Was wissen wir über die Umweltauswirkungen von Online-Videos? Das Beispiel Netflix

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Dieser Artikel wurde in Zusammenarbeit mit veröffentlicht Binaire, der Blog zum Verständnis digitaler Probleme.

Angesichts der erheblichen Anstrengungen, die der Sektor der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) unternehmen muss, um von einem Trend starken Wachstums seiner Treibhausgasemissionen (+45 % bis 2030) zu einem deutlichen Reduktionspfad (-45 % im Laufe der Zeit) überzugehen Im gleichen Zeitraum müssen alle Aspekte des Digitalen zwangsläufig ihren Beitrag zu diesem Trend in Frage stellen. In diesem Sinne ist es interessant, ihre Umweltauswirkungen abzubilden und abzuschätzen, um eine nachhaltige Gesellschaft aufzubauen.

Wie die folgende Grafik zeigt, machen Online-Videos weltweit den Großteil des Internetverkehrs aus.


Hauptinhaltskategorien nach Download-Verkehrsvolumen. Daten aus dem 2024 Global Internet Phenomena Report von Sandvine.

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In Frankreich sind Video-Hosts hauptsächlich für die Steigerung des Datenverkehrs zu den Nutzern auf Verbindungsebene verantwortlich, mit einem Anstieg um das 2,4-fache von Anfang 2020 bis Ende 2022.

Videos werden daher oft als eine der Hauptursachen für die Umweltauswirkungen digitaler Technologie genannt und beispielsweise im Bericht von The Shift Project aus dem Jahr 2019 über die Nichtnachhaltigkeit von Online-Videos diskutiert. Aber was wissen wir über Fernseher und andere Anzeigeterminals hinaus über die Wesentlichkeit, die hinter dem Ansehen eines Films oder einer Serie auf Video-on-Demand (VoD) steckt? Wozu dienen diese Geräte eigentlich?

Über die sehr komplexen Architekturen der VoD-Dienstleister und deren Dimensionierung liegen nur wenige öffentliche Informationen vor. Wir haben jedoch eine grobe Analyse des Netflix-Dienstes versucht. Letzteres ist in der Tat eines der am häufigsten genutzten und hat den Vorteil, dass es einige Informationen über seine Funktionsweise zugänglich macht. Bei dieser Plattform handelt es sich lediglich um ein Beispiel und das Ziel besteht in keiner Weise darin, dieses Unternehmen gezielt anzusprechen.

Anhand der aus verschiedenen Quellen (Tätigkeitsberichte, Videos von Fachkonferenzen, Blogartikel) gesammelten Informationen veranschaulichen wir die Schwierigkeit, die verschiedenen Teile der Architektur eines VoD-Dienstes abzubilden, eine Arbeit, die dennoch unerlässlich ist, bevor eine Quantifizierung der Umgebung durchgeführt werden kann Auswirkungen eines solchen Dienstes.

Obwohl der Stromverbrauch nicht alle Umweltauswirkungen umfasst, ist er eine der von Netflix veröffentlichten Informationen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. 2019 ist das einzige Jahr, für das eine Schätzung des Verbrauchs von Servern Dritter vorliegt.


Energieverbrauch.

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Videostreaming, wie funktioniert es?

Der am einfachsten zu erklärende Teil dieses Verbrauchs betrifft den Content-Delivery-Netzwerk (CDN). Hierbei handelt es sich um eine Infrastruktur mit mehreren Zehntausend Servern für Netflix, die über die ganze Welt verteilt sind und die beliebtesten Titel im Katalog in der Nähe der Benutzer hosten. Einige dieser Server werden direkt in den Rechenzentren von Internet Service Providern (ISPs) gehostet und entgehen somit dem von Netflix gemeldeten genauen Stromverbrauch.

Tatsächlich verfügen ISPs über eigene Rechenzentren, um die Bereitstellung von qualitativ hochwertigem Internetverkehr zu ermöglichen und gleichzeitig den Druck auf die Netzwerkinfrastrukturen zu verringern.

Wenn ein Benutzer also auf Online-Videoinhalte zugreift, werden diese Inhalte in Wirklichkeit meist auf einem CDN gehostet. Diese Daten durchlaufen alle Netzwerkinfrastrukturen (Kabel, Antennen, Routing-Geräte usw.), die erforderlich sind, um dieses CDN mit dem Benutzer zu verbinden, ohne seine Internet-Box und möglicherweise andere Geräte (Switch, WLAN-Repeater, TV-Box usw.) zu vergessen das Terminal, auf dem das Video angesehen wird.

Der Rest des Verbrauchs von Servern Dritter betrifft die Nutzung von Amazon Web Services (AWS) für alle Vorgänge, die der eigentlichen Verbreitung von Videoinhalten vorgelagert sind. Dies bedeutet neben dem Speicherbedarf auch die ständige Nutzung mehrerer Hunderttausend virtueller Maschinen (mehr als Hunderttausend im Jahr 2016).

Tatsächlich wird ein Video nach der Produktion zunächst in roher, unkomprimierter Form gespeichert. Anschließend wird es in rund hundert verschiedenen Versionen kodiert, um unabhängig von den Eigenschaften des Terminals und seines Bildschirms (mehr als 1.500 Gerätetypen werden unterstützt), der Qualität des Internetnetzwerks und des Betriebssystems die beste Qualität des Benutzererlebnisses zu bieten gebraucht. Für die Videokodierung sind somit mehrere Hunderttausend CPUs parallel erforderlich.

Diese mehreren Versionen werden aus Sicherheitsgründen und um den Zugriff auf Inhalte auf der ganzen Welt zu gewährleisten, auf mehreren Servern in Rechenzentren in verschiedenen geografischen Gebieten (3 für Netflix im Jahr 2016) dupliziert.

Das verborgene Gesicht von VoD

Die Geschäftsmodelle von VoD-Plattformen basieren auf Aufmerksamkeitsbindung und der Anzahl der Abonnenten bzw. Views. Bevor der Benutzer Videoinhalte ansehen kann, navigiert er zunächst auf der Plattform, von der Startseite bis zur Auswahl der Inhalte. Diese Navigation ist für jeden Benutzer personalisiert und basiert auf Aufmerksamkeitserfassungs- und -speicherungsmechanismen, die die Erfassung, Speicherung und Verarbeitung zahlreicher persönlicher Daten und Nutzungsdaten erfordern. Ein ganzer Teil der Infrastruktur und damit des ökologischen Fußabdrucks hängt somit nicht mit der Verbreitung von Videos, sondern mit der Personalisierung des Nutzererlebnisses zusammen.

Der Datensatz, der die Implementierung dieser Mechanismen ermöglicht, wird allgemein als „Datahub“ bezeichnet. Dabei handelt es sich sowohl um von der Plattform erfasste Daten (Benutzerdaten als auch Nutzungsdaten), aggregiert mit Daten aus anderen Quellen in der Netflix-Wertschöpfungskette: Werbetreibende, Zahlungsanbieter, Dienstleister, Anbieter von Zuschauermessungen, Inhaltsbewertungen, soziale Netzwerke usw . Netflix ist beispielsweise Mitglied der Digital Advertising Alliance.

Dieser Datenhub ist von beträchtlicher Größe, im Jahr 2016 enthielt er für 89 Millionen Konten 60 PB (1 Petabyte = 1 Million GB) an Daten. Es ist nicht abwegig, sich vorzustellen, dass es heute mit 260 Millionen Abonnenten im Jahr 2023 noch wichtiger sein wird.

Andererseits wird die Größe des Netflix-Katalogs auf 50.000 bis 60.000 Stunden Wiedergabe geschätzt. In diesem Artikel sprechen wir von 470 GB Rohvideo pro Stunde, was einem uncodierten Katalog von etwa 25 PB oder der Hälfte des Datenhubs 2016 entspricht. Intuitiv würden wir jedoch erwarten, dass der Rohvideokatalog einen größeren Anteil ausmacht Speicherbedarf als Nutzungsdaten.

Zu dieser Datenmenge kommen Videostreams und Daten, die im Zusammenhang mit Dreharbeiten und Schnitten durch die Netflix-Studios selbst produziert werden und etwa 100 PB pro Jahr ausmachen.

Zur Unterstützung ihres Wirtschaftsmodells nimmt das Volumen der Originalproduktionen stark zu, ebenso wie die damit verbundenen Umweltauswirkungen, die mehr als die Hälfte der Treibhausgasemissionen von Netflix ausmachen.

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Über die Speicherung hinaus generiert jede Aktion auf der Plattform (Suchen, Klicken auf „Play“ usw.) ein von Netflix verarbeitetes Ereignis, im Jahr 2016 waren es 500 Milliarden pro Tag. Diese Datenerfassung wird beispielsweise verwendet, um „eine personalisierte Homepage“ zu generieren für jedes Benutzerkonto. Letzteres würde insgesamt mehr als 22.000 bei AWS gehostete virtuelle Server und die Speicherung von mehr als 14,3 PB an Daten für die Verwaltung eines dynamischen Caches namens EVCache erfordern.

Zu den Elementen der Personalisierung des Benutzererlebnisses gehören natürlich die angebotenen Inhalte, aber auch die Art und Weise ihrer Präsentation mit der Personalisierung der verwendeten Miniaturansichten oder sogar die Verwendung von „Dynamic Sizzles“, der Erstellung personalisierter Videos, aus denen Inhalte aggregiert werden mehrere Filme oder Serien.

Diese Mechanismen zur Aufmerksamkeitserhaltung basieren auf der Verwendung immer fortschrittlicherer Algorithmen für kontinuierliches maschinelles Lernen, die sowohl große Datenmengen als auch Rechenleistung erfordern. Aus offensichtlichen Gründen der Aktualisierung werden diese Algorithmen inkrementell trainiert. Die Verallgemeinerung ihrer Nutzung führt zwangsläufig zu einem Anstieg der erfassten, verarbeiteten und gespeicherten Daten und damit zu einer Vergrößerung der damit verbundenen Umweltauswirkungen.

Zu all diesen Daten müssen wir die Backup-Richtlinien hinzufügen, die für die Wiederherstellung des Geschäfts im Falle eines Vorfalls erforderlich sind. Sie werden auf jeder Ebene dieser Architektur angewendet, was zu einer mehr oder weniger erheblichen Duplizierung aller dieser Inhalte führen kann. Beachten Sie, dass Netflix auch ausgefeilte Datenbereinigungsmethoden implementiert, sowohl in Bezug auf den Cache und den Datahub als auch auf die von den Studios produzierten Daten.

„Nur“ ein Video?

Das Ansehen eines Videos online erfordert also viele Schritte und die Generierung von Daten, die weit über den Videoinhalt selbst hinausgehen. Die Optimierung des Benutzererlebnisses bis zum Äußersten erfordert erhebliche Hardware-Ressourcen im Vergleich zum bloßen Ansehen von Videos. Der Mangel an verfügbaren Informationen über die vollständige Funktionsfähigkeit der Plattformen und der zugehörigen Infrastrukturen macht es zum jetzigen Zeitpunkt riskant, die Umweltauswirkungen ihrer Tätigkeit im Hinblick auf die planetaren Grenzwerte durch einen unabhängigen Dritten zu bewerten.

Einige könnten entgegnen, dass diese Auswirkungen im Vergleich zur Anzahl der Abonnenten im Vergleich zu vielen anderen Konsumgütern zweifellos vernachlässigbar wären. Beispielsweise beträgt der Stromverbrauch der von Netflix genutzten Server im Jahr 2019 nur etwa 2,3 kWh/Jahr pro Abonnent. Diese Zahl mag unbedeutend erscheinen oder sogar im Widerspruch zu den Zahlen der Internationalen Energieagentur zum Energieverbrauch von Rechenzentren auf der Welt stehen, die ungefähr dem Stromverbrauch eines Landes wie Italien oder dem Vereinigten Königreich entsprechen würden. Dies verdeutlicht ein Problem mit den Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), einem Sektor, der aus einer Vielzahl von Diensten besteht, von denen jeder scheinbar unbedeutend ist, deren Auswirkungen jedoch in der Summe besorgniserregend sind. Mit anderen Worten: Die allgemeine Reduzierung der Umweltauswirkungen von IKT bringt zwangsläufig eine Vielzahl „kleiner Erfolge“ mit sich. Im Kontext des Video-Streamings ist Netflix nur ein VoD-Dienst unter einer ganzen Reihe von Anbietern und neue Formen des Peer-to-Peer-Video-Sharings oder über soziale Netzwerke.

Kann Video-on-Demand nachhaltig werden?

Um den Weg zur Reduzierung der Umweltauswirkungen des Online-Videosektors einzuhalten, können wir uns zu Recht fragen, wie eine VoD-Plattform aussehen würde, die mit einem nachhaltigen Umweltweg kompatibel ist. Die vorangehende Analyse wirft mindestens vier Hauptbereiche der Reduzierung auf:

  • der Kompromiss, der zwischen dem Gewicht (maximale Auflösung und Variantenzahl) der kodierten Videos (das sich auf die Berechnungs-, Speicher- und Übertragungsanforderungen auswirkt) und der tatsächlich von den Nutzern wahrgenommenen Qualität eingegangen werden muss,

  • die Personalisierung der Erfahrung bis zum Äußersten in Frage stellen,

  • der Bedarf an hoher Leistung (in Bezug auf Servicequalität, Verfügbarkeit usw.) für einen Unterhaltungsdienst,

  • und schließlich das Tempo der Produktion neuer Inhalte.

Über Umweltprobleme hinaus werfen die Empfehlungsalgorithmen, die das Herzstück dieser VoD-Plattformen bilden, auch viele ethische und demokratische Fragen auf.

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