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超高清或将成为最大的碳排放来源,泰信电子呼唤有线电视行业顶层设计
2022-07-14

从一首MV说起

2018年4月,一首时长约4分钟,名为《Despacito》的MV,创下了YouTube上50亿次的播放纪录。

当时,有人估算整个过程所消耗的能源相当于美国4万个家庭的年耗电,而且这首MV视频内容还不是高清格式的,手机播放大都是270P或480P的。现在,该MV的播放量又创新高,拜登还用它拉票。

网络视频的清晰度与传输带宽有对应的关系:

用一个不够严谨的假设:如果MV的能耗与传输数据成正比,将《Despacito》从480P升级到8K/120Hz 超高清格式,能耗至少增加150倍!再假设它是一集45分钟的8K超高清电视剧,所消耗的电力将是全美国家庭一年的耗电量!以此类推,如果央视春晚也采用8K/120Hz格式录制4小时,用云服务分发给5亿家庭,所消耗的能源大致相当于全美国家庭3年的耗电量!即使技术进步可以降低传输和播放的能耗,这也是一个很可怕的数字!

理论依据

1、香农定律。不论从1G到5G的无线通讯,还是从双绞线到同轴再到光纤的有线通讯,都受香农定律的约束,数学表达公式如下:

这个公式表明,在带宽B一定时,要传输更多的数据,需要指数级增加电力消耗S。大到看得见的网线、光纤,小到看不见的芯片内部的数据/地址总线,都是通讯信道B,只要有信息通过,都要消耗一定的功率S。信道带宽B固定,环境噪声N大的5G,要传输更多的数据,电力消耗也大。用香农公式,同样也可以解释10GPON光设备功耗远大于1G PON,对使用同轴电缆的有线电视也同样适用。香农公式告诉我们,拓展信道带宽B,比提高传输功率S要划算得多。有线通讯带宽大、噪声小,远比无线成本低,屏蔽理想的话,其通讯容量取决于传输功率的上限。

2、兰道尔极限

兰道尔极限的重要意义是在信息理论和热力学之间建立了联系。它给出了擦除一个bit所需要的最小能量,指导我们在计算处理时,尽量减少不必要的数据。交换机、路由器里都有CPU和缓存器,只要通电,就有大量的数据存储和擦除,必然消耗能源。当我们点播有大量数据的视频时,路由器比平时温度高,手机也更热。

能源消耗

互联网是点对点通讯机制,每一个点与其它点通过有线、无线信道,将两端的路由交换、服务器连在一起。两点之间距离越远,中间设备就越多,消耗的电力就越大。我们每一次按下遥控器或点击鼠标,访问远端的视频数据的时候,都要调动数不清的通讯环节,产生数不清的数据传递和擦除,可能比烧开一壶水都费电。CDN下沉会产生更多的数据中心,数据中心的冷却降温,也会消耗更多的电力。十年前,谷歌中国研究院副院长张智威演讲时说道,一般云计算服务商,50%的能源花在IT上,35%花在冷却上,Google经过多年努力将花在冷却上的能源降到总费用的9%。搜索一次消耗0.2卡,即搜索2000次相当于消耗掉一听啤酒的能量。数据量越大,能耗就越高。视频点播产生的数据流和消耗的算力,远比搜索大。现在大家常说的互联网流量越来越贵,与互联网数据视频化有关,而且会随着清晰度的增加更加昂贵。我们能做的降低成本的办法,就是把网络视频限制在中等以下画质而非高清画质。

碳排放

二氧化碳排放量(千克)等于耗电度数乘以0.785。也就是说,用100度电,等于排放了大约78.5千克二氧化碳,这让我们可以直观地感受到节约用电与绿色低碳发展之间的关系。根据美国研究人员2016年发表的论文,ICT的碳排放量在2020年将达到全球排放量的3.5%,超过航空和航运。因新冠疫情,线上活动增加,预计已经超过该比例。绿色和平组织与华北电力大学的研究指出,中国的数据中心在2018年排放9900万吨二氧化碳。如未能解决能源消耗问题,这个数字在2023年会再增长2/3,增长速度很快。

这个多年前的研究,可能没考虑到超高清视频数据的指数级增加。

2020年11月04日,生态环境部公布了关于公开征求《全国碳排放权交易管理办法(试行)》(征求意见稿)和《全国碳排放权登记交易结算管理办法(试行)》(征求意见稿)意见的通知。

这说明,我国碳排放交易市场即将启动,绿色发展理念进一步得到体现。

超高清已经成为国家战略。建议有关部门针对互联网超高清化带来的碳排放问题进行专门的研究。

IPTV/OTT不再免费

IPTV/OTT主要成本由宽带网、CDN、内容组成,运营成本很高,二者的区别是IPTV有直播电视服务,而且是专网传输,能够确保传输质量,符合政策要求,而OTT仅仅提供点播服务。

受政策、版权等因素限制,不允许互联网公司使用APP开展直播电视服务。所以,目前非运营商的直播电视服务均是非法的。

以前,在宽带利润较高时,运营商免费捆绑IPTV,OTT为了抢用户也免费。但现在,IPTV收费10-20元每月,OTT会员也在不断涨价,而且广告越来越长。美国Netflix会员费经过6次涨价,到了17.99美元。

现在,我们很难在网上找到免费收看的优质内容(盗版除外),购买视频VIP会员成为普遍现象。即便如此,高企的成本让视频网站很难盈利。标清、高清都不赚钱,投资4K超高清风险更大,号称的4K视频其实是质量较好的高清而已。好在,OTT完全在市场竞争中发展,高效配置了终端、网络、内容等资源,用户量超过了有线电视后,又在超过IPTV,并且今后可以依靠技术进步降低成本。但是,在超高清时代,受到摩尔定律失效和香农极限的制约,OTT发展必将遭遇瓶颈,成本继续上升、涨价是确定的趋势。

高收费的背后是高耗电,相对应的一定是巨大的碳排放。

如何发展超高清?

2018年10月1日,央视首个4K超高清频道开通,很快在各地有线电视网落地,覆盖了全国3.6亿家庭。原因是有线电视是点对面的广播传输机制,从发送到接收只有一个通讯环节,传输能耗和成本非常低,安全绿色。

但是,为什么我们很少人能看到有线电视超高清呢?这是因为,商业化的有线电视运营传输是加密的,加密模块与区域化机顶盒捆绑,这些机顶盒不能在市场上流通。其次,一些有线电视在销售4K超高清机顶盒时捆绑宽带,而绝大部分人已经使用了运营商的宽带,再加上机顶盒功能也比较单一,购买的人较少。目前,超高清还没有在IPTV落地,具体进展取决于传输成本的下降,以及运营商的投入。有线电视超高清与OTT可以实现优势互补,借助OTT超高清终端市场化快速普及。如何解除有线电视超高清业务与机顶盒的捆绑,是普及超高清的难点。

攻克难关

经过十几年的努力,泰信已经成功地解决了有线电视捆绑机顶盒的难题。

该难题也被称为机顶盒的独立,对行业的发展造成了长期的困扰,大家可以关注物联网电视公众号做更详细的了解。

使用泰信下载CA技术,可以将有线电视加密与机顶盒分离,用软件的方式兼容全国各地的加密系统,让有线电视超高清成为脱离机顶盒的网络业务,就像手机的电话业务那样,可以在市场化销售的电视机、机顶盒上加载。这样一来,会带来以下几个巨大的变化,实现多赢:1、有线电视业务可以成为当用户数量发展到一定阶段,边际成本趋于“零”的网络业务,大幅降低有线电视运营成本。2、支持有线电视超高清的机顶盒或电视机,将成为可以在市场上自由流通的消费电子产品,实现全国跨区域市场化销售,实现快速迭代升级,快速形成规模效应,帮助有线电视摆脱必须定制机顶盒的包袱;3、全国一网后,有足够的市场规模实现差异化创新,让用户有更多的终端选择,促使我国电视产业实现高质量发展和高质量内循环,带动电视产业的发展升级;4、解决市场化电视终端缺乏广电超高清内容的短板,使用同一终端,用户既能看网络电视,也能方便地收看高标准的4K超高清,等于实现了广播电视媒体与互联网媒体的融合,符合中央有关媒体融合发展的政策。

关于泰信盒子

泰信盒子是基于泰信下载CA技术开发的新一代机顶盒,它包含了有线电视接收硬件,实现了加密部分的软件化独立,与机顶盒完美分离,实现了全国跨区域市场化销售。目前,在售的泰信机顶盒有T8A、T70、T6K等机型。其中,T70可以外接音箱,不但可以看到精美绝伦的4K超高清频道,还能听到美妙逼真的声音,在享受美好生活的同时,也是在为绿色发展做贡献!

呼唤顶层设计

虽然泰信下载CA技术及泰信盒子在有线电视终端行业是一个非常重要的创新,但在该行业机顶盒发展路径依赖依然严重、市场完全失灵的情况下,无法形成有效的社会化分工提升生产效率,任何创新都远远起不到自下而上诱导性制度变迁的作用。

在超高清时代,如果有线电视终端不能实现与互联网终端的融合,并基于市场化原则,高效利用有线电视广播公共文化服务资源,势必继续加重一边是有线电视经营困难、一边是网络资源巨大浪费的供给侧结构性矛盾,更会影响电视媒体融合发展。有线电视终端产业亟需自上而下的顶层设计,进行强制性的制度变迁。

编辑:徐徐