IPTV als internet protocol: multicast, unicast en streaming

De afkorting IPTV staat voor Internet Protocol Television. Het IPTV internet protocol-deel is precies wat deze vorm van tv onderscheidt van kabel, satelliet en antenne: het beeld reist als datapakketjes over hetzelfde soort netwerk als je e-mail en websites. In dit artikel gaan we een laag dieper dan in hoe werkt IPTV technisch. Je leest wat 'internet protocol' betekent, hoe datapakketten reizen, het verschil tussen multicast en unicast, welke streamingprotocollen er zijn en waarom dat allemaal invloed heeft op je beeld.

Wat 'internet protocol' betekent

Een protocol is een set afspraken over hoe apparaten met elkaar communiceren. Het Internet Protocol (IP) is de basisafspraak van het internet: elk apparaat krijgt een adres, het IP-adres, en alle data wordt verpakt in genummerde pakketjes met een afzender en een bestemming.

Bij traditionele tv gaat het signaal in één richting: de zender zendt uit, en elke antenne of kabelaansluiting ontvangt hetzelfde signaal. Bij IPTV is de tv een gewone deelnemer op het netwerk. Je apparaat vraagt een stream op, en die komt als pakketjes naar jouw IP-adres. Daardoor kun je op elk apparaat met internet kijken, en kun je dingen die bij traditionele tv lastig zijn, zoals terugkijken en programma's op aanvraag.

Boven op IP liggen andere protocollen die elk een eigen taak hebben. De twee belangrijkste voor IPTV zijn:

• TCP: controleert of alle pakketjes aankomen, en vraagt ontbrekende pakketjes opnieuw op. Betrouwbaar, maar met wat extra vertraging.
• UDP: verstuurt pakketjes zonder controle. Sneller, maar een verloren pakketje blijft verloren.

Datapakketten en hoe ze reizen

Een videostream wordt opgeknipt in duizenden pakketjes per seconde. Elk pakketje reist via routers: knooppunten die kijken naar het adres en het pakketje een stap dichter bij de bestemming brengen. Pakketjes van dezelfde stream kunnen verschillende routes nemen en in een andere volgorde aankomen; je apparaat zet ze weer op volgorde.

Onderweg kan er van alles gebeuren:

• Vertraging (latency): de tijd die een pakketje onderweg is.
• Jitter: schommelingen in die vertraging.
• Pakketverlies: pakketjes die onderweg verloren gaan, bijvoorbeeld door een overbelaste router of storing op wifi.

Voor gewone websites merk je daar weinig van. Voor live video wel, want het beeld moet op tijd en compleet zijn. Daarom houdt een IPTV-app altijd een buffer aan. Hoe je deze waarden zelf meet, lees je in zo test je je IPTV-verbinding en -beeld.

Multicast versus unicast

Er zijn twee manieren om een stream naar veel kijkers te sturen.

Unicast betekent: elke kijker krijgt een eigen kopie van de stream. Kijken duizend mensen dezelfde zender, dan verstuurt de server duizend kopieën. Dat werkt overal op het open internet, maar vraagt veel capaciteit van de servers en het netwerk.

Multicast betekent: de stream wordt één keer verstuurd, en routers in het netwerk maken pas vlak bij de kijkers kopieën. Kijken duizend mensen in dezelfde wijk dezelfde zender, dan gaat er maar één stream naar die wijk. Dat is veel efficiënter.

Waarom gebruikt dan niet iedereen multicast? Omdat het alleen werkt op een netwerk waarvan de beheerder alle routers kan instellen. Op het open internet werkt multicast niet. Telecomproviders gebruiken het wel voor de tv die ze via hun eigen netwerk leveren: ze beheren de hele weg van hun servers tot jouw modem, en de settopbox meldt zich via een speciaal protocol (IGMP) aan voor de zender die je kijkt. Losse IPTV-diensten die via het open internet werken, gebruiken unicast, meestal in combinatie met een CDN: een netwerk van servers op verschillende plekken, zodat de kopieën dichter bij de kijkers worden gemaakt.

Streamingprotocollen

Hoe een stream precies over het netwerk wordt verstuurd, bepaalt het streamingprotocol. Voor IPTV zijn er twee veelgebruikte benaderingen.

HLS {#hls}

Bij HLS gaat video via gewone webverzoeken (HTTP) over TCP, in korte segmenten. Omdat TCP ontbrekende pakketjes opnieuw opvraagt, komt elk segment compleet aan. Het werkt via elk netwerk en elke firewall die websites doorlaat, en laat zich goed verspreiden via CDN's. De keerzijde is extra vertraging: een segment moet eerst compleet zijn voordat het wordt verstuurd.

MPEG-TS {#mpeg-ts}

Een MPEG transport stream is een doorlopende stroom die oorspronkelijk voor digitale tv-uitzendingen is ontworpen. Op beheerde netwerken van telecomproviders wordt hij vaak via UDP multicast verstuurd: snel en efficiënt, zonder opnieuw versturen van verloren pakketjes. Via het open internet gaat een transport stream meestal via HTTP, als doorlopende download.

Hoe je speler met deze formaten omgaat en welke codecs erin zitten, lees je in hoe een IPTV-streamplayer streams afspeelt.

Beheerd netwerk versus open internet {#beheerd}

Het verschil tussen de tv van een telecomprovider en een losse IPTV-dienst zit dus niet alleen in de prijs of het aanbod, maar ook in het netwerk. Een telecomprovider kan tv-verkeer op zijn eigen netwerk voorrang geven en met multicast versturen. Een losse dienst deelt het open internet met al het andere verkeer, en is afhankelijk van de verbindingen tussen de eigen servers, internetknooppunten en jouw provider. Daar staat tegenover dat een losse dienst werkt op elk apparaat en elke internetverbinding, ook buiten je eigen huis.

Waarom dit je beeldkwaliteit beïnvloedt

• Pakketverlies geeft bij UDP-streams direct zichtbare fouten, zoals blokjes of korte bevriezingen. Bij HTTP-streams leidt het tot vertraging, en als het vaak gebeurt tot bufferen.
• Afstand tot de server bepaalt de vertraging. Een goed CDN met servers dicht bij de kijkers geeft minder problemen.
• Capaciteit is bij unicast het grootste aandachtspunt: tijdens een grote wedstrijd moeten er veel kopieën tegelijk worden verstuurd. Hoe providers dat regelen, lees je in achter de schermen bij een IPTV-provider.
• Je thuisnetwerk is de laatste schakel: wifi met veel storing geeft pakketverlies, een netwerkkabel vrijwel niet.

IPTV is overigens niet afhankelijk van IPv6, de nieuwere versie van het internetprotocol met veel meer adressen. Het werkt zowel via IPv4 als IPv6. Wil je terug naar het grotere plaatje, lees dan de complete IPTV-gids.