娱乐视频直播背后的技术支持——DASH重构

文/胡小清

娱乐视频直播为什么需要DASH？

电视直播是历史悠久的业务，这也是PayTV市场的主要收入来源，每年全球超过2500亿美金的收入依赖于电视直播这个业务产生。

新生代可能已经逐渐远离了电视机，更多选择Mobile Terminal、PAD、PC并且通过互联网随时随地的看视频，电视直播依然是最受欢迎的基本业务之一。

但在全球范围内，主流的OTT都是从点播开始的，高质量的直播服务很少见到，为什么呢？

1 中国情况

在中国因为广电总局181号文件《持有互联网电视牌照机构运营管理要求》中广电总局已经对互联网电视产业进行了封杀，在OTT上不允许提供直播服务。

• 乐视采用NVOD将审核通过的片源通过节目编排成直播节目；

• 中国移动因之前一直没有IPTV牌照（2016年6月30日刚刚拿到牌照），只有OTT牌照，直播频道服务是采用录制回放；

• OTT APP：1、电视家，2、VST全聚合，3、电视直播，4、电视猫，其宣称是针对PAD设计，因此目前游走在广东总局181号文的边缘；

• 腾讯视频电视台直播：采用的录制回放。

2 海外情况

在海外由于运营商基本上为综合运营商，或者通过兼并收购实现了DVB+OTT或者IPTV+OTT的综合服务提供，因此在直播业务上，综合运营商更倾向于保留DVB或者IPTV的服务提供方式，在此基础上叠加OTT点播。

那问题来了，谁有OTT直播的需求？

当4K来临时，传统DVB网络可能会面临一次抉择，到底是在广播频段上传输有限的4K频道，还是直接迁移到OTT网络实现一步到位的全IP化，有激进的运营商可能会选择后者，大多数保守的运营商肯定会选择前者。但所有的DVB都要支持Multiscreen VOD点播，如果要考虑到未来3-5年的DVB直播的IP化，现在的MulitiScreen就应该一步到位选择融合IP解决方案。对于新的视频运营商，一定会选择一步到位的融合IP解决方案。

先不论商业上的形态何时具备OTT直播的条件，但从技术上应该要做好准备，DASH不仅是点播的最好选择，对直播的考虑也已经相对完善。

娱乐视频直播的关键技术？

1 DASH介绍

DASH，又叫MPEG DASH，DASH：Dynamic Adaptive Streaming over HTTP ，是一种在互联网上传送动态码率的Video Streaming技术，类似于苹果的HLS，DASH会通过media presentation description (MPD)将视频内容切片成一个很短的文件片段，每个切片都有多个不同的码率，DASH Client可以根据网络的情况选择一个码率进行播放，支持在不同码率之间无缝切换。

DASH是由MPEG (Moving Picture Experts Group)组织制定，2010年开始启动，2011年11月发布Draft版本，2012年4月发布第一稿Version（ISO/IEC 23009-1:2012），2014年5月发布第二稿（ISO/IEC 23009-1:2014），最新稿（ISO/IEC 23009-3:2015）。

目前3GPP Release 10已经将DASH纳入其中；在HbbTV 1.5中也支持DASH；DVB-DASH也将DASH纳入到DVB（ETSI TS 103 285 v.1.1.1）。目前DASH Industry Forum由发起厂家组成，致力于推进DASH产品生态，将DASH产业化和业界最佳实践推向批量应用。

ISO/IEC 23009包含四个部分:

Part 1: Media presentation description and segment formats

Part 2: Conformance and reference software

Part 3: Implementation guidelines

Part 4: Segment encryption and authentication

DASH相比HLS、HSS等协议的优势在于：

1、DASH支持多种编码，支持H.265、H.264、VP9等等

2、DASH支持MultiDRM，支持PlayReady、Widewine，采用通用加密技术，支持终端自带DRM，可以大幅度降低DRM投资成本；

3、DASH支持多种文件封装，支持MPEG-4、MPEG-2 TS（Transport Stream）

4、DASH支持多种CDN对接，采用相同的封装描述对接多厂家CDN

5、DASH支持异构终端，浏览器原生不用插件就可以支持，Android/iOS/Windows/Flash可以通过JITP将DASH转换为HLS、HDS、HSS等，已支持Legacy终端类型，支持一份存储，大幅度减少文件存储量；

6、DASH支持直播、点播、录制、时移等等丰富的视频特性；

7、DASH支持动态码率适配，支持多码率平滑切换；

8、DASH支持紧缩型描述以支持快速启动；

9、DASH支持客户端和服务端的广告插入；

DASH的厂家支持情况：

1、Android原生ExoPlayer播放器；

2、主流OTT：Youtube、Netflix；

3、主流浏览器（采用MSE、EME）；

4、主流智能电视厂商：三星、LG、飞利浦、SONY等。

主要的开源框架和Lib库有：

1、客户端

• GStreamer

• Dash.js

• Libdash，支持Android、iOS多平台

2、服务端

• Akamai CDN

• Amazon Elastic Transcoder

• Azure Media Service

• BrightCove Zencoder

• Nginx RTMP module

• Wowza Streaming Engine

DASH典型的一个端到端的系统包含Encoder、Dash Server、Origin Server、Edge Server、DASH Client：

Media Presentation Description是描述分片和时序的信息：从MPD->Period->Adpatation Set(Video/Audio Track)->Representation(Multiple bitrate)->Segement

2 OTT DASH和IPTV的对比

OTT的视频技术和IPTV的视频技术都是基于IP的，但是采用了完全不同的技术，对比如下：

• 网络：IPTV基于管理网络、高质量、低丢包率、网络时延小、网络结构相对简单、网络带宽恒定有保障，OTT基于非管理网络、网络质量不可控、丢包率高、网络时延大、网络结构复杂、网络带宽变化显著；

• 终端：IPTV终端基本上是运营商自己定义的STB，OTT终端型号、配置、能力、资源有极大的差异；

• 业务：IPTV网络是基于直播业务发展起来的，其核心诉求是直播时延小、基于组播的高效传送，而OTT网络是基于点播业务发展起来的，其核心诉求是对网络质量的容忍度；

• 技术：IPTV基于UDP+组播的传送技术，无法穿越防火墙，如果出现丢包会有马赛克，OTT基于HTTP over TCP传送技术，可以穿越防火墙，一般不会有马赛克，但会容易出现缓冲。

3 如何在OTT支持高并发的直播服务？

OTT采用的单播技术，在类似于世界杯、阅兵式、春晚等大型高集中度的直播事件时，传统的OTT单播技术无法满足要求，主要有3个问题：

• 如果是自建的CDN，边缘CDN无法支持超过平时10-100倍的的带宽服务；

• 如果是租用的CDN，成本会高到运营方无法承受；

• 即便不考虑成本因素，由于并发访问量带来的大量的网络拥塞。

解决办法一：ABR Multicast

将DASH Origin Server的流通过Multicast Server将HTTP转到UDP组播网络上，在Multicast Client上将UDP组播码流接受下来。在广播和eMBMS网络上传送DASH已经有相应的规范支持。

解决办法二：P2P

通过P2P节点互助，大幅度降低对CDN边缘节点的压力，可以卸载CDN的90%以上的流量压力，降低90%的带宽租用成本，并且大幅度降低网络路径的拥塞效应，自动通过P2P节点选择规避拥塞路径。

高热点的直播节目是非常适合P2P技术，对于Android/iOS等Mobile Phone/PAD一样非常有效，对本地的存储要求很低，可以基于内存缓存，在WiFi网络下提供P2P流服务。

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