Анатомия VoD – основы работы сервисов “видео-по-запросу”
В этой статье мы последовательно рассмотрим имеющиеся разновидности технологий VoD, базовое устройство типичной VoD-системы, а также способы балансировки трафика и существующие для этого CDN-системы. И чтобы сделать этот обзор совсем уж полным, кратко поговорим о лицензировании и контроле видеоконтента.
Технологии VoD
Различают три наиболее распространенных варианта реализации сервиса VoD.
Near video on demand (nVOD) – это наиболее часто встречающаяся разновидность VoD. Главная особенность вещания в этом режиме — трансляция одной и той же программы, заранее подготовленной и приведенной к статическому виду, и рассылаемой множеству подписавшихся ранее абонентов сервиса, просто со смещением по времени для каждого конкретного абонента, в зависимости от времени заказанного просмотра. Наиболее часто применяется при рыночной модели pay-per-view в видеодистрибуции. Эту технику очень часто можно встретить у крупных кабельных или спутниковых компаний, например, крупнейший pay-per-view-провайдер (и один из мировых лидеров рынка VoD) In Demand предоставляет по схеме nVOD видеосодержимое более 40 каналов.
Push video on demand (pVOD) – эта техника также часто применяется в системах и сетях, где степень интерактивности ограничена либо слабой пропускной способностью сети, либо многими другими факторами, когда трансляция прямым потоком невозможна или затруднена. Главная особенность этой реализации VoD — наличие самостоятельной памяти у принимающего видеоустройства, как правило, используются специальные видеорекордеры (PVR), хотя их природа и архитектура может быть самой разнообразной. Главное, что они способны принимать и локально сохранять поток транслируемого видео на любой доступной абоненту скорости, после окончания закачки предоставляя своего рода “виртуальный VoD”, когда абонент может выполнять все стандартные процедуры (перемотки, паузы и т.д.) над фактически заранее закачанной видеозаписью локально. Видеопрограммы обычно накапливаются на таком рекордере, и по мере того как свободное место заканчивается, они автоматически удаляются. Например, в 2010 году в США 10 млн семей имели цифровые видеозаписывающие устройства (DVR) и более 20 млн абонентов постоянно пользуются такой разновидностью VoD.
True video on demand (tVOD) – это самый ресурсоемкий метод реализации VoD. Но это и есть настоящий интерактивный VoD, который технически обеспечивается непосредственной потоковой трансляцией заказанного и специально сформированного для абонента видео. Иногда, для повышения эффективности этого типа раздачи, используются различные P2P-решения.
Видеосервер
VoD-сервер – это, как правило, чрезвычайно нагруженный и ресурсоемкий сервер, степень нагрузки в общем случае определяет три главных фактора: . общее количество часов видео, хранящихся на сервере;
. номинальный битрейт видео;
. количество одновременных раздач, которые обеспечивает этот сервер.
VoD-сервис в общем случае – это совокупность нескольких серверов, работающих в общей “упряжке”. Давайте перечислим его стандартные компоненты:
. сервер с видеоархивом;
. сервер, раздающий (транслирующий) видео своим абонентам;
. информационный сервер с каталогом всей продукции, поддержкой и возможностью заказа и оплаты;
. сервер-перекодировщик;
. подсистема мониторинга и контроля потоков и клиентского оборудования;
. подсистема управления сервисом VoD и настройкой всех его услуг, которую еще часто называют “Промежуточное программное обеспечение” или “VoD Middleware” (перемотка, пауза, статистика, битрейт, настройки звука и т.д.).
Просто для примера поясним роль сервера-перекодировщика. Видеоконтент поступает к вам в самых разных форматах, но отдавать его вы будете в одном едином формате – следовательно, перед добавлением в библиотеку его следует сначала сконвертировать. Более того, при заказе услуги видео будут заказывать в разных битрейтах, сервер-перекодировщик перед началом трансляции должен конвертировать выбранное видео в нужное качество битрейта. Именно поэтому, рассылка статичного видеоконтента в nVOD позволяет существенно понизить нагрузку отдающего сервера, тогда как в tVOD каждое выбранное видео, скорее всего, нужно будет динамически конвертировать в нужное разрешение. Кроме этого, возможно, может понадобиться индивидуальная шифровка сигнала перед его отправкой – все это забота сервера-перекодировщика.
Этот комплекс можно собрать по частям и самому, впрочем, на российском рынке представлены и уже готовые платформы для запуска своих VoD- сервисов, как, например, от российских компаний Anevia, OdWare, NetUp или 4G-soft.
Балансировка и стоимость трафика
Потоковое вещание порождает очень “тяжелый” трафик, что само по себе проблема. Но кроме самой доставки видеоконтента пользователю, сервис еще должен обеспечить и качество доставки контента. Например, для FLV-видеофайла это значит, что скорость, с которой он доставляется пользователю, должна быть выше либо равна битрейту потока, иначе видео у пользователя при просмотре будет “заикаться”.
Если оставить в стороне различные способы подключения к Интернету, то борьба с “большим трафиком“ осуществляется в основном двумя способами. Это, во-первых, использование специализированных CDN-решений, которые делают доставку трафика пользователям быстрой и гарантированной. В России существует пока единственный полноценный всероссийский CDN-провайдер, это NGENIX (ngenix.net). Например, переход видеосервиса RuTube на NGENIX CDN почти сразу привел к 25-процентному увеличению его просмотров. Второй, малоизвестный CDN-игрок в России – это RuCDN
(www.businessmedia.ru/project/rucdn). Для раздачи видеоконтента на Запад можно воспользоваться, например, Windows Azure CDN, узел которой совсем недавно открылся в Москве.
Кроме этого, с помощью CDN решается и вторая важная проблема – стоимость доставки такого “сверхтяжелого трафика”. Доставка контента через CDN сейчас в среднем стоит $0.55 за 1 Gb. За рубежом количество CDN-решений просто огромно, выбрать наиболее подходящее вам можно в базе на www.cdnlist.com, а прикинуть цены можно по адресу www.cdnpricing.com.
P2P – решение проблемы большого трафика?
Во-вторых, для решения вышеперечисленных проблем предпринимаются попытки использования различных пиринг-технологий (P2P) раздачи трафика, как правило, на базе наиболее приспособленного для этой задачи протокола BitTorrent. Есть как удачные попытки этого, так и неудачные. Например, BBC вынуждена была отказаться от механизма P2P в своем iPlayer, который там первоначально был. При разработке концепции услуги iPlayer несколько лет назад казалось, что большая часть видео будет скачиваться для последующего просмотра, и одновременное обращение всех пользователей к серверам BBC приведет к перегрузке. P2P позволяло снять прямую нагрузку с серверов и частично переложить ее на самих абонентов. На деле оказалось, что загружается только около 10% контента. Все остальное просматривается в виде потокового видео, а для него пока нет эффективных решений в рамках P2P. Для этих же 10% проще организовать вещание с серверов, а не поддерживать решение P2P, тем более что пользователи несколько нервничают, когда их компьютеры используются как ноды пиринговой сети и транслируют некую информацию наружу. Сейчас закачка файлов происходит в основном с серверов BBC. Для потокового вещания на мобильные устройства используется отдельный сервер Real Helix. Для потокового видео на другие устройства используются услуги CDN компаний Level3, Akamai и Limelight. Серверы сетей CDN стоят максимально близко к сети провайдера и, соответственно, к конечному пользователю, хотя если количество обращений к серверу очень велико, то нагрузка перераспределяется, и видео начинает отдаваться с других серверов, которые, возможно, находятся в других странах.
Противоположным примером выгодности P2P является готовое российское решение от Torrent Stream P2P Multimedia (torrentstream.org/ru), которое используют несколько больших компаний. Если говорить об их технологии кратко, то Torrent Stream (TS Plugin) - это подключаемый модуль медиаплеера (плагин для браузера), обеспечивающий интеграцию P2P-сетей с функцией "Видео по запросу" (VoD). TS Plugin позволяет вашему браузеру воспроизвести видеопоток, используя уже развернутую BitTorrent-сеть. Каждый пользователь во время просмотра видео вносит часть своего интернет- соединения в общий пул, и в результате общие ресурсы служат всем. Получается, что используя TS Plugin, вы помогаете другим людям, а другие люди помогают вам, и все с максимальной скоростью получают видеопоток. Перераспределяя таким образом источники поставки оригинального контента, технология демократизирует, ускоряет и удешевляет публикацию видео в Интернете.
Итак, выгодность или невыгодность использования P2P в каждом конкретном случае подлежит отдельному рассмотрению, одно лишь можно сказать сразу – с P2P на практике зачастую выходит не все так просто и красиво, как это звучит в теории.
Контроль доступа
В случае больших VoD-провайдеров в большинстве случаев в качестве приемника используются абонентские приставки типа STB Set-Top-Box. Это устройство дешифрует персонально зашифрованный сигнал, также у него имеются Middleware-возможности, которые позволяют абоненту управлять процессом воспроизведения (идентификация, перемотка, пауза, запись и т.д.). Также могут использоваться различные DRM-решения, как программные, так и аппаратные. Но также часто используется скрытый механизм временных и персонифицированных ссылок, которые технически позволяют скачать заказанное видео лишь ограниченное время.
Лицензирование
Возможно лицензировать видеоконтент напрямик через западные агентства, но можно попытаться сделать это и через местных российских сублицензиатов, в качестве примера можно привести компании OverallVision, Vod-TV. Также для лицензирования отечественной продукции можно обращаться напрямик к производителям интересующих вас фильмов (кстати, на Западе в большинстве случаев так и делается). На Западе, кроме прямых контактов с медиапроизводителями (киностудиями, телеканалами), можно воспользоваться контактами с т.н. Content Licensing Agency, которые за вас будут представлять ваши интересы.
В заключение, если вы решитесь на создание своей видеобазы, добавим, что основной массой медиалицензий в России среди частных медиаоператоров владеет так называемая большая шестерка:
. "Триколор" (оператор спутникового телевидения);
. "Комстар-ОТС" (предоставляет услуги под маркой "Стрим ТВ");
. "ЭР-Телеком" (специализируется в основном на аналоговом телевидении);
. "Мультирегион" (специализируется в основном на аналоговом телевидении);
. "НТВ-Плюс" (оператор спутникового телевидения);
. ОАО "Связьинвест" (оператор связи) в лице своих региональных дочерних компаний.
В заключение
Конечно, невозможно в столь короткой статье рассмотреть все аспекты VoD, поэтому я старался быть максимально кратким, поверхностно упомянув лишь важные этапы по развертыванию стандартного VoD-сервиса. Существует очень разный диапазон реализаций VoD, от сборки “на коленке” этой технологии буквально из обыденных решений (см. пример развертывания видеохостинга Smotri.Сom) до сложнейших систем масштабов федерального оператора, где будут задействованы очень дорогие аппаратные решения и магистральные CDN-подключения. Дерзайте – и все у вас получится!
Игорь Савчук internetno.net
Технологии VoD
Различают три наиболее распространенных варианта реализации сервиса VoD.
Near video on demand (nVOD) – это наиболее часто встречающаяся разновидность VoD. Главная особенность вещания в этом режиме — трансляция одной и той же программы, заранее подготовленной и приведенной к статическому виду, и рассылаемой множеству подписавшихся ранее абонентов сервиса, просто со смещением по времени для каждого конкретного абонента, в зависимости от времени заказанного просмотра. Наиболее часто применяется при рыночной модели pay-per-view в видеодистрибуции. Эту технику очень часто можно встретить у крупных кабельных или спутниковых компаний, например, крупнейший pay-per-view-провайдер (и один из мировых лидеров рынка VoD) In Demand предоставляет по схеме nVOD видеосодержимое более 40 каналов.
Push video on demand (pVOD) – эта техника также часто применяется в системах и сетях, где степень интерактивности ограничена либо слабой пропускной способностью сети, либо многими другими факторами, когда трансляция прямым потоком невозможна или затруднена. Главная особенность этой реализации VoD — наличие самостоятельной памяти у принимающего видеоустройства, как правило, используются специальные видеорекордеры (PVR), хотя их природа и архитектура может быть самой разнообразной. Главное, что они способны принимать и локально сохранять поток транслируемого видео на любой доступной абоненту скорости, после окончания закачки предоставляя своего рода “виртуальный VoD”, когда абонент может выполнять все стандартные процедуры (перемотки, паузы и т.д.) над фактически заранее закачанной видеозаписью локально. Видеопрограммы обычно накапливаются на таком рекордере, и по мере того как свободное место заканчивается, они автоматически удаляются. Например, в 2010 году в США 10 млн семей имели цифровые видеозаписывающие устройства (DVR) и более 20 млн абонентов постоянно пользуются такой разновидностью VoD.
True video on demand (tVOD) – это самый ресурсоемкий метод реализации VoD. Но это и есть настоящий интерактивный VoD, который технически обеспечивается непосредственной потоковой трансляцией заказанного и специально сформированного для абонента видео. Иногда, для повышения эффективности этого типа раздачи, используются различные P2P-решения.
Видеосервер
VoD-сервер – это, как правило, чрезвычайно нагруженный и ресурсоемкий сервер, степень нагрузки в общем случае определяет три главных фактора: . общее количество часов видео, хранящихся на сервере;
. номинальный битрейт видео;
. количество одновременных раздач, которые обеспечивает этот сервер.
VoD-сервис в общем случае – это совокупность нескольких серверов, работающих в общей “упряжке”. Давайте перечислим его стандартные компоненты:
. сервер с видеоархивом;
. сервер, раздающий (транслирующий) видео своим абонентам;
. информационный сервер с каталогом всей продукции, поддержкой и возможностью заказа и оплаты;
. сервер-перекодировщик;
. подсистема мониторинга и контроля потоков и клиентского оборудования;
. подсистема управления сервисом VoD и настройкой всех его услуг, которую еще часто называют “Промежуточное программное обеспечение” или “VoD Middleware” (перемотка, пауза, статистика, битрейт, настройки звука и т.д.).
Просто для примера поясним роль сервера-перекодировщика. Видеоконтент поступает к вам в самых разных форматах, но отдавать его вы будете в одном едином формате – следовательно, перед добавлением в библиотеку его следует сначала сконвертировать. Более того, при заказе услуги видео будут заказывать в разных битрейтах, сервер-перекодировщик перед началом трансляции должен конвертировать выбранное видео в нужное качество битрейта. Именно поэтому, рассылка статичного видеоконтента в nVOD позволяет существенно понизить нагрузку отдающего сервера, тогда как в tVOD каждое выбранное видео, скорее всего, нужно будет динамически конвертировать в нужное разрешение. Кроме этого, возможно, может понадобиться индивидуальная шифровка сигнала перед его отправкой – все это забота сервера-перекодировщика.
Этот комплекс можно собрать по частям и самому, впрочем, на российском рынке представлены и уже готовые платформы для запуска своих VoD- сервисов, как, например, от российских компаний Anevia, OdWare, NetUp или 4G-soft.
Балансировка и стоимость трафика
Потоковое вещание порождает очень “тяжелый” трафик, что само по себе проблема. Но кроме самой доставки видеоконтента пользователю, сервис еще должен обеспечить и качество доставки контента. Например, для FLV-видеофайла это значит, что скорость, с которой он доставляется пользователю, должна быть выше либо равна битрейту потока, иначе видео у пользователя при просмотре будет “заикаться”.
Если оставить в стороне различные способы подключения к Интернету, то борьба с “большим трафиком“ осуществляется в основном двумя способами. Это, во-первых, использование специализированных CDN-решений, которые делают доставку трафика пользователям быстрой и гарантированной. В России существует пока единственный полноценный всероссийский CDN-провайдер, это NGENIX (ngenix.net). Например, переход видеосервиса RuTube на NGENIX CDN почти сразу привел к 25-процентному увеличению его просмотров. Второй, малоизвестный CDN-игрок в России – это RuCDN
(www.businessmedia.ru/project/rucdn). Для раздачи видеоконтента на Запад можно воспользоваться, например, Windows Azure CDN, узел которой совсем недавно открылся в Москве.
Кроме этого, с помощью CDN решается и вторая важная проблема – стоимость доставки такого “сверхтяжелого трафика”. Доставка контента через CDN сейчас в среднем стоит $0.55 за 1 Gb. За рубежом количество CDN-решений просто огромно, выбрать наиболее подходящее вам можно в базе на www.cdnlist.com, а прикинуть цены можно по адресу www.cdnpricing.com.
P2P – решение проблемы большого трафика?
Во-вторых, для решения вышеперечисленных проблем предпринимаются попытки использования различных пиринг-технологий (P2P) раздачи трафика, как правило, на базе наиболее приспособленного для этой задачи протокола BitTorrent. Есть как удачные попытки этого, так и неудачные. Например, BBC вынуждена была отказаться от механизма P2P в своем iPlayer, который там первоначально был. При разработке концепции услуги iPlayer несколько лет назад казалось, что большая часть видео будет скачиваться для последующего просмотра, и одновременное обращение всех пользователей к серверам BBC приведет к перегрузке. P2P позволяло снять прямую нагрузку с серверов и частично переложить ее на самих абонентов. На деле оказалось, что загружается только около 10% контента. Все остальное просматривается в виде потокового видео, а для него пока нет эффективных решений в рамках P2P. Для этих же 10% проще организовать вещание с серверов, а не поддерживать решение P2P, тем более что пользователи несколько нервничают, когда их компьютеры используются как ноды пиринговой сети и транслируют некую информацию наружу. Сейчас закачка файлов происходит в основном с серверов BBC. Для потокового вещания на мобильные устройства используется отдельный сервер Real Helix. Для потокового видео на другие устройства используются услуги CDN компаний Level3, Akamai и Limelight. Серверы сетей CDN стоят максимально близко к сети провайдера и, соответственно, к конечному пользователю, хотя если количество обращений к серверу очень велико, то нагрузка перераспределяется, и видео начинает отдаваться с других серверов, которые, возможно, находятся в других странах.
Противоположным примером выгодности P2P является готовое российское решение от Torrent Stream P2P Multimedia (torrentstream.org/ru), которое используют несколько больших компаний. Если говорить об их технологии кратко, то Torrent Stream (TS Plugin) - это подключаемый модуль медиаплеера (плагин для браузера), обеспечивающий интеграцию P2P-сетей с функцией "Видео по запросу" (VoD). TS Plugin позволяет вашему браузеру воспроизвести видеопоток, используя уже развернутую BitTorrent-сеть. Каждый пользователь во время просмотра видео вносит часть своего интернет- соединения в общий пул, и в результате общие ресурсы служат всем. Получается, что используя TS Plugin, вы помогаете другим людям, а другие люди помогают вам, и все с максимальной скоростью получают видеопоток. Перераспределяя таким образом источники поставки оригинального контента, технология демократизирует, ускоряет и удешевляет публикацию видео в Интернете.
Итак, выгодность или невыгодность использования P2P в каждом конкретном случае подлежит отдельному рассмотрению, одно лишь можно сказать сразу – с P2P на практике зачастую выходит не все так просто и красиво, как это звучит в теории.
Контроль доступа
В случае больших VoD-провайдеров в большинстве случаев в качестве приемника используются абонентские приставки типа STB Set-Top-Box. Это устройство дешифрует персонально зашифрованный сигнал, также у него имеются Middleware-возможности, которые позволяют абоненту управлять процессом воспроизведения (идентификация, перемотка, пауза, запись и т.д.). Также могут использоваться различные DRM-решения, как программные, так и аппаратные. Но также часто используется скрытый механизм временных и персонифицированных ссылок, которые технически позволяют скачать заказанное видео лишь ограниченное время.
Лицензирование
Возможно лицензировать видеоконтент напрямик через западные агентства, но можно попытаться сделать это и через местных российских сублицензиатов, в качестве примера можно привести компании OverallVision, Vod-TV. Также для лицензирования отечественной продукции можно обращаться напрямик к производителям интересующих вас фильмов (кстати, на Западе в большинстве случаев так и делается). На Западе, кроме прямых контактов с медиапроизводителями (киностудиями, телеканалами), можно воспользоваться контактами с т.н. Content Licensing Agency, которые за вас будут представлять ваши интересы.
В заключение, если вы решитесь на создание своей видеобазы, добавим, что основной массой медиалицензий в России среди частных медиаоператоров владеет так называемая большая шестерка:
. "Триколор" (оператор спутникового телевидения);
. "Комстар-ОТС" (предоставляет услуги под маркой "Стрим ТВ");
. "ЭР-Телеком" (специализируется в основном на аналоговом телевидении);
. "Мультирегион" (специализируется в основном на аналоговом телевидении);
. "НТВ-Плюс" (оператор спутникового телевидения);
. ОАО "Связьинвест" (оператор связи) в лице своих региональных дочерних компаний.
В заключение
Конечно, невозможно в столь короткой статье рассмотреть все аспекты VoD, поэтому я старался быть максимально кратким, поверхностно упомянув лишь важные этапы по развертыванию стандартного VoD-сервиса. Существует очень разный диапазон реализаций VoD, от сборки “на коленке” этой технологии буквально из обыденных решений (см. пример развертывания видеохостинга Smotri.Сom) до сложнейших систем масштабов федерального оператора, где будут задействованы очень дорогие аппаратные решения и магистральные CDN-подключения. Дерзайте – и все у вас получится!
Игорь Савчук internetno.net
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 07 за 2011 год в рубрике интернет
