Fotos von dem PC seines Freundes
an einem entfernten Ort zuzugreifen. Das Home Gateway soll dabei die notwendigen
Sicherheitsmaßnahmen bereitstellen.
4.3 Neue Anforderungen und Lösungsansätze
Durch die zu erwartenden neuen IPTV-Anwendungen, die im vorigen Abschnitt 4.2
beschrieben wurden, ergeben sich eine Reihe neuer Anforderungen und
Herausforderungen für das Heimnetzwerk:
• Bereitstellung geeigneter Transportmedien mit garantierter Übertragungsqualität
• Zentrales Bandbreiten-Management für ein komplexes Heimnetzwerk
• Erarbeitung von Verfahren zum Gerätemanagement zur Vereinfachung der
Konfiguration und Überwachung
• Erweiterungen im Residential Gateway
• Entwicklung von Methoden zur Kommunikation unterschiedlicher Multimediageräte
untereinander innerhalb des Heimnetzwerkes
In den folgenden Abschnitten werden diese neuen Anforderungen hinsichtlich der IPTV-
Realisierung analysiert und geeignete Lösungsansätze aufgezeigt.
4.3.1 Transportmedien für das Heimnetzwerk
Zu den grundlegenden Anforderungen für die IPTV-Verbreitung in einem Heimnetzwerk
zählt die Bereitstellung geeigneter Transportmedien mit garantierter Übertragungsqualität.
Die Herausforderung ist dabei, die physikalische Verbindung zwischen dem Residential
Gateway als zentralen Vermittlungspunkt des Breitbandzugangs und den Endgeräten wie
der IP-STB herzustellen. Während das RG typischerweise in der Nähe des
Breitbandzugangs installiert wird und die IP-STB in direkter Nähe des TV-Gerätes, sind
das RG und die IP-STB meistens nicht am gleichen Ort bzw. im gleichen Raum. Hier sind
deshalb größere Entfernungen innerhalb eines Hauses zu überbrücken.
182 Zum Media Server siehe auch Abschnitt 4.4.2
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 83
Als Lösungsmöglichkeiten zum Aufbau des benötigten Heimnetzwerkes bieten sich
mehrere Lösungen an. Die Datenübertragung ist technisch über verschiedene
standardisierte physikalische Übertragungsmedien möglich, z.B. über eine Ethernet-
Verkabelung, Funk, Stromnetz, Telefonleitungen, Antennenkabel oder Glasfaser. Für die
Übertragung von Multimedia-Daten, speziell die hier betrachteten IPTV-Video-Streams,
bestehen dabei besondere Anforderungen an die Übertragung, wie eine gesicherte
Übertragung mit geringer Fehlerrate und eine garantierte Mindestbandbreite. Im
Folgenden werden mögliche Lösungsansätze zur Heimvernetzung beschrieben und
bezüglich der Eignung speziell für IPTV-Anwendungen analysiert.
4.3.1.1 Ethernet-Verkabelung
Bei dem in Abschnitt 4.1 dargestellten Stand der Technik besteht das Netzwerk nur aus
einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen dem RG und einer einzelnen IP-STB. Diese
wird mit einem Ethernet-Kabel nach IEEE Standard 802.3183 hergestellt. Das RG
ermöglicht dabei prinzipiell die Verbindung mehrerer Geräte in Stern-Topologie, bei dem
nach heutigem Stand der Technik über jede Verbindung die Daten typischerweise mit
einer festen Datenrate von 100 Mbit/s184 übertragen werden. Jedes angeschlossene Gerät
hat somit eine garantierte Datenrate mit einer niedrigen Fehlerwahrscheinlichkeit auf
dieser Teilstrecke.
Für die Übertragung von Streaming-Daten zur IP-STB ist diese Verbindung optimal
geeignet, da hier selbst bei einer HDTV-Auflösung nur ca. 12 Mbit/s185 für ein Gerät
benötigt werden. Für den Endnutzer ist diese Lösung jedoch nicht ideal. Eine Ethernet-
Verkabelung wir heute typischerweise in Bürogebäuden zur Vernetzung von PCs
eingesetzt. In einem Haushalt existiert eine solche Verkabelung jedoch nicht, so dass mit
dieser Lösung zur Heimvernetzung zunächst eine komplette Verkabelung im gesamten
Haus installiert werden muss, was für den Nutzer mit zusätzlichen Aufwänden und Kosten
verbunden ist. Deshalb wird an der Erforschung und Standardisierung von alternativen
Lösungen zur Vernetzung der Multimediageräte in einem Haushalt gearbeitet. Zu den
derzeit priorisierten Technologien für die IPTV-Übertragung zählen dabei die im Folgenden
beschriebene Funkübertragung und die Übertragung über das Stromnetz.
183 Ethernet ist eine kabelgebundene Datennetztechnik für lokale Datennetze und ist in der
Standard-Familie IEEE 802.3 standardisiert. Vgl. http://www.ieee802.org/3/ 184 Ethernet-Übertragungen mit 100 Mbit/s werden auch als Fast-Ethernet bezeichnet 185 Vgl. Abschnitt 2.5.3: 10Mbit/s für HDTV bei MPEG-4 AVC + 20% IP-Kapselung
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 84
4.3.1.2 Wireless Local Area Network (WLAN)
Die derzeit priorisierte Lösung zur Datenübertragung über eine Funkverbindung ist mit
einem Wireless Local Area Network (WLAN)186 möglich. WLAN-Verbindungen werden
bisher häufig zur Anbindung eines PCs an den Router genutzt, wenn eine Ethernet-
Verkabelung nicht möglich ist. Bei einer heute üblichen WLAN-Verbindung nach dem
WLAN-Standard IEEE Std 802.11g187 beträgt die maximale Datenrate ca. 54 Mbit/s.188
Diese reduziert sich jedoch in Abhängigkeit von den Gegebenheiten der
Übertragungsstrecke wie Entfernung und Dämpfungen durch Hindernisse wie Wände. Es
kann deshalb bei ungünstigen Übertragungsbedingungen zu einer Unterschreitung der für
IPTV benötigten Mindestbandbreite kommen und somit zu sichtbaren Bildstörungen. Ein
weiteres Problem bei dem 802.11g Standard ist, dass in diesem keine QoS-Maßnahmen
standardisiert sind, so dass eine Priorisierung für Video-Streams nicht möglich ist. Da die
damit zu erwartenden Qualitätseinbußen vom Endkunden nicht akzeptiert werden, ist eine
WLAN-Verbindung mit dem aktuellen 802.11g-Standard nicht hinreichend für IPTV
geeignet.
Eine besser geeignete Lösung zur IPTV-Übertragung wird jedoch gerade von der IEEE mit
dem Nachfolgestandard 802.11n189 erarbeitet. Auf deren Basis sind bereits seit kurzem
erste Produkte auf dem Markt, obwohl der Standard noch nicht endgültig abgeschlossen
ist. Dieser ermöglicht gegenüber 802.11g deutlich höhere Datenraten mit bis zu 540 Mbit/s
sowie die benötigten Erweiterungen zur Sicherstellung der QoS und eignet sich deshalb
für die IPTV-Übertragung. Die Wifi-Alliance beschreibt die Eigenschaften des neuen
Standards wie folgt:190
The 802.11n standard promises to achieve as much as 5x the throughput and
up to double the range over legacy 802.11 a/b/g technology. At this level of
throughput and range performance, 802.11n is expected to support multimedia
applications in the home, with the ability to transport multiple high-definition
186 WLANs sind von der IEEE 802.11 Familie standardisiert. Vgl.
http://grouper.ieee.org/groups/802/11 187 Vgl. [Inst03] 188 Vgl. http://www.wi-fi.org/knowledge_center_overview.php?type=3 zur Definition von 802.11g:
„An IEEE standard for a wireless network that operates at 2.4 GHz Wi-Fi with rates up to 54Mbps.“
189 Vgl. http://www.wi-fi.org/knowledge_center_overview.php?type=3 zur Definition von 802.11n: „A taskgroup of the IEEE 802.11 committee whose goal is to define a standard for high throughput speeds of at least 100Mbps on wireless networks. The standard is expected to be ratified by 2007. Some proposals being fielded by the taskgroup include designs for up to 540 Mbps.“
190 Vgl. http://www.wi-fi.org/files/kc/WFA_802_11n_Industry_June07.pdf, S. 2
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 85
(HD) video streams through the house, while at the same time accommodating
Voice over Internet Protocol (VoIP) streams and data transfers for multiple
users with high Quality of Service (QoS) and latest generation security
protections in place.
4.3.1.3 Power Line Transmission (PLT)
Eine weitere Möglichkeit zum Aufbau eines Heimnetzwerkes bietet der HomePlug AV
Standard.191 Mit diesem Standard ist eine Datenübertragung über die Stromleitungen des
Hauses möglich (engl. Power Line Transmission, PLT). Die Eigenschaften der HomePlug
AV Technologie werden auf der Homepage der Homeplug Powerline Alliance
folgendermaßen zusammengefasst:192
HomePlug AV was designed to support the high-bandwidth and low-latency
demands of several simultaneous streams of HDTV and VoIP, made
concurrently available in over 90% of power outlets in a home. The target
applications are in-home distribution of audio-video in home-theater and data-
networking environments. […] After overhead considerations, the MAC layer
will support over 100Mbps.
Die genannte Datenrate eignet sich somit für die Übertragung von IPTV-Daten zu den
Geräten in verschiedenen Räumen. Die Firma devolo bietet dazu bereits ein geeignetes
Produkt an, das vom portugiesischen IPTV-Anbieter Sonaecom eingesetzt wird:193
Das portugiesische Telekommunikationsunternehmen Sonaecom - Teil der
Sonae Group - hat sich für die devolo dLAN Highspeed Inhouse Powerline
Adapter entschieden, um künftig ihre ClixSmarTV-Kunden daheim mit IPTV zu
versorgen. Die dLAN Adapter von devolo transportieren die IPTV Signale vom
DSL-Modem durch das hauseigene Stromnetz zu einer TV Set-Top Box. […].
devolo Adapter basieren auf der HomePlug Technologie. Dies ist ein
internationaler Standard, der von Unternehmen wie u.a. Sony, Samsung, Intel
und Motorola unterstützt wird.
In Abbildung 4.3 ist das Funktionsprinzip dargestellt. Die Ethernet-Verbindung zwischen
dem RG (im Bild: Modem) und der IP-Set-Top-Box wird dabei aufgetrennt und zwischen
191 Vgl. http://www.homeplug.org/home 192 Vgl. http://www.homeplug.org/about/faqs 193 Vgl. http://www.devolo.de/de_DE_bs/presse/2007-04-17-537.html
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 86
den zwei dLAN-Adaptern über das Stromnetz übertragen, welche jeweils in eine
Steckdose im Haus gesteckt werden.
Abbildung 4.3: Datenübertragung über das Stromnetz194
4.3.2 Komplexes Heimnetzwerk mit Bandbreiten-Management
Die Abbildung 4.4 stellt gegenüber dem in Abschnitt 4.1 stark vereinfachten Heimnetzwerk
einen Lösungsansatz für ein Heimnetzwerk dar, mit dem die in 4.2.1 beschriebenen
Anwendungsszenarien realisiert werden können. Wie dargestellt müssen unterschiedliche
Multimediageräte wie Spielkonsolen, PCs, VoIP-Telefone und IP-Set-Top-Boxen
gleichzeitig über das Residential Gateway auf einen Dienst über das Internet zugreifen.
Die hier aufgezeigten Datenpfade verdeutlichen die Komplexität der Heimvernetzung.
Hierbei ist vor allem zu beachten, dass die von jedem Gerät geforderte Mindestbandbreite
zu jeder Zeit garantiert ist und es nicht zu Engpässen bei der Übertragung kommt. So ist
z.B. für die Übertragung von Live-TV bei IPTV eine garantierte Mindestbandbreite
erforderlich. Wird diese auch nur kurzzeitig unterschritten, sind die Auswirkungen sofort
durch Bildfehler sichtbar (vgl. Abschnitt 2.7.3).
Das Problem bei der gleichzeitigen Nutzung mehrerer Geräte an einem gemeinsamen
Breitbandanschluss ist dabei insbesondere die begrenzte Bandbreite, die nicht
ausreichend ist, um alle Anwendungen gleichzeitig mit der maximalen Bandbreite zu
bedienen. Während auf den Teilstrecken innerhalb des Heimnetzwerkes die Datenrate
durch die Ethernet-Verkabelung auf 100 Mbit/s begrenzt ist, hat der Breitbandzugang eine
deutlich geringere Bandbreite (vgl. Abschnitt 2.6.2). Es ist somit möglich, dass die Summe
aller angeforderten Datenraten die verfügbare Datenrate des Breitbandzugangs bei
weitem überschreitet.
194 Quelle: http://www.devolo.de/de_DE_cs/produkte/dlan/dlan200avsk.html
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 87
PLT: Power Line Transmission HG: Home Gateway (erweitertes Residential Gateway) Access: Breitbandzugang
Abbildung 4.4: Bandbreitenengpässe im komplexen Heimnetzwerk195
4.3.2.1 Quality of Service Maßnahmen
Zur Lösung des Bandbreitenproblems ist es erforderlich, dass im Residential Gateway
eine Bandbreitenverwaltung implementiert wird. Diese ermöglicht es, eine
Bandbreitenreservierung für kritische Dienste wie IPTV und gleichzeitig Begrenzungen für
andere Dienste festzulegen. Die Konfiguration dieser Werte kann dabei mit Hilfe des in
Abschnitt 4.3.4.1 beschriebenen Datenmodells TR-104 vom Service Provider
vorgenommen werden.
Zur technischen Umsetzung der QoS-Maßnahmen gibt es verschiedene Möglichkeiten:196
• Priorisierung von Datenpaketen auf Schicht 2 (MAC-Ebene) mittels VLAN-Tagging
(IEEE802.1p-Standard)
195 Quelle: [Home06], S. 38 196 Vgl. [Home06], S. 39-42
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 88
• Priorisierung von Datenpaketen auf Schicht 3 (IP-Ebene) mittels DSCP-Markierungen
(siehe Abschnitt 2.8.1)
• Priorisierung von Datenströmen nach Diensten auf Anwendungsebene
Die bisher eingesetzten QoS-Maßnahmen basieren auf den ersten zwei Verfahren der
Priorisierung auf Schicht 2 und 3 des ISO/OSI-Schichtenmodells. Diese sind jedoch nicht
geeignet, um eine hinreichende Priorisierung bestimmter Streaming-Daten bzw. Dienste
wie IPTV sicherzustellen. Bei dem DSCP-Verfahren besteht das Problem, dass
verschiedene Dienste den gleichen DSCP-Wert benutzen könnten. Es ist somit keine
Klassifizierung nach Diensten möglich. Weiterhin erfolgt die Konfiguration in jedem
Endgerät separat und kann jederzeit vom Benutzer geändert werden, womit der
Mechanismus versehentlich oder auch absichtlich gestört werden kann. Bei der
Priorisierung durch Einfügen von VLAN-Tags kommt zusätzlich noch das Problem hinzu,
dass damit die Ethernet-Pakete länger werden und somit die benötigte Datenrate erhöht
wird. Außerdem werden Ethernet-Paktete mit VLAN-Tags nicht von allen Ethernet-
Switches weitergeleitet und es kommt in diesem Fall keine Datenverbindung zustande.
Zur Lösung des Problems ist also eine Priorisierung von Datenströmen nach Diensten
(z.B. VoIP, IPTV, FTP, HTTP) auf Anwendungsebene notwendig (engl. Traffic
Classification). Diese muss im RG als zentrale Instanz im Heimnetzwerk implementiert
werden. Es werden dabei alle Datenströme der verschiedenen Geräte auf
Anwendungsebene anhand verschiedener Datenfelder wie TCP/UDP-Portnummer,
Protokolltyp, IP-Quellen- und Zieladresse analysiert. Danach erfolgt eine Zuordnung in
Warteschlangen mit unterschiedlicher Priorität. Mit diesem Verfahren können im RG
genaue Priorisierungen nach Diensten und Geräten vorgenommen werden und
Grenzwerte wie eine minimal garantierte Bandbreite konfiguriert werden.
4.3.3 Erweiterungen im Residential Gateway
Ursprünglich war für einen Breitbandzugang im Heimbereich lediglich ein Modem197
notwendig, an welches ein einzelner PC angeschlossen werden konnte. Mit dem Bedarf,
am Breitbandanschluss auch mehrere PCs nutzen zu können, ist als erweiterte Funktion
ein Router198 notwendig, der die öffentliche IP-Adresse, die vom Service Provider
197 Mit einem Modem werden die digitalen Daten in für eine analoge Leitung geeignete Signale
umgewandelt (Modulation) und auf der anderen Seite wieder in digitale Daten umgewandelt (Demodulation).
198 Ein Router ist eine Netzwerkkomponente, die mehrere Rechnernetze miteinander koppelt
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 89
bereitgestellt wird, in mehrere lokale IP-Adressen umsetzen kann. Somit können in
Verbindung mit einem Ethernet-Switch und einem WLAN-Anschluss prinzipiell beliebig
viele Geräte über diesen Router mit dem Breitbandzugang verbunden werden und diesen
gleichzeitig nutzen. Die Kombination aus Modem und Router wird dabei auch als Internet-
Gateway oder Residential Gateway (RG) bezeichnet.
Durch diese neuen Möglichkeiten und die gleichzeitige Einführung neuer Dienste wie IPTV
oder VoIP-Telefonie ergeben sich nun erweiterte Anforderungen für das Residential
Gateway. Einen ersten Ansatz zur Standardisierung dieser speziellen Anforderungen für
das RG hat die HGI deshalb in der Spezifikation HGI V1.0 gemacht und dem RG den
Namen Home Gateway (HG) gegeben. Der Hauptunterschied zu einem RG ist dabei, das
die Verwaltung und die Sicherstellung der QoS vom Service Provider übernommen wird.
Das Home Gateway muss nach den Vorgaben der HGI unter anderem folgende
Anforderungen erfüllen:
• Bereitstellung von Fernverwaltungsfunktionen mittels TR-69-Standard (siehe Abschnitt
4.3.4)
• Proxy-Funktion (Proxy steht für engl. Stellvertreter) für Heimgeräte, die nicht direkt mit
dem Internet kommunizieren können
• Fernzugriffs-Funktion: Ein sicherer Zugriff auf Geräte im Heimbereich von außerhalb
des Heimbereiches ist mittels standardisierter Authentifizierungs-Mechanismen
möglich. Ein Zugriff ist so z.B. durch autorisierte Personen und den Service Provider
möglich
• QoS-Funktionen zur Priorisierung von Datenströmen wie z.B. die Video-Stremams für
IPTV-Dienste
Die Residential Gateways der neusten Generation unterstützen bereits diese Funktionen,
womit die technische Basis für neue IPTV-Dienste im Heimbereich geschaffen wurde. Die
Service-Provider haben nun die Möglichkeit, die Fernverwaltung mittels TR-69 anzubieten.
Durch den Fernzugriff wird es für den Heimnutzer möglich, seine Daten vom Home Media
Server auch von einem anderen Ort abzurufen. Damit ergeben sich eine Reihe neuer
Nutzungsmöglichkeiten. Der Nutzer könnte z.B. vom Breitbandzugang eines Freundes
einen Videofilm von seinem Home Media Server abrufen, um diesen gemeinsam
anzusehen.
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 90
4.3.4 Gerätemanagement
Die Erweiterungen zu einem Heimnetzwerk mit einer Vielzahl von Multimediageräten
stellen den Endkunden vor immer komplexere Aufgaben. Jedes Gerät benötigt eine
individuelle Konfiguration und muss überwacht werden. Der Nutzer möchte jedoch die
neuen IPTV-Dienste nutzen, ohne ein technisches Wissen über die Komplexität des
Heimnetzes und deren Konfiguration haben zu müssen. Das DSL-Forum beschäftigt sich
deshalb, wie bereits in Abschnitt 2.1.5.1 beschrieben, in der Arbeitsgruppe
„BroadbandHome“ mit der Fernwartung von Geräten im Heimbereich (engl. Customer
Premises Equipment, CPE). Ziel ist es, die Installation und den Support der Vielzahl neuer
Multimediageräte, die mit dem Internet verbunden sind, zu vereinfachen. Die gesamte
Steuerung, Konfiguration und Überwachung der Heimgeräte, darunter auch die IPTV-
Komponenten, soll dabei vom Service Provider übernommen werden.199 Das Rahmenwerk
dazu bildet der Standard TR-6984, in dem ein Protokoll zur Übermittlung von Informationen
zwischen einem Auto Configuration Server (ACS) beim Service Provider und den Geräten
beim Endkunden definiert wird, wie in Abbildung 4.5 dargestellt. Der ACS kann dabei auf
das Residential Gateway (in Abbildung 4.5 als B-NT bezeichnet) des Endkunden zugreifen
als auch direkt auf die Geräte hinter dem RG (in Abbildung 4.5 als LAN-Devices
bezeichnet).
Abbildung 4.5: Das CPE WAN Management Protocol200
Mit TR-69 stehen dem Service Provider folgende Funktionen zur Verfügung:
• Automatische Gerätekonfiguration während des Betriebs
199 Vgl. http://www.dslforum.org/learndsl/aboutiptv.shtml 200 Quelle: [BeSp04], S. 8
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 91
• Erstinstallation von Heimgeräten
• Konfiguration von anbieterspezifischen Parametern
• Versionsidentifikation und Software-Updates
• Diagnosefunktionen
4.3.4.1 Datenmodelle
Das Datenformat und die über das TR-69-Protokoll zu übertragenden Inhalte sind im
separaten Standard TR-10685 definiert. Soll ein Service Provider nun verschiedene
Heimgeräte der Endkunden wie z.B. IP-STB, Spielkonsole, VoIP-Telefon, DVD-Player
oder einen Home-Server verwalten, sind dabei jeweils unterschiedliche Daten
auszutauschen. Das DSL-Forum hat deshalb für verschiedene Heimgeräte eigene
Standards veröffentlicht, in denen die Datensätze (engl. Object Models) beschrieben
werden. In Abbildung 4.6 sind die Object Models im Überblick dargestellt. So sind die
Daten für das Residential Gateway im Standard TR-104 definiert und die Datensätze für
eine IP-STB werden gerade im Standardentwurf WT-135201 festgelegt.
Während die Steuerung (z.B. Gerätekonfiguration) automatisch über den ACS erfolgt,
kann der Service Provider jederzeit die Daten der Kundengräte vom Call Center über den
ACS abrufen (siehe Abbildung 4.6) und ggf. manuell steuernd eingreifen, um Probleme zu
beheben.
201 Vgl. [QuLu+07]
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 92
Abbildung 4.6: Datenmodelle für Multimediageräte im Heimbereich202
4.3.5 Gerätekommunikation
In Abbildung 4.7 ist die derzeitige Situation der Multimediageräte im Heimbereich
dargestellt. Es ist zu sehen, dass es zur Zeit drei Insellösungen gibt:
• Mobile Welt (engl. Mobile World): PDAs, Handys und Notebooks können
untereinander über Standards wie Bluetooth203 kommunizieren und Multimedia-Daten,
z.B. Fotos oder Video-Clips austauschen.
• Rundfunkgeräte-Welt (engl. CE Broadcast World): TV-Geräte,
Festplattenvideorekorder, DVD-Player und Stereoanlage sind miteinander verbunden.
• PC-/Internet-Welt: Der Heim-PC kann über die Universal Serial Bus (USB)-
Schnittstelle mit Peripheriegeräten wie Drucker oder einer digitalen Fotokamera
kommunizieren. Der Datenaustausch mit einer digitalen Videokamera erfolgt
typischerweise über die Firewire204 Schnittstelle.
202 Quelle: [Bouc06], S. 13 203 Bluetooth ist ein Industriestandard gemäß IEEE 802.15.1 für die drahtlose Funkvernetzung von
Geräten über kurze Distanz. 204 Vgl. http://www.firewire-infos.de/: „Der Industriestandard IEEE-1394 wurde 1995 festgelegt und
ist am Markt auch unter den Bezeichnungen Firewire (Apple) und Sony i.Link bekannt.“
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 93
Abbildung 4.7: Insellösungen im Heimbereich205
Innerhalb dieser Inseln gibt es bereits Standards und Protokolle zur Kommunikation dieser
Geräte untereinander. Zwischen den drei Welten gibt es jedoch noch keine Verbindung.
Es ergibt sich aus der dargestellten Situation die erweiterte Anforderung zur Entwicklung
von Methoden zur Kommunikation unterschiedlicher Multimediageräte untereinander
innerhalb des Heimnetwerkes. Mit der angestrebten Medienkonvergenz eröffnen sich neue
Möglichkeiten. Es können somit z.B. Multimediainhalte wie gespeicherte Bilder oder
Videos von einem Gerät zum anderen übertragen werden.
Zur Erarbeitung der technischen Lösungen haben sich zwei Industrie-Allianzen gebildet:
• Universal Plug and Play (UpnP) Forum
• Digital Living Network Alliance (DLNA)
Die von diesen Allianzen erarbeiteten Lösungsvorschläge und Standards werden im
Folgenden erläutert und hinsichtlich des Nutzens bei dem Einsatz für IPTV bewertet.
4.3.5.1 Universal Plug and Play (UpnP)
Das UpnP-Forum206 als Zusammenschluss verschiedener Industrieunternehmen hat eine
Reihe von Standards zur Vernetzung unterschiedlicher Geräte im Heimbereich
geschaffen: UpnP-fähige Computer, Fernseher, Multimedia- und Haushaltsgeräte
erkennen sich dabei automatisch ohne aufwändige Konfiguration durch den Anwender.
205 Quelle [Digi07], S. 3 206 Siehe Homepage des UpnP-Forum unter http://www.upnp.org
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 94
Ein weiteres verbreitetes Einsatzfeld von UpnP ist die Verteilung von Multimediainhalten
im lokalen Netzwerk. Die Bereitstellung erfolgt dabei mit Hilfe eines UPnP-Media-Servers.
Entsprechende Endgeräte, die UPnP-Media-Renderer, können die Inhalte des Servers
durchsuchen, filtern, sortieren und wiedergeben. Welche Formate wiedergegeben werden,
hängt dabei vom Endgerät ab.
Die ursprünglichen Anwendungen sind bisher der Austausch kleiner Datenmengen wie
Bilder oder Kurzvideos. UpnP könnte aber auch als Basis für neue IPTV-Anwendungen
genutzt werden, wobei die IPTV-Streams z.B. wie bei VoD auf der IP-STB gespeichert
werden und mittels UpnP von einem mobilen Gerät abgerufen werden.
Eine konkrete Lösung zur Anwendung des UpnP-Standards hat das Fraunhofer-Institut
FOKUS bereit 2004 entwickelt:207
Das Fraunhofer-Institut FOKUS hat in Kooperation mit der TwonkyVision
GmbH einen Media- Server entwickelt, den UPnP-AV-Stack, der, installiert auf
jedem Gerät, die geräte- und herstellerunabhängige Kommunikation von
Settop-Boxen, MP3-Playern oder Videorekordern gewährleistet. Der Nutzer
kann nun z.B. auf verteilt abgelegte Multimediadaten zugreifen – die Settop-
Box im Wohnzimmer holt sich Bilder vom PC im Arbeitszimmer, der wiederum
auf Videos der Settop-Box zugreift, während der MP3-Player im Kinderzimmer
MP3-Dateien vom PC des großen Bruders abspielt. Zusätzlich wird die
formatunabhängige Verwaltung von Multimedia-Dateien im UPnP-Netz
möglich.
4.3.5.2 Bestrebungen zu interoperablen Geräten
Die Digital Living Network Alliance (DLNA)208 ist eine Industrie-Organisation führender
Unterhaltungselektronik-Hersteller, der Computerindustrie und Hersteller mobiler Geräte.
Diese teilen die Vision eines Netzwerks bestehend aus drahtgebundenen und drahtlosen
Unterhaltungselektronik-Geräten, die untereinander interoperabel sind. Mit diesem
vereinheitlichten Netzwerk soll es möglich sein, digitale Medien auszutauschen und
Multimediadienste auf beliebigen Geräten zu nutzen. Die DLNA konzentriert sich bei ihren
Arbeiten auf die Erstellung von Leitfäden, die auf offenen Industriestandards basieren, um
207 Vgl. http://www.iuk.fraunhofer.de/index2.html?Dok_ID=70&Sp=1&MID=294 208 Siehe auch Hompage der DLNA http://www.dlna.org/en/industry/home
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 95
eine industrieübergreifende Konvergenz der Dienste zu ermöglichen.209 So wird z.B. für
Erkennung und Steuerung von Multimediageräten auf die Standards der UpnP verwiesen.
Mit den Geräten, die den DLNA-Vorgaben entsprechen, eröffnen sich neue Möglichkeiten
der herstellerunabhängigen Multimedia-Kommunikation. Ein Videofilm könnte z.B. per VoD
auf der Festplatte des Media-Servers gespeichert werden und später mit einem DLNA-
fähigen TV-Gerät vom Media-Server abgerufen werden. Die DLNA hat ein eigenes
Dokument erstellt, in dem eine Reihe möglicher Anwendungsfälle beschrieben sind.210
Dieses bildet eine Grundlage für die Erstellung der technischen Anforderungen, die jedoch
noch nicht veröffentlich wurden bzw. nicht existieren. Es wird auch nicht im speziellen auf
die Anforderungen von IPTV-Diensten mit einer IP-STB eingegangen, sondern es steht
hier ein Media-Server im Zentrum. Hier sind also weitere Forschungsarbeiten zur
Integration von IPTV-Anwendungen zusammen mit den DLNA-fähigen Geräten und dem
Media-Server notwendig. So wäre ein mögliches Szenario für IPTV z.B., dass ein
Endkunde eine Fernsehsendung sowohl auf den TV-Gerät im Wohnzimmer sehen kann
also auch auf einem mobilen Endgerät, z.B. einem Handy.
4.3.5.3 DLNA-Zertifizierung
Zu den weiteren Aktivitäten der DLNA zählt die Zertifizierung von Produkte, die den DLNA-
Zertifizierungs- und Testanforderungen entsprechen. Hierzu gehören u.a. die
Unterstützung zur Wiedergabe bestimmter Medienformate wie JPEG211 für Bilder, LPCM212
für Audio und MPEG-2 bzw. MPEG-4 AVC213 für Video. Auf der DLNA-Homepage können
alle Produkte abgerufen werden, die das DLNA-Zertifikat haben. Für IPTV relevante
Produkte sind z.B. Home-Server, Festplatten-Videorekorder oder DVD-Player. Der Zugriff
kann dabei z.B. über eine LAN-, WLAN- oder eine Bluetooth-Verbindung erfolgen.
4.4 Mögliche weitere Entwicklung
Die in Abschnitt 4.3 beschriebenen Ansätze der Industrie-Allianzen HGI, DLNA und UpnP
bilden mit ihren Spezifikationen zu technischen Anforderungen eine gute Basis, um ein
Heimnetzwerk mit Multimediageräten aufzubauen. Die Forschung steht hier aber noch am
209 Vgl. [Digi07], S. 12 mit einer Übersicht bisher von der DLNA veröffentlichten Guidelines 210 Die Anwendungsfälle für DLNA-fähige Geräte sind in [Digi04] beschrieben 211 JPEG steht für Joint Photographic Experts Group und ist eine gebräuchliche Methode zur
Kompression von digitalen Bildern 212 LPCM (engl. Linear Pulse Code Modulation) ist eine Methode zur digitalen Kodierung von
Audio-Informationen 213 Vgl. [Digi07], S. 15
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 96
Anfang. Es sind bisher hauptsächlich Anforderungen identifiziert worden und bei den
spezifizierten Lösungen werden oftmals nur Architekturkonzepte beschrieben.
Insbesondere sind bisher nur wenige Szenarien beschrieben, welche die speziellen
Anforderungen für die Verteilung von IPTV-Inhalten beschreiben. Hierzu sind noch weitere
Forschungen notwendig. Von den Herstellern von IPTV- und Multimediageräten werden
hingegen derzeit eine Reihe neuer Lösungsansätze vorgestellt die zum Teil sogar schon
als Produkte vermarktet werden. Aus diesen kann man bereits einen Trend für die
mögliche Weiterentwicklung bei der Heimvernetzung erkennen. Einige dieser
Lösungsansätze werden im Folgenden aufgeführt.
4.4.1 Geräteintegration
Eines der grundsätzlichen Probleme ist die Vielzahl der Geräte, die der Endkunde zur
Nutzung eines Multimedia-Dienstes benötigt. Betrachtet man nur die Anforderungen zur
IPTV-Bereitstellung, so benötigt man neben einem Home Gateway für jedes TV-Gerät eine
IP-STB. Hinzu kommt noch ein digitaler Video-Rekorder (PVR), wenn man auch Filme
lokal speichern möchte. Ein möglicher nächster Entwicklungsschritt wäre deshalb eine
Integration mehrerer Geräte in einem Gerät. So könnte man z.B. in dem Home Gateway
einen PVR und eine IP-STB integrieren.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Gerätevielfalt ist die Bereitstellung eines
networked PVR (nPVR), eine Videorekorder-Funktion, die der Service Provider bereitstellt.
Somit spart der Nutzer den PVR ein.
Neben den Multimediageräten benötigt der Nutzer noch zusätzliche Komponenten
zumAufbau des Heimnetzwerkes wie WLAN-Adapter zur Funkübertragung oder die
Stromadapter bei einer Datenübertragung über das Stromnetz. Der nächste Schritt zur
Geräteintegration ist deshalb die Integration der wichtigsten Adapter direkt in die
Multimediageräte. Erste Produkte wurden dazu bereits angekündigt:214
Allerdings geht devolo noch einen Schritt weiter […]. Denn neben dem reinen
dLAN-Stromdatenadapter soll die HomplugAV-Technik auch in Settop-Boxen
integriert werden, was den Weg frei machen würde für ein HDTV-Vergnügen
via Stromnetzwerk.
214 Quelle: http://www.hdtv-online.de/hdtv-und-iptv-uber-die-stromleitung-streamen/03/2006/, unten
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 97
4.4.2 Home Media Server
Eine alternative Lösung für den Einsatz eines Home Gateways und der IP-STB könnte
zukünftig auch mit einem „Home Media Server“ realisiert werden. Es gibt bereits erste
Produkte am Markt, z.B. den Microsoft Home Server215 oder den Media-Receiver
Fritz!Media von AVM.216 Der Einsatzzweck dieser Geräte ist momentan die Bereitstellung
einer Server-Funktionalität im Heimbereich, auf dem Multimedia-Daten gespeichert
werden, die von beliebigen Heimgeräten abgerufen werden können. Der Fritz!Media
Server besitzt außerdem bereits die IP-STB-Funktion. Diese Entwicklung ist ein zweiter
Schritt zum Ausbau eines Heimnetzwerkes. Durch die Integration mehrerer Funktionen in
einem Gerät wird der Aufbau eines Heimnetzwerkes für den Nutzer vereinfacht, da nur
noch ein vorkonfiguriertes Gerät und das Home Gateway benötigt wird. Ein Media-Server
in Form eines PCs ist somit nicht notwendig.
Als nächster Schritt wäre auch die Integration des Home Gateways mit dem Media-Server
denkbar. Der Nutzer würde dann nur noch ein Gerät benötigen, um neben IPTV-Diensten
eine Reihe weiterer Dienste einfach nutzen zu können.
Der Nachteil bei dieser Lösung ist jedoch, dass das TV-Gerät am gleichen Ort wie der
Media-Server stehen muss. Bei einem Anschluss mehrerer TV-Geräte innerhalb eines
Haushaltes werden weiterhin zusätzliche IP-STB Geräte benötigt. Eine mögliche Lösung
für dieses Szenario wäre, die IP-STB-Funktion direkt in die TV-Geräte zu integrieren.
4.4.3 Spielkonsole mit IPTV
Eine weitere Entwicklung bei der Geräteintegration ist von den Entwicklern der
Spielekonsolen getrieben. Da die Geräte bereits alle technischen Voraussetzungen für
IPTV besitzen, ist es durch die Integration der IPTV-Middleware möglich, die IP-STB-
Funktion in die Spielekonsole zu integrieren. Die erste Produktankündigung wurde dazu
kürzlich von Microsoft bekannt gegeben:217
Auf der Intenational Consumer Electronics Show (CES) 2007 hat Microsoft
heute eine neue Technologie vorgestellt, die zwei seiner wegweisenden
Entertainment-Produkte, die Spielkonsole Xbox 360 und seine Software-
Plattform TV IPTV Edition, miteinander verknüpft. Auf diese Weise soll ein
215 Vgl. http://www.microsoft.com/windows/products/winfamily/windowshomeserver/features.mspx?
tab=At%20a%20glance 216 Vgl. http://www.avm.de/de/Produkte/FRITZ_Media/FRITZ_Media/index.html 217 Vgl. http://www.ffpress.net/Kunden/XBX/Meldungen/XBX87357/XBX87357.pdf
4 Entwicklung der IPTV-Nutzung im Heimbereich 98
bislang einzigartiges digitales Entertainmentangebot entstehen, das Nutzern
voraussichtlich Ende 2007 zur Verfügung stehen wird. Programmanbieter
werden Unternehmen sein, die TV-Services über Breitbandnetzwerke auf der
Basis der TV IPTV Edition Software entwickeln. […]
Als größtes Online-Netzwerk im Heimbereich wird Xbox Live den Kunden eine
riesige Palette von Community-Features zur Verfügung stellen, wie etwa Voice
Chat, das Senden und Empfangen von Text- und Sprachbotschaften sowie
den Zugang zum Xbox Live Marketplace – all das, während man dabei
gleichzeitig fernsieht.
Durch die hier beschriebene Integration der verschiedenen Multimedia-Anwendungen
entsteht also ebenfalls ein Home Media Server. Für einen IPTV-Provider entsteht nun ein
Vermarktungsvorteil, da er zusätzlich zu seinem IPTV-Angebot eine Spielekonsole
anbieten kann und gleichzeitig keine separate IP-STB bereitstellen muss.
5 Zusammenfassung und Fazit 99
5 Zusammenfassung und Fazit Mit der weltweiten Verbreitung der Breitbandzugänge zum Endkunden durch die DSL-
Technologie ist für die Telekommunikationsanbieter die technische Grundlage geschaffen
geworden, Fernsehdienste über ihre Netze anzubieten. Zur besseren Vermarktung wurde
dazu der Marketingbegriff IPTV eingeführt und konkurriert nun mit den etablierten
Fernsehangeboten über Kabel, Satellit oder Antenne. Nach den Prognosen der
Marktforschungsinstitute ist dabei in den nächsten Jahren globalen gesehen mit einem
starken Wachstum der IPTV-Teilnehmerzahlen zu rechnen. Da die IPTV-Technologie noch
sehr jung ist, fehlt es jedoch in Teilbereichen noch an technischen Standards zu deren
Umsetzung. Die durchgeführten Untersuchungen haben ergeben, dass die IPTV-Anbieter
deshalb mittlerweile ihre eigenen, größtenteils proprietären Lösungen entwickelt haben,
womit sie unter Beweis stellen konnten, dass ein konkurrenzfähiges Fernsehangebot auch
über die vorhandenen Telefonleitungen möglich ist. Mit der weiteren Verbreitung der IPTV-
Angebote ergeben sich jedoch nun weitere Anforderungen. Neben den Grundfunktionen
wie dem reinen Angebot von Fernsehprogrammen als Live-TV und VoD möchten die
IPTV-Anbieter nun weitere Zusatzdienste anbieten, wie z.B. interaktive Funktionen oder
Premiumdienste. Außerdem besteht der Bedarf nach kompatiblen, standardisierten
Schnittstellen zwischen den verschiedenen Beteiligten eines IPTV-Dienstes. Erst damit
wird es möglich, Teillösungen unterschiedlicher Anbieter zu kombinieren und neue
Geschäftsmodelle zu etablieren. Getrieben durch diese Anforderungen haben die
Industrieunternehmen in den letzten Jahren damit begonnen, in Arbeitgruppen erste IPTV-
Standards zu erarbeiten. Die genauere Analyse zu den Arbeitsfortschritten der IPTV-
Arbeitsgruppen hat gezeigt, dass die Arbeiten noch große Lücken aufweisen. Alle der
bisher veröffentlichten IPTV-Standards decken nur Teilbereiche zur technischen
Realisierung von IPTV-Lösungen ab oder die Lösungen sind auf einen speziellen Markt
zugeschnitten. Diese Einschränkungen haben inzwischen alle Beteiligten in den
verschiedenen Arbeitsgruppen erkannt und haben mit einem Austausch ihrer
Arbeitergebnisse in sogenannten Liaisons begonnen. Die erste umfassendste IPTV-
Standardisierung wurde im Jahr 2006 mit der ITU-T Arbeitsgruppe IPTV geschaffen. Mit
der weltweiten Beteiligung aller bisherigen Standardisierungs-Organisationen und IPTV-
Arbeitsgruppen soll nun ein internationaler IPTV-Standard erarbeitet werden, der alle
Bereiche abdeckt. Damit könnten erstmalig die Anforderungen nach international
standardisierten Schnittstellen umgesetzt werden. Nach über einem Jahr der
Zusammenarbeit in den ITU-T Arbeitsgruppen sind bisher jedoch noch keine Ergebnisse
sichtbar, sondern eine Sammlung einer Vielzahl von Arbeitsdokumenten. Bei einer
Analyse der Inhalte dieser Dokumente entsteht der Eindruck, als würden die Beitragenden
5 Zusammenfassung und Fazit 100
versuchen, auf ihre Anwendungen zugeschnittene Problemlösungen zu beschrieben statt
allgemeingültige Lösungen. Es zeigt sich auch, dass die Anforderungen sehr vielfältig sind.
Einige Aspekte sind schon durch bestehende Standards gut ausgearbeitet; in anderen
Bereichen gibt es noch gar keine einheitlichen Lösungen, so dass sich die Arbeitgruppen
hier noch in der Phase der Bestandsaufnahme bisher realisierter Lösungen befinden. Es
ist jetzt schon absehbar, dass es nicht möglich ist, bis zum geplanten Abschluss der
Arbeiten Ende 2007 einen einheitlichen Standard zu erarbeiten. Der Nutzen der SDO ist
trotzdem gegeben, da hier erstmalig alle bisherigen Lösungen gemeinsam diskutiert
werden und sich so die Lösungen langsam annähern können. In einem einzelnen
Standard kann eine IPTV-Lösung nicht spezifiziert werden. Es wäre aber schon ein gutes
Ergebnis, wenn sich bestimmte Teilstandards international durchsetzen würden. Bis dahin
werden aber voraussichtlich noch einige Jahre vergehen. Verschiedene Organisationen
haben bereits Anforderungslisten zusammengestellt und Zeitpläne veröffentlicht, in denen
die noch zu erarbeitenden bzw. zu standardisierenden Lösungen aufgeführt sind. Die
Entwicklung soll dabei nach Prioritäten in verschiedenen Phasen erfolgen.
Zusammenfassend lässt sich hier festhalten, dass mit den ersten veröffentlichten
Standards und Lösungen am Markt die technischen Grundlagen für eine weitere globale
Ausbreitung von IPTV geschaffen wurden. Mit diesem ersten Schritt hat die Industrie
jedoch erst einmal den aktuellen Stand der Technik erfasst, der teilweise aus proprietären
Lösungen der IPTV-Anbieter besteht welche bei den Netzwerkbetreibern durch eine
Erweiterung der bestehenden Infrastruktur realisiert wurde. Als nächster Schritt ist jedoch
bei den Netzwerkbetreibern ein Umbau zum beschriebenen Next Generation Network
zwingend notwendig, den die British Telecom bereits gestartet hat. Nur so können
langfristig die Betriebskosten gesenkt und IPTV-Angebote rentabel werden. Für das NGN
sind jedoch noch einige Forschungsarbeiten notwendig, denn in den aktuellen Arbeiten
sind bisher nur grobe Architekturen beschrieben.
Die zweite große Herausforderung für die nächsten Jahre ist der Ausbau der
Heimvernetzung. Die durchgeführte genauere Betrachtung zur Vernetzung des
Heimbereiches im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit hat ergeben, dass hier unbedingt
ein Handlungsbedarf zur Erarbeitung neuer technischer Lösungen besteht. In einem
typischen Haushalt werden bereits heute eine Vielzahl von unterschiedlichen
Multimediageräten und Diensten genutzt. Mit der Einführung von IPTV kommt nun für den
Nutzer ein weiterer Multimedia-Dienst mit zusätzlichen Geräten hinzu. Die heute
angebotenen IPTV-Lösungen mit einem sehr vereinfachten Netzwerk sind deshalb für
diese neuen Anwendungsszenarien nicht geeignet. Die aufgezeigten Konzepte der HGI für
ein komplexes Heimnetzwerk sind hierzu eine geeignete Lösungsmöglichkeit.
5 Zusammenfassung und Fazit 101
Die Arbeit hat weiterhin gezeigt, dass der Nutzer mit der Vielzahl von technischen Geräten
überfordert wird und dass in einem Haushalt mehrere Insellösungen entstehen, die
untereinander nicht kompatibel sind. Die von den Industrie-Organisationen HGI, DLNA und
DSL-Forum erarbeiteten Lösungsansätze sind dabei ein guter erster Schritt, um die neuen
Herausforderungen der Gerätevielfalt im Haushalt zu bewältigen. Insbesondere das von
der DLNA beschriebene Ziel, dass jeder Multimedia-Dienst auf jedem beliebigen Gerät an
jedem beliebigen Ort genutzt werden kann, ist jedoch derzeit noch eine Vision. Die
Analyse der bisherigen Forschungen zeigt jedoch, dass es keine technischen Hindernisse
gibt, diese Vision umzusetzen. Die grundlegenden Standards wie TR-69 oder UpnP
existieren bereits. Die Herausforderungen liegen hier wie bei der IPTV-Standardisierung in
der Harmonisierung und weiteren Detaillierung der verschiedenen Lösungsansätze.
Abschließend lässt sich festhalten, dass sich die Evolution der IPTV-Dienste noch in einer
sehr frühen Phase befindet, auch wenn seit mehreren Jahren erste Lösungen unter dem
Namen IPTV angeboten werden.
Literaturverzeichnis 102
Literaturverzeichnis [Alfo05] BENJAMIN ALFONSI ; IEEE COMPUTER SOCIETY (Hrsg.): I Want My IPTV : Internet Protocol Television Predicted a Winner 01.08.2007
[ATIS05] ALLIANCE FOR TELECOMMUNICATIONS INDUSTRY SOLUTIONS (ATIS) (Hrsg.): ATIS-0800003 : IPTV ARCHITECTURE ROADMAP, 2005. http://contributions.atis.org/UPLOAD/TMOC/TMOC/TMOC-2006-083.pdf 12.08.2007
[ATIS06] ALLIANCE FOR TELECOMMUNICATIONS INDUSTRY SOLUTIONS (ATIS) (Hrsg.): ATIS-0800002 : IPTV Architecture Requirements. http://www.atis.org/ 01.08.2007
[ATIS06a] ATIS-0800001 : IPTV DRM Interoperability Requirements, 2006
[ATIS06b] ALLIANCE FOR TELECOMMUNICATIONS INDUSTRY SOLUTIONS (ATIS) (Hrsg.): ATIS-0800004 : A FRAMEWORK FOR QOS METRICS AND MEASUREMENTS SUPPORTING IPTV SERVICES, 2006. http://contributions.atis.org/UPLOAD/TMOC/AIP/TMOC-AIP-2007-112.pdf 12.08.2007
[ATIS06c] ATIS-0800005 : IPTV PACKET LOSS ISSUE REPORT, 2006. http://ties.itu.ch/ftp/public/itu-t/fgiptv/readonly/20070723_Geneva/Documents/FG%20IPTV-DOC-0138e.doc
[ATIS06d] ALLIANCE FOR TELECOMMUNICATIONS INDUSTRY SOLUTIONS (ATIS) (Hrsg.): ATIS-0800007 : IPTV PACKET LOSS ISSUE REPORT. http://ties.itu.ch/ftp/public/itu-t/fgiptv/readonly/20070723_Geneva/Documents/FG%20IPTV-DOC-0138e.doc 07.10.2007
[Bail06] BAILEY, Robin ; INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS (Hrsg.): Exploring the revenue opportunity created by migrating voice and data services to an NGN platform. http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=4082411 07.10.2007
[BaNa+04] BAUGHER, M. ; MCGREW, D. ; NASLUND, M.: The Secure Real-time Transport Protocol (SRTP). http://www.ietf.org/rfc/rfc3711.txt
[BeSp+05] BERNSTEIN, Jeff ; SPETS, Tim ; CHRISTELE, Christele ; DSL FORUM (Hrsg.): DSL Forum TR-106 : DSLHome Data Model Template for TR-069-Enabled Devices, 2005. http://www.dslforum.org/techwork/tr/TR-106.pdf 14.12.2007
[BeSp04] BERNSTEIN, Jeff ; SPETS, Tim ; DSL FORUM (Hrsg.): DSL Forum TR-069 : CPE WAN Management Protocol, 2004. http://www.dslforum.org/techwork/tr/TR-069.pdf 14.12.2007
[Bouc06] Bouchat, Christele ; INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION - TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (Hrsg.): DSLHome Enables IPTV, 04-05 April 2006. http://www.dslforum.org/mktwork/download/cbouchat0406_iptvgeneva.pdf 31.10.2007
[Brit00] BRITISH SCREEN ADVISORY COUNCIL (Hrsg.): BSAC BRIEFING NOTE ON KINGSTON COMMUNICATIONS. London. http://www.bsac.uk.com/reports/kingstoncomms.pdf 28.10.2007
[Brit07] BRITISH TELECOMMUNICATIONS GROUP (Hrsg.): BT bietet Carriern in aller Welt know-how für den Aufbau von Next Generation Networks, 2007. http://www.btplc.com/News/Articles/ShowArticle.cfm?ArticleID=3687b6b8-2496-435d-aa44-1b41bf5b3f36 07.10.2007
[Broa07] BROADBAND SERVICES FORUM (Hrsg.): IPTV Explained, 2007. http://www.dailyiptv.com/pdf/IPTVExplained.pdf 28.10.2007
[Bund06] BUNDESVERBAND DIGITALE WIRTSCHAFT (Hrsg.): Digitales Fernsehen / Interaktives Fernsehen : Aktuelle Marktzahlen, 2006.
Literaturverzeichnis 103
http://www.bvdw.org/fileadmin/downloads/marktzahlen/basispraesentationen/bvdw_basispdf_itv_20061030.pdf 07.10.2007
[CaDe02] CAIN, B. ; DEERING, S. ; FENNER, B., et al. ; INTERNET SOCIETY (Hrsg.): Internet Group Management Protocol, Version 3 : Request for Comments: 3376, 2002. http://www.ietf.org/rfc/rfc3376.txt 28.10.2007
[Deut07] DEUTSCHE TELEKOM AG (Hrsg.): Konzernprofil : Die Deutsche Telekom AG auf einen Blick, 2007. http://www.telekom.com/dtag/cms/content/dt/de/4874 14.12.2007
[Died06] DIEDERICHS, Jörg: TV von morgen. In: Funkschau (2006), Nr. 19. http://www.funkschau.de/heftarchiv/pdf/2006/fs_0619/fs_0619_s32.pdf 28.07.2007
[Digi04] DIGITAL LIVING NETWORK ALLIANCE (Hrsg.): Use Case Scenarios White Paper, 2004. http://www.dlna.org/en/industry/about/DLNA_Use_Cases.pdf 07.10.2007
[Digi07] DIGITAL LIVING NETWORK ALLIANCE (Hrsg.): DLNA Overview and Vision Whitepaper, 2007. http://www.dlna.org/en/industry/pressroom/DLNA_white_paper.pdf 07.10.2007
[DSLF07] DSL FORUM (Hrsg.): NEWS RELEASE : MORE THAN 200 MILLION CUSTOMERS CHOSE DSL, 2007. http://www.dslforum.org/dslnews/pdfs/prbbwfasia060507.pdf 07.10.2007
[DVBP07] DVB PROJECT OFFICE (Hrsg.): DVB Fact Sheet - DVB Internet Protocol TV : Broadcast to Broadband – IPTV Solutions, April 2007. http://www.dvb.org/technology/fact_sheets/DVB-IPTV%20Fact%20Sheet.0807.pdf 03.11.2007 [DVBP07a] DVB PROJECT OFFICE (Hrsg.): DVB Application Layer FEC Evaluations : DVB Document A115. http://dvb.org/technology/standards/a115.tm3783.AL-FEC_Evaluation.pdf 07.10.2007
[ETSI02] EUROPEAN TELECOMMUNICATIONS STANDARDS INSTITUTE (ETSI) (Hrsg.): ETSI TR 102 033 V1.1.1 : Digital Video Broadcasting (DVB); Architectural framework for the delivery of DVB-services over IP-based networks, 2002
[ETSI06] EUROPEAN TELECOMMUNICATIONS STANDARDS INSTITUTE (ETSI) (Hrsg.): ETSI TS 102 034 V1.2.1 : Digital Video Broadcasting (DVB); Transport of MPEG-2 Based DVB Services over IP Based Networks, 2006. http://webapp.etsi.org/exchangefolder/ts_102034v010201p.pdf 05.08.2007
[ETSI06a] EUROPEAN TELECOMMUNICATIONS STANDARDS INSTITUTE (ETSI) (Hrsg.): ETSI TR 102 542 V1.1.1 : Digital Video Broadcasting (DVB); Guidelines for DVB IP Phase 1 Handbook, 2006. http://webapp.etsi.org/exchangefolder/tr_102542v010101p.pdf 05.08.2007
[ETSI06b] EUROPEAN TELECOMMUNICATIONS STANDARDS INSTITUTE (ETSI) (Hrsg.): ETSI TS 102 539 : Digital Video Broadcasting (DVB); Carriage of Broadband Content Guide (BCG) information over Internet Protocol (IP), 2006. http://webapp.etsi.org/ 07.10.2007
[ETSI07] EUROPEAN TELECOMMUNICATIONS STANDARDS INSTITUTE (ETSI) (Hrsg.): ETSI TS 102 005 V1.3.1 : Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for the use of Video and Audio Coding in DVB services delivered directly over IP protocols, 2007. http://webapp.etsi.org/ 07.10.2007
[Farg07] FARGANO, Michael J.: ATIS IPTV Standards Development, 2007. http://portal.etsi.org/docbox/Workshop/GSC12/GSC12_opening_plenary/gsc12_open_46%20ATIS%20PPSO%20IPTV%20Presentation.ppt 07.10.2007
[FIPS01] NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY (Hrsg.): Processing Standards Publication 197 : ADVANCED ENCRYPTION STANDARD (AES). http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips197/fips-197.pdf 07.10.2007
Literaturverzeichnis 104
[Frau07] FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR NACHRICHTENTECHNIK HEINRICH-HERTZ-INSTITUT (Hrsg.): Bildsignal-Verarbeitung : Die Vision, 2007. http://www.hhi.fraunhofer.de/german/bs/profile/ 01.08.2007
[Gfal06] GFALLER, Hermann: Zweifelhafter Hoffnungsträger Triple Play. http://www.zdnet.de/itmanager/kommentare/0,39023450,39149480,00.htm 28.07.2007
[Gold06a] GOLDMEDIA GMBH MEDIA CONSULTING & RESEARCH (Hrsg.): Fernsehen über das Internet-Protokoll: IPTV als vierter V-Übertragungsweg mit Entwicklungspotenzial : Goldmedia-Prognose: 2010 werden in Deutschland 1,3 Millionen Haushalte Fernsehen über das Internet-Protokoll nutzen. Berlin. http://www.goldmedia.com/uploads/media/Pressemeldung_IPTV_2010.pdf 15.12.2007
[Gold06b] GOLDMEDIA GMBH MEDIA CONSULTING & RESEARCH (Hrsg.): IPTV im Jahresrückblick 2006 : Fernsehen über das Internet-Protokoll startet in Europa durch Vielfalt von Geschäftsmodellen auf Seiten der IPTV-Anbieter. http://www.goldmedia.com/uploads/media/Pressemeldung__IPTV_Europe.pdf 15.12.2007
[Heis07] HEISE ZEITSCHRIFTEN VERLAG GMBH & CO. KG (Hrsg.): Telekom will VDSL-Ausbau forcieren. http://www.heise.de/newsticker/meldung/86716 15.12.2007
[Home 07] HOME GATEWAY INITIATIVE (Hrsg.): Home Gateway Initiative - Vision, 2007. http://www.homegatewayinitiative.org/public/docs/HGI_white_paper.pdf 07.10.2007
[Home06] HOME GATEWAY INITIATIVE (Hrsg.): Home Gateway Technical Requirements : Release 1, 2006. http://www.homegatewayinitiative.org/publis/HGI_V1.0.pdf 07.10.2007
[Hoye06] HOYER, Kirsten: DVB-Projekt setzt IPTV-Standards. In: Funkschau (2006), Nr. 14. http://funkschau.de/heftarchiv/pdf/2006/fs_0614/fs_0614_s30.pdf 12.12.2007
[Inst03] INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS (Hrsg.): IEEE Std 802.11g™-2003 : Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications. Amendment 4: Further Higher Data Rate Extension in the 2.4 GHz Band, 2003. http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.11g-2003.pdf 02.12.2007
[Inte06] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION, FOCUS G.O.I. (Hrsg.): The list of standard outputs in SDOs related to IPTV, 4 April 2006. http://www.itu.int/ITU-T/IPTV/docs/iptv024e.doc 14.10.2007
[Inte06a] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION - TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (Hrsg.): Overall definition and description of IPTV in the business role model, 10-14 July 2006. http://www.itu.int/ITU-T/IPTV/events/072006/docs/ID/FGIPTV-ID-0025e.doc 28.10.2007
[Inte06b] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION - TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (Hrsg.): ITU-T News : Articles and other highlights, 2006. http://www.itu.int/ITU-T/news/ictbc.html 28.10.2007
[Inte06c] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION - TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (Hrsg.): WG 6 “IPTV Middleware, Application and Content Platforms” meeting reportWG 6 “IPTV Middleware, Application and Content Platforms” meeting report, 2006. http://www.itu.int/md/dologin_md.asp?lang=en&id=T05-FG.IPTV-R-0013!!MSW-E 30.10.2007
[Inte07] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION - TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (Hrsg.): IPTV Architecture, 2007. http://www.itu.int/md/dologin_md.asp?lang=en&id=T05-FG.IPTV-C-0784!!MSW-E 11.05.2007
[Inte07a] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION FOCUS GROUP ON IPTV (Hrsg.): DVB Application Layer FEC Solution and ITU-T Y.1541 QoS Classes.
Literaturverzeichnis 105
http://www.itu.int/md/dologin_md.asp?lang=en&id=T05-FG.IPTV-C-0774!!MSW-E 07.10.2007
[Inte07b] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION, FOCUS G.O.I. (Hrsg.): Requirement of IPTV Terminal Middleware Core Module, 2007. http://ties.itu.ch/ftp/public/itu-t/fgiptv/readonly/Previous_Meetings/20070723_Geneva/Documents/FG%20IPTV-DOC-0129e.doc 07.10.2007
[Inte07c] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION FOCUS GROUP ON IPTV (Hrsg.): Requirement of IPTV Terminal Middleware Core Module, 2007. http://www.itu.int/md/dologin_md.asp?lang=en&id=T05-FG.IPTV-DOC-0127!!MSW-E 07.10.2007
[Inte07d] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION, FOCUS G.O.I. (Hrsg.): IPTV middleware Architecture to support data broadcast services based on ACAP, OCAP and MHP. http://www.itu.int/md/dologin_md.asp?lang=es&id=T05-FG.IPTV-C-0226!!MSW-E
[ISMA01] INTERNET STREAMING MEDIA ALLIANCE (Hrsg.): Internet Streaming Media Alliance : Implementation Specification. Version 1.0, 28 August 2001
[ISMA05] INTERNET STREAMING MEDIA ALLIANCE (Hrsg.): Internet Streaming Media Alliance : Implementation Specification. Version 2.0, April 2005
[ISMA06] INTERNET STREAMING MEDIA ALLIANCE (Hrsg.): Planning the Future of IPTV with ISMA, 14.09.2006. http://www.isma.tv/technology/white-papers/ISMA-IPTV_whitepaper_V11_2006-09-14.pdf 11.08.2007
[ISMA06a] INTERNET STREAMING MEDIA ALLIANCE (Hrsg.): TD00096 : Fast channel changing in RTP. http://www.isma.tv/technology/TD00096-fast-rtp.pdf 07.10.2007
[ISMA06b] INTERNET STREAMING MEDIA ALLIANCE (Hrsg.): ISMA Encryption and Authentication : Implementation Specification. Version 1.1, 15.09.2006
[ISMA06c] INTERNET STREAMING MEDIA ALLIANCE (Hrsg.): The ISMA IPTV Roadmap and Vision, Oktober 2006. http://www.isma.tv/technology/ISMA-roadmap-2007-10c.pdf 14.10.2007
[ISOI00] ISO/IEC (Hrsg.): MPEG-2 Part 1, ISO/IEC 13818-1:2000(E) : Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information: Systems, 2000. http://neuron2.net/library/mpeg2/iso13818-1.pdf 15.12.2007
[ISOI03] ISO/IEC (Hrsg.): ISO/IEC 14496-12:2003 | 15444-12:2003 : Information technology – Coding of audiovisual objects – Part 12: ISO base media file format” | “Information technology – JPEG 2000 image coding system – Part 12: ISO base media file format, 2003
[ISOI03a] ISO/IEC (Hrsg.): ISO/IEC 14496-14:2003 : Information technology – Coding of audio-visual objects – Part 14: MP4 file format, 2003
[ISOI04] ISO/IEC (Hrsg.): ISO/IEC 14496-15: 2004 : Information technology – Coding of audio-visual objects – Part 15: Advanced Video Coding (AVC) file format, 2004
[ITUT05] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION - TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (Hrsg.): ITU-T Recommendation H.264, 2005
[ITUT93] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION - TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR (Hrsg.): ITU-T H.261 : LINE TRANSMISSION OF NON-TELEPHONE SIGNALS. VIDEO CODEC FOR AUDIOVISUAL SERVICES AT p ´ 64 kbits, 1993
Literaturverzeichnis 106
[Jone06a] JONES, Simon T. ; INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION, FOCUS G.O.I. (Hrsg.): ITU-T activities on IPTV. http://www.itu.int/ITU-T/IPTV/docs/iptv018e.doc 14.10.2007
[LaSc06] LARRIBEAU, Bob ; SCHULTZ, Garry ; MULTIMEDIA RESEARCH GROUP, INC. (Hrsg.): IPTV Industry Standard Survey, 2006. http://www.isma.tv/technology/white-papers/ISMA_Report_Summary_2006-03.pdf 07.10.2007
[MaDo+07] MACAULAY, Alex ; DOEHLA, Stefan ; JULIEN, Julien, et al. ; INTERNET STREAMING MEDIA ALLIANCE (Hrsg.): ISMA Encryption and Authentication. Version 2.0, 2007
[Mult07] MULTIMEDIA RESEARCH GROUP, INC. (Hrsg.): IPTV Middleware Ranking Report: Rapid Scaling of Subscribers & Services : Quarterly Technology & Content Report - June 2007. http://www.mrgco.com/TOC_IPTV_MW07.html 11.08.2007
[Mult07a] MULTIMEDIA RESEARCH GROUP, INC. (Hrsg.): IPTV Global Forecast –2007 to 2011 : Semiannual IPTV Global Forecast. http://www.mrgco.com/TOC_IPTV_GF0407.html 11.08.2007
[Penz06] PENZEL, Katrin ; GOLDMEDIA GMBH MEDIA CONSULTING & RESEARCH (Hrsg.): IPTV im Jahresrückblick 2006 : Fernsehen über das Internet-Protokoll startet in Europa durch Vielfalt von Geschäftsmodellen auf Seiten der IPTV-Anbieter. Berlin, 2006. http://www.goldmedia.com/uploads/media/Pressemeldung__IPTV_Europe.pdf 28.07.2007
[Pros07] PROSIEBENSAT.1 MEDIA AG (Hrsg.): Die ProSiebenSat.1-Gruppe, 2007. http://www.prosiebensat1.de/unternehmen 11.08.2007
[QuLu+07] QUACCHIA, Marco ; LUPTON, William ; STRAUB, Gilles ; DSL FORUM (Hrsg.): Working Text WT-135 Revision 13 : Data model for a TR-069 enabled IP-STB, 2007
[RaFi+06] RAHRER, Tim ; FIANDRA, Riccardo ; WRIGHT, Steven ; DSL FORUM (Hrsg.): Technical Report TR-126 : Triple-play Services Quality of Experience (QoE) Requirements, 2006. http://www.dslforum.org/techwork/tr/TR-126.pdf 07.10.2007
[RFC2250] RFC 2250 : RTP Payload Format for MPEG1/MPEG2 Video. http://www.ietf.org/rfc/rfc2250.txt 07.10.2007
[RFC2326] RFC2326 : Real Time Streaming Protocol (RTSP). http://www.ietf.org/rfc/rfc2326.txt 07.10.2007
[ScCa96] SCHULZRINNE, H. ; CASNER, S. ; FREDERICK, R., et al.: RFC1889 : RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications, 1996. http://www.ietf.org/rfc/rfc1889.txt 07.10.2007
[Scha06] SCHAEFER, Ralf: Digital Video Broadcasting Project (DVB) : DVB-IP Standardisation. INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION. Geneva. http://www.itu.int/ITU-T/IPTV/docs/iptv033e.zip 11.08.2007
[Schäf06] SCHÄFER, Ralf: IPTV: Ein neues Verbreitungsmedium : Einführung, Markt, Technik und Standards, 2006. http://www.tv-plattform.de/download/symp06/charts/A1_Schaefer_IPTV.pdf 03.11.2007
[ScRa98] SCHULZRINNE, H. ; RAO, A. ; LANPHIER, R.: RFC2326, Real Time Streaming Protocol (RTSP), 1998. http://www.ietf.org/rfc/rfc2326.txt 07.10.2007
[SMPT06] SOCIETY OF MOTION PICTURE AND TELEVISION ENGINEERS (Hrsg.): Television – VC-1 Compressed Video Bitstream Format and Decoding Process, 2006. http://www.smpte.org/standards/SMPTE_Store_NumIndex.pdf 04.11.2007
[TSys06] T-SYSTEMS ENTERPRISE SERVICES GMBH (Hrsg.): White Paper Next Generation Network Motivation und Herausforderungen für Incumbents. http://www.t-systems.de/tsi/servlet/contentblob/t-systems.de/de/11094/blobBinary/WhitePaper-NGN-ps.pdf 28.10.2007
Literaturverzeichnis 107
[Wiki07a] WIKIPEDIA, DIE FREIE ENZYKLOPÄDIE (Hrsg.): Artikel Modem. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Modem&oldid=34822360 28. Juli 2007
[Wiki07b] WIKIPEDIA, DIE FREIE ENZYKLOPÄDIE (Hrsg.): Artikel Digital Subscriber Line, 2007. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Digital_Subscriber_Line&oldid=37498593 07.10.2007
[Wiki07c] WIKIPEDIA, DIE FREIE ENZYKLOPÄDIE (Hrsg.): Very High Speed Digital Subscriber Line. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Very_High_Speed_Digital_Subscriber_Line&oldid=37412385 07.10.2007
[Wiki07d] WIKIPEDIA, DIE FREIE ENZYKLOPÄDIE (Hrsg.): Asymmetric Digital Subscriber Line. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Asymmetric_Digital_Subscriber_Line&oldid=37432009 07.10.2007
[Wiki07e] WIKIPEDIA, DIE FREIE ENZYKLOPÄDIE (Hrsg.): Triple Play, 19. Oktober 2007. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Triple_Play&oldid=37992883 28.10.2007
[Wiki07f] WIKIPEDIA, DIE FREIE ENZYKLOPÄDIE (Hrsg.): Video-on-Demand, 26. Oktober 2007. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Video_on_Demand&oldid=38283583 28.10.2007
[Wiki07g] WIKIPEDIA, DIE FREIE ENZYKLOPÄDIE (Hrsg.): Standard Definition Television, 14. Dezember 2007. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Video_on_Demand&oldid=38283583 14.12.2007
[Wirt06] WIRTZ, Bernd W. ; BURDA, Hubert ; RAIZNER, Walter ; DEUTSCHE TELEKOM AG (Hrsg.): Studienreihe „Deutschland Online“ 4 : Bericht 2006. http://www.studie-deutschland-online.de/do4/DO4-Berichtsband_d.pdf 07.10.2007
[Witz07a] WITZKI, Axel: Herausforderung IPTV. In: Funkschau (2007), Nr. 01/2007. http://www.funkschau.de/heftarchiv/pdf/2007/fs_0701/fs_0701_s24-s26%20iptv.pdf 01.08.2007
[YaCh05] YARALI, Abdulrahman ; CHERRY, Ann ; IEEE COMPUTER SOCIETY (Hrsg.): Internet Protocol Television (IPTV)
Eidesstattliche Versicherung 108
Eidesstattliche Versicherung
Ich versichere an Eides statt durch meine Unterschrift, dass ich die Masterarbeit
„Problemfelder, Forschungsaspekte und kommerzielle Nutzungsmodelle von IPTV“
selbständig und ohne fremde Hilfe angefertigt und alle Stellen, die ich wörtlich oder
annähernd wörtlich aus Veröffentlichungen entnommen habe, als solche kenntlich
gemacht habe, mich auch keiner anderen als der angegebenen Literatur oder sonstiger
Hilfsmittel bedient habe. Die Arbeit hat in dieser oder ähnlicher Form noch keiner anderen
Prüfungsbehörde vorgelegen.
Witten, 21.12.2007 Stephan Schüler
Ort, Datum Unterschrift