キャリアレベルの低遅延ウェブキャストプラットフォームの構築ソリューション

これらのアプリケーションシナリオでは、インターネットで視聴されるライブブロードキャスト信号は、オンサイトで視聴される信号と同期する必要があり、通常、エンドツーエンドのライブブロードキャスト遅延は 1 秒以内、さらには 500 ミリ秒未満に制御する必要があります。同時に、PC 端末、Android モバイル端末、iOS モバイル端末、モバイル WeChat 端末など、複数の端末デバイスの同時視聴をサポートする必要があります。

したがって、このアプリケーションシナリオでは、ライブブロードキャスト遅延に対する非常に高い要件があり、Ali、Tencent、Jinshan、Qiniu、Huajiao、Yingke、Kuaishou、Douyu、Vhall およびその他のライブブロードキャストなどの一般的なライブブロードキャストプラットフォームテクノロジーを使用しても実現できません。プラットフォームのエンドツーエンド遅延は通常約 3 秒ですが、iOS 端末での遅延はさらに大きく、複数の端末での内蔵ブラウザを介した低遅延再生はサポートされていません。したがって、この種のライブブロードキャストプラットフォームは、専門的な技術を使用して独自に構築する必要があります。

さらに、運用レベルのライブビデオ公開プラットフォームでは、マルチサーバー負荷分散と CDN 分散展開をサポートする必要があり、実装計画では、負荷分散と CDN コンテンツ配信を独立して実現する純粋なソフトウェア方式を採用しています。 F5を使用してバランス装置を使用することで、10倍以上のコストを削減できます。大規模な運用に適した実現可能なソリューションです。そのアーキテクチャモデルは、Youku、Tencent Video、iQiyi、Douyinなどの重量級ビデオプラットフォームと同じです同時に、超高い同時アクセス性能を備えており、1 台のサーバーで 5000 人の同時ユーザーの同時アクセスをサポートできます。

第２章制度の実施原則

この特殊なアプリケーションシナリオでは、ソリューションは次の方法で実装されます。

低遅延ライブブロードキャストシステムの概略図

プログラムは主に次の 4 つの部分で構成されます。

1. 低遅延ライブストリーミングワークステーション

フロントエンド信号取得およびエンコード機能を実現｡この部分は主に低遅延ライブエンコード技術と低遅延ストリーミング技術を使用した当社独自の特許技術により実現されており､このリンクで発生する遅延は50ms未満です｡

2. 低遅延ライブストリーミングサーバー

ライブデータストリームのリアルタイム転送を実現するために、この部分では以下の独立したコア技術を採用して実現します。

1) 超低データキャッシュ技術

サーバーは、フロントエンドエンコーダーによってプッシュされたデータストリームを受信した後、画像の数フレームをバッファリングするだけで、下位レベルのサーバーまたはクライアントプレーヤーへのデータの転送を開始します。

2）高性能ストリーミングメディア処理技術

リアルタイムストリーミングメディアのデータフローについては、独自技術により音声・映像データをカプセル化し、ユーザーが必要とする形式に合わせて迅速にパッケージ化するとともに、マルチスレッド非同期処理機構を用いて処理を行います。大量のデータ。この機能モジュールはC++言語コーディングにより実現されており、非常に動作効率が高く、共通構成のハードウェアサーバ1台で2000人の同時アクセスをサポートできます。

3. 低遅延CDN配信サーバー

大規模な分散アプリケーションでは、より多くのユーザーをより広範囲に配信するために、CDN コンテンツ配信システムを導入する必要があります。同時に、特定のアプリケーション要件に従って、市場の一般的な CDN システム (Akamai、Amazon、Wangsu、Dilian、Lanxun、Ali、Tencent など) の CDN プラットフォームは一般的なシーン向けであるため、コンテンツの配信に使用することはできません。開発中、ライブデータの配信遅延は通常 3 秒以上かかります。したがって、この低遅延ライブ CDN システムは自社で構築する必要があります。

ここで当社が使用する特許技術は主に次のとおりです。

UDP ベースの低遅延ストリーミングメディアデータ転送テクノロジー。
マルチサーバー負荷分散テクノロジー。
インテリジェントなルーティング技術。

4. 低遅延ターミナルプレーヤー

これは、ライブブロードキャストの遅延を制御するための重要なリンクです。以前の多くのリンクの遅延が非常に低く制御されていたとしても、このリンクで一度大規模なデータキャッシュが生成されると、システム全体の効率に重大な影響を与えるからです。したがって、この端末再生リンクでは、端末のデコード遅延を効果的に制御する自己実装ビデオプレーヤーを開発しました。

ここで使用するコアテクノロジーには次のものがあります。

1. 超低データキャッシュテクノロジー

プレーヤーはデータストリームを受信した後、いくつかのキーフレームをバッファリングするだけで、オーディオデータとビデオデータをデコーダーに送信します。

2. リアルタイムデコード技術

デコーダはオーディオデータとビデオデータを受信すると、すぐにデコード機能を開始してオーディオとビデオをデコードします。

3. 多端末適応技術

現在主流のクライアントデバイス向けに、PC 側の主流ブラウザ (Fifrfox、Chrome、Safari、IE)、Android 側の HTML5 ブラウザ、iOS の HTML5 ブラウザと互換性のあるターミナルアダプティブ再生プラグインを開発しました。側とWeChatクライアント。

スキームアーキテクチャ図:

第 3 章プラットフォームの構築と展開

プラットフォームの構築には主に次の特定のタスクが含まれます。

3.1 ライブフロントエンド機器

3.1.1 HD 信号ソース 

信号ソースは、高解像度カメラ、コンピュータゲーム画面、テレビ画面などです。

3.1.2 ライブブロードキャストワークステーション

このデバイスは、番組ソース信号のリアルタイム取得、エンコード、ストリーミング機能を実現するために使用されます。生放送でキャプチャされた画像が鮮明であると同時に、多くの遅延が発生することを保証する必要があります( 50ミリ秒以内）。

ワークステーションハードウェアは、汎用 PC、産業用コンピュータ、またはサーバーによって実装でき、高解像度ビデオキャプチャカードがワークステーションにインストールされます。同時に、当社が提供する低遅延のライブキャプチャおよびエンコードソフトウェアをインストールします。

注: OBSやその他の種類のライブブロードキャストソフトウェアは、低遅延のライブブロードキャストを実現できないため、使用できません。

3.2 低遅延ライブブロードキャストサーバー

サーバーハードウェア:

サーバーはDELL、HP、IBM、Lenovo、Inspurなどの汎用ブランドサーバーを使用できます。

Amazon、Alibaba Cloud、Tencent Cloud、またはその他の Web サーバープロバイダーからサーバーをレンタルするなど、Web サーバーまたはクラウドサーバーをレンタルすることもできます。

低遅延ライブサーバー構成要件:

CPU: インテル EXON E5-2650

メモリ: >16GB

ハードディスク: >1TB

オペレーティングシステム: CentOS 7.4 X64

エクスポート帯域幅: >100Mb/s

アプリケーションソフトウェア：低遅延ライブストリーミングサービスシステム

3.3 低遅延 CDN 配信サーバー

CDN コンテンツ配信ネットワークを形成し、エンドユーザーにより良いサービス品質を提供するために使用されます。

CDN サーバーは主にライブデータストリームの転送とライブ負荷の解放を実現するために使用され、その一端は低遅延ライブブロードキャストサーバーのソースステーションに接続され、ライブサーバーから配信される番組ソースを受信します。ソースステーション、もう一方の端はエンドユーザーに接続され、エンドユーザーにリアルタイムのライブコンテンツサービスを提供します。したがって、 CDNコンテンツ配信ソフトウェアシステムと低遅延ライブストリーミングサービスシステムがサーバー上に展開されます。同時に、(Q、1918098288) 複数の分散 CDN サーバーが CDN コンテンツ配信ネットワークを形成し、複数のサーバー間で負荷分散を実現して、分散ユーザーにより信頼性の高いサービスを共同で提供できます。

低遅延CDNサーバーの構成要件:

CPU: インテル EXON E5-2650

メモリ: >16GB

ハードディスク: >1TB

オペレーティングシステム: CentOS 7.4 X64

エクスポート帯域幅: >100Mb/s

応用システム：低遅延ライブストリーミングCDNシステム

3.4 低遅延再生端子

複数の端末でのビデオ再生機能を実装するために使用されます。この部分は、事前にインストールすることなく、オンデマンドロード方式で複数の端末上で実行されるソフトウェアシステムです。

第4章プラットフォームのテクニカル指標

4.1 ライブブロードキャスト遅延指数

同じ通信事業者のネットワーク環境では、エンドツーエンドのライブブロードキャスト遅延は通常 500 ミリ秒以内です。

多国籍通信事業者のネットワーク環境では、エンドツーエンドのライブブロードキャスト遅延は通常 800 ミリ秒以内です。

4.2 同時実行パフォーマンス指標

実際のテスト後の、低遅延ライブサーバーソフトウェアシステムの同時実行パフォーマンス指標は次のとおりです。

サーバーハードウェア構成環境:

CPU：インテル E5-2650

メモリ: 16GB

ハードディスク：120GB SSD

ネットワークカード: Intel X520-SR2 10 ギガビットファイバーネットワークカード x5

サーバーOS:

CentOS x64 7.4

ライブストリーム: 2Mb/秒

画像解像度: 1280x720

ビデオエンコード形式：H.264メインプロファイル

同時パフォーマンスインデックス: 3500 同時ライブブロードキャスト受信

ピーク時の CPU 使用率: 42%

平均 CPU 使用率: 35%

平均メモリ使用量: 36%

第5章プラットフォームの構築サイクルとコスト

5.1 プラットフォーム構築サイクル

投資を節約し、段階的に投資し、需要に応じて容量を拡張するという原則に従って、規模が小さい初期段階では、主に基本的な機能モジュールの構築を完了し、CDN システムは構築しません。プラットフォーム構築の主なタスクは次のとおりです。

5.1.1 ライブ信号ソースの準備

ライブブロードキャスト会場を選択したら、ライブブロードキャスト信号ソースを準備します。カメラを使用して画像を収集する必要がある場合は、カメラを三脚、天井、または壁に設置し、向きと焦点距離を調整する必要があります。

5.1.2 ライブワークステーションの準備

i7 以降の PC または産業用コンピューターとサーバーを購入し、ライブブロードキャスト信号ソースの数に応じて対応する高解像度ビデオキャプチャカードを購入し、Windows 7 64 ビット以降のオペレーティングシステムをインストールして、キャプチャカードドライバーをインストールできます。。

5.1.3 サーバーのハードウェア環境とネットワーク環境の準備

ハードウェアサーバーを購入またはレンタルし、電気通信室でサーバーをホストし、サーバー側のオペレーティングシステム環境をインストールし、ネットワークを構成します。

5.1.4 低遅延ライブブロードキャストサーバーのインストールと展開

ユーザーがサーバーハードウェア環境を準備した後、アプリケーションシステムソフトウェアを導入します。インストールとデバッグにかかる時間は1日以内です。

5.1.5 ライブブロードキャスト管理プラットフォームとアプリケーションシステムのインストールと展開

ライブブロードキャストリリース管理プラットフォームとオンラインリアルタイムテキストチャットインタラクティブシステムをインストールして展開します。インストールとデバッグにかかる時間は 2 日以内です。

5.1.6 モバイルAPPのドッキング

プラットフォームの導入後、当社はモバイルプレーヤーとプログラム呼び出しインターフェースを提供し、プラットフォーム運営者はそれを自社開発の専用APPに統合します。

5.1.7 プラットフォームの全体的な共同デバッグとテスト

上記の作業が完了した後、プラットフォーム全体の共同デバッグとテストが実行され、見つかった問題が修正されます。この部分の作業には約 2 ～ 7 日かかります。

5.2 プラットフォーム構築コスト

プラットフォーム全体の構築においては、主に必要なソフトウェア部分を提供しており、費用には以下の部分が含まれます。

シリアルナンバー	モジュール名	認可モード	単価	量	合計
1	ライブワークステーションの取得およびエンコーディングソフトウェア	買い取る	X千元/セット	N駅	X千元xN
2	低遅延ライブストリーミングサービスシステム	買い取る	X万元/サーバー	N駅	X万元xN
2	低遅延ライブストリーミングサービスシステム	家賃	X千元/月	N駅	X千元xN
3	ライブCDNサービスシステム	買い取る	X万元/サーバー	N駅	X万元xN
3	ライブCDNサービスシステム	家賃	X千元/月	N駅	X千元xN
4	高同時リアルタイムメッセージングシステムソフトウェア (ライブチャット対話用)	買い取る	X万元/サーバー	1セット	X百万
4	高同時リアルタイムメッセージングシステムソフトウェア (ライブチャット対話用)	家賃	X千元/月	1セット	X千元/月
5	ライブコンテンツ管理およびパブリッシングシステムソフトウェア	無料	無料	1セット	無料
6	H5プレイヤー	無料	無料		無料
7	モバイル端末APPカスタム開発	カスタム開発	3000元/人・日

技術的なやりとり: 社内レターをお送りください。