”4K- ja HD-videoiden katsominen älylaitteilla on tuhlausta”

VTT:n tutkijat Martti Forsell ja Mikko Uitto kehottavat vihreämpään mobiilidatan käyttöön.

Me suomalaiset kulutamme mobiilidataa aivan valtavasti. Kulutus vain kasvaa, koska Suomessa mobiilidata on halpaa ja laajalti saatavilla. Alati lisääntyvä, yhä parempilaatuisten videosisältöjen kulutus näkyy jo nyt älylaitteiden energiankulutuksessa, eikä laitteiden energiatehokkuuden ikuiseen kehitykseen voi enää luottaa. Hyvän sään aikana -podcastin kolmannessa Hiiligrillissä keskitytään mobiilidataan ja videosisältöihin, ja siihen, miten mobiilidatan käyttämisestä voisi tehdä vihreämpää. Monimutkaista vyyhtiä jaksossa purkavat mobiilidatan ja videosisältöjen kulutuksen päästöjä tutkineet VTT:n Martti Forsell ja Mikko Uitto.

ICT- eli tieto- ja viestintäsektorin kokonaishiilijalanjäljen arvioidaan olevan muutaman prosentin luokkaa maailman kokonaispäästöistä eli sitä voisi verrata lentoliikenteen päästöihin. Traficomin tilastojen mukaan keskivertosuomalainen kulutti vuonna 2017 noin 24 gigatavua mobiilidataa kuukaudessa eli vuodessa noin 288 gigatavua henkilöä kohden. Tämä vastaa noin 86,4 kWh sähkönkulutusta vain mobiilidatan kuluttamisesta. Vuoden 2018 lopussa kulutus oli jo 32 gigatavua kuukaudessa henkilöä kohden.

Videoilla on suuri vaikutus verkon kokonaispäästöihin. VTT:n johtavan tutkijan Martti Forsellin mukaan videosisältö käsittää jopa 80 prosenttia internetin verkkoliikenteestä.

Tutkija Mikko Uiton mukaan videoiden katsomisen aiheuttamaan kulutukseen vaikuttavat muun muassa videon laatu ja parametrit, pakkaus- ja streamausprotokolla sekä laite, jolla videota katsotaan.

Vanhemmat ja suurikokoiset laitteet kuluttavat oletusarvoisesti enemmän sähköä. Esimerkiksi 65 tuuman teräväpiirtotelevisio käyttää yli 100 wattia energiaa tunnissa videosisältöä katsottaessa, pöytätietokone 50W, kannettava tietokone 15W tai alle, iPad 3,5W ja älypuhelin noin 1,3W.

Vaikka laitteita kehitetään energiatehokkaammiksi, kulutuskäyttäytymisemme siirtyy kohti yhä parempilaatuisia eli suurempikokoisia sisältöjä. Kännykästä katsottu 4K-video kuluttaa selvästi enemmän dataa kuin keskilaatuinen video.

”4K- ja HD-videoiden katsominen älylaitteilla on tuhlausta, koska kaikkia pisteitä ei näe paljaalla silmällä,” Forsell sanoo.

Esimerkiksi YouTube tarjoaa mahdollisuutta vaikuttaa videon laatuun heikoimmasta 144p:stä aina 4K:hon asti. Mystiseltä kuulostavalla luvulla tarkoitetaan siis videon kuvapiste- eli pikselimäärää, usein korkeutta. Esimerkiksi 360p-video on 360 pikseliä korkea ja 640 pikseliä leveä. Forsellin mukaan videon laatu näkyy hyvin voimakkaasti mobiilidatan kulutuksessa.

”360p-laatu syö 21 megatavua sekunnissa, teräväpiirto eli 1080p syö 187 megatavua sekunnissa, 4K syö 746 megatavua sekunnissa ja 8K syö jo kolme gigatavua sekunnissa,” Forsell listaa.

Verkon videosiirtoketjua olisi Forsellin ja Uiton mukaan mahdollista tehostaa ketjun jokaisessa eri vaiheessa.

”Esimerkiksi tehokkaammilla pakkausteknologioilla saataisiin supistettua videokuva pienempään kokoon, mikä tarkoittaisi, että verkossa ja päätelaitteissa liikkuisi vähemmän bittejä, mikä voisi vähentää myös energiankulutusta,” Uitto sanoo.

Se, miksi rajalliset mobiilidatapaketit eivät kulu loppuun jo hetkessä HD-videota johtuu juuri videoiden pakkaamisesta. Uusimmat pakkausmenetelmät pudottavat videosisällön bittimäärän sadasosaan tai jopa sen alle. Tällöin esimerkiksi 1080p-video vie enää 133 kilotavua sekunnissa ja 4K-laatukin vain 222 kilotavua sekunnissa.

Suunnittelemalla videosisältöjen katsomista on mahdollista säästää energiaa. Lataamalla esimerkiksi Netflixistä katsottavan ohjelman laitteelle voidaan säästää jopa 30 prosenttia energiaa laskennan osalta verrattuna siihen, jos ohjelma katsottaisiin streamattuna.

Sekä Forsell että Uitto uskovat verkon kokonaiskulutuksen kasvavan jatkossakin. Tulevaisuuden haasteina he näkevät muun muassa 5G:n, joka vaatii sekä tiheämpää verkkoa että lähetysvastaanottoon vaadittavan energian kasvattamista.

Vaikka tutkijat eivät ole erityisen huolissaan verkon hiilijalanjäljestä, heidän mukaansa verkkoa käyttävien kannattaisi kuitenkin huomioida mobiilidatan kulutus ja suosia käyttötapoja, jotka säästävät energiaa. Muun muassa näistä käyttötavoista ja niiden vaikutuksista Forsell ja Uitto jaksossa kertovat.

Kuuntele jakso alta.

Ketkä?

Nimi:Mikko Uitto
Ikä:35
Koulutus:Tietotekniikan diplomi-insinööri
Työura:Tutkija valtion teknologian tutkimuskeskus VTT OY (2008-)
Ammatillinen intohimo: Kiinnostukseni kohteena ovat videosisällön pakkaaminen ja siirtäminen erilaisten tietoliikenneverkkojen ylitse mahdollisimman nopealla, luotettavalla, ja energiatehokkaalla tavalla, mutta kuitenkin loppukäyttäjän kannalta riittävän korkealla laadulla. Nykyinen työympäristöni on vahvasti sidoksissa 5G mobiiliverkkoihin.
Uran huippuhetki: Tutkijauran alkuaikoina työskentelin suuressa kansainvälisessä hankkeessa, jonka lopputoteutus oli hieno esimerkki eri yritysten välisestä yhteistyöstä saavuttaen mm. parhaan konferenssipaperin palkinnon. Toisena huippuhetkenä mainittakoon vetovastuu vuoden 2018 LTE broadcast - tekniikan demonstraatiossa, joka toteutettiin ensimmäistä kertaa Suomessa.
Nimi:Martti Forsell
Ikä:54
Koulutus:Filosofian tohtori (tietojenkäsittelytiede), dosentti (tietokonearkkitehtuuri)
Työura:Johtava tutkija (tietokonearkkitehtuuri, rinnakkaislaskenta), VTT vuodesta 2007. Sitä ennen 2001–2007 erikoistutkijana VTT:llä ja 1988–2000 useissa tutkimus- ja opetustehtävissä Joensuun yliopistolla ja lyhyesti vuonna 1997 Kuopion yliopistolla.
Ammatillinen intohimo: Prosessoriarkkitehtuurit ja rinnakkaislaskenta. Olen kehittänyt pitkään uudenlaista korkean suorituskyvyn rinnakkaisprosessoria (REPLICA) ja siihen liittyvää helppokäyttöistä metodologiaa. Haaveenani on saada rat- kaistua loputkin kehitystyöhöni liittyvät haasteet, esitettyä tieteellisillä julkaisufoorumeilla ja vietyä nämä kaupallisiin tuotteisiin.
Uran huippuhetki: Yhtä hetkeä on vaikea nostaa yli muiden, mutta itselleni merkityksellisiä tapahtumia ovat olleet mm. tieteelliset vierailut Padovan yliopistoon, Wienin teknilliseen yliopis
toon ja Linköpingin yliopistoon vuosina 2016, 2017 ja 2018, REPLICA Frontier-tutkimushanke VTT:llä 2011–2013, julkaisut IEEE Micro ja Journal of Systems Architecture, ja Signaaliprosessorit-luentosarja ja -väitöstilaisuus Joensuun yliopistossa vuosina 1997 ja 2000. 
Tieteellinen työ on ollut kaiken kaikkiaan erittäin palkitsevaa ja motivoivaa.
toimittanut

Erkki Mervaala

Erkki Mervaala on Prahassa asuva toimittaja ja
yksi Hyvän sään aikana -julkaisun toimituspäälliköistä.