מדוע אנחנו לא מצליחים לראות HD ברשת Wi-Fi?

רשת 802.11N? יש. סטרימר? יש. תוכן HD? יש.אז למה אי אפשר לראות בסטרימר HD מעל הרשת שלכם?
7:00
  /  
18.03.2012
  
מאת: עפר לאור

הקדמה

לפני כמה שנים רשת Wi-Fi היה מושג חדש וכמו כל דבר בישראל, גם לא חוקי… מי שרצה 802.11B (כי לא קראנו לזה Wi-Fi אז) היה צריך לייבא במזוודה ולקוות שבמכס לא יבקשו ממנו "אישור סוג" של בזק שמאשר שזה תואם לתדרים בישראל. למרבה ההפתעה, Wi-Fi משתמש בתחום תדרים שנחשב חופשי במרבית מדינות המערב שכוללות תחום תדרים 2.4GHZ ו-5-5.8GHZ. 

התחום הראשון בשימוש נרחב יותר (הודות לכך שטווח הקליטה שלהם רחב יותר), החל מטלפונים נייחים אלחוטיים,בלוטוט' (שגם הוא נחשב בלתי חוקי בישראל למשך זמן רב) מכשירים עם שליטה רחוקה RF – הליקופטרים, רכבים וצעצועים אחרים.

גם היום יש עדיין בעיות בנושא הזה, שכן לא כל תחום התדרים של 5GHZ (התחום שנחשב לאיזור ה-802.11A) מה שטיפה מגביל את סוגי המוצרים האלחוטיים שמגיעים ארצה וללא ספק גם מייקר אותם בשל העובדה שהם צריכים לעבור התאמה לישראל. אגב, לא כל המוצרים עוברים התאמה, יש מכשירים רבים שפשוט מחליקים פנימה לארץ. דוגמא יפה לזה היא האייפד 2 – שתואם ל-802.11A (קרי: תומך בתדרי 5GHZ) אך למיטב ידיעתי אין שום התאמה שלו לתדרים המותרים בישראל.

מעט על התקן

בסופו של דבר רשתות Wi-Fi כיום פחות או יותר עברו לתקן שמאחד את כל התקנים האחרים: 802.11N אשר מגיעים בגרסא עם תדר אחד או שני תדרים (שמזוהה על ידי סימון 300Mbps ואשר נקודת הגישה אליו כוללת לפחות 3 אנטנות). 

ניתן גם להשתמש בתצורת MIMO שמאפשרת התאמת השידור בכדי להגיע בצורה יותר נקודתית ללקוחות בודדים – ובכך להתמודד טוב יותר עם קירות ופינות בבית.

כדאי להסביר מעט על התצורה של 300Mbps. כמובן שהמספר מציין את הגבול העליון התאורטי אך גם הוא בנוי מתוך הנחת יסוד ששני תדרים יהיו בשימוש במקביל. הבעיה שבמצב כזה יש סיכוי לא רע שמוצרים אחרים בבית יפסיקו לעבוד בגלל השימוש הנרחב בכמה תדרים. אם הדלקתם את המחשב וחיפשתם באיזור רשת אלחוטית, סביר להניח שאתם רואים ברשימה רשת אחת נוספת לפחות, או עשר… מספר הרשתות בארץ הוא נרחב ביותר – והן כמובן מפריעות זו לזו. מרבית הראוטרים/נקודות הגישה האלחוטיות מזהים הפרעות מהסוג הזה בתור "הפרעת שכן". במצב כזה הם נמנעות משימוש בשני תדרים (או יותר) במקביל בכדי למנוע הפרעות הדדיות ולכן יורדות מ-300Mbps התאורטיים שנוצרים על ידי אגרגציה של שני התדרים, ויורדים לקצב מקסימלי של 150Mbps בלבד.

אבל אין בעיה, כך בוודאי תגידו, הרי התכנים שלי הם הרבה פחות מהירים – שהרי אין אפילו בלוריי שמגיע ל-150Mbps. שם הקצב המקסימלי מגיע ל60Mbps בנקודות קיצוניות בלבד (לרוב 40Mbps נחשב גבוה מאוד) ומרבית קבצי ה-MKV בכלל עומדים בין 4-12Mbps בלבד. כך שאין סיבה שלא נוכל לראות את התכנים הללו דרך Wi-Fi, נכון?

 

 

אז למה לא נוכל לראות HD ב- Wi-Fi?

אחת השאלות הנפוצות בפורומים שלנו היא האם אפשר יהיה לראות את הוידאו HD שלנו ב-Wi-Fi ומזה כמה שנים התשובה היא שלילית. הסיבות לכך מגוונות וננסה לפרט את רובן כאן.

  • עודף רשתות – בישראל יש הרבה רשתות בכל מקום ולכן הראוטרים נכנסים למצב מגננתי, כזה שמונע הפרעה הדדית לשכן ומשתלטת על תחום תדרים נמוך יותר, לכן גם רוחב הפס האפשרי להעברה ב-Wi-Fi נמוך משמעותית ממה שכתוב על אריזת המכשירים.
  • חומרי הבניין בישראל הם טובים מאשר אלה בחו"ל. בארה"ב הבית הממוצע בנוי במטרה לשמור על בידוד תרמי ולהיבנות בעלות זולה ולכן רוב הבתים אינם בוניים מלבנים (אפילו לא brownstone) אלא מעץ, גבס וחומרי בידוד שמעבירים Wi-Fi הרבה יותר טוב מאשר בישראל. מכיוון שכאן הכל בנוי מלבנים, במרבית המקרים, הקליטה כאן (אלא אם המשדר והמקלט נמצאים ממש בסמיכות זה לזה או אפילו בקו ראיה) משמעותית פחות טובה מאשר שם. בעוד שבארה"ב ניתן לראות סטרימרים אלחוטיים, בארץ הסיכוי לקליטה מספקת נמוך בהרבה.
  • עם Wi-Fi, המהירות צונחת מהר מאוד כאשר אין קליטה טובה. בכדי לצמצם הפרעות ותקלות, קצב הנתונים פוחת. לכן, גם כאשר רשום לכם שה- Wi-Fi שלכם הוא 150Mbps בפועל הוא לרוב משמעותית הרבה פחות.
  • Wi-Fi בתאכלס מותאם לגלישה, יש פעמים רבות שיש הפרעות ולכן מעבר תדרים ולכן לחלקיקי שניה התדרים משתנים. אם תעשו Ping לראוטר תגלו שזמן ה-latency שלכם לא תמיד עקבי. ככל שאתם רחוקים מהמשדר כך יש הבדלים משמעותיים ב-latency. משמעות הנתון הזה הוא שבכדי שסטרימר יוכל להציג לכם וידאו ללא הפרעות או גמגומים, עליו להחזיק בזיכרון וידאו קדימה למשך התקופה המירבית של latecy אפשרי. כלומר, שלא יווצר מצב שפתאום חסר לו וידאו או אודיו להציג כי יש הפרעה בקליטה. הבעיה היא שהנתון הזה לא עקבי – הוא יכול להשתנות בגלל שמישהו עבר דרך הקרן, הפעיל אזנית בלוטוט' או מיקרו, או שכן שהפעיל מכשיר שרועש בתחום התדרים הספציפי. במצב כזה, פתאום עלול להווצר גמגום ארוך שהמכשירים לא ערוכים לגביו. במקרה הזה, חשוב גם קצב מינימלי של הנתונים, ולא רק מקסימלי – אסור לפגוע ברצף התקשורת.
  • למעבדים של סטרימרים לרוב יש חוסר משמעותי במשאבים – ספציפית בזיכרון, מה שגורם לכך שכמות ה-Buffering שאפשרי להשתמש במכשיר כזה הוא נמוך משמעותית ממה שאפשרי למשל במחשב אישי.
  • למעבדים של סטרימרים יש יכולות רשת מוגבלות. לרוב לא מדובר במעבד נפרד עם buffer משל עצמו אלא כפונקציה נוספת של המעבד הראשי, שגם ככה מועמס יתר על המידה במכשירים הללו. במקרים רבים, צוואר הבקבוק הזה בקושי מצליח להתמודד עם רשת חוטית, שלא לדבר על רשת אלחוטית עם האתגרים הגדולים יותר שלה.
  • מרבית התכנים כיום הם מבוססי MPEG4/H264 אשר אחד מהתכונות שלה שמאפשרות כיווץ חזק יותר הם פריימים look ahead אשר בעצם מסתמכים על מידע שטרם הגיע – כלומר, פריים כלשהו יכול לציין שהוא מסתמך על פריים עתידי שעדיין לא הגיע למזרימדיה. נניח עכשיו שהפריים הזה עדיין לא מגיע בגלל הפרעות ברשת האלחוטית – העיכוב כבר לא של פריים בודד אלא של סדרה ארוכה של פריימים שכולם תלויים באותו פריים שמסרב להגיע בגלל הפרעה קצרצרה בתקשורת. כאשר דבר כזה קורה בלויין או בכבלים נראה לרוב בלוקים משונים על התמונה עד אשר לאחר כמה שניות הכל מסתדר מעצמו. סטרימרים לרוב מתמודדים רע בהרבה במצב כזה מאשר ממירים…
  • יש שתי שיטות בגדול להעברת נתונים ברשת האינטרנט, שיטת TCP ושיטת UDP. השיטה הראשונה, TCP, אמינה יותר אך איטית משמעותית (זו גם השיטה שבה משתמשים בשירותי גלישה). שיטת UDP מהירה משמעותית אך מכיוון שאין שידור חוזר של נתונים בה, היא לאו דווקא אמינה (זו השיטה שמשתמשים למשל בשירותי DNS). ברשת חוטית האמינות של שתי השיטות זהות כי אין איבוד נתונים משמעותי, אך ברשת אלחוטית בהחלט יכולים להווצר חוסרים ולכן אי אפשר להשתמש ב-UDP באופן אמין. חלק מטכניקות העברת הנתונים לסטרימר הן מבוססות TCP (כך עובד SMB) ולכן לא מספיק מהירות, בעוד שחלק אחר (NFS בגרסאות מסויימות) עובדות ב-UDP ולכן עלולות לגמגם כאשר יש הפרעה בקליטה. בכל אופן, אין באמת שיטה אחידה וטובה שמותאמת לוידאו.

בסופו של דבר, המסקנה מכל אלה שכל עוד נמשיך להתייחס לוידאו כאל האח החורג והפחות חשוב לגלישה, הגמגומים ימשיכו. בעצם לא נקבע תקן עדיין ל- Wi-Fi אשר נותן חשיבות מיוחדת לוידאו ודואג להתמודד עם הקשיים והאתגרים של העברת וידאו על גבי תווך אלחוטי. כל עוד המצב הזה ישמר, לא ניתן יהיה באופן אמין להשתמש ברשת האלחוטית לצורך העברת וידאו בבית.

האתגר הזה לא פשוט בכלל. ראינו מספר נסיונות להתמודד עם הבעיה, אך ניתן לראות שאפילו חסידת תקני האלחוט בבית – חברת אפל, מייצרת את מכשיר ה-AppleTV שלה עם חיבור חוטי מתוך הבנה שזו הדרך האמינה ביותר.

 

חברות כמו AMIMON ביססו תקנים להעברת וידאו אלחוטי על בסיס הטכנולוגיה של 802.11N – כלומר, העברת וידאו מהירה, בקידוד שפחות מסתמך על פריימים עתידיים ואשר נמצאים בשכבות אמינות (layers או tiers) כאשר החשובים ביותר אמינים יותר וכאשר יש הפרעה, מי שנפגע זה לא הבסיס של הפריים אלא הפרטים הקטנים בו. דמיינו וידאו שמשודר ב-SD בערוץ אחד אמין (למשל בקצב נתונים נמוך יותר), ושכבות נוספות של HD משודרות בערוצים מהירים אבל עם סיכוי גבוה יותר שאם יהיו תקלות הם יהיו במקטעי הוידאו בעלי הרזולוציה הגבוהה.

 

 

גם מערכת ה-WIDI של אינטל משתמשת בטכניקות דומות בכדי להבטיח רצף של וידאו. WIDI נמצא בלא מעט מחשבים אישיים ומשתמש ביכולות המובנות של צ'יפסט ה- Wi-Fi שכבר נמצא במחשבים לצורך שידור. מצד שני, WIDI לא יכול להוות פיתרון למי שרוצה מזרימדיה אלחוטית ליד המחשב, הרעיון של אינטל כולל גם מחשב בצד השני של החדר שעושה את העבודה השחורה של פיענוח הוידאו.

האם זה ישתפר?

כנראה שכן. הדרישות מ- Wi-Fi עולות ווידאו זו הדרישה העיקרית של הצרכנים. מה שנדרש הוא תקן שהרבה פחות סלחני להפרשי Latency, כזה שיכול להשתמש בכמה תדרים במקביל ולעשות דילוגי תדרים ולמנוע פערי Latency גבוהים.

לאו דווקא מדובר בקצבי נתונים יותר גבוהים, אלא שימוש בתדרים הנוכחים וביותר תדרים במקביל באופן מושכל יותר.

עם זאת, זה לא משהו שאפשר לקוות שיקרה מהיום למחר. התשובה לתקופה הקרובה היא שאם אתם יכולים – עדיף שתעבירו את הוידאו שלכם על גבי תווך של CAT5 (כבל אתרנט פיזי).

לדיון בנושא: מדוע אנחנו לא מצליחים לראות HD ברשת Wi-Fi?


7:00
  /  
18.3.2012
  
מאת: עפר לאור

1