BemTV: Modelo Híbrido para Transmissão de Vídeos ao Vivo utilizando Peer-to-Peer

Modelo Híbrido para Transmissão de Vídeosao Vivo utilizando Peer-‐to-‐Peer

http://bem.tv

Wednesday, May 7, 14

‣ Flávio Ribeiro‣ Engenheiro de Software (Globo.com - Webmedia)‣ Aluno de Mestrado/Pesquisador (TeleMídia Labs)‣ @flavioribeiro‣ http://flavioribeiro.com

Agenda

‣ Motivação‣ Background‣ Pesquisa‣ O que já foi feito?‣ Conclusão e Trabalhos Futuros‣ Referências

Motivação

‣ Crescimento da audiência na Internet & preferência dos usuários por consumo de conteúdo de vídeo

Motivação

‣ Red Bull Stratos 2012

‣ 8 milhões usuários simultâneos

Motivação

‣ Red Bull Stratos 2012

‣ 8 milhões usuários simultâneos

‣ FIFA Copa das Confederações 2013 para Brasileiros

‣ Quase meio milhão de usuários simultâneos

Motivação‣ Qualidade dos Vídeos disponibilizados na internet cresce

exponencialmente

Motivação‣ Qualidade dos Vídeos disponibilizados na internet cresce

exponencialmente

700#1200#

2006#FIFA#World#Cup## 2010#FIFA#World#Cup## 2014#FIFA#World#Cup#

Maximum'Delivered'Bitrate'

Bitrate#in#Kbps#

‣ Content Delivery Networks

Motivação

‣ Escalabilidade: CDNs escalam com a adição de pontos de presença (PoP’s)

Motivação

‣ Custo: O YouTube gasta 1 milhão de dólares por dia!

Motivação

‣ Qualidade da Experiência (QoE)

Motivação

Rebuffers by Region and Telecom Carrier at Brazil. Globo.com, 2013.

Motivação

‣ “4 out of 5 users abandon a video if it rebuffers during playback.” TubeMogul (December, 2009)

Video Stream Quality Impacts Viewer Behavior : Inferring Causality Using Quasi-Experimental Designs, KRISHNAN S. Shunmuga. A. IEEE/ACM Transactions on Networking. 2013.

Motivação‣ Startup Time x Abandonment Rate

Background

‣ Protocolos de Streaming Multimídia‣ RTMP x HTTP

Background

HTTP versus RTMP: Which way to Go and Why?, Cisco Whitepaper (October, 2011)

Background

RTP/RTSP/RTMP HTTP-Based

Mostly on top of UDP On top of HTTP

Specialized Media Servers Segmenter + Ordinary Web Servers

Low Delay High Delay

Tempo Assistido mais usuáriosna melhorqualidade

Qualidade Média

Quality of Experience Report. Globo.com, 2013.

Background

‣ Protocolos de Streaming Multimídia‣ Protocolo baseado em HTTP

Background

video está segmentado!

Background

‣ HTTP Caching r

Background

‣ HTTP Caching r

‣ Transparent Proxies r

Background

$ curl -I "http://hls.glbvid.com/new/tvg/tvg_264/tvg_1372204662819_1372204662819_1219.ts" HTTP/1.1 200 OKServer: nginxDate:Wed, 26 Jun 2013 01:19:34 GMTContent-Type: video/mp2tContent-Length: 172584Connection: keep-aliveLast-Modified:Wed, 26 Jun 2013 01:19:04 GMT Expires:Wed, 26 Jun 2013 01:24:14 GMT Cache-Control: public

‣ HTTP Caching r

‣ Transparent Proxies r

‣ Delay Introduction s

Background

‣ HTTP Dynamic Streaming (HDS) by Adobe

‣ HTTP Live Streaming (HLS) by Apple (IETF Draft)

‣ Smooth Streaming by Microsoft

‣ DASH by MPEG

Background

‣ HTTP Dynamic Streaming (HDS) by Adobe

‣ HTTP Live Streaming (HLS) by Apple (IETF Draft)

‣ Smooth Streaming by Microsoft

‣ DASH by MPEG

Background

‣ Peer-to-Peer‣ Conceito de Arquitetura de Sistemas Distribuídos

Background

‣ Peer-to-Peer‣ Conceito de Arquitetura de Sistemas Distribuídos‣ P2P Puro

Background

‣ Peer-to-Peer‣ Conceito de Arquitetura de Sistemas Distribuídos‣ P2P Híbrido

‣ Peer-to-Peer‣ PPLive, PPStream, CoolStreaming, ZIGZAG,

PRIME, AnySee, HotStreaming, SplitStream, Chunkspread, DirectedPush, TURIN, Octoshape

Background

‣ Peer-to-Peer‣ PPLive, PPStream, CoolStreaming, ZIGZAG,

PRIME, AnySee, HotStreaming, SplitStream, Chunkspread, DirectedPush, TURIN, Octoshape

Background

‣ WebRTC

Background

‣ WebRTC

Background

‣ WebRTC

Background

‣ WebRTC‣ PeerConnection API‣ MediaStream API‣ DataChannel API

Background

‣ WebRTC

Background

‣ WebRTC

Background

Pesquisa

“In p2p systems, the higher quantity of active peers, the better delivery service works.

DUYEN HOA HA, A novel Hybrid CDN-P2P mechanism for Effective real-time media streaming

Pesquisa

“Data delivery is better in broadcast based systems (...),but as the user volume for dynamic content increases,internet scale search and data delivery using peer-to-peersystems beats any broadcast based system.

KAVYA LAKSHMI SUDHEERA, Dynamic P2P Streaming Using Delaunay Edges

Pesquisa

“Peer-assisted data sharing can reduce the network costby dramatically decreasing download bandwidth of content servers up to 96%.

SEONGHO CHO, Playback Latency Reduction for Internet Live Video Services in CDN-P2P Hybrid Architecture

Pesquisa

‣ Propor Arquitetura P2P/CDN Híbrida para Distribuição de Vídeo ao Vivo utilizando WebRTC‣ Evita a necessidade da instalação de plugins de terceiros

‣ Usa os poderes do peer-to-peer para escoar os chunks de vídeo entre os nós (usuários)

‣ Diminui o custo da transmissão

Pesquisa

A Hybrid Peer-to-Peer/CDN Model for Live Video Distribution

O que já foi feito?

‣ Troca de chunks de vídeo entre peers utilizando HTTP Live Streaming (HLS) e WebRTC

http://bem.tv/demo.html

205/44 246/49

157/115

‣ Conceito de “enxame” & matching de nós (usuários)

‣ Geolocalização + Provedor de Internet

http://server.bem.tv/room

‣ Protocolo minimalista de sinalização e troca de chunks

CA needs chunk bbb_3.ts

<A> DESIRE:bbb_3.ts

checking if have bbb_3.ts

<A> DESIRE:bbb_3.ts

checking if have bbb_3.ts

<A> DESIRE:bbb_3.ts

have bbb_3.ts!

<A> DESIRE:bbb_3.ts

<B-A> DESACK:bbb_3.ts

<C-A> DESACK:bbb_3.ts

<A> DESIRE:bbb_3.ts

choosing the best peer

<A> DESIRE:bbb_3.ts

C is the best!

<A> DESIRE:bbb_3.ts

<A-C> REQ:bbb_3.ts

<A> DESIRE:bbb_3.ts

<A-C> REQ:bbb_3.ts

<C-A> OFFER:bbb_3.ts:<blob>

<A> DESIRE:bbb_3.ts

<A-C> REQ:bbb_3.ts

A have chunk bbb_3.ts!

<A> DESIRE:bbb_3.ts

<A-C> REQ:bbb_3.ts

timeout? go to CDN

‣ Primeiros Experimentos

‣ 10 Apple MacBooks White (2GB SDRAM)

‣ Mozila Firefox 27.1 (WebRTC compatible)

‣ Mesmo roteador Wi-Fi (10/100Mbps)

‣ Video

‣ Chunks com 5 segundos de duração

‣ 600 Kbps de bitrate (qualidade)

‣ CDN + Room Discoverer + P2P Signaling Server

‣ 1 server with 512MB of SDRAM em NY

‣ Primeiros Experimentos

‣ Resultado

1" 3" 5" 7" 9" 11" 13" 15" 17" 19" 21" 23" 25" 27" 29" 31" 33" 35" 37" 39" 41" 43" 45" 47" 49" 51" 53" 55" 57" 59"

Minute'

CDN.only'x'CDN.P2P'Requests'per'minute'

CDN/only" CDN/P2P"

‣ Resultado

‣ CDN-only: 7457 requests para a CDN

‣ CDN-P2P: 4482 requests para a CDN

‣ Resultado

‣ CDN-only: 7457 requests para a CDN

‣ CDN-P2P: 4482 requests para a CDN

‣ Redução de 39.98%

Conclusão e Trabalhos Futuros

‣ Nossa abordagem é promissora!

‣ Melhorias:

‣ Convergência de Peers e Over Swarming

‣ Reputation, Partnership, Leader Election

‣ Protocolo de troca de chunks de vídeo

‣ Segurança do Conteúdo

‣ Poisoned Chunks

‣ DoS Starvation

http://bem.tvhttp://github.com/flavioribeiro/bemtv

http://talentos.globo.com

http://opensource.globo.com

http://bem.tvhttp://github.com/flavioribeiro/bemtv

http://talentos.globo.com

http://opensource.globo.com

‣ Dynamic Clustering in Delaunay-Based P2P Networked Virtual Environments. Matteo Varvello. http://www.eurecom.fr/fr/publication/2682/download/rs-publi-2682.pdf

‣ GoDel: Delaunay Overlays in P2P Networks via Gossip. Ranieri Baraglia. http://hpc.isti.cnr.it/~dazzi/pdf/Baraglia12P2Pgodel.pdf

References

‣ Dynamic P2P Streaming Using Delaunay Edges. Kavya Lakshmi Sudheera. http://www.ijera.com/papers/Vol3_issue6/FF36968971.pdf

‣ Optimized P2P Streaming Services with Delaunay Triangulation protocol. T. Hemanth. http://rspublication.com/ijeted/jan13/1.pdf

‣ TreeP: A Tree Based P2P Network Architecture. Benoit Hudzia. http://arxiv.org/pdf/cs/0608118.pdf

‣ Mesh or Multiple-Tree: A Comparative Study of Live P2P Streaming Approaches. Nazanin Magharei. http://mirage.cs.uoregon.edu/pub/infocom07-treemesh.pdf

‣ How Netflix Architects for Survival. Jeremy Edberg. http://www.infoq.com/presentations/netflix-architecture-resilience

References

‣ http://gigaom.com/2009/12/10/4-out-of-5-viewers-leave-if-a-stream-buffers-once/

‣ https://people.cs.umass.edu/~ramesh/Site/HOME_files/imc208-krishnan.pdf

‣ http://www.ccs.neu.edu/home/cbw/4700/papers/p225.pdf

‣ http://www.bth.se/fou/cuppsats.nsf/all/16d53c7e6e725222c1257b01003764f3/$file/BTH2012Guniganti.pdf

‣ http://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/video/as5100-series-media-processor/white_paper_c11-675935.pdf

‣ http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-ppsp-survey-06#page-6

References

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