如何大规模实施 HLS/DASH 内容转向 | IBC2023技术论文

IBC2023：本技术论文介绍了内容转向技术、其优势、挑战、如何应对这些挑战以及系统的功能。

内容摘要

内容转向技术是 HLS 和 MPEG DASH 标准最近新增的一项技术，可在不同 CDN 和传输路径之间实现流媒体内容的动态路由。它已得到 DASH.js、HLS.js 和其他几个播放器的支持，极大地简化了多 CDN 系统的设计。无需定制客户端插件、DNS 重定向或 CMS 集成。然而，HLS/DASH 内容转向方法的运行需要新的元素：内容转向服务器。本文将讨论如何设计和大规模部署这些服务器。所提出的解决方案有效地将内容引导服务器上的逻辑简化为无状态操作，其中所有状态变量都成为客户端-服务器交换的参数。这种设计使服务器能够以非常低廉的成本部署在边缘（利用许多 CDN 或边缘平台提供的边缘功能）。我们提出的方法具有很强的可扩展性，响应时间短，可实现全方位的多 CDN 流量优化：负载平衡、故障转移保护、基于 COGS 和 QOE/QOS 的优化。

介绍

自 20 世纪 90 年代中期发明以来，互联网流媒体已从一个开创性概念发展成为当今用于向观众提供视频的主流技术 [1-6]。这项技术用途极其广泛。它适用于不同屏幕尺寸、移动因素和连接类型（电视、手机、PC 等）的所有 IP 连接视频设备。

目前部署最广泛的两种流媒体协议变体称为 HTTP Live Streaming (HLS) [7] 和 Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) [8]。两者都是国际标准。两者都使用 HTTP 作为底层网络协议，并采用内容交付网络 (CDN) 进行媒体交付 [9,10]。基本原理很简单：编码后的媒体内容首先放置在源服务器上，然后 CDN 进行传播、本地缓存，并将其传递给地理上分散的观众群。CDN 有效地管理交付规模。

然而，CDN 有一些限制。有些可能并非在所有相关地区都可用；有些可能有内部容量限制，有些可能没有足够的缓存来支持向目标受众交付大量视频。CDN 有时也可能会遇到中断或其他技术故障，导致它们在一段时间内无法访问。

考虑到这些限制，大型流媒体运营商越来越多地采用多个 CDN 和所谓的“CDN 切换”技术来动态调整流媒体内容的传输路径 [10-12]。现有的解决方案包括使用基于 DNS 的交换、动态清单更新、基于播放器的交换、自定义 CMS 集成等技术。然而，大多数现有的 CDN 交换解决方案部署和操作都很复杂且昂贵 [9-13]。它们也有各种缺点。例如，很少有能够在不中断播放连续性的情况下实现无缝流内切换。而且它们都是专有的，需要为每个部署编写和支持大量自定义代码。

HLS / DASH 内容转向是一种基于标准的新技术 [14-16]，有望大大简化多 CDN 流媒体系统的设计。

在本文中，我们将首先简要介绍内容转向技术，解释其工作原理，并说明其在实际应用中的优势。然后，我们将讨论该技术在设计和大规模部署过程中遇到的一些挑战。我们将说明，通过将 HLS/DASH 内容转向服务器设计成可由高级 CDN 或边缘平台部署的无状态功能，这些挑战都是可以解决的。这种方法具有高度可扩展性，响应时间短，可实现全方位的多 CDN 流量优化：负载平衡、故障转移保护、基于 COGS 和 QOE/QOS 的优化。目前，流媒体视频技术联盟（SVTA）[13,17]正在进行开发和验证研究。我们将介绍该系统的功能、已支持的流媒体客户端和 CDN 集成集，以及它为流媒体系统运营商带来的实用功能。

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