SelenioNext — новая платформа для транскодирования телеканалов для распространения по IP
C развитием широкополосного доступа в сеть Интернет через стационарные и мобильные сети, а также с уменьшением стоимости трафика все больше пользователей интересуются возможностью просмотра телевизионных программ в прямом эфире через сеть Интернет. По данным американского кабельного оператора Comcast, во время чемпионата мира по футболу в Бразилии более 13 миллионов независимых потоков было отправлено на пользовательские устройства их клиентов, при этом на самый популярный матч их пришлось более 830 тысяч.
В России интернет-вещание уже запустили многие телеканалы, такие как, например, Russia Today и LifeNews, и многие операторы сетей доставки контента также нацеливаются на рынок услуг ОТТ и мультискрин, стабильно растущий на 20-25% в год. В связи с этим возникает необходимость в качественной подготовке live-контента для доставки на пользовательские устройства через сеть Интернет.
Компания Imagine Communications (в прошлом Harris Broadcast) представляет новую платформу для транскодирования видеопотоков в реальном времени — SelenioNext.
Платформа SelenioNext является высокопроизводительной и компактной системой для мультиформатного транскодирования видеопотоков с целью последующего распространения на различные устройства посредством сети связи (в том числе сети Интернет). Эта платформа включает в себя функции HTTP origin-сервера (сервера, являющегося оригинальным источником набора профилей для последующей сети CDN или для конечных пользователей, если их немного) и сервера live-стриминга (обеспечивающего пакетирование видео для потокового вещания). Сервер live-стриминга, в частности, использует технологию адаптивного транскодирования (ABR) для распространения over-the-top (OTT) контента, что позволяет подбирать идеальную скорость видеопотока для каждого подключенного клиентского устройства и просматривать один и тот же контент на разных устройствах, с разной скоростью подключения к сети и разными размерами экрана без зависаний и задержек.
Такая платформа является необходимым элементом сети сервис-провайдеров, предоставляющих услуги мобильного телевидения и IPTV широкому спектру пользователей на большое количество различных устройств, подключенных к сети провайдера или к сети Интернет (смартфоны, планшеты, персональные компьютеры, смарт-телевизоры, игровые консоли и т.п.).
Особенности архитектуры
В большинстве случаев решения для транскодирования представляют собой либо исключительно аппаратные решения, оптимизированные под конкретную задачу, либо программные решения на стандартных IT-платформах, в которых основую нагрузку по обработке сигнала берет на себя центральный процессор системы.
Транскодер SelenioNext представляет собой гибридное решение — стандартный IT-сервер с программным обеспечением на основе Linux с дополнительным ускорителем, выполненным в виде платы pci express, специально разработанным Imagine Communications для многопоточной обработки видеосигналов. Таким образом, нагрузку по транскодированию видеопотоков берет на себя ускоритель, а процессы обработки звука — центральный процессор, что позволяет многократно увеличить плотность системы и снизить энергопотребление.
Система может быть зарезервирована по схеме N+M для процессов транскодирования и по схеме 1+1 для входа/выхода программ, имея при этом централизованное управление на отдельном сервере. Это позволяет расширять систему и менять вышедшую из строя аппаратную часть без остановки эфира.
Варианты исполнения и технические характеристики
Большое количество вариантов исполнения позволяет подобрать решение для проектов любого масштаба, и понимание основных технических характеристик системы очень важно в процессе выбора платформы.
SelenioNext предлагается в трех вариантах:
 |
1 RU сервер (рекомендуется HP DL160)
|
 |
2 RU сервер (рекомендуется Dell R720XL)
|
 |
10 RU blade-сервер (рекомендуется HP c7000)
|
С помощью вышеперечисленных вариантов можно собрать конфигурацию практически любой мощности, как компактную систему для транскодирования нескольких каналов небольшой региональной телекомпании, так и многоканальную систему распространения контента федерального уровня.
Рекомендованные серверы протестированы и гарантированно позволяют вставить плату ускорителя Imagine Communications и обеспечить ее питанием и охлаждением. В настоящее время ведется тестирование платы и с серверами российского производства.
Основные технические характеристики и особенности системы:
- вход: MPEG-2 и H.264 (скоро H.265), поддержка CBR/VBR, частота кадров для PAL: 50, 25, 24, 23.97 кадр/с;
- разрешение на входе HD — до 1080, SD — до 720 (при HEVC — 2160);
- выход: H.264 high, main, baseline, до 20 Мбит/с;
- на выходе любое разрешение от 96×96 до 720×480 (SD) или 1920×1080 (HD), CBR/MBR;
- работа со звуком: до 6 вложенных дорожек на каждое видео для любых операций транскодирования, поддержка Dolby Digital 5.1;
- упаковка в HLS/DASH/MS Smooth Streaming, шифрование Verimatrix и AES-128;
- резервирование аппаратной части (в т.ч. входного и выходного интерфейсов) по схеме 1+1;
- резервирование обработки видео по схеме n+1;
- автоматическая балансировка нагрузки между видеопроцессорами системы;
- гибкая конфигурация и возможность быстрого расширения;
- графический интерфейс управления и поддержка SNMP v2.
Производительность и энергопотребление
Производительность — один из основных факторов при выборе любого технического решения, а данные по энергопотреблению помогают определить стоимость владения.
Поскольку SelenioNext является гибридной аппаратно-программной платформой, производительность системы напрямую зависит от количества установленных PCIe-ускорителей. Также нужно учитывать пропускную способность интерфейсов (например, в случае линейного транскодирования потоков с высоким битрейтом) и количество процессов транскодирования аудио (эта нагрузка ложится на центральные процессоры сервера).
В случае с 1RU-платформой SelenioNext поддерживает линейное транскодирование до 40 HD-потоков с разрешением до 1080 (160 SD-потоков с разрешеним до 720) или до 80 HD-профилей (160 SD-профилей) в ABR-группах. Все аудиодорожки в этих потоках могут быть как транскодированы в любой из поддерживаемых форматов, так и оставлены как есть (функция pass-through). Производительность 2RU- и 10RU-систем увеличивается пропорционально количеству установленных PCIe-ускорителей (см. таблицу).
Важной особенностью SelenioNext является возможность сочетать линейное транскодирование (например, для IPTV) и ABR-транскодирование (для вещания через сеть Интернет) на одной платформе без потери производительности.
Энергопотребление платформы, несмотря на высокую плотность и производительность, остается крайне низкой — менее 2 Вт на ABR-профиль. Таким образом, при полной загрузке 2RU-сервера ABR-транскодированием (а это 320 ABR-профилей) энергопотребление не будет превышать 640 Вт. Энергопотребление же 1RU-сервера при полной нагрузке составит не более 240 Вт.
Система управления
Для эффективного управления средой транскодирования требуется система управления, которая должна удовлетворять потребностям как небольших инсталляций, так и сложных распределенных систем. Платформа SelenioNext управляется системой Magellan Broadcast Management System (BMS), которая предлагается в двух вариантах:
- Интегрированная, для одного транскодера. Это встроенная в транскодер система управления, которая позволяет управлять и настраивать один сервер SelenioNext, без возможностей резервирования.
- Внешняя, для группы транскодеров. Это система управления на выделенном сервере, позволяющая настраивать кластер транскодеров, управлять резервированием и отказоустойчивостью.
Основной интерфейс системы BMS представляет собой веб-страницу с простой и интуитивной иерархической структурой компонентов и логических элементов системы, таких как сервера, входящие и исходящие транспортные потоки, видео- и аудиоидентификаторы, ABR-группы и т.п. Переключение режима просмотра позволяет оценивать нагрузку на PCIe-ускорители и их физическое состояние.
Важной составляющей системы управления является возможность хранить конфигурации для последующего использования. Имеется возможность хранения как конфигураций множества профилей для транскодирования, так и любого количества конфигураций системы целиком, что существенно облегчает настройку и экономит время на восстановление системы.
Для серверных администраторов имеется доступ к логам системы прямо из веб-интерфейса. Также, поскольку платформа базируется на ОС Linux, все стандартные инструменты этой операционной системы и соответствующее специализированное программное обеспечение могут быть задействованы для диагностики неисправностей.
Политика лицензирования
Важный фактор при выборе платформы — возможность расширения функционала системы без покупки дополнительного оборудования. Как правило, это достигается «включением» необходимых опций с помощью лицензионных ключей (SLK).
Поскольку основное назначение платформы — транскодирование, лицензирование в первую очередь ориентировано на количество HD/SD линейных/адаптивных профилей и, как правило, отражает типовые потребности клиента.
Для ABR-транскодирования используются пакеты по 4 профиля, для линейного — пакеты по 1 потоку, оба варианта включают обработку 1 пары AC-3 звука. Отдельно лицензируются сегментирование и упаковка потока, шифрование ключами Verimatrix, а также обработка дополнительных аудиодорожек AC-3. Все эти опции можно подобрать индивидуально под потребности конкретной инсталляции, с учетом прогнозов по расширению и будущему увеличению функционала. При этом приобретение отдельных лицензий для резервирования процессов транскодирования не требуется.
Дополнительно необходимо приобрести лицензию на систему управления Magellan BMS.
Варианты использования
Основная задача системы транскодирования — преобразовать исходный видеопоток в вид, пригодный к доставке на конечные устройства, например IPTV-приставки и Smart-телевизоры или планшетные компьютеры и другие мобильные устройства.
Платформа SelenioNext как раз предназначена для подготовки вещания к распространению в кабельных/спутниковых сетях и занимает место между оборудованием, формирующим высококачественный транспортный поток с телевизионными программами и сетями распространения контента.
Таким образом, выполняемые SelenioNext функции относятся скорее к сети доставки контента (CDN), чем к вещательным комплексам. Тем не менее платформа будет полезна как операторам IPTV и CDN, так и вещателям, которые занимаются распространением программ собственного производства самостоятельно.
Наиболее выгодно ее использовать вещателям, распространяющим от 40 телеканалов ОТТ/IPTV, так как платформа позволяет это сделать с максимальной эффективностью.
Решение представлено в начале 2014 года и дополняет другие решения по транскодированию, как аппаратные, разработанные в Imagine Communications и востребованные прежде всего для дистрибуции телеканалов в высоком качестве, так и программные, полученные в результате недавнего приобретения компании Digital Rapids.
Инсталляции в мире
Системный интегратор New Web Services, поставщик IPTV/VOD-решений для телеком-провайдеров, выбрал SelenioNext для проекта TV-Everywhere в Голландии. Факторами выбора являлись высокая плотность, энергоэффективность, надежность и высокое качество продукта.
Компания Socket (США), крупный телеком-провайдер штата Миссури с абонентской базой более 20 000 резидентов, использовала SelenioNext в сети Triple-Play в части транскодеров для головной станции (125 ABR-групп, 244 потока линейного HD/SD транскодирования). На выбор в первую очередь повлияла возможность SelenioNext совмещать линейное и адаптивное транскодирование в одной платформе, а также высокая плотность и легкая возможность расширения.
Подводя итог, можно констатировать, что система SelenioNext от Imagine Communications предлагает полноценное решение для доставки высококачественного видео на абонентские устройства, используя функции адаптивного транскодирования, упаковки в HLS и DASH, шифрования AES 128 и HTTP Origin-сервера на одной платформе. Высокое качество видео достигается сочетанием продвинутых алгоритмов обработки сигнала и мощной аппаратной части. Существенными преимуществами системы являются непревзойденно высокая плотность, масштабируемость и низкое энергопотребление в расчете на ABR-профиль, а также широкие возможности резервирования системы.
Автор статьи: Алексей Карахтанов, главный специалист по продуктовой группе Networking, Imagine Communications
