Autohomeの「Live Wireless (4G) Backpack」がQiniu Cloud「2019 Creative Hardware Product Award」を受賞

最近、上海でQiniu Cloudの「2019 Creative Hardware Product Award」が発表されました。 Autohome の「Live Wireless (4G) Backpack」プロジェクトは、その卓越した創造性と優れたデザイン実践によりこの賞を受賞しました。

プロジェクトの背景:
ライブストリーミングは、今日ではもはや新しい概念ではありません。さまざまな種類のライブストリーミングが私たちの生活のあらゆる側面に登場しています。ライブストリーミングの人気により、一方では十分に大きな視聴者グループが蓄積され、他方ではライブストリーミング自体の品質に対する要求も高まっています。
中でも、屋外での生放送や、大規模なイベント展示会場での生放送は、生放送ネットワーク環境によって制限されることが多いです。信号が弱い、帯域幅が不十分、ネットワークが不安定などの状況により、ビデオが遅延したり、停止したり、視聴できない場合もあります。高品質でスムーズなライブ放送体験を提供するには、ストリーミングネットワークに極めて高い技術要件が求められます。
（図1：Autohomeの内部、ハッカソンのポスター）
ハッカソンの概念は、Google、Facebook、Microsoftなどのアメリカ企業が行ってきた社内プログラミングの伝統から生まれました。 Autohome Hackathon は、そのコンセプトと企業独自の特徴を組み合わせて、従業員がアイデアを現実のものにするためのプラットフォームを提供します。同社のダークホース文化は、「革新と研究開発の雰囲気を作り出し、従業員の創造性を刺激し、オタク文化を形成すること」です。このイベントのハイライトは、全員が協力して数日以内にアプリケーションやアプリを作成したことです。このイベントの本質は、エンジニアが自分の好きなことを好きな方法で実行でき、プログラミングプロセスが自由かつ制限なく実行できることでした。世界中でハッカソンが、コミュニケーション、学習、革新、ベンチャーキャピタルの誘致のための新しい方法となっています。「Live Wireless (4G) Backpack」プロジェクトは、Autohome Hackathon の技術革新文化から生まれました。その後、R&Dエンジニアによって継続的に革新、最適化、改善が行われ、最終的に製品は生産され、使用されるようになり、インテリジェントなエンパワーメントと継続的な革新の競争精神を完全に体現しました。
製品紹介:
Autohome の「ライブワイヤレス (4G) バックパック」は、4G マルチカード集約技術を使用して途切れや歪みを回避し、プロフェッショナルな放送レベルのビデオ伝送を実現します。撮影現場の複雑な状況に合わせて、複雑な操作をすることなく簡単にライブ放送を開始できます。複数のライブストリームには、携帯電話、タブレット、ドローン、その他のライブデバイスが含まれており、ローカルディレクターのコンソールから管理して、特殊効果、字幕、ピクチャーインピクチャーなどの二次編集を完了できます。
従来のソリューションと比較すると、低コスト、長いバッテリー寿命、優れた操作提案、優れた携帯性などの利点があります。特に、マルチカード融合技術の使用により、ライブ放送における最も重要なデータ伝送の問題が解決されます。現在、この製品は、屋外HDライブ伝送、ドローンHDライブ伝送、マラソンライブ伝送、ニュース編集ライブ伝送、自動車ショーライブ伝送、旅行者ライブイベント伝送、展示会ライブ伝送、企業年次総会ライブ伝送などのシナリオで広く使用され、高い評価を受けています。
（図2：ドローン空撮効果図）
（図3：ドローンの遠隔操作の視点）技術原理：
Autohome の「Live Wireless (4G) Backpack」は、ビデオ伝送集約技術を使用して、複数のオペレータの 4G カードのネットワークを重ね合わせてビデオを伝送します。これにより、ネットワーク環境が悪い場合でも、複数のカードを重ねることでネットワークの安定性を高めることができます。
このようにして、高品質のリアルタイムビデオが Qiniu Cloud に送信され、処理されます。 Qiniu Cloudが提供するインテリジェントマルチメディアサービスは、ビデオフレームの抽出、コンテンツのセキュリティレビュー、カバー合成、素材の再生生成などの機能を実現し、Qiniu Cloud CDNを介して新しいメディアライブブロードキャストプラットフォームにプッシュすることで、いつでもどこでも高解像度で途切れのないライブブロードキャストを実現します。（図4：4Gバックパックネットワークの概略図）主要技術の共有：
1. ネットワーク伝送はUDP伝送プロトコルを採用します。 TCP が放棄されるのは、接続を確立するためのハンドシェイク遅延が大きく、弱いネットワークの切断を迅速に認識して再接続できないためです。たとえば、3 ウェイハンドシェイクによって発生する TCP 接続確立の遅延、TLS フルハンドシェイクの確立には少なくとも 2 RTT が必要であり、簡易ハンドシェイクでは 1 RTT のハンドシェイク遅延が必要です。多くの短い接続シナリオでは、このようなハンドシェイク遅延は大きな影響を及ぼし、排除することはできません。
2. ヘッドオブラインノンブロッキング。ヘッドオブラインブロッキングは主に TCP プロトコルの信頼性メカニズムによって導入されます。 TCP はシーケンス番号を使用してデータの順序を識別します。データは順番に処理する必要があります。前のデータが失われると、後続のデータが到着してもアプリケーション層に処理の通知が届きません。 UDP 自体には接続の概念がなく、3 ウェイハンドシェイクを必要としないため、接続確立のためのハンドシェイク遅延が最適化されます。同時に、TCP のような信頼性、TLS セキュリティ、HTTP2 の同時実行性をアプリケーションレベル (プライベートトランスポート層) で実装し、オペレーティングシステムや中間デバイスの制限を完全に回避します。
3. 輻輳制御の改善プラグ可能なアプリケーションレベルの輻輳制御を使用します。 TCP は、信頼性を確保するために、バイトベースのシーケンス番号と Ack を使用してメッセージが順番に到着したことを確認します。プライベートプロトコルも信頼性の高いプロトコルです。 TCP シーケンス番号の代わりにパケット番号を使用し、各パケット番号は厳密に増加します。つまり、パケット N が失われた場合でも、再送されたパケット N のパケット番号は N ではなく、N より大きい値になります。TCP の場合、再送されたセグメントのシーケンス番号は、元のセグメントのシーケンス番号から変更されません。まさにこの機能のせいで、TCP 再送信の曖昧さの問題が発生します。
4. より多くの Ack ブロック: プライベートプロトコルバッファープールは、複数の Ack ブロックを同時に提供できます。パケット損失率の高いネットワークでは、Ack ブロックを増やすとネットワークの回復速度が向上し、再送信の量を減らすことができます。
5. Ack遅延時間プライベートプロトコルの RTT は、受信時間 - 送信時間 - ACK 遅延時間に等しくなります。フロー制御は TCP とは少し異なります。信頼性を確保するために、右にスライドするウィンドウの左端の長さは、確認されたバイト数によって異なります。途中でパケットロスが発生した場合、より大きなシーケンス番号を持つセグメントを受信しても、ウィンドウはこのシーケンス番号を超えることはできません。しかし、プライベートプロトコルは異なります。以前に受信されていないパケットがある場合でも、そのスライディングは受信したオフセットバイトの最大数にのみ依存します。
6. FEC（前方誤り訂正）さらに伝送速度を上げるために、下位層プロトコルでは前方誤り訂正技術 FEC (正式名称: Forward Error Correction) を使用し、データ通信の信頼性を高める手法を採用しています。一方向通信チャネルでは、エラーが検出されると、受信者は送信を要求する権利を失います。 FEC は、データとともに冗長情報を送信する方法であり、送信中にエラーが発生した場合に受信側がデータを再構築できるようにします。
7. アクセス層で仮想 WiFi デバイスを使用し、ネットワーク透過アクセスを使用します。ユーザーデータを変更することなく、すべてのトラフィック要求は sockets5 トンネルテクノロジーを通じて再カプセル化されます。オープンソースルーティングOpenWRTに基づいて、基盤となる3層ネットワークにiptableルーティング技術を適用し、プロセスをアプリケーションモジュール層に転送してから、クラウドに高速で送信します。最後に、トンネルデータが解析され、ターゲットネットワークに転送されます。下流でも同様です。
8. それに合わせて、クラウドディレクターコンソールの機能も提供されており (図を参照)、より豊かなライブブロードキャストエクスペリエンスを実現します。クラウドディレクターコンソールは、iPad などのモバイルデバイスを介してローカルのマルチチャネルライブストリームを操作し、画像、サウンド、ピクチャーインピクチャーなどの機能を実行できます。
（図5：iPadディレクターコンソールの操作インターフェース）
製品の展望:
国内の著名な自動車メディアとして、Autohomeは「屋外での自動運転ライブ中継」や「大規模モーターショーのライブ中継」などのライブ中継シーンに対して自然な感度を持っています。同時に、自動車テーマの撮影特性を踏まえ、「ドローン」もライブ放送のハイライトとプラスポイントとなっています。これらのシナリオはすべて、ネットワークの安定性に高い要求を課します。「ライブストリーミングワイヤレス（4G）バックパック」の登場により、これらのシナリオで直面する問題点が解決されます。現在、Autohome はすでにこの製品をライブストリーミングで使用しています。
同時に、生放送とドローン市場のさらなる拡大に伴い、農業、林業、環境保護、交通、映画・テレビの空中撮影、メディアニュースなど、ますます多くの分野が「生放送無線（4G）バックパック」の潜在的市場になるでしょう。需要が拡大し続けるにつれて、「ライブブロードキャストワイヤレス（4G）バックパック」の応用シーンがより多くの場所で開花することが予測され、製品の将来性は有望です。
Qiniu Cloudの「クリエイティブハードウェア製品賞」は、革新的で実用的な優れた技術製品を奨励することを目的としています。 Autohome の「Live Wireless (4G) Backpack」は、この賞にふさわしい製品です。 Qiniu Cloud は、より多くの創造的な製品が生まれ、より優れた製品に技術サポートを提供し、開発者のアイデアから製品までの距離が短くなることを願っています。

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