Применение технологий адаптивного HTTP-вещания для предоставления услуг OTT. Продолжение.

Загрузка ...

Закрытие контента при предоставлении OTT-услуг играет еще большую роль, чем в сетях IPTV. Т.к. в OTT контент передается по открытым, не принадлежащим провайдеру сетям, вероятность его «перехвата» посторонними лицами более высока, чем традиционном IPTV.

Как показано на рисунке 1, во всех описанных технологиях задача «закрытия» контента (скремблирование) выполняется Packager’ом с использованием DRM серверов сторонних производителей. Многие компании, занимающиеся разработкой систем закрытия контента для IPTV и DVB-сетей, начали выпускать решения и для OTT. Примером могут служить компании Verimatrix (рисунок 8) и Nagravision.

Рисунок 8

Решения ведущих мировых производителей в области организации адаптивного НТТР-вещания

Компания «ДЕПС» сотрудничает с ведущими фирмами-производителями OTT-решений в мире, среди которых отдельно следует отметить компании RGB Networks, Anevia и Envivio. Подходы к реализации задач адаптивного НТТР-вещания у данных компаний отличаются, а их программные и аппаратные продукты могут быть использованы операторами различного масштаба. Ниже рассмотрены подходы различных производителей к организации предоставления OTT-услуг.

Решение компании RGB Networks для организации адаптивного НТТР-вещания

Компания RGB Networks предлагает решение, наиболее подходящее для OTT-операторов крупного и среднего масштаба (от единиц до нескольких сотен каналов).

Подход компании RGB Networks практически не отличается от рассмотренной ранее модели (см. рисунок 9). Сигналы, принятые ГС IPTV, транскодируются с различным выходным битрейтом с помощью специализированной платформы RGB Video Multiprocessing Gateway (VMG). Затем «подготовленные» потоки подаются на сервер RGB TransAct Packager, который выполняет «упаковку» полученных потоков в контейнеры различного формата. TransAct Packager поддерживает выходные форматы Apple HLS, Microsoft Smooth Streaming, Adobe HDS и Adobe RTMP (который не работает поверх протокола НТТР и в данной статье не рассматривается). Потоки, транскодированные с различным битрейтом и «упакованные» в разные контейнеры, передаются затем на CDN сторонних производителей для доставки на клиентские устройства.

Рисунок 9

RGB VMG представляет собой специализированную модульную высокопроизводительную платформу для транскодирования потоков. VMG обладает богатыми возможностями по резервированию и большим количеством дополнительных функций (вставка рекламы, наложение изображений и пр.).

Программный продукт TransAct Packager может быть установлен на различные аппаратные платформы, однако компания RGB предоставляет свое аппаратное решение под названием Application Media Server (AMS), конфигурация которого подобрана и оптимизирована для выполнения специализированных задач Packager’а. Также следует отметить, что TransAct Packager может быть интегрирован с DRM-системами ведущих мировых производителей.

Кроме того, при организации HTTP-вещания оборудование RGB позволяет выполнять целевую вставку рекламы с использованием последних достижений в данной области. В этом случае вся аудитория телеканала разбивается на подгруппы (так называемые зоны), для каждой из которых транслируется свой рекламный блок. Количество абонентов в каждой из подгрупп может быть сколь угодно малым, что позволяет использовать время одного рекламного блока для трансляции одновременно нескольких рекламных роликов, предназначенных для различной целевой аудитории.

Рисунок 10

Механизм вставки рекламы при организации вещания поверх протокола HTTP показан на рисунке 10. Сегмент № 7 представляет собой рекламный блок (в реальной ситуации рекламный блок будет состоять из нескольких сегментов). В процессе вещания 2 клиентских устройства получают разные плейлисты, которые содержат ссылки на сегменты рекламных блоков: клиентское устройство № 1 будет воспроизводить исходный рекламный блок (сегмент, расположенный по ссылке «url7»), а клиентское устройство № 2 будет воспроизводить подменный рекламный блок (сегмент, расположенный по ссылке «url7’» на обычном HTTP-сервере).

Решение компании Anevia для организации OTT-услуг

Для организации адаптивного НТТР-вещания компания Anevia предлагает комплексное решение под названием ViaMotion (рисунок 11). Решение позволяет организовать вещание live-потоков и видео файлов на различные клиентские устройства поверх сети интернет. Серверы ViaMotion поддерживают HTTP-вещание с использованием технологий Microsoft Silverlight Smooth Streaming, Apple HTTP Live Streaming, Adobe Flash Video, Google WebM, а также MPEG DASH.

Рисунок 11

Комплексное решение состоит из нескольких серверов и предполагает использование оборудования сторонних производителей (рисунок 12).

Рисунок 12

Ключевое место здесь занимает ViaMotion Origin Server, который выполняет прием потоков, «упакованных» в стандартах Smooth Streaming и Apple HLS, формирование нескольких выходных профилей сжатия из одного входного и инкапсуляцию выходных потоков в контейнеры Smooth Streaming, HLS, HDS, MPEG-DASH и WebM. ViaMotion Origin Server работает с видео кодеком H.264.

В качестве CDN для OTT-услуг компания Anevia предлагает решение под названием ViaMotion Edge Server, который выполняет функции кэширования, резервирования и контроля доступа к контенту.

Для мониторинга услуг OTT предполагается использование сервера ViaMotion Probe, который позволяет выполнять измерения KPI и соответствия параметров услуг договору SLA.

Управление нагрузкой в больших сетях осуществляется с помощью сервера ViaMotion Balancer, который позволяет предотвратить перегрузку внешних каналов и равномерно распределить нагрузку среди всех доступных серверов.
Для контроля доступности услуг используется ViaManager Monitor, который позволяет выполнять мониторинг всех составных частей системы ViaMotion, а также оборудования сторонних производителей.

Как и в предыдущем случае, Anevia ViaMotion Origin Server поддерживает интеграцию с DRM-системами сторонних производителей.

Решение компании Envivio для организации Multiscreen Video Delivery

Для реализации данных задач компания Envivio предлагает решение, состоящее из двух основных компонентов: энкодера Envivio 4Caster C4 Gen III и медиа-процессора Envivio Halo 2 (рисунок 13).

Рисунок 13

Envivio 4Caster C4 Gen III является высокопроизводительным решением в области энкодирования/транскодирования потоков. Он служит для «подготовки» исходных сигналов и передачи их по опорной сети до пограничных устройств обработки Halo 2, которые выполняют «упаковку» потоков в контейнеры и передачу их на CDN. На данный момент, поддерживаются выходные форматы Apple HLS и Microsoft Smooth Streaming.

Рисунок 14

Компания Envivio разработала свой формат передачи видео потоков между энкодерами/транскодерами и медиа-процессорами под названием Envivio Genesis™ (рисунок 14). Вместо того, чтобы передавать по сети один и тот же поток, сжатый с несколькими различными профилями, формат Envivio Genesis™ позволяет передавать один поток максимального качества, который содержит небольшое количество служебной информации, необходимой для получения из него потоков, сжатых с более низкими профилями. Данный подход позволяет значительно снизить нагрузку на транспортные сети и уменьшить тем самым капиталовложения, необходимые для развертывания и эксплуатации сети.

Выводы

Адаптивное вещание поверх HTTP-протокола позволяет вывести услуги цифрового телевидения на качественно новый уровень. Существующее технические решения в данной области помимо самого телевидения позволяют предоставлять большое количество дополнительных услуг, а скорости абонентского доступа к сети интернет в Украине даже в небольших городах уже позволяют предоставлять OTT-услуги с приемлемым качеством.

Однако, к сожалению, на момент написания статьи рынок OTT-услуг в Украине еще не сформировался. Иными словами, компании, реально предлагающие услуги OTT в Украине, можно пересчитать на пальцах, а значительная доля потребителей в нашей стране пока не готова отказаться от традиционных услуг кабельного и вещательного телевидения в пользу OTT. Несмотря на это, в Америке и Западной Европе уже распространено явление, которое получило название «cord-cutting»: наблюдается постепенный отток абонентов цифрового телевидения и IPTV и увеличение доли абонентов OTT-провайдеров.

На наш взгляд, переход к OTT следует рассматривать не только как возможность получения дополнительных источников дохода (например, с помощью разбиения аудитории телеканала на несколько целевых групп и многократной продажи одного и того же рекламного блока нескольким рекламодателям), но и как неизбежную необходимость, возможность удержаться «на плаву». Как показывает практика, почти все новшества в телекоммуникационной индустрии, которые появляются на Западе, спустя некоторое время приходят и к нам, поэтому операторам уже сейчас следует позаботиться о том, чтобы гибко и своевременно реагировать на изменяющиеся условия рынка.

Глоссарий

3GP (формат файлов) – формат мультимедийного контейнера, определяемый Партнёрским Проектом Третьего поколения (англ. Third Generation Partnership Project (3GPP). Является упрощённой версией ISO 14496-1 Media Format, который похож на MOV, используемый QuickTime. Использует видео кодеки MPEG-4 или H.263 и аудио кодеки AMR-NB или AAC-LC.

AAC (Advanced Audio Coding) – патентованный формат сжатия аудио с меньшей потерей качества при кодировании, чем MP3 при одинаковых размерах. Является одним из наиболее качественных форматов, использующих сжатие с потерями, поддерживаемый большинством современного оборудования, в том числе портативного.

CAS (англ. Conditional Access System – Система условного доступа) – программно-аппаратный механизм для ограничения доступа к цифровым телепрограммам.

CDN (англ. Content Delivery Network – Сеть доставки контента) – географически распределённая сетевая инфраструктура, позволяющая оптимизировать доставку и дистрибуцию контента конечным пользователям в сети интернет. Использование контент-провайдерами CDN способствует увеличению скорости загрузки интернет-пользователями аудио-, видео-, программного, игрового и других видов цифрового контента в точках присутствия сети CDN.

DRM (англ. Digital rights management - Технические средства защиты авторских прав) – программные или программно-аппаратные средства, которые затрудняют создание копий защищаемых произведений (распространяемых в электронной форме), либо позволяют отследить создание таких копий.

H.264 или AVC (англ. Advanced Video Coding) – лицензируемый стандарт сжатия видео, предназначенный для достижения высокой степени сжатия видеопотока при сохранении высокого качества. Описан в документе MPEG-4 Part 10.

HDTV (англ. High-Definition Television – Телевидение высокой чёткости) – телевидение в высоком разрешении. Набор стандартов телевизионного вещания высокого качества, основанных на современных стандартах разложения изображения, значительно превышающих по разрешающей способности телевидение стандартной чёткости, и использующих новейшие цифровые стандарты сжатия цвета и звука.

HTTP (англ. HyperText Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста) – протокол прикладного уровня передачи данных. Основой HTTP является технология «клиент-сервер», то есть предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылают запрос, и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом.

IP (англ. Internet Protocol) – межсетевой протокол. Относится к маршрутизируемым протоколам сетевого уровня семейства TCP/IP. Объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку данных между любыми узлами сети.

IPTV (англ. Internet Protocol Television) – цифровое телевидение в сетях передачи данных по протоколу IP. Доставка контента до клиентского оборудования осуществляется поверх IP-сети оператора.

ISO (англ. International Organization for Standardization – Международная организация по стандартизации) – международная организация, занимающаяся выпуском стандартов.

KPI (англ. Key Performance Indicators) – Ключевые показатели эффективности.

Matroska – проект, нацеленный на создание открытого, гибкого, кроссплатформенного (включая аппаратные платформы) формата мультимедийного контейнера и набора инструментов и библиотек для работы с данными в этом формате. Проект основан на EBML (Extensible Binary Meta Language – расширяемый двоичный метаязык) – двоичном аналоге языка XML. Использование EBML позволяет расширять формат без потери совместимости со старыми программами.

Middleware – промежуточное программное обеспечение – широко используемый термин, означающий слой или комплект технологического программного обеспечения для обеспечения взаимодействия между различными приложениями, системами, компонентами.

MPEG-2 TS (англ. транспортный поток MPEG-2) – протокол передачи аудио и видео данных, описанный в стандарте MPEG-2 Часть 1. Представляет собой формат контейнера, который инкапсулирует пакеты элементарных потоков и других данных.

Multicast (англ. групповая передача) – специальная форма широковещания, при которой сетевой пакет одновременно направляется определённому подмножеству адресатов – не одному (unicast), и не всем (broadcast).

Multiscreen Delivery – вещание одного контента на различные типы оконечных устройств (телевизоры с возможностью подключения к сети интернет, абонентские приставки, компьютеры (в т.ч. планшетные), смартфоны).

OTT (англ. Over-the-Top Television) – доставка видеосигнала на приставку (компьютер, мобильный телефон) пользователя по неуправляемой сети (интернет). Отличается от услуг IPTV тем, что последние предоставляются абонентам через управляемую оператором сеть с гарантированным QoS (QoE).

Packager – специальное устройство, которое осуществляет «упаковку» сжатых аудио и видео потоков в контейнеры, определяемые технологией доставки контента на оконечные устройства пользователей.

PAT (Program Association Table – Таблица программ) – одна из сервисных таблиц контейнера MPEG-2 TS, содержит идентификаторы пакетов всех PMT.

PIFF (англ. Protected Interoperable File Format) – формат файлов, который используется для доставки и воспроизведения мультимедийного контента. Спецификации включают описание контейнера, шифрования и метаданных. Используется Microsoft Smooth Streaming.

PMT (англ. Program Map Table – Таблица структуры программ) – одна из сервисных таблиц контейнера MPEG-2 TS, содержит идентификаторы пакетов и основные характеристики элементарных потоков конкретной программы – видео, звука, дополнительных данных. Для каждой программы есть своя РМТ с собственным идентификатором пакета.

RTP (англ. Real-time Transport Protocol) – протокол транспортного уровня, используется при передаче трафика реального времени. Переносит в своём заголовке данные, необходимые для восстановления голоса или видеоизображения в приёмном узле, а также данные о типе кодирования информации (JPEG, MPEG и т. п.). В частности, в заголовке передаются временная метка и номер пакета. Эти параметры позволяют при минимальных задержках определить порядок и момент декодирования каждого пакета, а также интерполировать потерянные пакеты.

SLA (англ. Service Level Agreement – Соглашение об уровне предоставления услуги) – термин, обозначающий формальный договор между заказчиком услуги и её поставщиком, содержащий описание услуги, права и обязанности сторон, а также согласованный уровень качества предоставления данной услуги.

SMPTE (англ. Society of Motion Picture and Television Engineers – Общество инженеров кино и телевидения) – организация, рекомендующая стандарты для кинематографии и телевидения. Разрабатывает стандарты международного значения, выпустила более 400 стандартов, технологических рекомендаций и конструкторской документации по телевидению, кинематографии, цифровому кино, звуку и медицинским изображениям.

UDP (англ. User Datagram Protocol) – протокол пользовательских дейтаграмм. Транспортный протокол для передачи данных в сетях IP без установления соединения. Не подтверждает доставку данных, не заботится о корректном порядке доставки данных и не повторяет отправку.

Unicast – однонаправленная (односторонняя) передача данных, передача пакетов единственному адресату.

URL (англ. Uniform Resource Locator) – Единый указатель ресурсов. Единообразный локатор (определитель местонахождения) ресурса, стандартизированный способ записи адреса ресурса в сети интернет.

VC-1 – видеокодек, изначально разработанный компанией Microsoft. Поддерживается технологиями HD-DVD и Blu-Ray, часто рассматривается как альтернатива H.264.

VoD (англ. Video on Demand – видео по требованию) – видео по запросу, система индивидуальной доставки абоненту телевизионных программ или видеофильмов по кабельной сети с мультимедиасервера.

Vorbis – свободный формат сжатия звука с потерями. По функциональности и качеству аналогичен таким кодекам как AAC, AC3 и VQF. Психоакустическая модель, используемая в Vorbis, по принципам действия близка к MP3 и подобным, однако математическая обработка и практическая реализация этой модели существенно отличаются, что позволило авторам объявить свой формат совершенно независимым от всех предшественников.

VP8 – видеокодек, созданный компанией On2 Technologies и имеющий открытый исходный код. Исходные коды VP8 открыты под лицензией, схожей с BSD, но дополненной передачей некоторых патентных прав.

XML (англ. eXtensible Markup Language – расширяемый язык разметки) – язык разметки, фактически представляющий собой свод общих синтаксических правил, текстовый формат, предназначенный для хранения структурированных данных и обмена информацией между программами.

Битрейт (англ. bit rate) – скорость прохождения битов информации по каналу связи. Термин битрейт используется в двух основных значениях: 1) характеристика канала или устройства – максимальное количество бит, которое можно передать в единицу времени; 2) величина потока данных, передаваемого в реальном времени (частный случай – битрейт сжатого звука или видео). Выражается битами в секунду (бит/c, bps), а также производными величинами с приставками кило- (кбит/с, kbit/s, kbps), мега- (Мбит/с, Mbit/s, Mbps) и т. д.

Джиттер (англ. jitter – дрожание) – разброс максимального и минимального времени прохождения пакета от среднего значения времени задержки (первая производная задержки прохождения данных по времени).

Контейнер (англ. container) – формат файла или потока, который определяет только способ сохранения данных (а не алгоритм кодирования). Контейнер определяет, сколько данных фактически может быть сохранено, вместе с тем он не определяет способ кодирования самих данных.

Плагин (англ. plug-in) – независимо компилируемый программный модуль, динамически подключаемый к основной программе, предназначенный для расширения и/или использования её возможностей. Плагины обычно выполняются в виде разделяемых библиотек.

Плейлист (англ. playlist – список воспроизведения) – список ссылок на файлы или фрагменты потока, которые должны быть загружены приемным устройством для воспроизведения контента.

Профиль сжатия – набор возможностей кодека, которые ориентируются на конкретные классы приложений.

Сеттоп-бокс (англ. Set Top Box, STB) – ресивер цифрового телевидения, устройство, которое принимает сигнал цифрового телевидения, декодирует его, преобразует в стандартный ТВ-сигнал и передает далее на экран телевизора. Ресиверы могут подключаться к спутниковой антенне, к сетям кабельного телевидения, к компьютерным сетям (WiFi, Ethernet) и т. д.

Скремблирование – это обратимое преобразование цифрового потока без изменения скорости передачи с целью получения свойств случайной последовательности («закрытия» контента). После скремблирования появление «1» и «0» в выходной последовательности равновероятны.

Скремблирование – обратимый процесс, то есть исходное сообщение можно восстановить, применив обратный алгоритм.

Транскодирование (англ. Transcoding) – процесс конвертации одного мультимедийного файла (потока) в другой, отличающийся от исходного форматом и/или параметрами потока (например, MPEG-2 -> MPEG-4, MPEG-4 -> MPEG-2, MPEG-2 -> MPEG-2). Транскодирование выполняется устройством под названием транскодер.

Тег (англ. tag) или дескриптор – элемент языка разметки гипертекста. В XML тег является элементом документа, а текст, содержащийся между начальным и конечным тегом – содержанием элемента.

Уровень сжатия – определенный набор ограничений, указывающих степень требуемой производительности декодера для профиля. Например, поддержка уровня в профиле будет указывать максимальное разрешение изображения, частоту кадров и битрейт так, что декодер можно будет использовать. Декодер, который соответствует данному уровню, обязан декодировать все потоки, которые кодируются для этого уровня и для всех более низких уровней.

Энкодирование (англ. Encoding) – процесс сжатия аналогового цифрового сигнала с использованием определенного кодека (например, MPEG-2, AVC для видео или MPEG-1 Layer 3 для аудио). Выполняется устройством под названием энкодер. Сжатый поток на выходе энкодера имеет гораздый меньший битрейт, чем на входе, что позволяет передавать его по открытым сетям на большие расстояния.

Теги:Adaptive HTTP Streaming Adobe HTTP Dynamic Streaming Apple HLS Envivio 4Caster C4 Gen III Envivio Genesis™Google WebM HTTPвещание IPTV Microsoft Smooth Streaming MPEGDASH Multiscreen Delivery OTT Television OverTheTop VOD и OTT компании Anevia компании Envivio компании RGB Networks организация услуг в OTT сеть доставки контента