此前,广播电视行业的很多从业人员均认为internet(互联网)尚不具备足够的成熟度来进行音视频内容的分发与传输。拥有90多年技术进步史的广播电视行业把互联网在线视频分发视为一个充满活力但天真幼稚的青年。
那么,最初由欧洲核子研究组织CERN在1989年建立的用于分享学术论文的互联网络就一定不能在未来用于大规模的在线音视频内容的分发与传输?
基于TCP/IP协议的互联网所面临的主要挑战并非是对文字内容及图片的分发,而是对于视频内容的分发。
一直以来,由于越来越多的人通过互联网观看在线视频内容,互联网所承载的数据流量就呈现出急剧增长的态势。比如,十年前(2005年),某CDN公司的内容分发网络中的数据流量总量为86 Gbps,而如今,这一数值则接近高达27TBps。
但是,一个非常重要的事实是,在这十年间,互联网的底层基础架构却并未发生变化——虽然数据流量总量增长了约310倍,然而,互联网却一直采取HTTP协议以及TCP/IP协议。那么,有哪些发生了改变?交换机的数据处理速率更快、光纤传输系统与光纤接入网络的数据率更大、存储设备的性价比更高、服务器更快且功能更强大、用户终端设备的处理与存储功能更强大(与十年前的服务器的能力相当)。
如果假设在下一个十年(2016年~2026年),互联网中所承载的数据流量仍然按照目前的速率呈线性递增或者指数级的发展态势,那么,十年后,数据流量总量就会大得惊人——预计2026年一年,仅一家CDN公司的内容分发网络中的数据流量总量就将会达到8.3 Pbps,这个数值相当于通过互联网将一路传输速率为8.3 Mbps的视频流同时分发给100万个用户(注:此处假设采用的是单播方式,则8.3 Mbps×100万=8.3 Pbps)。
为切合题目,以DVB世界大会的举办地丹麦为例,其每户家庭的互联网宽带接入速率的平均数值已经达到了约12.7 Mbps,已经远远超过了一路具有1080p/30fps格式的高清晰度电视的传输速率(6 Mbps)。北欧、北美与丹麦的情况大致相当,但是均落后于韩国及日本的热点区域。
数据流量承载总量达到8.3 Pbps,对基于TCP/IP的传统互联网而言是一个很大的挑战,应该如何应对?
于此方面,首先应该解决的重大问题是,目前的互联网流量之中,绝大部分都是点对点的单播型流量,很容易造成网络拥塞,必须逐渐地改变这个现状。
对于那些长尾型的冷门内容,很适合采取单播形式,从服务器单独分发给每个用户。而对于那些很受欢迎的热门内容如果仍采取单播方式,就会给互联网带来很大的流量压力,因此,以后宜采取广播或组播方式。
经典的电视广播网络与固移宽带接入网络均有着各自的主要优势。而且,前者的弱势正好是后者的优势,后者的弱势也正好是前者的优势。因此,不可能研发出一个最优化的IP分发/传输解决方案来既包括经典广播模式又包括点对点传输模式,而是应研发一种能实现两者优势互补的融合型内容分发网络解决方案。
当前,终端接收设备(电视机顶盒、HDMIdongle、一体化电视、智能手机、平板电脑等)均是从单一的网络中接收数据。比如,电视机顶盒从地面数字电视广播网络中接收射频信号、智能手机从LTE网络中接收以HLS协议封装的在线视频内容、一体化电视机通过固定宽带接入网络接收以MEPG-DASH协议封装的在线视频内容等。
而将来的发展趋势可以是:视听终端设备具有足够的智能,可以从不同类型的网络接收不同的视频内容片段。
比如,如图所示,相关的视频源可以是:
(1)部署于网络边缘、采取TCP(传输控制协议)传输视频内容的服务器(目前的常见形式);
(2)部署于网络边缘、采取UDP(用户数据报协议)传输视频内容的服务器;
(3)IP多播/组播网络连接;
(4)AMT(自动化多播/组播隧道)网络连接;
(5)点对点单播网络连接;
(6)增强型多媒体广播多播eMBMS网络连接;
(7)将来的DTMB-A、ATSC 3.0、DVB-X等广播式网络。
在此种解决方案之中,智能型视听终端设备将会不断地自动检测各个网络的状况(可以预见的是,相关的选择算法将会基于网络实时吞吐量、文件类型、地理位置、终端设备的实时处理与存储能力、传输网络的实时状况等),以给下一个视频内容片段选择最佳的网络传输路径,从而为用户带来视频内容消费体验的进一步增强。
此外,内容分发网络技术总是在不断地进步。2015年以来,HTTP2协议得到了大规模的部署,这就意味着互联网本身正在升级。在线4K超高清晰度电视内容需要更大的传输码流,如果融入了高动态范围、高帧率、宽色域、高级音频等增强型选项,将会给观众带来更逼真的视频效果,而所需的传输码率也将更大。目前,“电视”本身正在发生着变革,而且是全方位的——不仅涉及内容制作、播出方式、呈现终端,还更是涉及到内容分发/传输网络。
文/李远东
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