DASH จะทำงานอย่างไร

คุณรู้สึกตื่นเต้นกับการนั่งบนเก้าอี้ตัวโปรดพร้อมกับแท็บเล็ตในมือ ในที่สุดตัวอย่างภาพยนตร์ที่คุณอยากจะดูก็ออกมาแล้ว และคุณแทบรอไม่ไหวที่จะได้เห็นมัน คุณเริ่มคลิปจากเว็บไซต์ของภาพยนตร์ และ ... รอ ... บัฟเฟอร์ ... โอ้ นั่นไง อืมม. มันตะกุกตะกักเล็กน้อย นี่ไม่ใช่สิ่งที่คุณคิดไว้เลย คงจะดีไม่น้อยถ้ามีคนคิดหาวิธีทำให้การสตรีมวิดีโอออนไลน์และการดาวน์โหลดราบรื่นขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตที่มีบรอดแบนด์บนมือถือกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นทุกวัน รายงานที่เผยแพร่ในเดือนกุมภาพันธ์ 2555 ระบุว่าระหว่างปี 2553 ถึง 2554 เครือข่ายข้อมูลมือถือที่อยู่เบื้องหลังอุปกรณ์เหล่านี้เติบโตขึ้น 133 เปอร์เซ็นต์ และสมาร์ทโฟนโดยเฉลี่ยมีปริมาณการใช้ข้อมูลเพิ่มขึ้นเกือบสามเท่าจาก 55 MB เป็น 150 MB ต่อเดือน ด้วยอุปกรณ์ที่ทรงพลังและความเร็วเครือข่ายที่เร็วขึ้น การสตรีมวิดีโอจึงง่ายต่อการบริโภค และตอนนี้มีปริมาณการรับส่งข้อมูลมากกว่าครึ่งหนึ่ง [ที่มา: Cisco ]

การเติบโตเช่นนี้เป็นแรงบันดาลใจให้เกิดนวัตกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องเอาชนะอุปสรรค หากคุณมีแผนบริการข้อมูลแบบจำกัดกับผู้ให้บริการข้อมูลมือถือ คุณจะต้องทราบว่าคุณใช้ข้อมูลไปมากน้อยเพียงใดในแต่ละเดือน เพื่อไม่ให้เกินขีดจำกัดและต้องเสียค่าปรับ แม้ว่าคุณจะมีแผนแบบไม่จำกัด แต่คุณอาจต้องการจำกัดข้อมูลที่คุณดาวน์โหลดไว้เฉพาะสิ่งที่คุณใช้จริงเท่านั้น เพื่อให้โทรศัพท์หรือแท็บเล็ตของคุณทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด

นั่นคือที่มาของ DASH DASH ย่อมาจาก Dynamic Adaptive Streaming ผ่าน HTTP ในขณะที่เราจะสำรวจในบทความนี้ DASH เป็นมาตรฐานสำหรับการสตรีมวิดีโอทางอินเทอร์เน็ต มันเอาชนะปัญหากับมาตรฐานการสตรีมอื่น ๆ รวมถึงการสูญเสียแบนด์วิดท์ในเนื้อหาที่ยังไม่ได้ดูและการขาดความสามารถในการปรับให้เข้ากับบิตเรตของการเชื่อมต่อข้อมูลของคุณ

นักพัฒนาที่อยู่เบื้องหลัง DASH ได้แก่ Christopher Müller, Stefan Lederer และ Christian Timmerer ทั้งหมดเกี่ยวข้องกับ Klagenfurt University ในออสเตรีย ความพยายามของพวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของโครงการขนาดใหญ่ที่เรียกว่า 3rd Generation Partnership Project (3GPP) เพื่อสร้างมาตรฐานระดับโลกสำหรับบรอดแบนด์บนมือถือ นักวิจัยทั้งสามคนได้ทำการพัฒนา DASH ในรูปแบบบล็อก และพวกเขาได้นำเสนอและส่งเสริม DASH ให้กับเพื่อนร่วมงานในอุตสาหกรรมทั่วโลก [แหล่งที่มา: ITEC-DASH , Timmerer , Timmerer และ Müller , Lederer et al. , 3GPP ].

เทคโนโลยีใหม่นี้นำไปสู่มาตรฐานใหม่ภายใต้กลุ่มผู้เชี่ยวชาญด้านภาพเคลื่อนไหว (MPEG) หาก MPEG ฟังดูคุ้นๆ ก็ไม่น่าแปลกใจ MPEG เป็นองค์กรที่อยู่เบื้องหลังมาตรฐานสื่อดิจิทัลที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดในโลก รวมถึงวิดีโอ MPEG และเสียง MP3 ตามมาตรฐาน DASH จะเรียกว่า MPEG-DASH ในการเขียนนี้ MPEG-DASH ได้ผ่านการสอบสวนและอยู่ในขั้นตอนการอนุมัติในองค์กรมาตรฐานสากล ซึ่งเป็นที่รู้จักในชื่อ ISO/IEC 23009-1

ก่อนที่เราจะพิจารณา DASH ให้ละเอียดยิ่งขึ้น มาดูสถานะของเทคโนโลยีการสตรีมวิดีโอก่อนการนำ DASH ไปใช้กัน

1. สถานะของการสตรีมวิดีโอก่อน DASH
2. เทคโนโลยี DASH
3. การยอมรับ DASH
4. หมายเหตุของผู้เขียน

เพื่อให้เข้าใจว่า DASH ปรับปรุงการสตรีมวิดีโออย่างไร ให้ดูที่เทคโนโลยีก่อนหน้านั้น

HTTP เป็นโปรโตคอลหลักที่ใช้สำหรับเนื้อหาเว็บบนอินเทอร์เน็ต HTTP เป็นแบบไร้สัญชาติด้วย ซึ่งหมายความว่าเมื่อคุณขอข้อมูลจากคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์มือถือของคุณ HTTP จะเชื่อมต่อกับเว็บเซิร์ฟเวอร์บนอินเทอร์เน็ตนานพอที่จะรับข้อมูลที่ต้องการ จากนั้นจึงยุติการเชื่อมต่อนั้น คุณอาจเคยเห็นสิ่งนี้เมื่อคุณใช้เว็บเบราว์เซอร์เพื่อดูหน้าเว็บและสูญเสียการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต: หน้าเว็บยังคงโหลดอยู่ในเบราว์เซอร์ของคุณ แม้ว่าคุณจะไม่ได้เชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ที่มาจากเว็บก็ตาม

ในการเขียนนี้ ความล้ำสมัยในการสตรีมวิดีโอทางอินเทอร์เน็ตคือ Real-Time Streaming Protocol (RTSP) ไม่เหมือนกับ HTTP เพราะ RTSP เป็น stateful ซึ่งหมายความว่าต้องอาศัยการเชื่อมต่อแบบต่อเนื่องระหว่างคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์มือถือของคุณกับเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ส่งวิดีโอ ซึ่งหมายความว่าเมื่อสร้างการเชื่อมต่อแล้ว เซิร์ฟเวอร์จะส่งกระแสข้อมูลคงที่ไปยังอุปกรณ์จนกว่าจะส่งวิดีโอทั้งหมดหรือจนกว่าคุณจะหยุดวิดีโอ แล้วแต่ว่าจะถึงอย่างใดก่อน

เนื่องจากเป็นการเก็บสถานะ RTSP จึงมีประสิทธิภาพน้อยกว่า HTTP นั่นเป็นเพราะว่ามีโอกาสที่คุณจะดาวน์โหลดข้อมูลได้มากกว่าที่คุณต้องการจริงๆ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ของคุณอาจดาวน์โหลดทั้งวิดีโอแม้ว่าคุณจะหยุดดูไปครึ่งทาง

หาก RTSP สามารถปรับเปลี่ยนความแตกต่างของบิตเรตได้ จะไม่เป็นปัญหา อัตราบิตคือจำนวนบิตของข้อมูลที่อุปกรณ์ของคุณสามารถดาวน์โหลดต่อวินาที สิ่งนี้ได้รับผลกระทบจากความเร็วและปริมาณการรับส่งข้อมูลในการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตปัจจุบันของคุณ หากคุณมีอัตราบิตสูง RTSP จะดาวน์โหลดเนื้อหาวิดีโอเพิ่มเติมในระยะเวลาเท่ากัน ไม่ว่าคุณจะดูเนื้อหานั้นทั้งหมดจริงหรือไม่

ความเร็วอินเทอร์เน็ตเริ่มเร็วขึ้น โดยเฉพาะบนเครือข่ายมือถือ ความเร็วในการดาวน์โหลดที่เร็วขึ้นทำให้มีการดูวิดีโอมากขึ้น และส่งผลให้การใช้แบนด์วิดท์สูงขึ้นอย่างไม่คาดคิด สิ่งนี้สร้างแรงกดดันให้กับผู้ให้บริการบรอดแบนด์ในการประหยัดเงินและทรัพยากร เป็นผลให้ผู้ให้บริการยังคงขึ้นราคาและควบคุมแบนด์วิดธ์สำหรับผู้ใช้ของตน

DASH เป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับ RTSP เพราะทำให้การสตรีมวิดีโอมีประสิทธิภาพมากขึ้น ต่อไป เราจะมาดูกันว่า DASH ทำสิ่งนี้ได้อย่างไร

มาตรฐาน DASH เป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับ RTSP เพราะทำให้การสตรีมวิดีโอมีประสิทธิภาพมากขึ้น DASH ทำได้โดยใช้ประโยชน์จากการไร้สัญชาติของ HTTP ซึ่งหมายความว่าซอฟต์แวร์มาตรฐาน DASH สามารถสตรีมวิดีโอได้โดยการดึงข้อมูลวิดีโอให้เพียงพอเพื่อเชื่อมช่องว่างระหว่างการเชื่อมต่อ HTTP หลายรายการ

ภายใต้มาตรฐาน DASH เนื้อหาวิดีโอมีอยู่บนเซิร์ฟเวอร์ในสองส่วนนี้:

คุณอาจรู้อยู่แล้วว่าในการเล่นไฟล์เพลง MP3คุณต้องมีซอฟต์แวร์หรืออุปกรณ์ที่อ่านไฟล์ประเภทมาตรฐาน MP3 เช่นเดียวกับ DASH ในการเล่นวิดีโอมาตรฐาน DASH คุณจะต้องมีไคลเอ็นต์ DASH ไคลเอนต์นั้นเป็นซอฟต์แวร์บางรูปแบบที่ได้รับการตั้งโปรแกรมให้เล่นวิดีโอที่เป็นไปตามมาตรฐาน DASH เมื่อมาตรฐานเริ่มแพร่หลายมากขึ้น คุณจะพบว่าเว็บเบราว์เซอร์และแอพมือถือยอดนิยมเพิ่มความเข้ากันได้กับ DASH ให้กับซอฟต์แวร์

ไคลเอ็นต์ DASH ดึงและเล่นเนื้อหาวิดีโอโดยใช้ขั้นตอนเหล่านี้:

เนื่องจากโครงสร้าง DASH ทำหน้าที่เป็นเฟรมเวิร์กสำหรับการบริโภควิดีโอแหล่งเดียวได้ดียิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น ตัวเข้ารหัส DASH สามารถแบ่งไฟล์วิดีโอ MP4 ออกเป็นส่วน 2 วินาทีที่เข้ารหัสสำหรับไคลเอนต์Microsoft Silverlightบนเครือข่ายที่รวดเร็ว จากนั้นจึงสามารถใช้แหล่ง MP4 เดียวกันเพื่อสร้างส่วน 15 วินาทีสำหรับคอนโซลเกมบนเครือข่ายที่ช้ากว่าได้ เพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพแบนด์วิดธ์ให้เหมาะสมยิ่งขึ้น MPD สามารถระบุตำแหน่งต่างๆ เพื่อเลือกจากไฟล์ต้นฉบับแต่ละไฟล์

เมื่อต้นปี 2555 มีข่าวลือมากมายเกี่ยวกับความเร็วของ DASH โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่าใครเข้าร่วมด้วย เราจะตรวจสอบเรื่องปากต่อปากนั้นในหน้าถัดไป

ก่อนหน้ามาตรฐาน DASH บางแพลตฟอร์มสำหรับการสตรีม HTTP รวม HTTP Live Streaming ของ Apple และ Adobe HTTP Dynamic Streaming แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะประสบความสำเร็จในการใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพของ HTTP แต่ก็เป็นกรรมสิทธิ์ด้วยเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าแต่ละตัวทำงานด้วยโปรโตคอลที่แตกต่างกัน และไม่สามารถทำงานร่วมกันได้

หากแบรนด์หลักๆ ในการสตรีมวิดีโอทางอินเทอร์เน็ตใช้มาตรฐาน DASH ก็อาจเข้ามาแทนที่มาตรฐาน RTSP ที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าในขณะที่ไม่จำเป็นต้องใช้ซอฟต์แวร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ บางบริษัท เช่น Netflix และMicrosoftได้เข้าร่วมกับ DASH แล้ว พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มผู้สนับสนุน MPEG-DASH ซึ่งเป็นองค์กรของผู้ให้บริการสตรีมวิดีโอที่สนับสนุนมาตรฐานใหม่ โดยการเข้ารหัสวิดีโอและการสร้างไคลเอนต์ที่สอดคล้องกับ MPEG-DASH กลุ่มนี้หวังที่จะเร่งการนำมาตรฐานไปใช้ในอุตสาหกรรม

Mark Watson วิศวกรอาวุโสของNetflixรู้สึกตื่นเต้นเกี่ยวกับ DASH สำหรับประสิทธิภาพการจัดเก็บข้อมูลเช่นกัน ผู้ให้บริการสตรีมมิ่งเช่น Netflix ใช้เครือข่ายการจัดส่งเนื้อหา (CDN) เพื่อจัดเก็บและนำส่งวิดีโอ เพื่อรองรับอุปกรณ์ประเภทต่างๆ ผู้ให้บริการต้องเสนอรูปแบบวิดีโอที่แตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าต้องมีสำเนาเนื้อหาเดียวกันหลายชุดใน CDN ในระหว่างการสัมภาษณ์ในเดือนธันวาคม 2554 กับ StreamingMedia.com วัตสันกล่าวว่าภายใต้มาตรฐาน DASH "ทุกอย่างสามารถเข้ารหัสได้ทางเดียวและถูกห่อหุ้มทางเดียว และเก็บไว้ในเซิร์ฟเวอร์ CDN ของเราเพียงครั้งเดียว" สิ่งนี้นำไปสู่การประหยัดต้นทุนสำหรับพื้นที่จัดเก็บนอกเหนือจากการปรับปรุงประสิทธิภาพการสตรีม [แหล่งที่มา: Dreier ]

DASH ยังรวมมาตรฐานการสตรีมสดด้วย เนื่องจากตัวเข้ารหัส DASH สร้างเซ็กเมนต์วิดีโอตามความต้องการสำหรับไคลเอ็นต์ ไคลเอ็นต์อาจใช้สตรีมแบบสดนั้นได้เร็วขึ้นและในขนาดเซ็กเมนต์ที่เหมาะสมกับบิตเรตปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่ามีการข้ามน้อยลงระหว่างการเล่นวิดีโอและสตรีมแบบสดที่ใกล้เคียงกับเวลาจริงมากขึ้น แม้ว่าจะยังไม่มีข่าวลือเกี่ยวกับเรื่องนี้มากนัก แต่อาจนำไปสู่การเพิ่มความพร้อมในการสตรีมสดสำหรับการแข่งขันกีฬาและรายการสดทางทีวี และผู้คนจำนวนมากขึ้นที่ดูรายการสดทางอินเทอร์เน็ตผ่านอินเทอร์เน็ต

อนาคตดูสดใสสำหรับ DASH แต่เวลาจะบอกได้ว่าผู้ให้บริการนำมาใช้ได้เร็วเพียงใด และบริษัทซอฟต์แวร์จะผลิตลูกค้าที่สอดคล้องกับ DASH ได้เร็วเพียงใด ขณะที่เราจับตาดูมาตรฐาน ให้ไปที่หน้าถัดไปเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ DASH

ก่อนบทความนี้ ฉันรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับมาตรฐานการสตรีมวิดีโอ ตอนนี้ ฉันเข้าใจปัญหาของ RTSP แล้ว โดยเฉพาะเกี่ยวกับแบนด์วิดท์ที่สูญเปล่า เนื่องจาก DASH เป็นเฟรมเวิร์กสำหรับการใช้รูปแบบวิดีโอที่มีอยู่ จึงไม่รบกวนการผลิตวิดีโอ นอกจากนี้ยังหมายความว่ารูปแบบที่เป็นกรรมสิทธิ์เช่น Flash สามารถส่งได้ด้วยข้อได้เปรียบของประสิทธิภาพของ DASH ในฐานะคนที่รักการใช้ YouTube บนสมาร์ทโฟนของฉัน ฉันหวังว่าจะได้รับประสบการณ์ที่ดีขึ้นและลดแบนด์วิดท์ที่มาตรฐาน DASH สามารถทำได้ ฉันยังหวังว่ากลไกความปลอดภัยที่จำกัดคำขอ HTTP จากไคลเอนต์เดียวกันสามารถปรับให้เข้ากับการรับคำขอซ้ำสำหรับกลุ่มวิดีโอ ฉันสนใจที่จะดูว่าบริการสตรีมมิ่งจะจัดการกับมันอย่างไรในขณะที่ต่อต้านการปฏิเสธการโจมตีบริการ

บทความที่เกี่ยวข้อง

ลิงค์ที่ยอดเยี่ยมเพิ่มเติม

แหล่งที่มา