UPNP-AV - Das multimediale Heimnetzwerk

Ein klärendes Wort vorab, um UPNP Geräte und Software zu nutzen muss man die nachfolgenden Inhalte weder lesen noch verstanden haben. Sie sind lediglich als Information für alle Gedacht, die Interesse daran haben, wie das alles funktioniert. Wenn Sie diese neue Technik einfach nur nutzen und ausprobieren möchten, lassen Sie sich nicht von den recht umfangreichen Ausführungen abschrecken. Sie können direkt zu den Seiten von Server und Player wechseln.
Allen anderen viel Spaß bei der Lektüre!

In einem modernen Haushalt gibt es eine Vielzahl von multimedialen Geräten. Angefangen bei Fernsehgeräten und dazugehörigen Receivern über DVD-Player, Festplattenrekorder und Stereoanlagen bis hin zu Computern. Oft sind die jeweiligen Geräte auch mehrfach im Haus vorhanden.
Alle diese Geräte zeigen, speichern und verwalten im Prinzip die selben Arten von Inhalten, nämlich Bilder, Musik und Videos. Dennoch ist die Verbindung der Geräte untereinander stark eingeschränkt, da die Verbindung über getrennte Video- und Audiokabel hergestellt werden muss, und das auch noch mit einem eigenen Kabel für jedes Gerät. Dies führt dazu, dass Verbindungen nur über verhältnismaßig kurze Strecken möglich sind, und wenn viele Geräte verbunden werden sollen, müssen die Kabel manuell umgesteckt, oder aufwendige Umschalter und Verteiler eingesetzt werden.

Einige Beispiele:

• Mp3-Dateien die auf dem PC im Büro gespeichert sind, sollen auf der Stereoanlage im Wohnzimmer wiedergegeben werden.
  Es bleiben zwei Möglichkeiten, entweder die Daten auf eine CD zu brennen oder ein langes Audiokabel zu verlegen.
  Beides ist offensichtlich nicht optimal, da entweder ein Rohling verbraucht wird oder ein Kabel im Weg liegt. In jedem Fall ist es mit erhöhtem Zeitaufwand verbunden.

• Ein Film, der auf dem Festplattenreceiver im Wohnzimmer aufgenommen wurde, soll auf dem Fernseher im Schlafzimmer angeschaut werden.
  Falls der Receiver die Möglichkeit bietet eine DVD zu brennen und im Schlafzimmer ein DVD-Player zur Verfügung steht, könnte man den Film auf eine DVD brennen. Alternative wären alle Kabel zu trennen, den Receiver ins Schlafzimmer zu tragen und dort wieder mit dem Fernsehgerät zu verbinden.
  Wieder sind beide Lösungen nicht optimal, da sie mit großem Zeitaufwand und im ersten Fall auch mit der Verschwendung eines Rohlings verbunden sind.

Einen Lösungsansatz zumindest für das erste Beispiel, evtl. mit Erweiterung auf Videos, die auf dem PC gespeichert sind und auf dem TV betrachtet werden sollen, bieten einige Hersteller mit Geräten, die über WLAN verfügen, und mit spezieller Software auf dem PC zusammenarbeiten, um Inhalte drahtlos vom Büro ins Wohnzimmer zu bringen. Leider sind oft die Geräte verschiedener Hersteller nicht kompatibel und auf die Verbindungen mit einem PC beschränkt, weshalb hier keine Lösung für das zweite Beispiel gefunden ist.

Genau hier setzt der UPNP-Standard in seiner Ausprägung als UPNP-AV (Audio/Video) an, indem er festlegt, wie Geräte Multimediadaten austauschen können, und das unabhängig vom Hersteller.
Alle UPNP-AV Geräte werden über eine beliebige Netzwerkverbindung wie z.B. Ethernet oder WLAN verbunden und tauschen Ihre Daten allein über dieses Netzwerk aus. Analoge Audio- und VideoKabel können zumindest bei der Verbindung der UPNP-Geräte untereinander entfallen. In diesem Netzwerk kann grundsätzlich jedes Gerät mit jedem anderen kommunizieren, ohne dass die Infrastruktur, also die Verkabelung, verändert werden müsste.
Dabei konfigurieren sich die Geräte selbst und finden automatisch geeignete andere UPNP-AV Geräte mit denen sie Daten austauschen können. Der Benutzer ist dadurch von lästigen oder komplizierten Konfigurationsaufgaben befreit und muss keinerlei technisches Fachwissen haben um die Geräte verbinden oder nutzen zu können.

UPNP-AV kommuniziert über standard Netzwerkverbindungen unter Verwendung von IP, TCP und UDP. Alle verwendeten Kommunikationsprotokolle nutzen etablierte Standards wie HTTP, SOAP und XML. Als Infrastruktur ist also nur ein normales Netzwerk nötig, wie es häufig schon besteht (z.B. vorhandener DSL-Router mit WLAN). UPNP-Geräte mit WLAN-Funktionalität müssen in diesem Fall nur noch eingeschaltet werden und schon kann begonnen werden, Medieninhalte im Netzwerk zu durchstöbern und abzuspielen.

Nun jedoch zum tatsächlichen Aufbau des UPNP-AV-Standards. UPNP-AV kennt grundsätzlich drei Typen von Geräten, den MediaServer, der Inhalte im Netzwerk zur Verfügung stellt, den MediaRenderer, der die Inhalte an den Benutzer ausgibt und den ControlPoint, der dem Benutzer die Steuerung von Server und Renderer erlaubt und ihm ermöglicht nach Multimediadaten zu suchen und diese abzuspielen.
Dabei ist es durchaus möglich und auch vorgesehen, dass mehrere dieser virtuellen „Geräte“ in einem realem Gerät zusammengefasst sind, so wird z.B. häufig ein Renderer mit einem ControlPoint kombiniert werden, damit der Benutzer Wiedergabe und Steuerung der Wiedergabe in einem Gerät vereint vorfindet.

Wie auf dem nebenstehenden Bild zu sehen ist, werden die Multimediadaten nur in eine Richtung übertragen, und zwar vom Server zum Renderer. Desweiteren läuft der Multimedia-Datenstrom nicht über den ControlPoint. Tatsächlich ist es so, dass dieser vom Netzwerk getrennt werden kann, sobald der Datentransfer aufgebaut ist, ohne eine Unterbrechung des Datenstroms zu verursachen. Zur Übertragung der Multimediadaten kann ein beliebiges Übertragungsprotokoll verwendet werden, dass sowohl Server als auch Renderer verstehen müssen. Der ControlPoint fragt hierzu die Fähigkeiten beider Geräte ab, und wählt anschließend das zu verwendende Protokoll aus. Fast alle Geräte beherrschen HTTP/GET, einige auch RTP. Andere Protokolle sind eher unüblich, aber durchaus erlaubt. Ebenso wie das Übertragungsprotokoll gleicht der ControlPoint auch das Dateiformat für die Übertragung ab, indem er feststellt, welche Daten der Renderer verarbeiten kann, und welche Datenformate der Server für eine bestimmte Mediendatei liefern kann (evtl. mit Echtzeit-Konvertierung).

Neben dieser Aushandlung der Verbindungsdetails, die für den Benutzer unsichtbar abläuft, hat der ControlPoint die sehr wichtige Aufgabe, dem Benutzer eine grafische Oberfläche zur Verfügung zu stellen, die ihm ermöglicht Inhalte auf MedianServern zu durchstöbern oder zu suchen. Ist die gewünschte Datei gefunden und die Verbindung hergestellt, ermöglicht der ControlPoint die Steuerung der Wiedergabe, mit den Funktionen Start, Pause, Stop, Nächstes, Vorheriges, Vorlauf, Rücklauf sowie einige Regelfunktionen wie Lautstärke und Helligkeit. Die Kommunikation zwischen ControlPoint und MediaServer und zwischen ControlPoint und MediaRenderer erfolgt mit SOAP und XML über HTTP.

• Ein PC mit einer umfangreichen Sammlung an Musik-, Video- und Bilddateien steht im Büro und soll diese Inhalte allen Geräten im Haus zur Verfügung stellen. Dazu muss auf diesem Rechner lediglich eine Serversoftware gestartet werden, und die gewünschten Verzeichnisse freigegeben werden. Weitere Konfiguration ist nicht nötig.

• Eine mit dem Fernseher im Wohnzimmer verbundene SetTopBox, integriert einen MediaRenderer und einen ControlPoint, und ermöglicht so, das Netzwerk nach den gewünschten Inhalten zu durchsuchen und Musik, Videos sowie Bilder auf dem Sofa zu genießen, obwohl die Quellen der Daten evtl. im ganzen Haus auf diversen MediaServer verteilt sind. Dazu muss die Box nur mit einem Scartkabel an den Fernseher angeschlossen werden, und sucht ganz ohne Konfiguration direkt nach dem Einschalten per WLAN nach anderen UPNP-AV Geräten im Haus.

• Im Schlafzimmer befindet sich eine UPNP-taugliche Stereoanlage, mit der es möglich ist bequem nach Mp3-Dateien im ganzen Haus zu suchen und diese wiederzugeben. Wiederum gänzlich ohne vorherige Konfiguration.

• Ein UPNP-SAT-Receiver arbeitet als MediaServer und ermöglicht so, Geräten um ganzen Haus Fernseh- und Radioprogramme zu empfangen und wiederzugeben.

• Ein Handy oder PDA mit Bluetooth oder WLAN arbeitet mit einer ControlPoint-Software, und erlaubt so eine Aufnahme auf dem SAT-Receiver zu starten oder Musik auf der Stereoanlage wiederzugeben. Dazu muss man sich noch nicht einmal im selben Raum aufhalten, eine Netzwerkverbindung beliebiger Art genügt.