loader

IP-Streaming

Wirtschaftlicher Datenverkehr mit Streaming 2.0

Wie lässt sich dem wachsenden Datenaufkommen für Streaming-Dienste Herr werden? Das IRT hat im Projekt OpenCDN nach den Anforderungen der großen Sendeanstalten ein Multi-CDN Management entwickelt, über das sich vorhandene CDNs und Local Caching in bestehende Workflows integrieren lassen. Die Lösung verspricht, Datenmengen zu reduzieren und ihren Transport günstig und stabil zu gestalten.   

Martin Schmalohr

Der IP-Datenverkehr von ARD und ZDF für Streaming ist seit 2013 in den Exabyte-Bereich gewachsen. Heute rufen Nutzer knapp die Hälfte des gesamten damaligen Jahresaufkommens in nur einem Monat ab. Dabei macht die On-Demand-Nutzung etwa drei Viertel der gesamten Datenmenge aus. Um Inhalte mit hohen Bitraten in HD oder UHD gleichzeitig an viele Teilnehmer auszuliefern, wird zusätzlich zur adaptiven Wiedergabe eine Zwischenspeicherung im Content Delivery Network (CDN) genutzt. Dabei werden die Daten mit verschiedenen Transportverfahren, als Progressive Download, Pseudo-Streaming oder Live-Streaming über HTTP/2 oder Google-QUIC übertragen.

Um die Internetverbreitung wirtschaftlicher zu gestalten, untersucht das IRT derzeit alternative Cache-Lösungen für den Multimedia-Transport an den Internetverteilorten bei Internet Exchange Points (IXP) sowie Internet Service Providern (ISP). Zusätzlich testet das Institut Lösungen für den Lastausgleich vieler gleichzeitiger Streams von On-Demand-Inhalten.

 

„Das Projekt OpenCDN verspricht die technische Qualität der Streaming Angebote der öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten durch eine direkte Kooperation mit Internet-Service-Providern weiter zu verbessern. Es freut mich, dass das IRT auch auf diesem Gebiet kompetent ist und die Rundfunkanstalten unterstützen kann.“
Dr. Andreas Wehr, WDR

Lösungen für Rundfunkanstalten

Die Programmverbreitung über das offene Internet wird entweder auf der Serverseite, der Playerseite oder innerhalb des Netzwerks optimiert. Dabei stehen die Caching-Server in der Regel in den Datenzentren an den Internetknotenpunkten (IXP) oder in der Nähe des Benutzers beim nächsten Internet Service Provider (ISP). Zusätzlich lassen sich mehrere CDNs, sogenannte Multi-CDNs, parallel verwenden, um regionale Leistungsgewinne verschiedener Anbieter zu kombinieren.

Zudem unterstützt das IRT die öffentlich-rechtlichen Rundfunkanstalten der ARD bei der Einrichtung individueller Multi-CDN-Konfigurationen und der Erweiterung mit Hersteller-übergreifenden Caching-Lösungen. Dazu entwickeln die Experten unter Verwendung des gemeinsamen ARD-Players eine Lösung zur dynamischen Verteilung von Stream-Anfragen (HLS, MP4, DASH) an verschiedene alternative Hosts mehrerer Rundfunkanstalten. Parallel zur primären CDN-Verteilung soll eine flexible Auswahl mehrerer Anbieter und Caching-Dienste insgesamt Datenverkehr einsparen, Kosten senken und die Robustheit der Auslieferung erhöhen. Dazu hat das IRT ein Management-Interface entwickelt, in dem die Rundfunkanstalten eine gewünschte Gewichtung für mehrere CDN-Konfigurationen einschließlich ihrer lokalen Caching-Server hinterlegen können. In entsprechenden Regelsätzen können Abhängigkeiten wie Tageszeiten, Netzwerksegmente oder Geolokalisierung (z. B. ISPs) entsprechend den individuellen Anforderungen der jeweiligen Rundfunkanstalt definiert werden.

Video Streaming wächst rasant: Im IRT-Projekt OpenCDN werden Lösungen entwickelt.

Einfache Integration

Die Lösungen, die das IRT zusammen mit Das Erste, WDR und SWR entwickelt hat, lassen sich nahtlos in bestehende Streaming-Workflows integrieren. Der Multi-CDN-Dienst wurde als hochskalierbare Lösung in der Google Cloud implementiert, um sehr hohe Lasten vieler gleichzeitiger Anfragen des ARD-Players bedienen zu können. Der Cloud-Dienst antwortet auf jede Wiedergabeanfrage des ARD-Players mit einer Liste jeweils geeigneter alternativer Server. Gewichtet wird dabei nach dem eingestellten Regelsatz der Rundfunkanstalt. Eine Addon-Intelligenz im Endgerät des Nutzers wählt anschließend ein CDN oder einen Caching-Server mithilfe eines gewichteten Zufallswertes aus. Der Multi-CDN-Dienst wird in Kürze auch eine datenschutzkonforme Überwachung des Echtzeit-Feedbacks jedes Clients nutzen können. Dies wird über seine Wiedergabesituation für eine dynamische CDN-Gewichtung ermöglicht. Das System wird derzeit produktiv auf dem Webangebot von Das Erste mit populären Serien wir „Sturm der Liebe“ und „Tatort“ getestet. In der Spitze konnte der sogenannte Resolver des MCDN-Systems bis heute problemlos die HLS-Wiedergabe von ca. 1.600 gleichzeitigen Nutzern im ARD-Player auf zwei verschiedene CDNs nach vorgegeben Regeln verteilen. Im nächsten Schritt wird das MCDN-Management durch den Cache des IRT bei MNet sowie einen Cache des WDR von Broadpeak bei NetCologne erweitert.

Hier geht es zum Demovideo im IRT Lab.