Haivision: полное руководство по SRT‑протоколу потоковой передачи видео

Руководство создано для комплексного понимания процессов, происходящих при использовании SRT. Ниже рассмотрены преимущества технологии, принципы работы, перечислены сферы использования и методы поддержки решений Haivision.

Технология представляет собой транспортный протокол потоковой передачи видео, отличающийся низкой временной задержкой, а также технологический стек, предназначенный для оптимизации надежности, безопасности, эффективности трансляций. SRT соединяет две конечные точки для передачи видео и других медиапотоков с низкой задержкой по сетям IP, таким как общедоступный Интернет. Технология обеспечивает передачу высококачественного онлайн-видео по сетям различного типа. Целостность, качество сохраняются даже с учетом потери пакетов данных, джиттера, колебаний пропускной способности.

Протокол SRT был разработан и внедрен компанией Haivision для снижения высокой стоимости прямого вещания по спутниковым каналам связи и выделенному оптоволокну. Впервые технология была продемонстрирована на IBC в 2013 году. По мере совершенствования протокола, Haivision включил SRT в линейку постоянных продуктов, для того чтобы пользователи могли оценить преимущества безопасной передачи высококачественного видео, характеризующегося низкими задержками по времени даже внутри неконтролируемых сетей.

Для стимуляции широкого внедрения технологии и ее использования различными компаниями и частными лицами, корпорация Haivision выпустила SRT на веб-сервисе GitHub в 2017 году как технологический стек с открытым исходным кодом. С этого момента поддержка протокола продолжала расти и в 2018 году Haivision получила премию Emmy от комитета по технологическим и инженерным достижениям NATAS за разработку надежного метода для осуществления прямых трансляций и распределения телевизионных каналов.

При передаче сигнала из одной точки в другую может появиться джиттер (дрожание) или какие-то из пакетов данных будут потеряны. Для высокопроизводительных видеосигналов такие сетевые сбои могут обернуться ухудшением качества.

SRT, основанный на UDP, представляет собой усовершенствованный протокол пользовательского уровня, который предотвращает такие проблемы, как джиттер, потери пакетов, ограничения пропускной способности и т. д. Технология также включает модификации пакетов управления, улучшенное управление потоком для обработки потоковой передачи в режиме онлайн, улучшенное управление перегрузками и механизм шифрования пакетов.

Технология обеспечивает безопасную, надежную передачу видео с малыми задержками и включает:

● 128/256-битное AES-шифрование для обеспечения безопасности трансляции;

● Восстановление потери пакетов с помощью настраиваемых пользователем методов повторной передачи с низкой задержкой;

● Восстановление синхронизации видео- и аудиопотока;

● Упрощенный обход брандмауэра;

● Мониторинг работоспособности сети между конечными точками (потеря пакетов, джиттер, задержки);

● Отказоустойчивость без сбоев по резервным сетевым каналам, что повышает надежность трансляции.

Хотя через SRT может быть передан любой тип данных, протокол идеально подходит для потоковой трансляции видео с низкой задержкой (менее секунды). Технология обеспечивает более эффективное использование полосы пропускания по сравнению с RTMP, а также высокую скорость передачи данных на большие расстояния. SRT не зависит от кодеков и поддерживает HEVC для высококачественного видео, особенно в формате 4K UHD.

По мере передачи пакетов от источника к получателю, SRT адаптируется к сетевым условиям в режиме реального времени между двумя точками, помогает компенсировать возникающие из-за перегрузки сети колебания пропускной способности, джиттер. Механизм восстановления ошибок сводит к минимуму типичную для интернет-соединений потерю пакетов. SRT также решает проблемы синхронизации, что обеспечивает низкую задержку при потоковой передаче.

Характеристики потока из исходной сети полностью изменяются при передаче через общедоступный интернет, что приводит к джиттеру, задержкам, потере пакетов и дальнейшим проблемам с декодированием, так как аудио-, видеодекодеры не принимают пакеты в ожидаемое время. Использование большого буфера может помочь, но тогда задержка увеличивается. SRT обладает механизмом, поддерживающим постоянную сквозную низкую задержку, тем самым воссоздавая характеристики сигнала на стороне приемного устройства, уменьшая необходимость в чрезмерной буферизации.

SRT использует модель слушатель / абонент, где поток данных проходит двунаправленно и не зависит от инициации соединения — отправитель или получатель могут действовать как слушатель или абонент для установления связи. SRT обеспечивает внутренний механизм мультиплексирования, позволяющий нескольким соединениям совместно использовать один и тот же порт UDP, идентифицировать вызывающего абонента со стороны слушателя.

Поддерживая ARQ — выборочную повторную передачу пакетов, прямое исправление ошибок (FEC), SRT обеспечивает гибкость при использовании обоих механизмов или каждого в отдельности, предлагая варианты применения от минимально возможной задержки до максимальных значений.

Технология имеет следующие достоинства:

1. Высокое качество

SRT защищает от потери пакетов, джиттера, колебаний пропускной способности, обеспечивая высокое качество просмотра.

2. Безопасность

Используя 128/256-битное AES-шифрование, протокол гарантирует сквозную защиту ценного контента от прослушивания третьими лицами.

3. Надежность

Независимо от степени надежности сети SRT может восстановиться после серьезной потери пакетов и джиттера, обеспечивая целостность, качество видеопотоков. Потерянные пакеты передаются повторно с помощью механизма, называемого автоматическим повторным запросом (ARQ), что обеспечивает целостность данных при сохранении низкого уровня передачи. Функция резервирования позволяет использовать несколько сетевых подключений одновременно для передачи одного и того же потока, а также гарантии доставки данных получателю.

4. Низкая задержка

Механизм восстановления после потери пакетов SRT настраивается в соответствии с условиями развертывания, предъявляемыми пользователем.

Используя развитие связи IP в режиме реального времени для расширения традиционных методов восстановления сетевых пакетов, SRT обеспечивает трансляцию данных со значительно меньшей задержкой, чем TCP/IP.

5. Простой обход брандмауэра

Процесс, который SRT использует для установления связи, обеспечивает отсутствие для исходящих соединений потенциальных рисков, связанных с открытием внешних постоянных портов в брандмауэре, чем поддерживает политику безопасности корпоративной локальной сети, а также сводит к минимуму необходимость вмешательства IT.

6. Независимость контента

В отличие от некоторых других протоколов потоковой передачи, которые поддерживают только определенные видео-, аудиоформаты, SRT не зависит от формата контента. Поскольку протокол работает на сетевом транспортном уровне, он может транслировать любой видеоформат, кодек, разрешение или частоту кадров.

7. Бесплатная база, открытый исходный код

SRT не требует лицензионных платежей, долгосрочных контрактов или ежемесячной абонентской платы.

8. Широкое внедрение

Повсеместное распространение технологии дает возможность пользователям применять SRT с уверенностью в том, что технологические решения нескольких поставщиков будут совместимы между собой.

9. Экономическая эффективность

Благодаря безопасности, надежности SRT, общедоступный Интернет теперь используется для широкого спектра потоковых приложений. Протокол обеспечивает значительную операционную гибкость, экономию средств по сравнению со спутниковыми или пользовательскими сетевыми инфраструктурами.

SRT чаще всего сравнивают с RTMP — устаревшим протоколом, который все еще используется для передачи видео. Однако SRT превосходит RTMP как по временным задержкам, так и по качеству видео, поэтому поддержка устаревшей технологии RTMP постепенно сокращается. Поскольку последний протокол специфичен для мультимедиа, а также совместим только только с ограниченным набором аудио-, видеокодеков, он не поддерживает новые форматы, такие, как HEVC, VP9 или AV1.

Созданный компанией Haivision в 2017 году Альянс SRT поддерживает бесплатную базу протокола, способствует совместным разработкам для ускорения инновационного процесса. В настоящее время SRT одобрен сообществом из более чем 500 поставщиков технологий, включая AWS, Avid, Alibaba Cloud, Google Cloud, Microsoft и Telestream, которые совместно работают над постоянным развитием протокола как стандарта потокового видео с низкой задержкой.

Одной из главных целей Альянса SRT выступает предоставление новых функций технологии сообществу независимо от того, созданы они разработчиками последнего или исходят непосредственно от команды Haivision. Между разработчиками корпорации и сообществом существует взаимный обмен информацией.

Благодаря активному и заинтересованному членству, Альянс SRT регулярно обновляет дорожную карту, а также обеспечивает взаимодействие Plugfests для разработчиков, желающих проверить совместимость между различными технологиями с использованием протокола SRT. Кроме того, Альянс SRT регулярно проводит «вебинары по вторникам», которые демонстрируют, как поставщики находят применение SRT в своих решениях.

SRT используется множеством организаций по всему миру для огромного количества приложений от IP-камер, декодеров, видеокодеров до шлюзов, CDN, платформ OTT. Протокол поддерживается крупными технологическими партнерами такими, как Avid, AWS, Microsoft и т. д. Для процессов вещания и потоковой передачи технологию применяют не только поставщики решений, но и конечные пользователи, такие, как NFL, Comcast, Al Jazeera, Fox News, Sky News и даже NASA. В отчете Transformation Report за 2021 год о том, какие протоколы передачи видео использовались для рабочих процессов, 53% опрошенных заявили, что выбрали SRT.

Как разработчик протокола передачи видео, имеющего открытый исходный код (SRT), Haivision предоставляет перечень решений для кодирования видео, потоковой передачи контента, чтобы обеспечить клиентам надежную передачу зашифрованного высококачественного видео с низкой задержкой внутри любой IP-сети. Благодаря встроенной поддержке протокола видеорешения Haivision обеспечивают сквозную безопасность, отказоустойчивость и динамическую настройку конечных точек на основе сетевых условий в режиме реального времени. Используя SRT, пользователи могут оптимизировать потоковое видео в «непредсказуемых»
сетях, таких, как Интернет, сохраняя высокое качество обслуживания при потере пакетов, джиттере, задержке, колебаниях пропускной способности.

Корпорация Haivision также создала бесплатный проигрыватель на базе SRT — Haivision Play Pro, который представляет собой бесплатное приложение для iOS и Android, позволяющее безопасно транслировать онлайн-видео в Интернете. Пользователи могут легко отслеживать несколько каналов, которые могут быть скомпилированы и совместно использованы в настраиваемых списках каналов для оперативного доступа ко всем линейкам каналов SRT. Скачать приложение можно в App Store или Google Play.