3GP 的 DASH设计原则与标准

Dynamic Adaptive Streaming ove HTTP(DASH) Design Principles and Standards
3GP 的 DASH设计原则与标准
Thomas Stockhammer 高通公司

ABSTRACT
本文对3GPP和MPEG采纳的DASH标准文档做了深入理解。
特别地，3GPP版本提供了对媒体表示--分段格式，和传输协议做了规范描述。
另外，它还附加了DASH客户端如何使用提供的信息来为用户建立一个流服务的信息描述。
DASH解决方案提供了多种服务类型(如，点播，直播，时移直播)，
多个功能支持(如，自适应比特率切换，多语言支持，广告插播，特效，DRM)
和不同的配置选项。


Figure 1 Video Will Account for 66 Percent of Global Mobile
Data Traffic by 2014

1. 介绍
移动设备对于网络访问已日常化。
数据显示，视频数据占到整个移动数据的66%(如Figure 1所示),
同时，移动用户期望对视频质量，用户交互，特效支持有更好的体验。
整个生态系统包括内容提供商，网络运营商，服务提供端，设备制造商和技术提供商都
需要对迎合用户的这些要求。
因此，可负担并成熟的技术首先就会被采用。

传统的流通常使用一个有状态的协议。
如RTSP: 当客户端连接上流服务器后，服务端将跟踪客户端的状态直到客户端断开连接。
通常，客户端和服务端之间会有频繁的通信。
当客户端和服务端建立了会话后，服务端会将连续的流包以UDP和TCP传输的方式发送内容。
相反地，HTTP是无状态的。
如果HTTP客户端请求某种数据，服务端将以发送相应的数据来响应，之后事务就终止了。
每个HTTP请求都被认为是完整独立的一次性事务。

另外，对于流来说，渐进下载可以使用标准的HTTP Web服务器来做媒体传输。
支持HTTP的客户端可以通过向Web服务器提交字节范围的请求来进行媒体文件的定位。
渐进下载的缺点有:
i). 当渐进下载开始后，用户决定停止观看的带宽浪费.
ii). 不是真正的码率自适应.
iii). 不支持直播服务。
而DASH克服了基于RTP/RTSP的流和渐进下载两者的缺点。

2. 设计原则
基于HTTP的渐进下载有很好的市场适应性。
因此基于HTTP的流就尽可能地向基于HTTP的渐进下载靠拢，
但是，这需要考虑上面提到的渐进下载的缺陷。


Figure 2 Example Media Distribution Architecture
图2显示了一种可能的基于HTTP的流的媒体分发架构。
媒体表示处理通常会生成分段，它包含有媒体内容的一个或多组成部分的不同编码版本。
这些分段通常依据媒体表示描述(MPD)被托管在一个或多个媒体源服务器。
媒体源服务器更适宜采用HTTP服务器，
因此所有和服务端的通信都是基于HTTP协议(图中的粗线所示)。
基于这个MPD元数据信息(它描述了分段的关系和如何组成一个媒体表示)，
客户端使用HTTP GET或类GET方法请求分段。
这样，客户端完全控制了流的会话，
例如，它管理着定时的请求和分段序列的流畅回放，可能的码率调整或其它属性，
如改变设备的属性或用户的喜好。

绝大多数的可分级媒体分发都要求服务器集群以处理所有独立客户端的连接。
基于HTTP的CDN已成功用于提供网页，减小了源服务器压力并减少了下载延迟。
这种系统通常由页面缓冲代理的分布式集群和请求重定向集群组成。
考虑到规模，覆盖范围和基于HTTP的CDN系统的可靠性，在现有的设备上搭建流服务是很好有利的。
这能减少资本和运营开支，减少并消除结点的资源配置。
这些原则如图2中所显示的中间级的HTTP服务器/缓存/代理.
基于上述的理由所以要选择HTTP做为流服务的传输协议。

3GPP基于上述的理由也选择基于HTTP的流服务。
并在MPEG发布的DASH方案的基础上提出了3GP-DASH规范。


3. 3GPP自适应HTTP流
3GPP自适应HTTP流源自3GP-DASH的第十版，哪图3所示，
显示了3GP-DASH的说明文档，
该文档提供了如下内容:
. 媒体表示的规范定义，媒体表示定义为DASH客户端通过媒体表示描述访问的结构化数据集。
. 分段的格式定义，分段是可以被HTTP-URL唯一引用。
. 用于传输分段的传输协议定义，即HTTP/1.1
. DASH如何使用提供的信息为用户建立流服务的规范描述。


Figure 3 Solution overview – 3GP-DASH

3GPP的DASH定义了两个级别:
i. 12.2节提供了媒体分段的数据封装格式
ii. 12.4节提供了框架实例。

3G-DASH支持多种服务:
. 点播
. 直播媒体的广播
. 时移直播