Was sind Streaming-Protokolle? Wie arbeiten Sie?

Streaming-Protokolle sind für die Bereitstellung von Videoinhalten über das Internet unerlässlich. Sie bestimmen, wie Videodaten vom Server zum Gerät des Betrachters übertragen werden, und wirken sich auf die Qualität und Zuverlässigkeit des Wiedergabeerlebnisses aus.
15. Oktober 2023
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Protokoll gelesen

Haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, wie Sie durch Investitionen in Streaming zu den Strategien Ihres Unternehmens beitragen können? Technologie wird zunehmend für verschiedene Zwecke eingesetzt: Telearbeit, Schulungen, Kurse, Unterhaltung und Verkauf und viele andere. 

Die meisten von uns verbringen kaum einen Tag ohne das Ansehen von Streaming-Videos. Die zunehmende Beliebtheit dieses Verbraucherverhaltens gegenüber Inhalten ist auf die Verfügbarkeit von Video-Streaming-Protokollen zurückzuführen.

Streaming-Videoprotokolle sind spezielle standardisierte Regeln und Methoden, die Videodateien in kleinere Teile zerlegen, um sie dem Endbenutzer zur erneuten Zusammenstellung und Anzeige bereitzustellen.

Dateien müssen für den Transport komprimiert werden; Dieser Prozess wird mithilfe eines „CodecB. das gängigste H.264. Bevor Dateien übertragen werden können, müssen sie zusätzlich in einem „Containerformat“ wie .mp4 oder .avi gespeichert werden.

 Die Quelle der Videodatei kann bei einer Live-Übertragung direkt von der Kamera des übertragenden Benutzers oder bei Video-on-Demand (VoD) aus statischen Dateien stammen.

Entwicklung von Streaming-Videoprotokollen

Da die Nachfrage nach Video-Streaming weiter wächst, auch dank der zunehmenden Verbreitung des Internets, nimmt auch die Zahl der Video-Streaming-Plattformen zu. In den 1990er Jahren beschränkte sich Streaming meist auf Sportübertragungen; In den 2000er Jahren begann die Technologie mit Flash und RTMP-basiertem Streaming durchzustarten. In den 2010er Jahren kamen dann YouTube, Netflix und andere Plattformen hinzu. 

Live-Streaming als Format erlebte Mitte der 2010er-Jahre einen Aufschwung, kurz darauf kamen Periscope und Facebook Live auf den Markt.

Der Video-Streaming-Markt ist heute lebendig und verfügt über mehrere Plattformen, Anbieter und Einsatzmöglichkeiten, darunter Live-Audio-, Film- und Spiele-Streaming. Im Zuge dieser Entwicklungen haben sich auch die Möglichkeiten der Video-Streaming-Protokolle erweitert.

Was sind die beliebtesten Video-Streaming-Protokolle?

Heutzutage gibt es mehrere Video-Streaming-Protokolle. Einige von ihnen können als veraltete Standards bezeichnet werden, sie gelten jedoch weiterhin. Andere hingegen entwickeln sich rasant, vor allem aufgrund von Open Source. 

Einige der Protokolle sind relativ neu und es wird einige Zeit dauern, bis sie sich durchsetzen, aber sie haben das größte Potenzial, das Video-Streaming-Muster der Zukunft zu prägen. Nicht alle Protokolle unterstützen die gleichen Codecs.

Im Folgenden betrachten wir die häufigsten davon.

HTTP Live Streaming (HLS)

HLS ist heute das am häufigsten verwendete Protokoll für Streaming. Apple hat es ursprünglich im Jahr 2009 im Rahmen des Kampfes gegen das Flash-Format im iPhone veröffentlicht. Dieses Protokoll ist mit vielen Geräten kompatibel, von Desktop-Browsern, Smart-TVs, Set-Top-Boxen und Android- und iOS-Mobilgeräten bis hin zu HTML5-basierten Videoplayern. Dies ermöglicht es Streaming-Unternehmen natürlich, ein möglichst breites Publikum zu erreichen.

HLS unterstützt auch adaptives Bitraten-Streaming. Dabei handelt es sich um eine Technologie, die eine dynamische Videobereitstellung ermöglicht, um Endbenutzern die beste Videoqualität zu bieten.

Der einzige gravierende Nachteil des HLS-Protokolls ist seine erhebliche Verzögerung. Unter Latenz versteht man die Zeit, die der bereitgestellte Inhalt benötigt, um von der Quelle zum angeforderten Ort und zurück zu gelangen, insbesondere wenn große Datenmengen übertragen werden.

Dynamisches adaptives Streaming über HTTP (MPEG-DASH)

MPEG-DASH ist eines der neuesten Streaming-Protokolle, das von der Moving Pictures Expert Group (MPEG) als Alternative zum HLS-Standard entwickelt wurde. Es handelt sich um einen Open-Source-Standard, der für jeden Audio- oder Videocodec konfiguriert werden kann.

Wie HLS unterstützt MPEG-DASH adaptives Bitraten-Streaming, sodass Zuschauer Videos in höchster Qualität empfangen können, abhängig von der Ebene, die ihr Netzwerk unterstützen kann.

WebRTC

WebRTC ist ebenfalls ein Open-Source-Projekt, das darauf abzielt, Streaming mit Echtzeitantwort bereitzustellen. Ursprünglich ausschließlich für VoIP-Anwendungen entwickelt, wurde es nach dem Kauf durch Google in Video-Chat- und Konferenzanwendungen populär. 

WebRTC

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Einige der heute gängigsten Verbraucheranwendungen wie Google Meet, Discord, Houseparty, Gotomeeting, WhatsApp und Messenger verwenden das WebRTC-Protokoll.

Das Besondere an WebRTC ist, dass es auf Peer-to-Peer-Streaming basiert. Diese Methode kann als bevorzugte Lösung bezeichnet werden, wenn beim Streaming eine geringe Latenz erforderlich ist.

Übertragungszuverlässigkeit und -sicherheit (SRT)

SRT ist ein weiteres Open-Source-Protokoll, das vom Streaming-Technologieanbieter Haivision entwickelt wurde. Dieses Protokoll ist das bevorzugte Protokoll für Mitglieder der SRT Alliance: einer Unternehmensgruppe, zu der Technologie- und Telekommunikationsanbieter gehören. Die Hauptvorteile, für die SRT bekannt ist, sind Sicherheit, Zuverlässigkeit, hohe Kompatibilität und Streaming mit geringer Latenz.

SRT kann auch bei instabilen Netzwerkbedingungen qualitativ hochwertige Videos streamen. Es ist außerdem unabhängig von einem einzelnen Codec und kann daher mit jedem Audio- oder Video-Codec verwendet werden.

Echtzeit-Messaging-Protokoll (RTMP)

RTMP ist ein Protokoll, das vielen bereits bekannt ist. Es wurde von Macromedia (heute Adobe) entwickelt, um Audio- und Videodateien zwischen einem Streaming-Server und Adobe Flash Player zu übertragen. 

Mit dem Auslaufen von Flash im Jahr 2020 geht es jedoch weniger um die Bereitstellung von Videoinhalten als vielmehr um das Hochladen von Live-Streams auf die Plattform über RTMP-fähige Encoder. Das bedeutet, dass der Videostream vom Encoder über das RTMP-Protokoll an die Streaming-Plattform gesendet und dann über das Standard-HLS-Protokoll an den Endbenutzer geliefert wird.

Echtzeit-Streaming-Protokoll (RTSP)

RTSP ist ein weiteres Legacy-Protokoll, das für die Unterhaltungsindustrie entwickelt wurde und hauptsächlich zum Aufbau und zur Verwaltung von Multimedia-Sitzungen zwischen Endpunkten verwendet wird. Obwohl es dem HLS-Protokoll ähnelt, hilft es nicht bei der Übertragung von Echtzeit-Streaming-Daten.

Was ist TSP?

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 RTSP-Server müssen mit RTP und anderen Protokollen zusammenarbeiten, um ihre Streaming-Aufgaben auszuführen.

Es gibt einen Teil der ...

Obwohl Streaming mit geringer Latenz unterstützt wird, kann die Inkompatibilität mit den meisten Standardgeräten und Browsern ein Problem sein. Man kann es sich als ein Protokoll vorstellen, das einer ausgewählten Gruppe kleiner Zielgruppen von einem dedizierten Server aus Streaming mit geringer Latenz bereitstellen kann. 

Da die meisten IP-Kameras immer noch RTSP unterstützen, ist es immer noch der Standard in Überwachungs- und Videoüberwachungssystemen.

Was ist der Unterschied zwischen RTSP und RTMP?

Das Real-Time Messaging Protocol (RTMP) ist eine Technologie, die mit dem Transmission Control Protocol (TCP) arbeitet. Wie RTSP wurde es ursprünglich für die Übertragung von Audio-, Video- und anderen Daten in Echtzeit entwickelt. Seine TCP-Kompatibilität ermöglicht eine erweiterte Kommunikation zwischen dem Aufnahmegerät und dem Server, an den die Daten übertragen werden. Benutzer können über ihre Aufnahmegeräte einen konsistenten und zuverlässigen Stream genießen.

RTMP wird häufig als Protokoll für Live-Streaming-Plattformen verwendet. Es wandelt Streams in abspielbare Formate um, indem es kostengünstige Encoder nutzt.

RTSP und RTMP haben viele gemeinsame Merkmale und konkurrieren nicht. Die Entscheidung, das eine oder das andere zu verwenden, hängt von den Anforderungen Ihrer Plattform und des Streaming-Betriebs im Allgemeinen ab.

Das Besondere an RTMP und RTSP ist, dass sie beide eine geringe Latenz haben und Streams steuern können, indem sie Medien auf Abruf in Echtzeit über eine stabile Verbindung bereitstellen.

RTSP eignet sich jedoch perfekt als günstigere und einfachere Streaming-Alternative. Aufgrund seiner weit verbreiteten Verwendung durch Ingenieure, als RTMP noch als proprietäre Technologie isoliert war, entwickelte es sich erheblich. Wie bereits erwähnt, ist RTSP bei den meisten IP-Kameras die Standardeinstellung. Es eignet sich hervorragend für lokalisierte Streams und als Eingabe für Konferenz- oder Überwachungssysteme.

Was ist RTSP für WebRTC?

RTSP ist zwar vorteilhaft, hat aber auch Nachteile. Streams sollten für eine benutzerfreundlichere Wiedergabe neu gepackt werden. Leider kann dies jedoch zu Latenzproblemen führen, die zu Verzögerungen führen können. Angesichts des kritischen Einsatzes von IP-Kameras in äußerst kritischen Überwachungssituationen ist es wichtig, dass Sie Latenzprobleme überwinden können, um eine gestochen scharfe Wiedergabe zu ermöglichen, bei der Sie erkennen können, was auf Ihrem Bildschirm passiert.

Eine der besten Möglichkeiten, eine bessere Videobereitstellung zu gewährleisten, ist die Verwendung von Web Real-Time Communications (WebRTC). Diese API hat die Streaming-Szene überschritten, indem sie RTSP-Feeds in Echtzeit-Streams konvertiert, die in klarer Qualität und ohne Wiedergabeprobleme angezeigt werden.

WebRTC ist mit den meisten Browsern kompatibel und sorgt für eine Bereitstellung in weniger als einer Sekunde. Es bietet ein konsistenteres Seherlebnis als RTSP, was zu einer Latenz von bis zu 20 Sekunden führen kann.

WebRTC funktioniert durch die Weiterleitung von RTSP-Inhalten. Ihre Anwendung unterstreicht, wie wichtig es ist, mit einem effektiven Medienserver zusammenzuarbeiten, um Ihren IP-Kamera-Stream aufzunehmen und ihn in WebRTC neu zu packen. Sie können jederzeit auf die URL Ihrer im Internet gehosteten Wiedergabeseite zugreifen.

RTSP: Ein detaillierter Blick

RTSP verwendet Befehle, um Anfragen vom Client an den Server zu senden. Dies alles ist Teil der Steuerung und Aushandlung von Medienströmen.

Es gibt einen Teil der ...RTSP verwendet die folgenden Befehle:

  • Optionen 
  • Bekannt geben 
  • Beschreiben 
  • Einrichtung 
  • Play
  • Pause 
  • Rekord 
  • Umleiten 

Diese werden so abgestimmt, dass die Medien optimal präsentiert werden. Benutzer können über einen generierten Link auf die Inhalte zugreifen, wenn die Daten auf den Server übertragen und neu verpackt werden. Die Möglichkeit, Dateien bei Bedarf abzuspielen, ohne sie physisch auf Ihrem Gerät zu speichern, ist einer der Hauptgründe, warum RTSP weiterhin eine herausragende Rolle in der Streaming-Welt spielen wird.

RTSP verwendet die folgenden Audio- und Video-Codecs:

  • AAC, AAC-LC, MP3, Speed, Vorbis, Opus und HE-AAC+ v1 und v2
  • H.265, VP9, ​​VP8, H.264

Als Protokollsystem wird RTSP selten für die Wiedergabe verwendet, da es nicht für die Erstellung einer physischen Datei formatiert ist, die auf einem Gerät abgespielt werden kann. Es ist jedoch mit dem Quicktime Player, 3Gpp-kompatiblen Mobilgeräten und dem VLC Media Player kompatibel.

RTSP eignet sich hervorragend für Streaming mit geringer Latenz, ist jedoch nicht für Erlebnisqualität und Skalierbarkeit optimiert. Aus diesem Grund wird adaptives Bitraten-Streaming auch in anderen Zusammenhängen häufig verwendet, insbesondere wenn IP-Kameras nicht in Betrieb sind.

Unterschiede zwischen Live- und On-Demand-Streaming

VOD 2023

Die bei der Streaming-Übertragung verwendeten Protokolle und Encoder können auf zwei verschiedene Arten erstellt werden. Auch die Kombination der beiden Modelle stellt in der Regel eine vollständige Strategie zur Bereitstellung von Inhalten für Kunden dar.

Beim Live-Streaming wird das erzeugte Signal in Echtzeit an die Öffentlichkeit gesendet. In diesem Fall ist keine Lagerung erforderlich. Audio und Video werden mit dem Encoder erfasst und konvertiert und dann direkt über das Internet von Servern gestreamt.

Bei On-Demand erfolgt die Übertragung auf Abruf. In diesem Fall werden die aufgezeichneten Inhalte (z. B. Videolektionen oder Podcasts) auf Servern gespeichert. Sobald der Verbraucher auf „Play“ drückt, wird der Stream dieser Datei sofort abgespielt. Und das alles mit geringer Latenz.

Was sollte ich bei der Auswahl eines Video-Streaming-Protokolls beachten?

Die Wahl des Video-Streaming-Protokolls hängt von bestimmten Faktoren ab, die für Ihre Geschäftsanforderungen wichtig sein können. Möglicherweise möchten Sie ein möglichst breites Publikum erreichen oder die Latenz minimieren. Natürlich müssen Sie auf die Sicherheit und Vertraulichkeit der Streams achten.

Nachfolgend finden Sie eine grobe Anleitung, wie Sie anhand dieser Faktoren eine Auswahl treffen können.

Kompatibilität

Wenn Sie mit Streaming-Inhalten ein möglichst breites Publikum erreichen möchten, reicht ein Protokoll aus, das mit den meisten Geräten, Plattformen und Browsern kompatibel ist. HLS ist in diesem Fall die beste Option. Das Protokoll kann es im Zweifelsfall sogar als Standardlösung auswählen.

Verzögerung

HLS bietet die umfassendste Abdeckung für Streaming, führt jedoch zu der höchsten Latenz im Übertragungsprozess. RTMP bietet Streams mit geringer Latenz, ist jedoch nicht mit HTML5-Videoplayern kompatibel. 

SRT unterstützt Streams mit geringer Latenz, während WebRTC Echtzeitlatenz bietet. Wenn Sie sich für eine dieser Optionen entscheiden, beachten Sie, dass die Reichweite Ihres Publikums gefährdet sein kann, da diese Protokolle in der Streaming-Technologieumgebung weniger weit verbreitet sind.

Wenn Sie weder bei der Abdeckung noch bei der Latenz Kompromisse eingehen können, besteht eine Option in dieser Situation darin, das HLS-Protokoll zu verwenden. Somit entscheiden Sie sich für beschleunigte Multimedia-Inhalte und können mit extrem geringer Latenz streamen.

Datenschutz & Sicherheit

Wenn es vor allem darum geht, die Integrität und Sicherheit der Streams auf dem Weg zum Endbenutzer zu gewährleisten, lohnt es sich, ein Protokoll zu verwenden, das Sicherheitsfunktionen bereitstellt. Die meisten Protokolle, einschließlich des weit verbreiteten HLS-Standards, bieten sicheres Streaming, aber SRT ist das Protokoll mit den besten Sicherheits- und Datenschutzfunktionen seiner Klasse.

Adaptive Bitrate

Wie bereits erwähnt, ermöglicht die adaptive Bitrate die bestmögliche Videoqualität basierend auf Netzwerk-, Geräte- und Endbenutzer-Softwarefunktionen. HLS und MPEG-DASH sind die Protokolle, die diese Funktion unterstützen. Um mehr über adaptives Bitraten-Streaming zu erfahren, können Sie unseren Blog lesen. 

Entwicklung erfolgreicher Multimedia-Anwendungen

Medienanwendung entwickeln

Wenn Sie planen, Ihre eigene Videoplattform zu entwickeln, sollten Sie Folgendes berücksichtigen:

  1. Die mit der Infrastruktur verbundenen Kosten
  2. Transcoding
  3. Bereitstellung und Wiedergabe von Inhalten im Voraus. 

Ziehen Sie in einem solchen Fall ein cloudbasiertes VoD-Content-Management-System oder eine All-in-One-Echtzeit-Streaming-Lösung in Betracht, die den Empfang, die Verwaltung, die Verarbeitung, die Veröffentlichung und andere Aspekte des Video-Streamings auf einer einzigen Plattform integriert.

Die Entwicklung erfolgreicher Multimedia-Anwendungen für das Internet ist eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe. Die meisten aktuellen Streaming-Protokolle basieren entweder auf TCP oder UDP. Beide haben Vor- und Nachteile. 

TCP bietet zuverlässigen Dienst, Paketneuübertragung sowie Überlastungs- und Flusskontrolle. Während ein zuverlässiger Dienst wünschenswert ist, geht er im Fall von TCP mit Nachteilen wie erhöhter Latenz und Drosselung des Durchsatzes einher.

In jeder Phase des Paketverlusts verringert TCP durch seine Überlastungskontrolle die Übertragungsrate. Danach steigt die Übertragungsrate allmählich an, bis ein neuer Paketverlust auftritt. Aus diesem Grund vermeiden wir die Verwendung von TCP für Echtzeit-Streaming-Anwendungen. 

Daher war UDP das gewählte Transportprotokoll für Echtzeitanwendungen wie RTP und RTCP, obwohl es nicht zuverlässig ist und keine Überlastungskontrolle bietet. Multicasting-Techniken können Live-Audio und -Video effizient an viele Empfänger verteilen. 

Einige Techniken, die derzeit zur Verbesserung der Streaming-Qualität eingesetzt werden, sind:

  1.  Verzögern Sie die Wiedergabe des Empfängers um einhundert Millisekunden, um die Auswirkungen von Jitter zu verringern
  2. Verwenden Sie Audio und Video über UDP, um einen langsamen TCP-Start zu vermeiden. 
  3. Erfassen Sie Daten während der Wiedergabe gespeicherter Medien vorab. 
  4. Übermitteln Sie redundante Informationen, um Verluste auszugleichen.

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  • Alle Pakete erhalten den gleichen Service mit bester Leistung.
  • Bei mäßig überlasteten Verbindungen kann die Qualität der Sprach- und Videoübertragung unzumutbare Werte erreichen. 

Zusammenfassung

In diesem Artikel haben wir über einige Protokolle gesprochen, die die Ausführung von Multimediaanwendungen über Netzwerke ermöglichen, in denen aktuelle Protokolle Schwierigkeiten haben, die notwendigen Eigenschaften für das ordnungsgemäße Funktionieren dieser Anwendungen bereitzustellen. Für aktuelle Herausforderungen gibt es mehrere Lösungen mit sehr unterschiedlichen Mechanismen. Mehrere Datenquellen, selektives Verwerfen von Paketen, Überlastungskontrolle, Redundanz bei der Datenübertragung, Paketweiterleitung und Weiterleitung mehrerer Pakete sind nur einige Tools der neuen Streaming-Protokolle

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At TeyutoWir bieten die gängigsten Streaming-Protokolle an, einschließlich RTMP für die Eingabe und Ausgabe von HLS und Dash, um den Zuschauern auf einer Vielzahl von Geräten und Plattformen das bestmögliche Videowiedergabeerlebnis zu gewährleisten. 

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Marcello Violini
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