娛樂視訊直播背後的技術支援——DASH重構
文/胡小清
娛樂視訊直播為什麼需要DASH？
電視直播是歷史悠久的業務，這也是PayTV市場的主要收入來源，每年全球超過2500億美金的收入依賴於電視直播這個業務產生。
新生代可能已經逐漸遠離了電視機，更多選擇Mobile Terminal、PAD、PC並且通過網際網路隨時隨地的看視訊，電視直播依然是最受歡迎的基本業務之一。
但在全球範圍內，主流的OTT都是從點播開始的，高質量的直播服務很少見到，為什麼呢？
1中國情況在中國因為廣電總局181號檔案《持有網際網路電視牌照機構運營管理要求》中廣電總局已經對網際網路電視產業進行了封殺，在OTT上不允許提供直播服務。
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樂視採用NVOD將稽核通過的片源通過節目編排成直播節目；
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中國移動因之前一直沒有IPTV牌照（2016年6月30日剛剛拿到牌照），只有OTT牌照，直播頻道服務是採用錄製回放；
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OTT APP：1、電視家，2、VST全聚合，3、電視直播，4、電視貓，其宣稱是針對PAD設計，因此目前遊走在廣東總局181號文的邊緣；
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騰訊視訊電視臺直播：採用的錄製回放。
在海外由於運營商基本上為綜合運營商，或者通過兼併收購實現了DVB+OTT或者IPTV+OTT的綜合服務提供，因此在直播業務上，綜合運營商更傾向於保留DVB或者IPTV的服務提供方式，在此基礎上疊加OTT點播。
那問題來了，誰有OTT直播的需求？
當4K來臨時，傳統DVB網路可能會面臨一次抉擇，到底是在廣播頻段上傳輸有限的4K頻道，還是直接遷移到OTT網路實現一步到位的全IP化，有激進的運營商可能會選擇後者，大多數保守的運營商肯定會選擇前者。但所有的DVB都要支援Multiscreen VOD點播，如果要考慮到未來3-5年的DVB直播的IP化，現在的MulitiScreen就應該一步到位選擇融合IP解決方案。對於新的視訊運營商，一定會選擇一步到位的融合IP解決方案。
先不論商業上的形態何時具備OTT直播的條件，但從技術上應該要做好準備，DASH不僅是點播的最好選擇，對直播的考慮也已經相對完善。
娛樂視訊直播的關鍵技術？
1DASH介紹DASH，又叫MPEG DASH，DASH：Dynamic Adaptive Streaming over HTTP ，是一種在網際網路上傳送動態位元速率的Video Streaming技術，類似於蘋果的HLS，DASH會通過media presentation description (MPD)將視訊內容切片成一個很短的檔案片段，每個切片都有多個不同的位元速率，DASH Client可以根據網路的情況選擇一個位元速率進行播放，支援在不同位元速率之間無縫切換。
DASH是由MPEG (Moving Picture Experts Group)組織制定，2010年開始啟動，2011年11月釋出Draft版本，2012年4月釋出第一稿Version（ISO/IEC 23009-1:2012），2014年5月釋出第二稿（ISO/IEC 23009-1:2014），最新稿（ISO/IEC 23009-3:2015）。
目前3GPP Release 10已經將DASH納入其中；在HbbTV 1.5中也支援DASH；DVB-DASH也將DASH納入到DVB（ETSI TS 103 285 v.1.1.1）。目前DASH Industry Forum由發起廠家組成，致力於推進DASH產品生態，將DASH產業化和業界最佳實踐推向批量應用。
ISO/IEC 23009包含四個部分:
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等協議的優勢在於：
1、DASH支援多種編碼，支援H.265、H.264、VP9等等
2、DASH支援MultiDRM，支援PlayReady、Widewine，採用通用加密技術，支援終端自帶DRM，可以大幅度降低DRM投資成本；
3、DASH支援多種檔案封裝，支援MPEG-4、MPEG-2 TS（Transport Stream）
4、DASH支援多種CDN對接，採用相同的封裝描述對接多廠家CDN
5、DASH支援異構終端，瀏覽器原生不用外掛就可以支援，Android/iOS/Windows/Flash可以通過JITP將DASH轉換為HLS、HDS、HSS等，已支援Legacy終端型別，支援一份儲存，大幅度減少檔案儲存量；
6、DASH支援直播、點播、錄製、時移等等豐富的視訊特性；
7、DASH支援動態位元速率適配，支援多位元速率平滑切換；
8、DASH支援緊縮型描述以支援快速啟動；
9、DASH支援客戶端和服務端的廣告插入；
DASH的廠家支援情況：
1、Android原生ExoPlayer播放器；
2、主流OTT：Youtube、Netflix；
3、主流瀏覽器（採用MSE、EME）；
4、主流智慧電視廠商：三星、LG、飛利浦、SONY等。
主要的開源框架和Lib庫有：
1、客戶端
GStreamer
Dash.js
Libdash，支援Android、iOS多平臺
2、服務端
Akamai CDN
Amazon Elastic Transcoder
Azure Media Service
BrightCove Zencoder
Nginx RTMP module
Wowza Streaming Engine
DASH典型的一個端到端的系統包含Encoder、Dash Server、Origin Server、Edge Server、DASH Client：
Media Presentation Description是描述分片和時序的資訊：從MPD->Period->Adpatation Set(Video/Audio Track)->Representation(Multiple bitrate)->Segement
OTT的視訊技術和IPTV的視訊技術都是基於IP的，但是採用了完全不同的技術，對比如下：
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網路：IPTV基於管理網路、高質量、低丟包率、網路時延小、網路結構相對簡單、網路頻寬恆定有保障，OTT基於非管理網路、網路質量不可控、丟包率高、網路時延大、網路結構複雜、網路頻寬變化顯著；
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終端：IPTV終端基本上是運營商自己定義的STB，OTT終端型號、配置、能力、資源有極大的差異；
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業務：IPTV網路是基於直播業務發展起來的，其核心訴求是直播時延小、基於組播的高效傳送，而OTT網路是基於點播業務發展起來的，其核心訴求是對網路質量的容忍度；
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技術：IPTV基於UDP+組播的傳送技術，無法穿越防火牆，如果出現丟包會有馬賽克，OTT基於HTTP over TCP傳送技術，可以穿越防火牆，一般不會有馬賽克，但會容易出現緩衝。
OTT採用的單播技術，在類似於世界盃、閱兵式、春晚等大型高集中度的直播事件時，傳統的OTT單播技術無法滿足要求，主要有3個問題：
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如果是自建的CDN，邊緣CDN無法支援超過平時10-100倍的的頻寬服務；
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如果是租用的CDN，成本會高到運營方無法承受；
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即便不考慮成本因素，由於併發訪問量帶來的大量的網路擁塞。
解決辦法一：ABR Multicast
將DASH Origin Server的流通過Multicast Server將HTTP轉到UDP組播網路上，在Multicast Client上將UDP組播碼流接受下來。在廣播和eMBMS網路上傳送DASH已經有相應的規範支援。
解決辦法二：P2P
通過P2P節點互助，大幅度降低對CDN邊緣節點的壓力，可以解除安裝CDN的90%以上的流量壓力，降低90%的頻寬租用成本，並且大幅度降低網路路徑的擁塞效應，自動通過P2P節點選擇規避擁塞路徑。
高熱點的直播節目是非常適合P2P技術，對於Android/iOS等Mobile Phone/PAD一樣非常有效，對本地的儲存要求很低，可以基於記憶體快取，在WiFi網路下提供P2P流服務。
