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杜百川:運用組播ABR和CMAF降低IP直播延遲

2018ICTC主題報告會于杭州正式召開,本次大會主題“創新發展模式,深化媒體融合”,會議現場各個廣電領域的嘉賓就5G、物聯網、4K等熱門話題進行了深入的討論。
 

杜百川:運用組播ABR和CMAF降低IP直播延遲-DVBCN

隨著10月1日,央視4K頻道的推出,對整個廣電IP化建設提出了新的要求,如何在大容量視頻的環境下,降低點播乃至直播延遲是目前廣電網絡所需要考慮的重點。國家廣播電視總局科技委副主任杜百川先生在ICTC主題報告會的下午發表演講,就IP網絡如何降低延遲,提出了自己的研究及看法。杜百川副主任表示,廣播電視進入IP時代,許多運營商運用IP進行直播、點播,那么有線運營商就很有必要了解一下如何降低IP直播的延遲。

根據華為推出的4K承載白皮書,4K視頻點播業務如果要滿足U-vMOS》4.0(良好)的網絡要求,4K點播業務碼率要求》25Mbps,E2E帶寬在考慮云端優化的前提下》37.5Mbps,RTT小于20ms,丟包率《2.4*10-4(云端未優化小于等于3.4*10-5)。綜合考慮之下,保障視頻業務體驗U-vMOS》4分,則需要網絡E2E》100Mbps,RTT小于20ms,PLR達到10-5。

對于有線網絡運營商如何降低直播延.,杜百川老師主要分享了兩種技術作為參考意見,組播ABR和CMAF。

杜百川副主任表示,IP網絡直播視頻時最大的問題是如何解決大容量視頻的并發問題,尤其在直播春節晚會,足球世界杯的時候,組播ABR技術結合CDN網絡解決這一難題,通過組播傳送所有觀眾請求的流,意味著運營商只要從原始服務器提供單個流就可以,減輕自身網絡帶寬壓力。

組播ABR能夠大幅度平滑流量,并且相比單播ABR,對于用戶數量的增加,成本上升更為緩慢,能夠減少盡可能多的成本。

杜百川:運用組播ABR和CMAF降低IP直播延遲-DVBCN

思科曾對于有線網絡的分發結構分為三個階段:第一階段,通過傳統機頂盒+IP網絡調制解調器各自分發各自的內容;第二個階段,傳統機頂盒和IP在調制解調器整合在一起,然后通過IP機頂盒分發給不同用戶;第三階段,通過組播ABR調制解調器,通過單播組播協同傳送的方式,將IP數據傳輸到每個家庭。組播網關可以被設置接入網的不同地方,在網絡終端設備、家庭網關或者網絡終端上。在不同情況下都能獲得不同的延時。

另一方面,基于CMAF的IP流延遲幾乎可以控制在秒內,這就足以與現有IPTV的傳輸質量相匹配。

從影響延遲的角度來看,目前影響到延遲的部分主要有幾點,首先是視頻的傳輸格式,曾經的MAS、MSS、AF、AHDS,而如今幾乎主流的傳輸的格式即Aple HLS,MPEG DASH與CMAF。 

影響到延時最大的因素在于編碼器,現代的編碼方式,主要包括H.264,HEVC,VP9,AV1,AVS,目前各種編碼標準的特許費不同,從編碼速度來看,AVS的編碼效率相對比較快,而目前最快的還是H.264,HEVC之所以不被廣泛采用,其實有一個核心的原因是編解碼時間太長。

2016年,APple發布了CMAF多格式解決方案,HLS能夠使用MP4與TS流兩種格式,盡管2018HLS和DASH客戶端可以使用同一種文件格式,但仍然有許多原來的設備不支持MP4。

多格式解決方案,如何解決不同格式,不同傳輸方式,一種方式是用轉換復用,播放或者直播VOD都采用單一格式,在終端層面,根據不同終端轉成不同格式,通過通用媒體應用文件格式,2016年蘋果發布CMAF,HLS能夠使用MP4和TS兩種格式,因此2018HLS和DASH客戶端可以使用這一種文件格式。

最早的HLS大概直播延遲要在30秒,逐步改進之后,ITMP,ITSP可以做到更短一點,CMAF做到亞秒級延遲。iOS2017.1到2018.5,iOS的采用情況達到80%以上。

CMAF主要分為三個主要部分,媒體格式,Media Format 內容清單Manifest以及Delivery遞送。CMAF核心目標是提供HLSplaylists和DASH Manifests都能用的單一媒體格式,主要支持者,剛開始包括Apple和Microsoft,隨后逐步規范,草案由蘋果、微軟、MLBAM、Cisco、Akamai和Comcast共同提出。

在智能終端層面,結合SDN的碼率自適應,再加上智能客戶端,未來將形成真正意義上的整體智能網絡。

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