Dlaczego SRT, HLS i MPEG-DASH to przyszłość strumieniowania

Ponieważ firmy i dostawcy sieci dostarczania treści (CDN) przygotowują się na przyszłość wypełnioną powszechnym wykorzystaniem strumieniowania na żywo, potrzeba wydajniejszych protokołów nigdy nie była tak pilna. Przygotuj się, ponieważ nadeszła przyszłość transmisji na żywo – a tą przyszłością są SRT, HLS i MPEG DASH. Przyjrzyjmy się, czym jest każdy z tych protokołów przesyłania strumieniowego na żywo, ich zaletami i zastosowaniem. Aby pomóc Ci wybrać ten, który jest dla Ciebie odpowiedni, na końcu tego artykułu znajduje się szybkie porównanie.

Bezpieczny, niezawodny transport (SRT)

Secure Niezawodny transport (SRT) to wschodząca gwiazda na froncie streamingu. Zapewnia wysoką jakość obrazu i dźwięku z niskimi opóźnieniami w niewiarygodnym publicznym Internecie. Możesz kontrolować opóźnienie i wyeliminować problemy, takie jak fluktuacje spowodowane utratą pakietów w słabych sieciach. SRT ułatwia również przechodzenie przez zapory sieciowe bez pomocy informatyka, a jego wdrożenie jest ekonomiczne w ramach istniejącej infrastruktury sieciowej. Ponadto SRT oferuje bezpieczne przesyłanie strumieniowe z maksymalnie 256-bitowym szyfrowaniem AES.

SRT to otwarty protokół przesyłania strumieniowego, który zyskuje na popularności dzięki SRT Alliance, wspólnemu wysiłkowi wielu liderów branży i programistów, którego celem jest przyspieszenie wdrażania SRT. Epiphan Video jest certyfikowanym członkiem SRT Alliance wraz z YouTube, Akamai, Wowza i innymi. Popularne oprogramowanie, które już zintegrowało SRT, to OBS Studio, GStreamer i VLC.

Nazywana „technologią zastępowania satelity”, niski koszt i zdolność SRT do dostarczania wysokiej jakości treści przez Internet w czasie zbliżonym do rzeczywistego zapewnia nadawcom realną alternatywę dla drogiej technologii satelitarnej.

Korzyści

Wysokiej jakości obraz i dźwięk o niskim opóźnieniu dostarczane niezawodnie przez istniejący, zawodny Internet.
Łatwo przechodź przez zapory sieciowe między źródłem SRT (enkoderem) a miejscem docelowym SRT (dekoderem).
Kontroluj opóźnienie, aby dostosować się do zmieniających się warunków sieciowych.
Bezpieczne przesyłanie strumieniowe na żywo z maksymalnie 256-bitowym szyfrowaniem AES.

Jak działa SRT

Dedykowane łącze komunikacyjne do sterowania i odzyskiwania pakietów jest ustanawiane między źródłem SRT (koderem) a miejscem docelowym SRT (dekoderem). Miejscem docelowym może być serwer, CDN lub inne urządzenie SRT. SRT wykorzystuje własną metodę odzyskiwania po utracie pakietów przy użyciu pakietów UDP w sieci, które można dostroić w celu dostosowania do zmieniających się warunków sieciowych. Gdy warunki sieciowe są słabe, można dodać więcej buforowania pakietów, aby poprawić jakość wideo. Wraz z poprawą warunków sieciowych można zmniejszyć opóźnienie, aby zapewnić transmisję na żywo niemal w czasie rzeczywistym.

Należy ominąć wszelkie zapory między urządzeniem źródłowym SRT a miejscem docelowym. SRT ma do tego trzy tryby:Rendezvous i Caller/Listener.

Tryb Rendezvous jest najprostszy i zazwyczaj nie wymaga zaangażowania działu IT w celu przechodzenia przez zapory między źródłem a miejscem docelowym SRT. Jeśli nie możesz przejść przez zaporę, należy użyć trybów rozmówcy/słuchacza. Jednak pewne zaangażowanie IT jest potrzebne do skonfigurowania przekierowania ruchu, tak aby ruch odbierany pod publicznym adresem IP i porcie SRT urządzenia docelowego był przekazywany do urządzenia w sieci lokalnej.

Aplikacja SRT

SRT doskonale sprawdza się, gdy jest używany do wysyłania wielu zdalnych kanałów nadawczych przez nieprzewidywalne sieci do centralnego miejsca produkcji i redystrybucji, na przykład w modelu nadawania, w którym zdalni dziennikarze relacjonują na żywo na miejscu. Świetnie nadaje się również do zapraszania zdalnych gości na rozmowy kwalifikacyjne o niskim opóźnieniu i dwukierunkowe rozmowy. Ilekroć potrzebne jest wysokiej jakości wideo i dźwięk w nieprzewidywalnych sieciach, SRT znacznie przewyższa jakość dowolnego połączenia Zoom, WebEx lub strumienia WebRTC.

Transmisja strumieniowa HTTP na żywo (HLS)

HTTP Live Streaming (HLS) to adaptacyjny protokół przesyłania strumieniowego oparty na protokole HTTP, który przesyła zawartość wideo i audio przez sieć w małych segmentach multimedialnych opartych na protokole TCP, które są ponownie składane w miejscu docelowym przesyłania strumieniowego. Koszt wdrożenia HLS jest niski, ponieważ wykorzystuje istniejącą technologię sieciową opartą na TCP, co jest atrakcyjne dla sieci CDN, które chcą zastąpić stare (i drogie) serwery mediów RTMP. Ale ponieważ HLS używa protokołu TCP, jakość obsługi (QoE) jest przedkładana nad niskie opóźnienia, a czasy opóźnień mogą być wysokie (jak w sekundach zamiast milisekund).

HLS został pierwotnie opracowany przez Apple Inc. jako protokół do strumieniowego przesyłania multimediów na urządzenia Apple. Od tego czasu firma Apple opracowała HLS (push), który jest protokołem przesyłania strumieniowego o otwartym standardzie po stronie wkładu, który jest dostępny dla wszystkich urządzeń. Obecnie HLS obsługuje wideo zakodowane przy użyciu kodeków H.264 lub HEVC.

Zaletą HLS jest to, że jest przystosowany do różnych warunków sieciowych. Różne wersje strumienia są wysyłane w różnych rozdzielczościach i przepływnościach. Widzowie mogą wybrać żądaną jakość strumienia. HLS obsługuje również wiele ścieżek audio, co oznacza, że Twój strumień może mieć wiele ścieżek językowych, z których użytkownicy mogą wybierać. Inne korzyści obejmują obsługę napisów kodowanych, metadanych, zarządzania prawami cyfrowymi (DRM), a nawet wbudowanych reklam (w niedalekiej przyszłości). Struktura jest już dostępna.

Obsługiwane jest bezpieczne przesyłanie strumieniowe przez HTTPS, a także algorytmy mieszania MD5 i SHA do uwierzytelniania nazwy użytkownika i hasła.

Korzyści

Wysokiej jakości wideo (do 4K) i dźwięk dostarczane niezawodnie w sieciach o niskiej jakości, w których niskie opóźnienia nie są wymagane.
Łatwo przechodź przez zapory sieciowe.
Dostosowuje się do różnych warunków sieciowych i wysyła wiele strumieni wideo w różnych rozdzielczościach i przepływnościach.
Obsługa wielu ścieżek audio dla takich rzeczy jak wielojęzyczne strumienie.
Obsługuje metadane i inne ulepszone funkcje.
Oszczędne we wdrażaniu i łatwe do skalowania przy użyciu tradycyjnych serwerów sieciowych i technologii.
Bezpieczne przesyłanie strumieniowe na żywo za pomocą protokołu HTTPS i algorytmów uwierzytelniania MD5, haszowania i SHA.

Jak działa HLS

Podejście to jest bardzo podobne do przesyłania plików. Segmenty multimediów przesyłane są strumieniowo przez port HTTP 80 (lub port 443 dla HTTPS), który zazwyczaj jest już otwarty dla ruchu sieciowego. W związku z tym treść może z łatwością przechodzić przez zapory ogniowe przy niewielkim lub zerowym zaangażowaniu działu IT.

HLS wykorzystuje kontener strumienia transportowego MPEG2-TS z konfigurowalnym czasem trwania segmentu multimedialnego, a także konfigurowalnym rozmiarem listy odtwarzania do ponownego składania segmentów multimedialnych na serwerze pozyskiwania. Obsługiwane jest pofragmentowane MP4.

Ponieważ HLS wykorzystuje technologię opartą na TCP, metoda utraty i odzyskiwania pakietów sieciowych jest intensywna. To jeden z powodów zwiększonego opóźnienia. Chociaż dostępna jest pewna kontrola nad rozmiarem segmentu multimediów, możliwość zmniejszenia opóźnień jest ograniczona – zwłaszcza jeśli serwer przetwarzania wymaga określonego rozmiaru segmentu multimediów.

Aplikacja HLS

HLS jest nadal standardem przesyłania strumieniowego na urządzenia mobilne i tablety. Możesz także użyć HLS do przesyłania strumieniowego do sieci CDN, która nie obsługuje protokołu RTMP, gdy małe opóźnienie nie jest wymagane. Należy zauważyć, że RTMP jest już przestarzały przez coraz więcej sieci CDN. HLS jest również dobrze przystosowany do bezpiecznego przesyłania strumieniowego szkoleń korporacyjnych i urzędów miejskich przez prywatne sieci lokalne (LAN), gdy niskie opóźnienie nie jest wymagane, a warunki sieciowe są słabe (przy założeniu, że sieć obsługuje HLS).

MPEG-DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)

MPEG-DASH to otwarty standard, adaptacyjny protokół przesyłania strumieniowego oparty na HTTP, który przesyła zawartość wideo i audio przez sieć w małych segmentach multimedialnych opartych na protokole TCP, które są ponownie składane w miejscu docelowym przesyłania strumieniowego. Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) i zespół MPEG zaprojektowali MPEG-DASH jako niezależny od kodeków i rozdzielczości, co oznacza, że MPEG-DASH może przesyłać strumieniowo wideo (i audio) w dowolnym formacie (H.264, H.265 itp.) i obsługuje rozdzielczości do 4K. W przeciwnym razie MPEG-DASH działa tak samo jak HLS.

Koszt wdrożenia MPEG-DASH jest niski, ponieważ wykorzystuje istniejącą technologię sieciową opartą na TCP, która jest atrakcyjna dla sieci CDN. Ale ponieważ pakiety są transportowane przez TCP, jakość obsługi (QoE) jest przedkładana nad niskie opóźnienia, a czasy opóźnień mogą być wysokie.

MPEG-DASH jest również zaprojektowany tak, aby dostosować się do różnych warunków sieciowych. Różne wersje strumienia są wysyłane w różnych rozdzielczościach i przepływnościach. Widzowie mogą wybrać żądaną jakość strumienia. Obsługiwanych jest również wiele ścieżek audio, a także ulepszone funkcje, takie jak podpisy kodowane, metadane i zarządzanie prawami cyfrowymi (DRM). Infrastruktura jest dostępna dla przyszłych zmian, takich jak wbudowane reklamy.

Obsługiwane jest bezpieczne przesyłanie strumieniowe przez HTTPS, a także algorytmy mieszania MD5 i SHA do uwierzytelniania nazwy użytkownika i hasła.

Korzyści

Wysokiej jakości wideo (do 4K) i dźwięk dostarczane niezawodnie w sieciach o niskiej jakości, w których niskie opóźnienia nie są wymagane.
Łatwo przechodź przez zapory sieciowe.
Dostosowuje się do różnych warunków sieciowych i wysyła wiele strumieni wideo w różnych rozdzielczościach i przepływnościach.
Niezależny od kodeków wideo i audio.
Obsługa wielu ścieżek audio dla takich rzeczy jak wielojęzyczne strumienie.
Obsługuje metadane i inne ulepszone funkcje.
Oszczędne we wdrażaniu i łatwe do skalowania przy użyciu tradycyjnych serwerów sieciowych i technologii.
Bezpieczne przesyłanie strumieniowe na żywo za pomocą protokołu HTTPS i algorytmów uwierzytelniania MD5, haszowania i SHA.

Jak działa i aplikacje MPEG-DASH

MPEG-DASH działa tak samo jak HLS i wysyła krótkie segmenty mediów przez HTTP (port 80) lub HTTPS (port 443) w celu łatwego przechodzenia przez firewall. Wykorzystuje kontener strumienia transportowego MPEG2-TS z konfigurowalnym czasem trwania segmentu multimedialnego, a także konfigurowalnym rozmiarem listy odtwarzania do ponownego składania segmentów multimedialnych na serwerze przetwarzania. Obsługiwane jest pofragmentowane MP4.

Wysokie opóźnienie MPEG-DASH wynika głównie z utraty pakietów sieciowych i metody odzyskiwania używanej we wszystkich sieciach opartych na protokole TCP. I chociaż MPEG-DASH zapewnia pewną kontrolę nad rozmiarem segmentu multimediów, możliwość zmniejszenia opóźnień jest ograniczona – zwłaszcza jeśli serwer przetwarzania wymaga określonego rozmiaru segmentu multimediów.

Użyj MPEG-DASH, aby przesyłać strumieniowo do sieci CDN, która nie obsługuje protokołu RTMP, gdy małe opóźnienie nie jest wymagane. Należy zauważyć, że RTMP jest już przestarzały przez coraz więcej sieci CDN. DASH nadaje się również do bezpiecznego przesyłania strumieniowego szkoleń firmowych i urzędów miejskich przez prywatne sieci LAN, gdy niskie opóźnienia nie są wymagane, a warunki sieciowe są słabe

Który protokół przesyłania strumieniowego jest dla Ciebie odpowiedni?

Chociaż RTMP jest zdecydowanie najpopularniejszym protokołem przesyłania strumieniowego, protokoły takie jak SRT, HLS i DASH stanowią wyzwanie.

Co mają adaptacyjne protokoły przesyłania strumieniowego oparte na HTTP HLS i MPEG-DASH, czego nie mają RTMP?

Wiele ścieżek audio na jedną ścieżkę wideo dla produkcji wielojęzycznych.
Włączenie metadanych i innych typów treści osadzonych.
Obsługa zarządzania prawami cyfrowymi (DRM).
Wysyłaj wiele wersji strumienia w różnych rozdzielczościach i szybkościach transmisji, aby widzowie mogli wybrać jakość odpowiadającą ich warunkom sieciowym lub rozmiarowi ekranu.

Skalowalność jest znacznie łatwiejsza i tańsza dla HLS i MPEG-DASH niż dla RTMP. Protokół RTMP zwykle wymaga ręcznego otwierania portów sieci IT w celu przechodzenia przez zapory sieciowe.

Jeśli opóźnienie lub złe warunki sieciowe nie stanowią problemu, HLS lub MPEG-DASH pokonuje SRT. Adaptacyjne protokoły przesyłania strumieniowego oparte na HTTP zapewniają najlepszą możliwą jakość wideo widzom w różnych warunkach sieciowych i są prostsze w konfiguracji niż SRT.

Jeśli potrzebne jest małe opóźnienie i przesyłasz strumieniowo przez nieprzewidywalne sieci, SRT jest preferowanym protokołem przesyłania strumieniowego. SRT ustanawia własne połączenie do odzyskiwania pakietów, które jest znacznie wydajniejsze niż TCP. Dzięki temu SRT zapewnia dwukierunkową komunikację w czasie zbliżonym do rzeczywistego między hostem a zdalnym gościem. Możesz też dostosować opóźnienie, aby dostosować się do warunków sieciowych.

Zawiń to!

CDN, takie jak Akamai, ogłosiły już, że kończą obsługę RTMP. Jest stary i drogi we wdrożeniu. Wraz z rosnącą popularnością nowych protokołów, takich jak SRT, HLS i MPEG-DASH, to tylko kwestia czasu, zanim RTMP przejdzie do przeszłości. Dlatego w Epiphan Video dodaliśmy obsługę SRT, HLS i MPEG-DASH do naszej rodziny systemów do produkcji wideo „wszystko w jednym” Pearl. Dodając obsługę tych nowoczesnych protokołów przesyłania strumieniowego, możesz mieć pewność, że Pearl-2 i Pearl Mini są gotowe na przyszłość transmisji na żywo. Rodzina koderów Pearl jest jednym z niewielu urządzeń w swoim przedziale cenowym, które są certyfikowane do przesyłania strumieniowego HLS i MPEG-DASH do Akamai.