【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步，廣播電視行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入多元化、快速發(fā)展的時(shí)期。近些年來，隨著廣播電視行業(yè)在公共互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)男枨笤黾樱?SRT協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生，這是一種天然的延遲視頻流傳輸協(xié)議，旨在優(yōu)化公共互聯(lián)網(wǎng)中視頻流的可靠性、安全性等性能。基于公網(wǎng)傳輸?shù)陌咐龆啵С止W(wǎng)傳輸?shù)膮f(xié)議也如雨后春筍一般，RIST就是其中最具代表性的協(xié)議。

本文將重點(diǎn)介紹RI ST協(xié)議的功能特性、應(yīng)用場景，并通過對RIST協(xié)議的簡單測試，表明RIST協(xié)議的穩(wěn)定性、延時(shí)達(dá)到了預(yù)期要求，為進(jìn)一步深入研究提供有力保障。

【關(guān)鍵字】RIST  SRT  組播  延時(shí)

一．研究背景

隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步，廣播電視行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入多元化、快速發(fā)展的時(shí)期。新技術(shù)的出現(xiàn)，也引領(lǐng)新媒體傳輸手段的大量涌現(xiàn)。

2013年I B C展會發(fā)布了由Haivision公司進(jìn)行研發(fā)的SRT協(xié)議，該協(xié)議基于UDP協(xié)議簇，面向公共互聯(lián)網(wǎng)傳輸，具有ARQ丟包重傳機(jī)制、開放SDK、加密及良好的延時(shí)，在廣電領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，并極大的推動(dòng)了公網(wǎng)傳輸?shù)陌l(fā)展。近些年，隨著公網(wǎng)傳輸?shù)陌咐絹碓蕉啵С止W(wǎng)傳輸?shù)膮f(xié)議也如雨后春筍一般，RIST就是其中最具代表性的協(xié)議。

在2017年VSF視頻服務(wù)論壇聯(lián)盟發(fā)布了基于TR-06標(biāo)準(zhǔn)的RIST協(xié)議。與SRT協(xié)議不同，RIST協(xié)議不是由一家公司研發(fā)，而是由多個(gè)公司共同研發(fā)。在丟包率容忍度、組播支持、備份機(jī)制及加密種類一些特點(diǎn)上，RIST協(xié)議具有領(lǐng)先優(yōu)勢。

二．RIST協(xié)議概述

R I S T協(xié)議全稱可靠的互聯(lián)網(wǎng)流媒體傳輸，主要基于流傳輸協(xié)議R T P和R T C P。R T P發(fā)送端口為偶數(shù)P，則R T C P端口為P+1。如圖1所示，發(fā)送端RT C P使用S e n d e r R e p o r t+C N A M E，接收端使用Receiver Report+CNAME。RIST協(xié)議和SRT協(xié)議有很多相似之處，也具有網(wǎng)絡(luò)丟包重傳機(jī)制，只是不同于SRT協(xié)議，RIST協(xié)議主要基于NACK負(fù)向反饋方式，接收方只有在沒有收到數(shù)據(jù)的時(shí)候才通知發(fā)送方，這樣可以極大的節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。

圖1 RIST協(xié)議傳輸原理

如圖2所示，現(xiàn)行RIST協(xié)議主要有兩種配置文件，簡易配置文件和主配置文件。

圖2 RIST協(xié)議配置文件

簡易配置文件的基礎(chǔ)流是基于標(biāo)準(zhǔn)RTP協(xié)議，且與非RTP設(shè)備也可適配，其余特性還包括：基于ARQ的數(shù)據(jù)包恢復(fù)（可以在50%的丟包率下完成恢復(fù)），支持組播協(xié)議傳輸以及多鏈接冗余路由，同時(shí)還支持ST 2022-1、-2：TS over RTP。

主配置文件在傳輸時(shí)可以將多個(gè)流結(jié)合到RIST Tunnel接口，簡化了繁瑣的IT配置，對于任何類型的IP數(shù)據(jù)也有可支持的選項(xiàng)。另外在數(shù)據(jù)加密時(shí)，主配置文件相較于簡易配置文件還提供可選擇的AES加密方式。除此之外，RIST協(xié)議還具有一些其他特性，例如通過刪除空包進(jìn)行頻帶優(yōu)化，支持高比特率操作等。

三．RIST協(xié)議特性 

RIST協(xié)議具有冗余特性、組播特性、加密特性、丟包重傳特性和兼容特性。

1．冗余特性

RIST協(xié)議在傳輸鏈路主備冗余設(shè)計(jì)上有鏈路聚合和無縫倒換兩種模式。由于廣電領(lǐng)域具有極高的安全播出特性，無縫倒換模式將得到更多的應(yīng)用，將主備路的數(shù)據(jù)流完全鏡像，當(dāng)一路存在問題時(shí)，另一路會無縫接管，畫面不會出現(xiàn)間斷、靜幀等問題。

2．組播特性

目前，基于信道編碼的傳輸協(xié)議中大多數(shù)不支持組播方式，而RIST協(xié)議既支持單播又支持組播，在簡化配置方面也有著顯著的優(yōu)勢。基于RIST Tunnel技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商會在公網(wǎng)中建立GRE管道適配組播傳輸，如果需要加密，則會配置IPsec Tunnel技術(shù)。在局域網(wǎng)環(huán)境下，RIST協(xié)議無需配置RIST Tunnel，就可以使用組播方式。RIST Tunnel方式具有server和client兩種配置屬性，類似于SRT協(xié)議中的listener和caller，在server端只需要1個(gè)公網(wǎng)地址。

在一些支持RIST協(xié)議產(chǎn)品中，還具備NAT方式，這樣就可以將一個(gè)公網(wǎng)地址映射出不同的地址，可以對未來的使用場景提供更為豐富的拓展。

3．加密特性

根據(jù)RIST Main Profile定義，分為PSK和DTLS兩種加密模式。眾所周知，DTLS是基于UDP協(xié)議的安全加密協(xié)議，具有身份驗(yàn)證和流加密兩個(gè)最為主要特性。所以，RIST協(xié)議在安全傳輸層面有其獨(dú)到之處。如圖3所示，為Main Profile的加密描述。

圖3 RIST Main Profile加密

4．丟包重傳特性

與SRT協(xié)議一樣，RIST協(xié)議一樣具有ARQ丟包重傳機(jī)制，在測試環(huán)境中，丟包率大于85%時(shí)，其未恢復(fù)數(shù)據(jù)依然為0。

5．兼容特性

隨著RIST協(xié)議的發(fā)展，兼容RIST的插件也日漸增長，例如目前廣泛應(yīng)用的抓包工具Wireshark以及視頻播放器VLC都增加了RIST協(xié)議插件，手機(jī)端APP公司larix broadcast，也是在其傳統(tǒng)的RTMP協(xié)議、SRT協(xié)議以外擴(kuò)展支持RIST協(xié)議。

四．RIST協(xié)議在廣電中的應(yīng)用

1.云制播

近年來廣電領(lǐng)域正在面向輕量化制作的轉(zhuǎn)型，未來云制播、云傳輸則成為了主流趨勢。針對云集群架構(gòu)中，虛擬化部署或容器部署就變得尤為重要。在實(shí)際測試中，其通過在云中部署了一臺虛擬機(jī)和一臺Docker應(yīng)用，最終通過測試發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)功能運(yùn)行正常，穩(wěn)定性較好。

新媒體或者融媒體云制播解決方案的核心是在云端進(jìn)行制作、播出，而RIST協(xié)議最好的應(yīng)用方式也是針對本地到云的穿越。與目前常用協(xié)議不同， RIST可以在公網(wǎng)使用組播、DTLS深度加密、超大丟包重傳及2022-7冗余倒換，這些功能都完美適配了廣電領(lǐng)域的云制播應(yīng)用場景。所以未來云制播應(yīng)用結(jié)合RIST協(xié)議傳輸將會是一套完整的應(yīng)用于廣電云制播解決方案。

2.遠(yuǎn)程制作

近年來隨著遠(yuǎn)程制作需求的不斷擴(kuò)張，廣電行業(yè)在畫面質(zhì)量、延時(shí)以及成本的考量中尋找最為平衡的方案。例如裸光纖加基帶傳輸?shù)姆桨笇⒀訒r(shí)和畫質(zhì)做到了極致，但經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商開裸光纖鏈路的成本也是極高的。JPEG組織推出的JPEG-XS淺壓解決方案，很好地解決了畫質(zhì)和延時(shí)問題，但同樣需要面對成本較高的問題。作為行業(yè)內(nèi)新標(biāo)準(zhǔn)，JPEG-XS支持的廠家產(chǎn)品有限，也是現(xiàn)階段的一個(gè)很大難題。而以H.264、H.265為代表的深壓縮方案,雖然對成本的要求較低，但卻對畫質(zhì)、延時(shí)挑戰(zhàn)較高。

如圖11所示，基于公網(wǎng)或者專線傳輸，通過一條5G邊緣計(jì)算專線和一條5G鏈路公網(wǎng)傳輸混合方式，以RIST封裝協(xié)議來進(jìn)行遠(yuǎn)程制作或者遠(yuǎn)程傳輸?shù)幕貍鳎冉档土藗鬏敵杀荆州^好的解決了畫質(zhì)和延時(shí)的問題。

圖4 RIST協(xié)議遠(yuǎn)程制作架構(gòu)

3.分發(fā)端

除了RIST協(xié)議在Contribution領(lǐng)域的應(yīng)用，其還在分發(fā)領(lǐng)域有著更為突出的應(yīng)用。試想一下，對應(yīng)OTT用戶，如果直接將低碼的業(yè)務(wù)流送至CDN進(jìn)行分發(fā)，勢必要在低碼流層面會面臨各種協(xié)議的轉(zhuǎn)換，如RIST、SRT、RTMP、 HLS等，結(jié)合上面制作的考量，如果用RIST協(xié)議進(jìn)行公網(wǎng)傳輸，很大的應(yīng)用場景則是RIST-HLS給CDN切片的協(xié)議轉(zhuǎn)換，當(dāng)然協(xié)議轉(zhuǎn)換種類不僅限于此。

除了點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式，RIST還支持點(diǎn)到多點(diǎn)以及多點(diǎn)到點(diǎn)的方式，可以將一種傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為不同傳輸協(xié)議，通過“failover”模式，可將不同傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換為一種傳輸協(xié)議，相當(dāng)于一個(gè)“多選一”的倒換開關(guān)。

最后結(jié)合前面提到的云架構(gòu)部署，一般的OTT用戶在部署CDN時(shí)會選擇在云中部署，RIST協(xié)議轉(zhuǎn)換產(chǎn)品就可以天然適配在云端部署，從而為用戶提供了最為方便的使用模式，同時(shí)也為以后的業(yè)務(wù)擴(kuò)展提供了最為靈活的方式。

五．RIST協(xié)議延時(shí)測試

RIST從封裝到解封裝，背靠背兩端延時(shí)大約在100ms左右，基于公網(wǎng)延時(shí)約為500ms左右。

我們在做基于Sienna云端制作和DVG協(xié)議轉(zhuǎn)換測試的時(shí)候，對RI S T的延時(shí)屬性進(jìn)行了測試。如下圖5所示，4K和高清信號通過部署在云端的Sienna系統(tǒng)進(jìn)行視音頻制作后，經(jīng)過同樣部署在云端的DVG協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，一路將SRT轉(zhuǎn)換為碼率6M的RTMP到手機(jī)端VLC，另一路將SRT轉(zhuǎn)換為碼率為40M的RIST到本地筆記本電腦，由于VLC不支持RIST協(xié)議，所以在本地DVG先將RIST轉(zhuǎn)換成RTP，再到本地筆記本VLC。經(jīng)過全鏈路延時(shí)測試得到RTMP到本地的延時(shí)為10.8s，RIST到本地的延時(shí)為5.8s。通過測試結(jié)果，我們可以看出RIST的延時(shí)低于當(dāng)下常用的RTMP協(xié)議。

圖5 RIST延時(shí)測試

六．總結(jié)與展望

現(xiàn)階段國外已經(jīng)有了一些關(guān)于RIST協(xié)議的應(yīng)用案例，例如Canal+非洲站、美國Pennsylvania Cable Network有線網(wǎng)、德國NRWision電視節(jié)目制作公司等，國內(nèi)廣電行業(yè)也有過一些基于RIST協(xié)議產(chǎn)品的嘗試。

隨著傳統(tǒng)廣電設(shè)備廠商支持RIST協(xié)議越來越多，未來RIST協(xié)議在廣播電視行業(yè)將會有更多的應(yīng)用和解決方案。 RIST也將成為繼SRT之后，另一個(gè)被值得關(guān)注的傳輸協(xié)議。B&P