IBC2024 项目：面向优质体育赛事的可扩展超低延迟流媒体

前言

2024 年是体育赛事大年。在快速发展的体育直播领域，各大厂商纷纷发布相关方案，ZEGO 也发布了自己的赛事直播方案，提供身临赛场的音视频体验。

在刚刚结束的 IBC2024 展会上，多家广播公司参与的“面向优质体育赛事的可扩展超低延迟流媒体”入选了加速器项目，我们一起来看看国外厂商有哪些创新。

作者：John Maxwell Hobbs
视频地址：https://www.ibc.org/video/accelerator-session-scalable-ultra-low-latency-streaming-for-premium-sports/11404.article

在快速发展的体育直播领域，延迟已成为最关键的问题之一。广播公司越来越多地寻求能与传统广播系统相媲美甚至超越其性能的创新解决方案。

可扩展超低延迟优质体育流媒体项目由康卡斯特（Comcast）提出，并得到了康卡斯特、BT Media & Broadcast、AP 和 Globo 等领军企业以及 Videoclarity、Castlabs、Ateme、AMD 和 HP 等参与者的支持，旨在使用标准 HTTP 流媒体技术堆栈和基础设施实现与 Twitter 相当的延迟和近乎即时的播放启动。探索的领域包括使用低延迟编码和基于片段的摄取、MPEG DASH 的最新低延迟扩展以及 MV-HEVC 视频编解码器和 QUIC 协议的可能用途。

概念验证 (PoC) 的目标是探索一种端到端系统，该系统由编码器、延迟优化的源站以及开源和专有 DASH 播放器组合而成。此外，该创新是通过标准自适应流媒体实现低于 2 秒的 glass-to-glass 延迟，从而实现优质的体育体验。

PoC 目标

该项目的技术解决方案旨在实现以下目标：

• 社交媒体等效端到端延迟
• 1 秒鼓舞人心
• 2 秒可接受
• 鼓舞人心的 45 毫秒 … 125 毫秒
• 可接受的 ± 250 毫秒
• 在有损 WiFi 网络中性能良好
• 在 70dBm 及以上时不会崩溃
• 与当前 HAS 基础设施兼容
• 完全兼容 DASH / LL-DASH
• Segment-level 兼容性：HLS / LL-HLS
• 支持无条件广告插入

POC 重点关注几个关键领域：

• 编码效率：低延迟编码技术可减少处理和向观众传送视频的延迟。
• 基于片段的摄取：这种方法可将视频流分解成较小的、易于管理的片段，以便快速传输，从而加快视频传输速度。
• QUIC 协议：QUIC 是一种专为低延迟互联网连接而设计的传输协议，它通过减少 TCP 等传统协议的开销来优化视频传输。

通过解决这些领域的问题，该项目力求为低延迟流提供一个可扩展、经济高效的解决方案，并与现有的 HTTP Adaptive Streaming（HAS）基础设施兼容，包括 DASH 和 HLS 。

项目目标

项目负责人、康卡斯特高级技术研究员 Alex Giladi 说：”我们的主要目标是降低延迟，提高体育赛事流媒体直播的响应速度。我们希望在流媒体生态系统中提供与当前地面广播和传统有线电视系统一样好甚至更好的延迟和响应体验，以改善球迷体验。”

低延迟流媒体并非没有挑战。实现多个流媒体之间的同步、确保在有损 Wi-Fi 网络上的良好性能以及保持与现有基础设施的兼容性只是广播公司必须克服的几个障碍。该项目通过以下方式应对这些挑战：

• 确保同步：对于现场体育游戏等应用，流媒体之间的同步至关重要。该项目旨在实现 250 毫秒内的同步，确保同一房间或场地的观众收到相同的信息，而不同屏幕之间不会出现任何明显的延迟。

• 处理 Wi-Fi 性能：许多观众通过 Wi-Fi 观看体育内容，但 Wi-Fi 可能不太可靠，尤其是在人多拥挤的地方。通过针对信号强度低至 -70dBm 的网络优化流媒体，该项目确保即使在不太理想的条件下，观看体验也能保持流畅和不间断。

• 经济高效的实施：该项目的主要目标之一是开发一种不仅有效而且经济的解决方案。虽然其他低延迟解决方案（如 WebRTC 和 MoQ（Media over QUIC））需要彻底改造基础设施，但该项目旨在使用基于标准 HTTP 的技术提供可比的性能。对于希望升级流媒体功能而无需大量投资新基础设施的广播公司来说，这是一个有吸引力的选择。

该项目旨在提供与社交媒体相当的延迟体验，目标是实现不到两秒的 glass-to-glass 延迟。Giladi 说，目标是确保“你不会在真正看到进球之前收到推文告诉你进球了”。这种对同步的关注，尤其是对于优质体育内容，确保球迷可以享受实时互动，而不会出现延迟。

独特的方法和技术集成

与众不同的一大亮点是，该项目注重使用开放标准，并力求提供具有成本效益的解决方案。Giladi 说：”该项目试图在不使用专有技术的情况下构建最便宜的解决方案。有多种解决方案可以实现 2 秒以下的传输。其中大多数都基于非HTTP协议，如WebRTC和Media over QUIC（MoQ）”他说。

“与传统 HTTP 流媒体相比，这些协议能更好地优化低延迟，但需要全面改变基础设施。因此，它们的成本相当高昂。这个项目试图找到一种既便宜又足够好的解决方案。“

这种成本效益的关键在于它依赖于基于 HTTP 的自适应流媒体协议，如 MPEG DASH 和 HLS，这些协议已被广泛使用，不需要彻底改变整个流媒体生态系统。

此外，该项目的重点是结合一系列现有技术和新兴技术，而不是推动一个全新的系统。Giladi 解释说：“我们正试图将一揽子技术结合起来，并试图利用这些技术提供经济上可实现的最佳优质体育体验。这种开放标准与尖端技术的融合使该项目不仅独一无二，而且在大规模部署方面也非常实用。“

技术创新

该项目的一大亮点是专注于利用开放标准和开源技术，例如广泛使用的 Shaka 播放器。然而，这不仅仅是一个开源实践。该项目还支持商业产品集成，确保广播公司可以大规模部署这些创新，而无需彻底改造整个基础设施。

主要创新包括：

1. L3D DASH：L3D DASH（MPEG DASH 标准的扩展，第 6 版将于 2025 年推出）。它允许快速视频启动（在项目实施中低于 120 毫秒）以及与 LL-HLS 兼容的低延迟操作模式。

2. DASH-IF Live Ingest：通过绕过传统的贡献编码过程，该项目通过将编码片段直接上传到源服务器来减少延迟。这消除了 MPEG-2 TS（传输流）系统固有的多路复用延迟，该系统目前仍常用于流媒体工作流程。

最重要的技术创新是使用 L3D DASH——MPEG DASH 标准的扩展，允许超低延迟操作。“L3D DASH 允许快速视频启动和低延迟操作模式，”Giladi 解释道。“此扩展对于保持多个流之间的同步尤为重要，可确保观众在不同设备和网络中获得一致且流畅的体验。”

使用 DASH-IF Live Ingest 可以绕过传统的贡献编码过程，从而减少延迟。“分发编码是在最接近生产的点完成的，”Giladi 指出，并补充说此步骤消除了 MPEG-2 TS 系统中常见的多路复用延迟。

此外，该项目还利用了 QUIC 协议和 HTTP/3 的强大功能，通过允许并行流处理来提高视频传输的效率。与按顺序处理请求的传统 HTTP/2 不同，HTTP/3 允许对流进行独立的并行处理。这消除了队头阻塞问题，即一个流的延迟可能会阻碍整个过程。

L4S（Low Latency Low Loss Scalable Throughput）和 QB（Queue-Bounded Delay）也有助于减少延迟，尤其是在排队延迟可能导致数百毫秒延迟的网络中。L4S 允许更快地对实时流量进行排队，从而减少因网络拥塞而导致延迟的可能性。另一方面，QB 专为以低比特率运行的实时流量而设计。Giladi 强调了这些 IP 级技术的重要性，并表示：“当您尝试提供低延迟服务时，这实际上很重要。”

IBC2024 展示

该项目在 IBC2024 上展示了其工作成果，现场演示了其超低延迟流媒体系统。正如该项目参与者 Ateme 的首席技术官 Mickaël Raulet 之前所解释的那样，该团队模拟了“使用产品级技术通过 5G 网络端到端传输现场体育赛事”。该演示依靠 L3D DASH 和单代架构来展示该项目的创新在现实环境中的有效性。

IBC 演示提供了一个切实的例子，展示了这些技术如何协同工作以减少延迟并提高体育直播的同步性。该团队将讨论实验结果并探索 IBC 之后该技术的发展方向。Giladi 总结得很好，他说最终目标是“利用过去几年进入主流的新技术，看看如何改进我们已经提供的技术。”