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IPTV - Internet Protocol Television

Inhaltsverzeichnis

1. Allgemeines

Als IPTV (IP-TV, IP/TV) werden verschiedene Verbreitungsformen für digitales Fernsehen bezeichnet, bei der Fernsehsignale anstatt die traditionellen Sendewege zu nutzen, mittels des Internet Protokolls über geschaltete Netzwerke wie dem Internet verteilt werden. Der Begriff IPTV ist umgangssprachlich nicht eindeutig definiert und wird unterschiedlich ausgelegt:

  • Die Internationale Fernmeldeunion (ITU) definiert IPTV als Multimediadienste, wie Fernsehen, Video, Audio, Texte, Bilder und Daten, die über IP-basierende Netze übertragen werden und das benötigte Maß an Qualität (QoS), Sicherheit, Interaktivität und Zuverlässigkeit bereitstellen.
  • Der Deutsche IPTV Verband definiert IPTV als die Übertragung von Bewegtbildern mit Hilfe des Internet Protokolls unter Verwendung beliebiger Endgeräte (mobil, stationär, etc.) und aller Formen IP-fähiger Netze (offene und geschlossene Netze). Der Betrieb von IPTV in geschlossenen Netzen wird Secure IPTV genannt. Wird hingegen das Internet als Übertragungsnetz verwendet, spricht man von WebTV oder Internet-TV. Mobile IPTV wiederum erlaubt eine ortsunabhängige IPTV Nutzung durch die Verwendung einer Funkverbindung zu einem IP-basierten Netz. [5]
  • Die Deutsche TV-Plattform definiert IPTV als  Verbreitungsform auf der Basis des Internet Protocol und grenzt diese dabei auch gegen das Internet-TV ab:
    • Beim IPTV wird von einem Telekommunikations-Anbieter einem bestimmten Nutzerkreis (den Abonnenten) ein festes Programmbouquet mit definierter Qualität in seinem Breitbandnetz zur Verfügung gestellt.
    • Im Unterschied dazu können beim Internet-Fernsehen („TV over Internet“) beliebige Inhalte und Programme, die frei verfügbar im Netz zugänglich sind, zu jeder Zeit und überall von Jedermann heruntergeladen werden. [4]

Die Bezeichnung IPTV wurde von der 1995 gegründeten Firma Precept Software zum ersten mal verwendet. 1998 wird Precept von der Firma Cisco 1998 übernommen. Der Begriff IP/TV wurde von Cisco als Handelsname eingetragen.

Hinweis zu diesem Artikel

Dieser Artikel baut auf den Inhalten der Artikel "Streaming Media" und "DSL-Technik" auf. Um das Verständnis zu erleichtern, empfehlen wir diese Artikel zuvor zu lesen.

2. Grundprinzip

Das Grundprinzip des IPTV ist das Streamen von ineinander verschachtelten Video- und Audiodaten von einem Streaming-Server an einen Streaming-Client. Anders als beim Streamen von Multimediainhalten auf einen Computer bei dem die Anzeige mehr oder weniger frei skalierbar ist, sollten IPTV-Inhalte vom Bildformat und der Bildauflösung her zu einem TV-Bildschirm passen. Die Auflösung sollte also 720 x 576, 1280 x 720 oder 1920 x 1080 Pixel betragen. Details zum Prinzip des Streamens finden Sie im Artikel Streaming Media.

3. Übertragungsverfahren

IPTV kann, wie in der Begriffsdefinition aufgeführt, in geschlossenen Datennetzen und im offenen Internet verbreitet werden.

3.1. IPTV in geschlossenen Datennetzen

Geschlossene Datennetze sind ähnlich wie DMZs (Demilitarized Zones) logische Netzwerke mit kontrollierten Zugriffsmöglichkeiten auf die im Netz befindlichen Server. Ein geschlossenes Netz hat den Vorteil, dass der Betreiber dieses frei konfigurieren kann und technische Ressourcen, wie Anzahl der Streaming-Server und die zum Streaming benötigte Bandbreite im Netz, reservieren kann. Hierdurch kann dem Konsumenten eine Funktionsgarantie gegeben werden. Da eine solche Kontrolle über das Netz meist nur von den Eigentümern ausgeübt werden kann, treten diese auch als Dienstleister für die Streaming-Dienste auf.  Die größten geschlossenen Breitbandnetze in Deutschland werden von der Deutschen Telekom, Vodafone/Arcor und Telefónica Germany/O2 betrieben. So treten alle drei über ihre Funktion als ISP (Internet Service Provider) hinaus auch als IPTV-Dienstleister auf, die  Livestreams und Video-on-Demand der Öffentlich-Rechtlichen Fernsehanstalten, der privaten Fernsehsender und von Pay-TV-Anbietern als Mehrwertdienst anbieten. Zusammen mit dem Internet-Daten-Dienst und dem Telefonie-Dienst wird ein solches Angebotsbündel als " Triple Play" bezeichnet.  (Enthält das Angebot zusätzlich Mobilfunkangebote, spricht man auch von Quadruple oder Quad Play).

Beispiel: Telekom Entertain

Als Beispiel für ein IPTV-Angebot in einem geschlossenen Netz soll hier das Telekom "Entertain" dienen, da hierüber die meisten technischen Informationen zur Verfügung stehen.
Bereits das günstigste Programm-Bundle, das die Deutsche Telekom per ADSL2 und VDSL2 anbietet, umfasst z. Zt. (Juni 2012) 98 Kanäle, von denen elf in High-Definition (HD) gesendet werden. "Entertain" wurde Ende 2011 von 1,6 Millionen Kunden genutzt. Eine solche Vielfalt an verschiedenen Livestreams und die hohe Teilnehmerzahl erfordert natürlich eine leistungsstarke technische Infrastruktur, die vom öffentlichen Internet nicht überall abgedeckt werden kann.
Wie im Artikel "Streaming Media" beschrieben ist, kann die Verteilung von Livestreams an eine hohe Zahl von Teilnehmern nicht über eine klassische Server-Client-Verbindung im Unicast-Betrieb durchgeführt werden, da sich die Datenraten der Streams aller Konsumenten addieren und den Server letztendlich bei zu vielen parallelen Verbindungen überlasten. (Beispielrechnung für das Entertain Basisangebot: 98 SD-Kanäle á 3,5 MBit/s + 11 HD-Kanäle á 10 MBit/s = 453 MBit/s pro Multicast-Stream)
Um den Server und das Netz zu entlasten wird daher eigentliche Vervielfachung und Verteilung der Streams möglichst nahe beim Kunden vorgenommen. Die Deutsche Telekom setzt dafür IP-fähige DSLAMs bzw. VDSLAMs ein, die per GigaBit- oder 10-GigaBit-Ethernet an den regional zuständigen Breitband-Zugangsserver (B-RAS) angebunden sind. Auf den Strecken des Konzentratornetzes, also zwischen dem B-RAS und den DSLAMs, werden die Streams in Unicast übertragen. Erst im DSLAM, also nur wenige Hundert Meter vom Konsumenten entfernt, werden dann die Streams vervielfacht ("repliziert") und auf die Teilnehmerleitungen (TALs) im Multicast-Verfahren verteilt.
Um die Qualität von "Entertain" gewährleisten zu können, verteilt die Deutsche Telekom die IP-Streams in mehreren virtuellen Netzen (VLANs). Die Signalisierung (Verbindungsaufbau, Authentifizierung, Autorisierung und Abrechnung durch den RADIUS-Server, Programmumschaltung, usw.), die Übertragung von Internetinhalten und Video-on-Demand (die in Unicast übertragen werden) wird in einem anderen virtuellen Netz (VLAN7) vorgenommen als die Übertragung der Multicast-Streams (VLAN8).

Abb. 1: Grundlegende Netzstruktur der DTAG zur Verteilung von IPTV
Abb. 1: Grundlegende Netzstruktur der DTAG zur Verteilung von IPTV

Zusatzinfo: Entertain in Heimnetzwerken
Durch die Verwendung von VLANs und VLAN-Tags bei der Verteilung von "Entertain" ist beim Aufbau eines Heimnetzwerkes darauf zu achten, dass alle Switches und Router die VLAN-Tags mit übertragen bzw. auswerten können. Bei Billigprodukten, älteren Modellen oder auch falscher Konfiguration ist dies nicht immer der Fall. Werden die VLAN-Tags nicht mit übertragen, wird zwar eine Verbindung aufgebaut, es werden aber keine Nutzdaten übertragen.

Empfangsgeräte

Set-Top-Boxen

Zum Empfang von  nichtöffentlich-rechtlichen Programmen über IPTV in geschlossenen Netze wird immer eine vom IPTV-Anbieter freigegebene Set-Top-Box (STB) benötigt, die normalerweise vom IPTV-Anbieter bei Vertragsabschluss geliefert wird. Die Set-Top-Box bildet das Zwischenstück zwischen dem Breitbandanschluss in der Wohnung und dem Fernsehgerät. Sie empfängt die Daten über einen Router, demultiplext den Datenstrom in die Audio-, Video- und Daten- (Untertitel, EPG, ...) Substreams und dekodiert diese. Über HDMI, SCART oder Cinch liefert die Set-Top-Box dann das Audio- und Videosignal an den Fernseher.
Meist bieten die  Set-Top-Boxen noch eine Bedienoberfläche mit Programmübersicht, einem Internetbrowser und einem Mediacenter um auf die Musik- und Filmsammlung auf einem lokale Mediaserver zugreifen zu können. Auch können Zusatzfunktionen, wie Festplatten zur Aufnahme von gestreamten Medien, integriert sein.

Abb. 2: Set-Top-Box für Vodafone IPTV
Abb. 2: Set-Top-Box für Vodafone IPTV [1]
Software-Player

Der Empfang der über geschlossenen IP-Netze verbreiteten Programme der Öffentlich-rechtlichen Sendeanstalten der ARD und des ZDF auf Computern ist mittels (kostenloser) Media-Player (z.B. VLC-Player oder MPlayer) möglich. Voraussetzung ist natürlich, dass der Teilnehmer den jeweiligen IPTV-Dienst (Entertain, Alice TV, Vodafone IPTV, ...) des Netzanbieters abonniert hat. Durch den Aufruf spezieller Multicast-IP-Adressen können dann die einzelnen Streams empfangen werden. Die Listen mit den aktuellen Multicast-Adressen können auf den Webseiten der Sendeanstalten eingesehen bzw. heruntergeladen werden (ARD, ZDF).

Abb. 3: IPTV-Empfang mit dem VLC-Player
Abb. 3: IPTV-Empfang mit dem VLC-Player

3.2. WebTV, Internet-TV (IPTV im offenen Internet)

WebTV oder Internetfernsehen unterscheiden sich vom IPTV durch die Verbreitung im offenen Internet und dem daraus resultierenden Mangel der technischen Dienstgüte weil der Anbieter keine Übertragungsqualität garantieren kann. Die Qualität des Empfangs ist daher abhängig von der Güte der Internetanbindung des Anbieters und Bandbreite der Internetanbindung des Empfängers.

Übertragungsverfahren

Die grundsätzlichen Übertragungsverfahren von WebTV/Internetfernsehen unterscheiden sich nicht vom IPTV in geschlossenen Netzen: Livestreams werden im Multicastverfahren übertragen während Video-on-Demand-Inhalte im Unicastverfahren per Progressiv-Download übertragen werden. Da ein für das Streaming der Inhalte dediziertes Netz fehlt, werden alle Teilnehmer (Clients) mit einem zentralen Streaming-Server verbunden.
Einige Anbieter (z.B. Zattoo) setzen auf ein Peer-to-Peer- (P2P-) Netzwerk, bei dem die Daten nicht von einem zentralen Server kommen, sondern direkt von Nutzer zu Nutzer weitergegeben werden.
Da für die Übertragung der Inhalte nur eine begrenzte Bandbreite zur Verfügung steht, wird WebTV meist mit einer stark reduzierten Auflösung gestreamt (z.B. centerTV mit nur 384 x 288 Pixeln). Mit einem kostenpflichtigen Abonnement lassen sich manche Programme in einer besseren Qualität empfangen.

Anbieter und Reichweiten

Die Zahl der WebTV-Anbieter ist ständig im Steigen begriffen. Allein in Deutschland gab es Ende 2010 über 1300 WebTV-Sender. Die Angebotspalette reicht von den Mediatheken der TV-Anstalten über kostenlose und kostenpflichtige Privatanbieter bis zu Videoshopping-Portalen.
Einige Web-Sites mit illegalen Streaming-Angeboten (z.B. kino.to), die über Werbung finanziert wurden, wurden vom Netz genommen. Die Betreiber wurden wegen gewerbsmäßiger Urheberrechtsverletzungen zu mehrjährigen Haftstrafen verurteilt.

Die Reichweite von nationalen und internationalen WebTV-Angeboten wird durch das Medien-, Urheber- und Lizenzrecht stark reguliert. Die Angebotsauswahl eines WebTV-Senders ist  hauptsächlich von Fremdlizenzen abhängig, die nur für ein begrenztes Sendegebiet eingekauft werden und deshalb nicht weltweit gezeigt werden dürfen. Beispielsweise darf ein Spielfilm von einem Sender nur im lizenzierten Verbreitungsgebiet ausgestrahlt werden, was die weltweite Verbreitung im Internet ausschließt.  Die Server mancher WebTV-Anbieter  überprüfen daher mittels Geotargeting der IP-Adresse des Benutzer-Computers, aus welchem Land der Dienst in Anspruch genommen wird. So wird ausschließlich der Empfang der für dieses Land lizenzierten Fernsehprogramme ermöglicht.

Empfangsgeräte

Da WebTV in IP-Netzen übertragen wird, kann es von allen Geräten, die ein Internetanschluss haben, empfangen werden. Dieses sind in erster Linie natürlich PCs und Set-Top-Boxen (z.B. für maxdome, einem kostenpflichtigen Video-on-Demand-Portal der ProSiebenSat.1 Media). Über UMTS oder WLAN werden auch mobile Endgeräte wie Mobiltelefone oder Tablet-PCs WebTV-tauglich.
Seit 2009 sind netzwerkfähige TV-Geräte, sogenannte "Smart TVs", im Handel mit denen sich WebTV empfangen lässt. Da der in den Smart TVs integrierte Browser nur beschränkte Fähigkeiten hat, können spezielle Wiedergabeprogramme (Player), Funktionen zur Authentifizierung o.ä. mittels zusätzlicher Applikationen (Apps) nachinstalliert werden. Hierdurch wird der auch der Empfang von proprietären Streams oder Pay-TV ermöglicht.

Abb. 4: Apple TV-Set-Top-Box für WebTV
Abb. 4: Apple TV-Set-Top-Box für WebTV [2]
Abb. 5: Smart TV
Abb. 5: Smart TV5

4. Voraussetzungen für den Empfang von IPTV

Grundvoraussetzung für den Empfang von IPTV (nicht WebTV/Internetfernsehen) ist eine Anbindung des Kunden an ein Breitbandnetz. Übliche Verbindungen sind heute ADSL2+ oder VDSL2. Die verfügbaren Bandbreiten sind in Deutschland 6, 16, 25 und 50 MBit/s. Anschlüsse ohne Bandbreiten-Management und ohne eine garantierte Mindestbandbreite von 6 MBit/s (4 MBit/s für TV plus Reserve für andere Dienste) sind nur bedingt für Live-IPTV-Übertragungen geeignet.
Mit einer Bandbreite von 6 MBit/s kann in Deutschland ein Programm in Standardauflösung (720 x 576 Pixel) empfangen werden. HDTV (1280 x 720p oder 1920 x 1080i) ist ab tatsächlich verfügbaren 8 MBit/s möglich, was eine 16 MBit/s-Anbindung erfordert. Bei ausreichender Bandbreite ist der parallele Empfang von mehreren Programmen gleichzeitig ist zwar möglich, aber z.B. bei "Entertain" (offiziell) auf zwei Programme (Streams) begrenzt.

Referenzen

Abbildungen

[1] Foto: "Abb. 3: Set Top Box" Quelle: Vodafone Pressefoto "140630_STB_perspective_front_35_controler.png";
http://www.vodafone.de/downloadarea/140630_STB_perspective_front_35_controler.png

[2] Foto: "Abb. 5: Apple TV-Set-Top-Box für WebTV" Lizenz: Public Domain via Wikimedia Commons
Quelle: "Apple_TV_2nd_Generation.jpg" by Mike L (Self) http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AApple_TV_2nd_Generation.jpg"

 

Weblinks

1. Understanding DSLAM and BRAS Access Devices (http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-4766EN.pdf)
2. Informationsseiten des Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur
3. Digital Video Broadcasting (DVB); Architectural framework for the delivery of DVB-services over IP-based networks (http://www.etsi.org/deliver/etsi_tr/102000_102099/102033/01.01.01_60/tr_102033v010101p.pdf)

4. Deutsche TV-Plattform

5. Deutscher IPTV Verband

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