Одна из основных проблем любого ОТТ сервиса — это трафик. Проблема в том, что ОТТ сервисы используют доставку по http протоколу, проще говоря, доставку точка-точка (unicast). В этом случае каждый абонент “генерит” свой отдельный трафик и объем трафика всего сервиса растет пропорционально абоненту. А это дополнительные расходы для видеосервиса. И это безусловный минус ОТТ технологии по сравнению со старым добрым IPTV.

Основной метод борьбы с трафиком — это CDN. Современный CDN позволяет в несколько раз снизить объем трафика (особенно учитывая правило 80 на 20, когда 80% абонентов смотрят 20% контента). Однако для Live ТВ эта экономия не такая высокая, как для VOD. В любом случае CDN не дает такой экономии как multicast протокол в старом добром IPTV.

Поэтому сегодня я хочу рассказать о том, как можно на существующей инфраструктуре доставки ШПД оператора (IP Multicast) обеспечить экономию трафика при передаче тяжелого видео для OTT. Речь идет о технологии Smart-Multicast.

Технология Smart-multicast позволяет сохранить вещательный способ доставки цифрового видео-потока (UDP/multicast), как основной способ доставки, как самый экономичный способ доставки без дополнительного трафика в сети оператора.

При этом можно полностью нивелировать недостаток UDP/multicast доставки за счёт использования HLS/DASH доставки в моменты потери UDP пакетов на сети оператора. Используется сочетание преимуществ обеих технологий: HLS/DASH и UDP/multicast.

Реализация

На самом деле решение очень простое, оно позволяет совмещать разные способы доставки и переключаться между ними бесшовно, т.е. незаметно для пользователя и прозрачно для видеоплеера. Потому что в качестве основного способа доставки, который работает всегда и для любого контента (включая VOD и DVR), используется HTTP live streaming. А вещательные протокол IP-мультикаст используем лишь как способ снижения нагрузки на сеть оператора для Live-контента.

На клиентское устройство добавляется специальный модуль, который по сути является микроузлом CDN. Модуль настраивается на прием вещательного сигнала, соответствующего воспроизводимому устройством каналу. Используя полученные из этого сигнала пакеты, модуль проводит реконструкцию чанков и сохраняет успешно собранные чанки в кэш.

Есть два варианта реализации решения. Первый — когда есть возможность модификации прошивки на приставке и второй — когда такой возможности нет.

В первом случае, на клиентском устройстве (приставка) для воспроизведения ТВ-сигнала используется стандартный OTT-плеер и обычный HLS/DASH-протокол. Однако для воспроизведения плеер получает ссылку, ведущую на локальный микроузел CDN, и, описанный выше модуль, получает все HTTP-запросы плеера (кроме запросов ключей шифрования, которые направляются напрямую в сервер ключей DRM). Модуль проверяет наличие необходимых чанков в кэше и при наличии — сразу отдает плееру. В противном случае он удовлетворяет запрос посредством проксирования как обычный узел CDN. При этом низкое качество вещательного сигнала или даже полное его отсутствие никак не влияют на услугу, поскольку чанки, которые не удалось в целости и сохранности получить посредством вещательного протокола, загружаются по HTTP.

Во-втором случае, модуль устанавливается на клиентский роутер. В этом случае технология работает абсолютно идентично первому способу, только в качестве системы распаковывающей мультикаст выступает сам роутер, а не приставка.

Для работы системы необходимо установить два модуля. Первый модуль — «Lifestream HLS Mcast Transmitter». Этот модуль принимает Live-поток в формате HLS от стандартной системы OTT-вещания, упаковывает его в формат Lifestream Smart-Multicast. В данном формате каждый сегмент шифруется, снабжается специальным заголовком и разбивается на небольшие транспортные пакеты, которые отправляются в мультикаст-сеть посредством протокола UDP. Для каждого канала используется отдельная мультикаст-группа, поддерживается также вещание нескольких вариантов качества в разных мультикаст-группах. Второй модуль — «HLS Mcast Receiver» — это модуль микро-CDN, который встраивается в роутер или приставку. В состав модуля входит HTTP-сервер, на который заворачиваются все запросы на воспроизведение HLS от устройств внутри домашней сети пользователя. При отсутствии полученных через Smart-Multicast данных, модуль обрабатывает запросы посредством проксирования на вышестоящий Edge-сервер CDN. При наличии мультикаст-группы в формате Smart-Multicast, содержащей сегменты для запрашиваемого канала, происходит подписывание на неё и, получая мультикаст-поток, модуль реконструирует, дешифрует и сохраняет сегменты в кэш. Этот кэш используется для удовлетворения HTTP-запросов от пользовательских устройств без обращения к обычному CDN, что существенно снижает нагрузку на него.

Важной особенностью системы является то, что редкие потери пакетов не влияют на сервис, поскольку HLS Mcast Receiver запрашивает поврежденные сегменты из обычного CDN по HTTP. Даже полное отсутствие мультикаст-сигнала не приведет к деградации сервера, в этом случае все 100% чанков будут запрашиваться через HTTP. Эта важная особенность позволяет использовать систему в условиях, когда часть абонентов подключается через внутреннюю сеть, а часть через внешнюю.

Сверхзадача — быстрое переключение/fast switching!

Технология обладает и вторым неожиданным преимуществом: при наличии быстрого HTTP-подключения значительно ускоряется старт канала, поскольку первые чанки загружаются с максимальной скоростью по HTTP и нет необходимости ждать, пока они будут получены посредством вещательного протокола. Это приводит к существенному улучшению качества сервиса для конечного пользователя в сравнении с конкурентными услугами.

Основные преимущества Smart-Multicast:

• Экономия трафика в сети: максимальное использование инфраструктуры доставки с поддержкой существующих вещательных протоколов (IP Multicast), без необходимости инвестировать в создание новых CDN мощностей
• Универсальность: работает с любыми плеерами. Обеспечение бесшовного перехода между эфирным (live) и архивным (DVR) вещанием, а также между OTT и IPTV режимами работы
• Высокое качество: качество конечной услуги не страдает от возможных потерь сигнала, доставленного вещательным протоколом (при таких потерях лишь снижается степень экономии трафика)
• Быстрое переключение каналов: решение позволяет очень быстро осуществлять переключение каналов за счет загрузки первых данных с максимальной скоростью по HTTP и нет необходимости ждать, пока они будут получены посредством вещательного протокола
• Безопасность: поддерживается дополнительное встроенное шифрование вещательного сигнала

Подробнее о технологии Smart-Multicast можно узнать на сайте компании-разработчика Lifestream.