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肖友能:拥抱OTT TV

导语:在第二届DVB+OTT融合创新论坛年会专题报告环节,百视通首席架构师、系统架构与解决方案高级总监肖友能表示,如果从网络来说,相对于DVB,有线电视倾向于运营商的网络。在OTT TV中,直播回看和点播使用的是完全一样的技术。

  由中国有线、中广传播、南方传媒、东方有线、BIRTV组委会、DVB+OTT融合创新论坛主办,由中广互联、东方有线承办的第六届广电行业趋势年会暨第二届DVB+OTT融合创新论坛年会于12月12日在上海大华虹桥假日酒店召开。本届年会主题为“大电视 大数据 大生态下广电发展与转型之路”。

  在第二届DVB+OTT融合创新论坛年会专题报告环节,百视通首席架构师、系统架构与解决方案高级总监肖友能表示,如果从网络来说,相对于DVB,有线电视倾向于运营商的网络OTT TV中,直播回看和点播使用的是完全一样的技术。


图为:百视通首席架构师、系统架构与解决方案高级总监肖友能

  以下为演讲实录:

  非常高兴和大家一起分享DVB和OTT的融合。

  DVB经过10多年的发展,本身技术体系非常稳定,业务模式也很成熟;而OTT是新兴的视频业务形态,它的发展趋势非常迅猛。这两年到处都在说OTT,关于它的业务模式大家探讨得比较多。在座的很多同仁可能也希望了解它为什么能发展得这么快,支撑这种模式后面的技术体系是怎样的,这里就花半个小时的时间和大家一起分享一下OTT的技术体系。

  OTT是指基于开放互联网,跨越基础厂商提供的服务,强调服务与物理网络等的无关性。这里基础平台指的是运营商的基础网络。包括有线电视和IPTV都需要基于运营商的专网来开展业务,而OTT TV没有这样的要求。下面是一个高度抽象的OTT业务的体系结构,这里可以看到组成OTT业务的三个部分:内容、网络和终端。对于有线电视来说,终端一般是DVB的机顶盒加上电视机,对于OTT来说形式会相对丰富一点,除了机顶盒加上电视机之外,还有互联网电视一体机,从广义的意义来说,PC、Pad和手机也都是OTT终端的范畴。

  同Cable TV是有线电视运营商主导的一项电视业务相比,OTT TV从诞生起就不是一项运营商主导的业务。2000年以后互联网行业发展起来,建立互联网门户分享新闻、信息等业务获得了巨大的成功,人们自然而然的就想到能不能在上面分享视频。这个想法非常好,但是做起来并不不容易。因为对于互联网网页浏览,是一种transaction性质的服务,用户点击网页、获取网页,和网站的一次交互就结束,用户接下来会花一段时间阅读网页上的信息。对于视频观看,用户点击一个视频的时候,这项服务才刚刚开始,后续需要从视频网站源源不断地传输视频流到用户这里。这就需要带宽有所保证,才能保证视频的连续性,才能保证用户的体验。但是互联网是一个公共网络,带宽是共享的,带宽在不停波动的,并不能严格保证单个用户的带宽,所以互联网视频本身需要的业务运营基础并不完美。另外互联网视频发展的早期,因为网络的带宽普遍不宽,所以视频编码的时候不像DVB使用的是恒定码率编码CBR,在OTT上采用的是编码率VBR的编码方式。VBR编码方式的效率更高一些,但是码率波动较大。这样会造成一个问题,就是变化码率的视频流在变化带宽的网络上传输,在这种条件下如何开展视频业务?因为互联网视频行业的人一般都是互联网的技术背景,很容易就会想到使用互联网的技术去改造视频,然后让它可以在互联网上运营。对于视频的改造是方方面面的,我认为有两项最重要的改造,一项就是HPP化,一项是多码率编码。

  互联网上所有的业务都是基于HTTP协议开展的。因此这些有互联网技术背景的人在做互联网视频的时候,首先就想到用HTTP协议作为作为媒体和信令交换的唯一协议。首先,HTT协议是基于面向连接的TCP协议的,在不可靠的网络上传输的时候,TCP协议会解决网络传输丢包的问题,其次,从终端点播的视频流,是从服务器端通过各个网络节点传送的,使用HTTP协议可以顺利穿越各个交换机,因为互联网上对HTTP协议一般都是支持的。另外一个解决方法就是视频的资源化。什么是视频的资源化,我们就以大家熟悉的Web来做解释。这里我们看到的是一个新浪的网页,上面是该网页的呈现,下面是该网页的脚本。这个脚本里面我们可以看到有很多HPP打头的链接,这些链接可能是一个图片,也可能是一段js代码,我们都把它们叫做资源。对于这个新浪的logo,可以在我们看到的网页上用,也可以在新浪的其它的网页上面使用,资源是可以被组合、被重复利用的。

  我们来看互联网的视频资源化是怎么做的。一部两个小时的电影,传统的有线电视方式下是一个完整的视频流,源源不断的从服务端推到终端,互联网电视的方式下把这个视频按照固定的时间规格切成一个一个片,一般都是十秒钟,对于每个片都有一个独立的URI。因为编码器的特殊参数设置,每个片都是可以独立播放的,这就形成了互联网视频的资源概念。Web页面下,资源是通过HTML的脚本方式进行组织。在互联网视频中,资源是通过m3u8文件来描述组织的。m3u8文件按照时序关系描述了组成一个节目的切片的URI。用户点播的时候首先是从服务器上拿到这个m3u8描述文件,然后按照m3u8文件描述的URI到CDN上去获取一个个视频切片,我们在终端就看到流程的视频。由于视频的资源化,它的业务组织方式非常灵活。如果是在一个节目开头的时候插入广告的话,我们只需要在这个节目描述当中加一段广告切片的URI。,通过用户的行为数据分析发现这个家庭有小孩,而要观看的片子中有段内容比较暴力,不太适合小孩看。我们可以在描述文件里面把不适合小孩看的片段去掉。这样,对同样的电影,有小孩的家庭和没小孩的家庭看到的内容就会有些不一样。流式视频资源化是互联网视频开展业务非常关键的技术。

  OTT TV适应互联网带宽变化的另一项关键技术是多码率自适应。对一个节目,OTT TV的编码器会同时输出几个不同码率梯度的码流,并且按照我们刚才说的方法分别切片,切片边界对齐。用户点播的时候终端会不停地探测终端和最近的边缘CDN带宽情况,根据带宽的决定下载最适合的码率。这种方法的基本理念就是用户可以接受视频画面质量的变化,但不能接受画面不流畅。

  上述两项关键技术解决了在互联网传输视频的QoS方面的问题。目前OTT TV的主要技术规范是苹果在2009年发布的HTTP Live Stream规范。这个规范天生是为互联网设计的,解决了多码率、直播、点播的问题。这个规范里面把一个流媒体分成四个部分,包括信源部分、Server部分、CDN部分和终端部分。Server部分做的是媒体的编码,还有媒体文件的切片。终端和CDN交互,完成视频流畅播放。

  下面就视频业务的六个关键技术领域,对OTT和Cable做一个比较,可以加深对于OTT技术体系的理解和认识。

  首先是视频编码方面,Cable TV使用CBR,CBR速率控制的周期,一般是500毫秒,对于OTT TV采用VBR,速率控制周期可以达到10秒钟。对于Cable TV区域来说,每个频点的带宽是恒定的,使用CBR编码是非常适合传输的。OTT TV为了解决互联网的流量成本和图像质量,编码方式采用了VBR,VBR编码效率非常高。大部分情况下2.3兆的VBR是接近7.5兆的CBR的主观视觉质量.

  再看码率。对于Cable TV来说目前标清电视是用MPEG-2标准编码,码率在4兆左右,对于高清Cable TV现在一般用的都是H.264编码,一般码率是在8兆以上。对于OTT来说,一般是采用多码率编码,这是解决网络带宽和VPR码率波动非常有利的工具。单码率VBR是否可以开展OTT TV业务?单码率VBR可以开展OTT TV业务,但不是一个好的选择。单码率互联网电视业务一般是用带宽最低的用户的值作为业务开展的基准码率,所有的宽带用户看到的都是质量一样的内容。对高带宽的用户,没有充分利用带宽;对于低带宽的用户,没有宽带升级的动力。多码率的互联网电视业务根据每个用户的网络带宽,最大限度的利用带宽,基于带宽不同,为用户提供差异化的服务。

  我们再从内容注入方式进行比较。内容注入指牌照方或内容方的内容进入到运营商CDN或者内容管理系统。在NGB架构下,Cable TV采用A1接口注入内容,它通过XML over HTTP传输消息交互信令;采用FTP的方式,从内容提供方分发文件到运营商资产管理系统AMS。OTT TV采用HTTP回源的方式获取内容,精髓是基于HTTP的“拉(PULL)”方式。回源本身是来自互联网的一项内容分发的技术,这是互联网的公司为什么可以把他们的业务非常快地开展到全世界的一项技术,所谓的回源就是指回到内容的源点。回源是互联网上普遍采用的方法,无论是对网页、图像和视频都适用。采用回源方式,牌照商内容管理系统和运营商的平台对接后,运营商的CDN上可以立即支持牌照商的所有视频业务,可以马上进入到放号阶段,这大大加快也业务开展的速度。某个节目第一次被用户在点播的时候,运营商CDN通过回源的方式从牌照商获取内容,然后运营商CDN给用户提供服务。第二次另一个用户点播这个节目,由于切片已经存储在CDN里面了,我们可以直接给用户提供服务,回源让牌照方和运营商的接口、CDN集群的管理变得非常简单。

  Cable TV和OTT TV在内容分发的比较。Cable TV是基于传统的视频分发理念,采用服务端“推” PUSH的方式,职能在服务端。OTT TV基于互联网内容分发的理念,采用终端“拉” PULL的方式,职责在终端。在VOD业务中,CableTV的CDN服务器数据播发采用UDP单播发送到IPQAM,经过复用调制后发送到HFC网络,采用RTSP协议做流控机制。

  CDN服务器基于TS流的时戳PCR (Program Clock Reference )来做发送周期,在每两个相邻的PCR间,将数据PUSH到终端。CDN需要严格按照PCR,精确地做流控,才可以保证终端的解码器缓冲既不上溢也不下溢。一般地,每秒钟PUSH的次数和帧数一致,即25帧/秒,基于PCR密度处理数据发送,是决定Cable TV CDN性能的主要因素。OTT TV由于源自互联网,采用和互联网web页面类似的内容分发技术。按照Apple HLS规范,OTT TV的CDN就是标准的web server。CDN采用互联网的开放的软件技术和硬件平台,由于OTT TV CDN分发机制的原理,使其CDN的开发逻辑更简单,天生支持CDN的分层部署。目前互联网公司一般是基于Apache或者nginx这样的开源软件开发回源CDN,回源CDN本质上是一个web server。在硬件方面,同许多互联网公司一样,回源CDN使用标准的PC服务器,而不需要使用专用设备。互联网技术和开源软件降低了CDN开发的门槛

  OTT TV和Cable TV的直播有什么区别呢?Cable TV直播是通过广播方式完成的,多路直播节目复用调制后,发到HFC网络,终端根据PSI/SI锁定找到相应的直播节目。OTT TV直播采用和OTT TV点播完全一样的技术,是基于HTTP PULL的点到点通信。PUSH的方式不适合OTT TV,PUSH是一种从上而下的机制。在互联网下,每个终端每个时刻的带宽都在变化,从服务端PUSH必然导致用户无法流畅收看。在OTT TV中,直播回看和点播采用完全一样的技术体系和设备。从编码器出来的多个码率的码流立即被切割成视频切片,作为独立的资源,供运营商通过HTTP回源获取,同时,修改描述文件m3u8。一般来说,Cable TV的直播时延小于OTT TV直播.

  作为总结,Cable TV和OTT TV都是以视频服务为主的业务形式,但由于两者诞生的时间不同、业务运行的网络环境不同、业务实施主体的背景不同,在技术体系上有较大的差别
Cable TV更多体现出一种网络周密规划、严格管理的运营商业务的技术特征,而OTT TV更多体现出网络无关、快速扩张的互联网业务的技术特征。Cable TV经过10多年发展,技术体系成熟稳定,业务模式清晰,目前有线数字电视用户已经有1.5亿以上。OTT TV技术体系较年轻,吸取了互联网技术的精华,业务更灵活,部署更敏捷,正处在蓬勃发展中。

  谢谢大家!

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【责任编辑: 苗梦佳 】

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