UDP成为低延时流媒体关键 选SRT还是QUIC？
無論是SRT還是QUIC，UDP都成為實現低延遲視頻流傳輸的必選項。在剛剛結束的俄羅斯世界杯，以及即將到來的重大體育賽事中，SRT與QUIC還將有一番較量。LiveVideoStack對原文進行了摘譯。
文 / Fred Dawson
譯 / 王月美
審校 / Ant
原文：http://www.screenplaysmag.com/2018/08/14/udp-based-streaming-modes-battle-for-traction-as-paths-to-low-latency/
一個充滿挑戰的任務—通過互聯網實現低延遲、電視級別的優質視頻內容，已經演變成了一個不那么令人沮喪但仍然令人生畏的挑戰。
對于執行流媒體操作的人員來說，如何在SRT，QUIC，WebRTC和CMAF之間選擇，是日常工作中一個特別令人惱火的干擾。
在消費者擁有比以往更多的服務選擇時（根據Parks Associates的說法，僅在美國就有超過200種OTT服務），如果不喜歡他們所看到的東西（而且往往他們經常不喜歡），他們可以很容易地選擇離開去其他地方。Parks在2017年第三季度對超過10,000個美國家庭進行的一項調查中發現，OTT視頻服務的累積流失率超過了50％，這不包括相對低流失率的Netflix和亞馬遜服務。
如FCC在其最新的年度寬帶報告中列出的那樣，當下載速度平均高于55 mbps時，消費者不能在忍受啟動延遲和卡頓。由Akamai贊助的一項涉及2300萬視頻觀看會議的研究發現，觀眾開始大量放棄啟動時間延遲超過兩秒的視頻。研究發現，對于延遲超過兩秒的每一秒中就有6％的觀眾停止觀看，這意味著延遲5秒的視頻將會失去四分之一的觀眾。
由緩沖不足造成的卡頓也會產生類似的結果。出席IEEE 2017年網絡協議國際會議的研究人員表示，他們對美國9個城市625,626名用戶的行為進行審查發現：對于經歷很少或沒有卡頓的用戶，平均每日觀看時間超過210分鐘；對于每分鐘經歷0.5次緩沖事件的用戶，平均每日觀看時間從該值減少到不到30分鐘。另外，Conviva在北美近20億次觀看會議上編制的統計數據表明，在8％的觀看會話中，緩沖問題至少會造成一個卡頓。
在大型電視屏幕上觀看OTT視頻，尤其是涉及直播體育或其他線性內容時，其所帶來的期望，會加劇對性能不佳的無法容忍。eMarketer表示，目前有55％的美國人口至少每月有一次在聯網電視上觀看互聯網視頻。根據Conviva最新公布的數據，通過電視觀看視頻的時間實際上占據了第二季度人們觀看視頻流總時間的51％。
UDP 強大的功能
減少延遲的最新開源方法稱為安全可靠傳輸（SRT），這是一種基于UDP（用戶數據報協議）的平臺。自其發明者Haivision通過一個名為SRT聯盟的支持組織免費提供許可證后，該平臺在過去一年中迅速獲得了市場關注。以Haivision和Wowza為聯合創始人，該聯盟已經吸引了127家公司加入其中，包括Bitmovin，Brightcove，Canal Cable，Comcast Technology Services，Cinergy，Deluxe，Ericsson，Harmonic和Limelight等少數知名公司以及數十家小型供應商。
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根據Haivision全球聯盟副總裁Sylvio Jelovcich的說法，在5月份插頭音樂節上，利用芝加哥，蒙特利爾，丹佛和德國的測試設施，15個聯盟成員成功完成了50多項測試，并驗證了攝像機，編碼器，解碼器，網關，多視圖和播放器之間的SRT流。Jeloveich說：“看到廣泛的新SRT就緒解決方案不斷在流媒體和廣播界推出是令人興奮的”。
SRT侵犯了Quick UDP Internet Connections（QUIC）已經占據的領地。谷歌發明的協議作為IETF標準現在處于最終草案階段，目標是在年底前完成。SRT和QUIC旨在克服UDP的數據包丟失和排序問題，同時消除TCP（傳輸控制協議）常見的緩沖延遲。這兩種協議都利用最新版本的傳輸層安全協議TLS 1.3來提供安全傳輸。
QUIC通過分發和接收端的算法調整來修改UDP的實現，即將UDP的實現修改為一種流中封裝HTTP 1.1或HTTP / 2格式流的優越傳輸替代方法。這使得QUIC傳送的流能夠無縫轉換為接收設備上的HTTP，意味著QUIC可以傳輸ABR使用的多個流。事實上，QUIC通過TCP恢復到HTTP作為后備，以緩解發往多個用戶的數據流可能落后于阻塞的UDP流量的罕見情況。
QUIC采用多種技術來最小化阻塞：例如基于每個流所采用的路徑的持續帶寬估計來生成數據包，以及主動重傳最重要的數據包，支持諸如糾錯或啟動加密之類的事情。
QUIC還通過減少建立連接所需的往返次數以及避免在建立主連接后在網頁上建立與二級源的連接來降低延遲。在初始設置中合并了與握手，加密設置和初始數據請求相關聯的多個步驟，而使用壓縮和多路復用過程（如HTTP / 2采用的那些）來避免單獨設置以訪問頁面上的子源。
SRT采用了許多這些技術的變體，包括快速會話建立，帶寬估計和通過低延遲重傳技術處理丟包恢復，當擁塞程度較高時，通過丟棄數據包來緩和該現象。但是，SRT不是依靠HTTP和ABR來改變比特率以適應帶寬可用性的變化，而是實時分析網絡狀況并濾除抖動、噪聲和擁塞的影響。
人們可能會迷失在SRT與QUIC細微差別中。但有一點似乎是肯定的：增強型UDP注定要取代TCP來傳輸低延遲視頻流。
目前關于UDP的思考帶來了流媒體傳輸的全面發展。由RealNetworks發明的第一個廣泛部署的媒體流平臺Real Time Streaming Protocol就是基于UDP的；隨后是第一個基于HTTP的流媒體模式，它們最初也基于UDP。TCP在兩種環境中都取代了UDP，并且它是基于HTTP的ABR占據主導的流媒體傳輸基礎。
SRT和QUIC的戰場
由于SRT與HTTP流媒體直播（HLS），MPEG-DASH和其他ABR模式的流媒體規范完全不同，因此它在中間和最后一英里應用中將面臨著一場艱苦的戰斗。但作為一種開源選擇，SRT正在迅速取得其作為第一英里傳輸解決方案專有前驅的成功。
Haivision首席營銷官Peter Maag去年在接受StreamingMedia雜志采訪時表達了這一觀點，他評論說：“SRT目前是性能流貢獻和分配的理想選擇。”他補充說，“我們的目標是擴展SRT以應對大規模的OTT交付挑戰。”
與此同時，QUIC在全球端到端商業部署中獲得了越來越廣泛的關注。谷歌是通過將所有網絡資產中的技術放在服務器端，并將其置為Chrome瀏覽器中的默認模式來得以展開。任何人在Chrome瀏覽器上訪問YouTube視頻都將通過QUIC來接收數據流。
根據互聯網統計編譯器W3Techs的說法，該技術的使用正在迅速蔓延到谷歌網站領域之外，現在全球所有網站中就有1％的網站支持它。該數據高于2018年初的0.5%。
去年，Akamai成為第一家宣布支持QUIC的CDN運營商，QUIC現已成為Media Acceleration and Efficiency平臺的一部分。在從CDN邊緣到運行兼容客戶端軟件（如Chrome瀏覽器）的端終用戶設備的負載相關子集的訪問路線上，Akamai提供了QUIC服務。
?“無論是否使用了QUIC進入，都可以應用于任何利用Akamai的Media Acceleration and Efficiency平臺的視頻流”，Akamai媒體部門首席架構師Will Law說。Law還補充道，Akamai CDN上的ABR流視頻可以使用QUIC通過TCP或UDP從邊緣位置傳送，其具體取決于客戶端的支持與邊緣服務器的負載。
Verizon Digital Media Services最近也宣布其支持CDN上的QUIC，而該CDN在六大洲運營125個節點。VDMS公司的首席技術官Frank Orozco表示，VDMS客戶可以通過簡單的規則引擎更改來啟用QUIC，該更改可在幾分鐘內生效，且無需額外費用。Orozco說道：“無論是流媒體廣受關注的體育賽事還是加速購物車交易，每一毫秒都是很異常重要的”。
Bluekiri首席執行官I?akiFuentes表示，VDMS客戶Bluekiri與其他網站一起運營著歐洲領先的在線旅行社Logitravel，該網站在QUIC幫助下使得旅行社取得了驕人的業績。“自從實施QUIC以來，我們在網絡性能方面取得了顯著地進步，現在訪問者能夠較以往來更快地訪問所需信息”，Fuentes說。
QUIC使用潛在的重大擴展的一個發展指向涉及3GPP，即5G移動標準的開發者。正如來自愛立信研究部高級研究員Zaheduzzaman Sarker最近的一篇博客所述，3GPP創建了一個服務基礎分組核心架構（SBA），其中HTTP / 2通過TCP作為傳輸模式，而它現在正在研究UDP上的QUIC。
憑借“no-HoL，多路復用，流量控制，安全性，更好的擁塞控制”等功能，QUIC是一種比TCP更好、更快的協議”，Sarker說。“3GPP正在研究QUIC取代TCP的潛力。雖尚未做出定論，但這說明了QUIC成為首選運輸選擇的潛在途徑，這不僅是考慮用戶的流量，也是為了控制平面的流量。”
SRT的反擊
在貢獻（第一英里）領域，這是SRT的最佳選擇。問題在于該技術是否能夠獲得IBM Aspera，Signiant，Adobe Send＆Track以及其他許多財力雄厚公司的專有系統提供服務，是否足以作為衛星或專用鏈路的替代方案。如果是這樣，那么影響可能是深遠的，使得各類專業視頻制作者能夠在免許可證的平臺上訪問基于UDP性能的級別。
福克斯體育近期使用Aspera的FASPStream平臺，為莫斯科國際足聯世界杯現場制作的經驗提供了一個戲劇性的視角—即在這種情況下，在長距離生產場景中可以做些什么。正如Aspera副總裁Richard Heitmann所描述的，Fox使用基于UDP的Aspera傳輸平臺與Telestream的Lightspeed Live捕獲和Vantage轉碼解決方案相結合，使得洛杉磯工作室的現場直播制作可距離該活動6000英里以外。
Heitmann指出，“傳統上，舉辦諸如此類的重大活動需要在全球范圍內大規模地部署生產人員和設備，包括昂貴的實時衛星饋送或具有高質量服務的專用地面網絡。但FOX Sports并未采用這種傳統模式，而是選擇采用更具創新性的方法，使其能夠充分利用其洛杉磯生產設施和人力。”
福克斯在俄羅斯12個場館的每臺攝像機都可以在十秒內完成原始饋送，并在其美國洛杉磯工作室編輯內容，以便在美國進行直播覆蓋。“該組織計劃明年將為FIFA女足世界杯和其他重大體育賽事（包括NFL比賽）使用Telestream-Aspera聯合解決方案”，他說。
從NFL如何使用該技術判斷，SRT可能已經應對了這一挑戰。正如今年美國國家橄欖球聯盟信息技術副總裁John Cave在NAB Show所描述的那樣，該應用程序與聯盟需要為美國以外的游戲中的游戲裁判審查產生即時回放的需求有關。
美國國家橄欖球聯盟通過互聯網使用SRT運輸的信息來從倫敦審查紐約總部，其接收和倫敦現場觀看的重播之間有280毫秒的延遲。“他們只是從廣播卡車上獲取SDI信號并將其放入Haivision的SRT啟用的Makito X編碼器中，然后關閉它們，”Haivision的作者Mark John Hiemstra在最近的博客文章中說到。
QUIC和CMAF強強聯合
用于最后一英里分發，渠道商選擇了開源的QUIC，它的一項新發展是通用媒體應用格式（CMAF），ISO MPEG標準設計為一種通用容器，它通過兩種領先的流媒體協議—Apple的HLS（HTTP實時流媒體）和MPEG-DASH進行加密和流式傳播。如前所述，該標準支持一種可選的降低延遲的方法，該方法涉及將ABR片段分解為更小的塊，這些塊可以順序傳遞給客戶端進行回放，而無需等待整個片段全部加載到緩沖區中。
分塊傳輸編碼是HTTP 1.1及更高版本中可用的流數據傳輸機制。雖然CDN需要支持鏈接塊和存儲CMAF片段，但是以新舊設備常見的高處理速度支持ABR的任一客戶端都可以使用CMAF分塊過程而無需額外的軟件支持。通過在塊到達時及時播放，播放器避免了等待完整片段到達所導致的延遲。
片段由關鍵幀限定，而片段內相等長度的塊包括ISO-BMFF中稱為電影片段文件（moof）和媒體數據盒（mdat）的已知內容。播放器不會請求單個塊。相反，塊是所請求片段的中間傳輸的單元，其被順序地發送到傳遞鏈中的所有點，依賴于適時的播放器能夠以適當的順序呈現它們。
作為HTTP兼容協議的QUIC用戶將能夠在新興的CMAF環境中工作。雖然前面提到的SRT不支持HTTP，但它支持分段，因此啟用CMAF分塊所采用方法的極低延遲功能的機制需要一定程度的CDN來支持鏈接塊并存儲不屬于SRT的路線圖。
CMAF的開發是蘋果和微軟之間罕見的合作，目前還處于采用的早期階段，但似乎注定是要被廣泛使用。值得注意的是，它是消費者技術協會的Web應用視頻生態系統（WAVE）項目的定點框架，旨在使內容所有者和分銷商通過MPEG的通用加密（CENC），萬維網聯盟的媒體源和加密媒體擴展（MSE / EME）以及HTML5與CMAF結合使用，能夠更容易在不同的流媒體系統和多個設備上啟動可互操作的服務。
?“WAVE的一個目標是促進CMAF周邊的融合，”Law說。“當CMAF成為一個普通的容器時，它會減少內容分發者必須準備的內容池，以實現廣泛的覆蓋范圍。WAVE正在努力使CMAF的實際使用盡可能地互操作。”
塊編碼的CMAF的使用已經在商業運營網絡（包括Akamai）上產生了4秒范圍內的端到端傳輸指標。雖然適應QUIC和CMAF的綜合利用將會是坎坷的，但這方面的勢頭似乎可能限制SRT超越貢獻階段的程度。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的UDP成为低延时流媒体关键 选SRT还是QUIC？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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