Wie DASH funktioniert

Sie sitzen aufgeregt in Ihrem Lieblingssessel mit Ihrem Tablet in der Hand. Der Trailer für den Film, den Sie schon immer sehen wollten, wurde endlich veröffentlicht, und Sie können es kaum erwarten, ihn zu sehen. Sie starten den Clip von der Website des Films und ... warten ... puffern ... oh, da ist er. Hmmmm. Es ist ein wenig stotternd. Das ist nicht ganz das, was Sie sich vorgestellt haben. Wäre es nicht großartig, wenn jemand einen Weg finden würde, Online-Video-Streaming und -Downloads reibungsloser und effizienter zu gestalten?

Smartphones und Tablets mit mobilem Breitband werden immer häufiger. Einem im Februar 2012 veröffentlichten Bericht zufolge sind die mobilen Datennetze hinter diesen Geräten zwischen 2010 und 2011 um 133 Prozent gewachsen und die durchschnittliche Datennutzung eines Smartphones hat sich von 55 MB auf 150 MB pro Monat fast verdreifacht. Mit leistungsstärkeren Geräten und schnelleren Netzwerkgeschwindigkeiten ist das Streamen von Videos einfacher zu konsumieren und macht jetzt mehr als die Hälfte dieses Datenverkehrs aus [Quelle: Cisco ].

Wachstum wie dieses inspiriert zu Innovationen, insbesondere wenn es darum geht, Barrieren zu überwinden. Wenn Sie einen begrenzten Datentarif bei einem Mobilfunkanbieter haben, müssen Sie sich darüber im Klaren sein, wie viele Daten Sie jeden Monat verbraucht haben, damit Sie Ihr Limit nicht überschreiten und Strafgebühren zahlen. Selbst wenn Sie einen unbegrenzten Plan haben, möchten Sie wahrscheinlich die Daten, die Sie herunterladen, auf das beschränken, was Sie tatsächlich verwenden, damit Ihr Telefon oder Tablet so effizient wie möglich läuft.

Hier kommt DASH ins Spiel. DASH steht für Dynamic Adaptive Streaming over HTTP. Wie wir in diesem Artikel untersuchen werden, ist DASH ein Standard für das Streamen von Videos über das Internet. Es überwindet Probleme mit einigen anderen Streaming-Standards, einschließlich der Verschwendung von Bandbreite für nicht angesehene Inhalte und der mangelnden Anpassungsfähigkeit an die verfügbare Bitrate Ihrer Datenverbindung.

Zu den Entwicklern hinter DASH gehören Christopher Müller, Stefan Lederer und Christian Timmerer, die alle mit der Universität Klagenfurt in Österreich verbunden sind. Ihre Bemühungen sind Teil eines größeren Projekts namens 3rd Generation Partnership Project (3GPP) zur Schaffung globaler Standards für mobiles Breitband. Die drei Forscher haben die DASH-Entwicklung im Blog-Format aufgezeichnet und sie haben DASH Industriekollegen auf der ganzen Welt vorgestellt und beworben [Quellen: ITEC-DASH , Timmerer , Timmerer und Müller , Lederer et al. , 3GPP ].

Die neue Technologie hat zu einem neuen Standard unter der Moving Picture Experts Group (MPEG) geführt. Wenn Ihnen MPEG bekannt vorkommt, ist das keine Überraschung. MPEG ist die Organisation hinter den weltweit am weitesten verbreiteten Standards für digitale Medien, einschließlich MPEG-Video und MP3-Audio. Standardmäßig wird DASH als MPEG-DASH bezeichnet. Zum jetzigen Zeitpunkt hat MPEG-DASH die Untersuchung bestanden und befindet sich in der Genehmigungsphase bei der International Standards Organization, wo es als ISO/IEC 23009-1 bekannt ist.

Bevor wir uns DASH genauer ansehen, werfen wir einen Blick auf den Stand der Video-Streaming-Technologie vor der Einführung von DASH.

1. Der Stand des Video-Streamings vor DASH
2. DASH-Technologie
3. DASH-Annahme
4. Anmerkung des Verfassers

Um zu verstehen, wie DASH das Video-Streaming verbessert , werfen wir einen Blick auf die davor liegende Technologie.

HTTP ist das primäre Protokoll, das für Webinhalte im Internet verwendet wird . HTTP ist außerdem zustandslos, was bedeutet, dass es, wenn Sie Daten von Ihrem Computer oder Mobilgerät anfordern, gerade lange genug eine Verbindung zum Webserver im Internet herstellt, um die benötigten Daten abzurufen, und diese Verbindung dann beendet. Sie haben dies vielleicht schon gesehen, wenn Sie einen Webbrowser zum Anzeigen einer Seite verwenden und Ihre Internetverbindung unterbrochen wird: Die Webseite bleibt in Ihrem Browser geladen, obwohl Sie nicht aktiv mit dem Server verbunden sind, von dem sie stammt.

Zum jetzigen Zeitpunkt war der Stand der Technik beim Internet-Videostreaming das Real-Time Streaming Protocol (RTSP). Im Gegensatz zu HTTP ist RTSP zustandsbehaftet. Das bedeutet, dass es auf eine dauerhafte Verbindung zwischen Ihrem Computer oder Mobilgerät und dem Webserver angewiesen ist, der das Video sendet. Das heißt, sobald die Verbindung hergestellt ist, sendet der Server einen konstanten Datenstrom an das Gerät, bis es das gesamte Video sendet oder bis Sie das Video stoppen, je nachdem, was zuerst eintritt.

Da es zustandsbehaftet ist, ist RTSP weniger effizient als HTTP. Das liegt daran, dass Sie möglicherweise mehr Daten herunterladen, als Sie tatsächlich benötigen. Beispielsweise lädt Ihr Gerät möglicherweise ein ganzes Video herunter, selbst wenn Sie es mittendrin nicht mehr ansehen.

Wenn RTSP Unterschiede in der Bitrate anpassen könnte , wäre dies kein Problem. Die Bitrate gibt an, wie viele Datenbits Ihr Gerät pro Sekunde herunterladen kann. Dies wird durch die Geschwindigkeit und das Verkehrsaufkommen Ihrer aktuellen Internetverbindung beeinflusst. Wenn Sie eine hohe Bitrate haben, lädt der RTSP einfach mehr Videoinhalte über die gleiche Zeit herunter, unabhängig davon, ob Sie sich tatsächlich alle diese Inhalte ansehen oder nicht.

Internetgeschwindigkeiten werden immer schneller, insbesondere in Mobilfunknetzen. Schnellere Download-Geschwindigkeiten haben zu mehr Videoanzeige geführt und folglich die Bandbreitennutzung auf unerwartete Höhen getrieben. Dies setzt Breitbandanbieter unter Druck, Geld und Ressourcen zu sparen. Infolgedessen erhöhen die Anbieter weiterhin ihre Preise und drosseln oder begrenzen die Bandbreite für ihre Benutzer.

DASH ist eine attraktive Alternative zu RTSP, da es das Video-Streaming effizienter macht. Als Nächstes werden wir sehen, wie DASH dies bewerkstelligt.

Der DASH-Standard ist eine attraktive Alternative zu RTSP, da er das Video-Streaming effizienter macht. DASH tut dies, indem es sich die Zustandslosigkeit von HTTP zunutze macht. Dies bedeutet, dass die DASH-Standardsoftware Videos streamen kann, indem sie nur genügend Videodaten erfasst, um die Lücke zwischen mehreren HTTP-Verbindungen zu schließen.

Unter dem DASH-Standard existieren Videoinhalte auf dem Server in diesen zwei Teilen:

Sie wissen wahrscheinlich bereits, dass Sie zum Abspielen einer MP3-Musikdatei eine Software oder ein Gerät benötigen, das den MP3-Standarddateityp liest. Dasselbe gilt für DASH. Zum Abspielen von DASH-Standardvideos benötigen Sie einen DASH-Client. Dieser Client ist eine Form von Software, die so programmiert ist, dass sie Videos abspielt, die dem DASH-Standard entsprechen. Mit zunehmender Verbreitung des Standards finden Sie beliebte Webbrowser und mobile Apps, die ihrer Software DASH-Kompatibilität hinzufügen.

Ein DASH-Client ruft den Videoinhalt mit diesen Schritten ab und spielt ihn ab:

Aufgrund seiner Struktur fungiert DASH als Rahmen für die bessere Nutzung einer einzelnen Videoquelle. Beispielsweise kann ein DASH-Encoder eine MP4-Videodatei in 2-Sekunden-Segmente aufteilen, die für einen Microsoft Silverlight - Client in einem schnellen Netzwerk codiert sind. Dann kann es dieselbe MP4-Quelle verwenden, um 15-Sekunden-Segmente für eine Spielekonsole in einem langsameren Netzwerk zu erstellen. Für noch mehr Bandbreitenoptimierung kann der MPD mehrere Speicherorte angeben, aus denen Sie für jede Quelldatei auswählen können.

Anfang 2012 gab es viel Gerede darüber, wie schnell DASH durchstarten könnte, besonders wenn man bedenkt, wer mit an Bord ist. Wir werden uns diesen Buzz auf der nächsten Seite ansehen.

Vor dem DASH-Standard umfassten einige Plattformen für HTTP-Streaming Apples HTTP Live Streaming und Adobe HTTP Dynamic Streaming. Diese nutzen zwar erfolgreich die Effizienz von HTTP, sind aber auch proprietär. Das bedeutet, dass sie jeweils mit einem anderen Protokoll ausgeführt werden und nicht miteinander kompatibel sind.

Wenn große Marken im Internet-Videostreaming den DASH-Standard übernehmen, könnte er den weniger effizienten RTSP-Standard ersetzen und gleichzeitig die Notwendigkeit proprietärer Software beseitigen. Einige Unternehmen wie Netflix und Microsoft sind bereits bei DASH dabei. Sie sind Teil der MPEG-DASH Promoters Group, einer Organisation von Anbietern von Streaming-Videodiensten, die den neuen Standard unterstützen. Durch die Codierung von Videos und die Erstellung von Clients, die mit MPEG-DASH kompatibel sind, hofft diese Gruppe, die Einführung des Standards in der gesamten Branche zu beschleunigen.

Mark Watson, Senior Engineer bei Netflix , ist ebenfalls begeistert von DASH für die Speichereffizienz. Streaming-Dienstanbieter wie Netflix verwenden ein Content Delivery Network (CDN) zum Speichern und Bereitstellen von Videos. Um verschiedenen Gerätetypen gerecht zu werden, müssen Anbieter unterschiedliche Videoformate anbieten, was bedeutet, dass sie mehrere Kopien desselben Inhalts in ihren CDNs haben. Während eines Interviews mit StreamingMedia.com im Dezember 2011 erklärte Watson, dass unter dem DASH-Standard „alles in eine Richtung codiert und in eine Richtung gekapselt und nur einmal auf unseren CDN-Servern gespeichert werden kann“. Dies führt neben einer verbesserten Streaming-Performance zu Kosteneinsparungen beim Speicherplatz [Quelle: Dreier ].

DASH enthält auch Live-Streaming-Standards. Da DASH-Encoder Videosegmente nach Bedarf für den Client erstellen, kann der Client diesen Livestream möglicherweise schneller und in Segmentgrößen nutzen, die für die aktuelle Bitrate geeignet sind. Das bedeutet weniger Sprünge bei der Videowiedergabe und einen Live-Stream, der näher an der Echtzeit ist. Obwohl noch nicht viel darüber gesprochen wird, könnte dies zu einer Erhöhung der Verfügbarkeit von Live-Streaming für Sportveranstaltungen und Live-TV-Shows führen und dazu führen, dass mehr Menschen Live-TV über das Internet ansehen.

Die Zukunft sieht für DASH rosig aus, aber die Zeit wird zeigen, wie schnell Anbieter es übernehmen und wie bald Softwareunternehmen DASH-konforme Clients produzieren. Während wir den Standard im Auge behalten, springen Sie zur nächsten Seite, um viele weitere Informationen über DASH zu erhalten.

Vor diesem Artikel wusste ich sehr wenig über Streaming-Videostandards. Jetzt verstehe ich das Problem mit RTSP, insbesondere in Bezug auf verschwendete Bandbreite. Da DASH ein Framework zur Nutzung vorhandener Videoformate ist, stört es die Videoproduktion selbst nicht. Das bedeutet auch, dass proprietäre Formate wie Flash mit dem Vorteil der DASH-Effizienz bereitgestellt werden könnten. Als jemand, der YouTube gerne auf meinem Smartphone nutzt, freue ich mich auf das verbesserte Erlebnis und die reduzierte Bandbreite, die der DASH-Standard bieten könnte. Ich hoffe auch, dass Sicherheitsmechanismen, die HTTP-Anforderungen desselben Clients einschränken, sich an den Empfang wiederholter Anforderungen für Videosegmente anpassen können. Ich bin gespannt, wie Streaming-Dienste damit umgehen und Denial-of-Service-Angriffen widerstehen.

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Quellen