tv-monitorer
Ny generation. Tv-sändningar över internet ställer helt nya krav på prestanda och samtidighet. Den traditionella multisändningstekniken utnyttjar inte kapaciteten fullt ut och p2p-teknik är snabb men tar mycket plats. Lösningen är att överföra tv-programmen i ett nät som körs ovanpå internet.
Internet har stannat i växten. Version 6 av internetprotokollet, ipv6, är bara ett exempel på ny teknik som skulle kunna förbättra internet radikalt – men som inte kommer någon vart.
Ipv6 ger inga fördelar för den som är först med att införa det, bara om så många gör det att vågskålen börjar slå över. Men internet har blivit så stort, och är så decentraliserat, att sådana genomgripande förändringar har svårt att komma upp i styrfart.

Lösningen, säger forskare på Swedish institute of computer science, Sics, är att bygga overlays, överlägg, på internet.
De bygger nya nätverk som använder internet, i befintligt skick, som transportnät.

Överlägg är ingen ny idé. Chattprogram, direktkommunikation och internettelefoni kan ses som överlägg. De är nätverksbaserade applikationer som döljer internets struktur med hierarkiska domäner för användaren.

Det finns också experimentella nätverk som Planetlab som körs ovanpå internet.

Så kallade p2p-nät (peer-to-peer) är också överlägg som körs på internet. I p2p-nät räknas alla anslutna datorer som likvärdiga, och alla kan inleda en kommunikationssession med vilken som helst av de andra datorerna. (Det är inte alltid så enkelt i praktiken, p2p-nät fungerar smidigare med ett visst mått av centralisering.)

Man kan invända att det inte löser de grundläggande problemen med internet om man bara lägger på ett extra lager.

Men även i befintligt skick används internet rätt ineffektivt. Man skulle kunna sätta många fler ettor och nollor per sekund i trafik genom att utnyttja de resurser som finns.

Amerikanska försvarets forsk­ningsinstitut Darpa har testat detta sedan 2001 med sitt Resilient overlay network, Ron.
De anslutna noderna i Ron övervakar hela tiden internets tillstånd och styr trafiken på ett mer effektivt sätt än vad internet gör när det får sköta sig själv.

Tv-sändningar över internet ställer nätverkstekniken på stora prov. Även om man accepterar att alla mottagare inte ser samma händelse exakt samtidigt – några sekunders fördröjning anses acceptabelt – måste internet för tv uppfylla krav som ingen tänkte på när det konstruerades för över trettio år sedan.

Det blir hög belastning på nätet i kombination med låg tolerans för förseningar.

Den äldsta tekniken för direktsändningar på internet heter multicast, på svenska multisändning, och går ut på att hålla belastningen så låg som möjligt. Avsändaren skickar ut filerna en gång i ett exemplar. De når samtliga mottagare genom förgreningarna i ett trädliknande system. Den enda filen fördubblas varje gång den kommer till en förgrening i trädstrukturen.

Det avlastar avsändaren. Men om man tänker sig tv-sändningar med multisändningar i ett hyreshus där alla vill se samma landskamp samtidigt så blir det ändå mycket trafik i hyreshusets nätverk. Varje slutanvändare måste ju ha en egen komplett fil.

I ett multisändningssystem är slutanvändarna – de som ska titta på tv – enbart mottagare av kommunikation.

Det är ett ineffektivt sätt att utnyttja internet, eftersom varje ansluten dator också kan sända samtidigt som den tar emot data.

Det tog amerikanen Bram Cohen fasta på när han utvecklade sitt fildelningssystem Bittorrent. Det fungerar bättre ju fler som laddar ner samma fil samtidigt.

Filerna delas upp i småbitar. Den som har tagit emot en småbit kopierar den och skickar kopian vidare till någon annan, samtidigt som hon tar emot en annan småbit från någon annan användare. Till sist har alla deltagare alla bitar.
Bittorrent är ett så kallat p2p-nät, peer-to-peer, där alla noder i nätet räknas som likvärdiga. Varje ansluten dator kan inleda en kommunikationssession med vilken annan dator som helst i nätet.

Bittorrent är snabbt, men tyvärr minskar det inte belastningen på nätet.

Enligt mätningar som redovisades av Johan Ljungberg på företaget Peerialism, en avknoppning från Sics, genererar p2p-nät som Bittorrent 1,75 gånger så mycket trafik på internet som motsvarande överföring med multisändning.
Bittorrent är inte heller gjort för tv, även om det pågår experiment med Bittorrent-tv.

När man sänder tv vill man att mottagarna ska få bitarna i rätt ordning. Det går bra med multi­sändning, men det går rakt emot Bittorrents grundidé. Bittorrent fungerar bäst om varje mottagare får bitarna i godtycklig ordning. Och man måste åtminstone ha fått bit nummer ett innan man kan börja titta.

Ali Ghodsi på Sics har kommit på en lösning:

– Man kan lösa detta genom att dela upp filmerna i avsnitt på tio sekunder. Dessa tiosekunders­avsnitt sänder man i tur och ordning, men varje avsnitt sänds med Bittorrentteknik.

Då behöver man bara buffra tio sekunder, sedan rullar det på.
En ren Bittorrentliknande teknik är lite anarkistisk, det vill säga att det är ganska slumpmässigt vem som överför vilka bitar till vem. Tekniken tar ingen hänsyn till avståndet mellan noderna, så som nätverket ser det.

Effektiviteten blir mycket bättre om en server styr dataöverföringen så att noderna paras ihop med sina närmaste grannar.

Försök med ett så kallat location aware network visar en radikal förbättring. Ett sådant nätverk gene­rerar bara 75 procent så mycket trafik som multicasting.
Bittorrent bygger på principen lika för lika, det vill säga att varje deltagare ska skicka iväg lika mycket data som hon tar emot. Det är besvärligt för många slutanvändare som har asymmetriska internetanslutningar: de kan ta emot mycket större volymer än de kan sända.

Även detta har Ali Ghodsi en lösning på.

Han delar upp filmerna i remsor, parallella flöden av ettor och nollor.

– Även om man inte kan sända en hel film så kan man åtminstone sända en remsa.

Remsa 1 ger en lågupplöst version av filmen, ungefär som You­tube. Remsa 1+2 ger högre kvalitet, remsa 1+2+3 ger ännu högre kvalitet och remsa 1+2+3+4 ger högsta kvalitet. Problemet är att det måste vara i den ordningen.

Man har ingen glädje av bara remsa 2, och kombinationen 1+3 är inte bättre än bara 1.

– Det görs försök med något som kallas för multiple description coding, mdc, där alla remsorna duger att köra ensamma.

Ali Ghodsi och Seif Haridi på Sics har utvecklat ett p2p-system, Forestcast, som utnyttjar nätets trädstruktur på ett effektivt sätt.

Det förutsätter en server som hela tiden vet vilka datorer som är anslutna och vad de kan göra.

Varje ansluten dator tar emot tv-sändningar i småbitar från sina närmaste grannar och skickar samtidigt andra småbitar till andra grannar.

Det är också, i något annat utförande, affärsidén bakom Peerialism, ett företag som startats av Seif Haridi, Mohammed El-Beltagy och Sameh El-Ansary från Sics.

Företaget säljer sitt system till företag som sänder video över internet.