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Akamai: Streaming so schnell wie Broadcast

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Content Delivery Networks (CDN) wie Akamai und Limelight befördern Live- und On-Demand-Inhalte via Internet zum Zuschauer, nutzen dafür jedoch eigene Server-Infrastrukturen. Das ehrgeizige Ziel der CDNs: Sie wollen so schnell und zuverlässig wie klassisches Broadcast werden.

Live-Streaming per Internet wird sowohl von jungen, innovativen Online-Anbietern wie klassischen TV-Sendern genutzt. Seien es Special-Interest-Online-Kanäle, ergänzende Kamera-Perspektiven bei großen Sportveranstaltungen oder Sendungen, die im linearen TV-Programm keinen Platz mehr finden. Doch wenn es daran geht, große Sport- oder Kulturevents an tausende Zuschauer live zu übertragen, stößt die Punkt-zu-Punkt- oder Punkt-zu-Multipunkt-Technik des IP-basierten Internets zuweilen an ihre Grenzen. Aktuell wurde das bei der Bundesliga-Live-Übertragung von Eurosport erkennbar. Wenn die Zuschauerzahlen von Live-Video in die Millionen gehen, spielt das traditionelle Broadcast per Satellit, Kabel oder Antenne seine Vorteile in punkto Latenz und Zuverlässigkeit aus.

Das US-amerikanische Unternehmen Akamai gilt als weltweit größtes CDN gemessen am Datenvolumen, das es über seine Infrastrukturen befördert. Der ebenfalls US-amerikanische Anbieter Limelight ist einer der größten Mitbewerber. Beide Unternehmen haben große TV-Sender als Kunden und zeigten auf der Broadcastmesse IBC ihre neuesten Technologien. Das Ziel der CDNs: Sie möchten sich als echte Alternative zum klassischen Broadcast etablieren und dafür ihre Streaming-Technik etwa mit geringerer Latenz entscheidend verbessern.

Akamai: Media Services Live

Auf seinem IBC-Stand zeigte Akamai verschiedene Live-Streams, die die verbesserte Qualität und niedrigere Latenz der Streams unterstreichen sollten. Mit Joachim Hengge, Senior Manager Media Services bei Akamai in München, konnte ich mich auf der IBC unterhalten. Ziel von Akamai sei es, Online-Video genauso gut und zuverlässig wie traditionelles Fernsehen zu übertragen. Die Zuschauer hätten sich an die gute Qualität und Zuverlässigkeit von Broadcast gewöhnt: „Man schaltet ein, und es funktioniert einfach“, so Hengge. Das vom Web-Streaming bekannte sogenannte Re-Buffering, das sich oftmals in Form eines Uhrsymbols auf dem Bildschirm bemerkbar macht, gibt es bei traditionellem Fernsehen schlicht nicht.

Akamai IBC

Akamai demonstrierte auf der IBC die Streaming-Latenz im direkten Vergleich zu Broadcast.

Die Zuschauer sollten jedoch idealerweise gar nicht merken, ob sie Online-Video oder klassisches Fernsehen anschauen. Dies sei der Anspruch von Akamai. Dafür bietet Akamai das Produkt Media Services Live, das am Stand im Vergleich zu einer Satellitenübertragung vorgeführt wurde. Die Encoder würden dafür direkt beim Broadcaster platziert, in diesem Fall beim WDR. Erst dadurch, dass das Signal encodiert wird, bevor es den Sender auf den klassischen Übertragungswegen verlässt, könne man mit dem Satellitensignal konkurrieren. Je früher der Encoder in der Kette sitze, desto eher könnten Live-Streams mit klassischem Fernsehen gleichziehen. Die Encoder bereiten den Stream beispielsweise im HLS-Protokoll auf –  HTTP Live Streaming ist das Streaming-Protokoll für Apple iOS-Geräte.

Streaming mit nur einer Sekunde Latenz

Dadurch ließe sich eine Latenz von vier bis sechs Sekunden erreichen – Glas zu Glas. Ein erstaunlich guter Wert. Denn Live-Streams laufen sonst oftmals 40 bis 60 Sekunden hinter der Broadcast-Übertragung. Auch die Länge der Chunks, die einzelnen Datenpakete im Video-Stream, wird für eine geringere Latenz verkürzt. Doch dies bedeute zugleich weniger Raum für Fehler, erläuterte Hengge. Dafür hätte Akamai ein sogenanntes selbstheilendes Netzwerk eingerichtet. Der Eintrittspunkt in das Akamai-Netzwerk würde bei einem Fehler nahtlos zu einem weiteren, redundanten Eintrittspunkt umgeschaltet, falls ein Fehler auftrete.

Bei der Stand-Demonstration war der Stream gegenüber dem Satellitensignal nur um eine Sekunde verzögert, sogar gut eine Sekunde schneller als das TV-Kabelsignal und – so schätzte Hengge, da es am Stand nicht aufgebaut war – etwa zwei Sekunden vor dem DVB-T-Empfang. Den Satelliten zu unterbieten sei natürlich schwierig, da die Übertragung sehr direkt vom Sender über den geostationären Satellit bis zum Zuschauer erfolgt. Doch mit den beiden anderen Übertragungswegen kann Akamai offenbar mithalten.

Diese geringe Latenz sei für Akamai gerade für Sportveranstaltungen wesentlich. Die große Herausforderung dabei sei, dass es nicht nur am Stand funktioniere, sondern auch bei Millionen von Zuschauern. Da Akamai viele Broadcaster als Kunden habe, sei die geringe Latenz gerade mit Blick auf die Fußball-WM 2018 äußerst wichtig. Schließlich sollten die Streaming-Zuschauer nicht Sekunden später jubeln, als die Fernsehzuschauer nebenan. Dies hätte Akamai nun auch für große Live-Übertragungen erreicht: „Wir können mit Broadcast konkurrieren“, so Hengge. Die geringe Latenz ermögliche auch neue Präsentationsformen – etwa den vielbeschworenen Second Screen parallel zum großen TV-Bildschirm einzusetzen oder Social-TV-Anwendungen synchron zum TV-Signal.

Grenzen des Live-Streamings

Dennoch: Ein großes Live-TV-Event kann gut 20 Millionen Zuschauer haben – sei es der Tatort am Sonntag oder eben Sportübertragungen. Eine Dimension, die Streaming rasch an die Grenzen bringt. Zwar hätte Akamai mehr als 200.000 Server weltweit verteilt, so Hengge. Akamai arbeitet nicht mit einem zentralen Datencenter, sondern verteilt seine Server bei den Network-Providern – möglichst nah an den Endkunden. Akamai könne aber nicht in drei Jahren 600.000 Server aufbauen. Vielmehr setze man auf neue Technologien: Satt TCP (Transmission Control Protocol) wolle man vermehrt UDP (User Datagram Protocol) nutzen, wie es bei Video-Streaming per RTP oder RMTP in der Regel auch üblich ist.

Zudem möchte Akamai künftig Peer-to-Peer-Techniken (P2P) einsetzen – also die Computer von Zuschauern dafür zu verwenden, den Live-Stream an andere Zuschauer in der Nähe, die gerade das gleiche Programm empfangen, weiter zu verbreiten. Insgesamt verfolge Akamai also verschiedene Strategien, um auch große Zuschauerzahlen erfolgreich zu bewältigen.

Akamai IBC

Akamai Qualitäts-Demonstration auf der IBC.

Streaming versus Broadcast

Das Problem des Streamings bleibt, dass der Datenverkehr mit der Zahl der Zuschauer wächst. Anders als Broadcast, das mit seinem Gießkannenprinzip (one to many) mit einer fixen Datenrate eben eine beliebig große Zahl an Zuschauern versorgt. Im Vorfeld der IBC hatte Akamai auf seiner Plattform einen absoluten Traffic-Rekord verbucht: 60 Terabit pro Sekunde. Der tägliche Schnitt bewege sich zwischen 35 und 40 Terabit pro Sekunde, erklärte Hengge. Damit unterstreicht Akamai die Skalierungsfähigkeit seiner Plattform. Der CDN-Dienstleister könne gut fünf Prozent auf seine tägliche Kapazität draufsatteln, ohne dass Probleme bei der Bildqualität und Ausfallsicherheit erkennbar würden. Denn letztlich, so Hengge, ließe sich die Serverkapazität nicht so schnell erweitern, die der Datenverkehr wachse.

Die hohe Kapazität der Akamai-Plattform soll es in Verbindung mit UDP- und Peer-to-Peer-Techniken ermöglichen, weiter steigende Streaming-Zuschauerzahlen zu bewältigen, ohne die Serverkapazitäten aufzustocken. Da der Datenverkehr exponentiell wachse, ließen sich die Server nicht entsprechend erweitern.

Limelight: Mitbewerber verfolgt ähnliche Strategien

Auch der wohl zweitgrößte Streaming-Dienstleister Limelight nutzte die IBC, um sein Portfolio vorzustellen. Als große Kunden konnten Steve Miller Jones, Senior Director Product Management, und Andrew Gray, Marketing Director EMEA, beispielsweise Sky und BBC in Großbritannien aufzählen. Während Akamai seinen Hauptsitz in Cambridge, Massachusetts in unmittelbarer Nähe des berühmten MIT unterhält (Massachusetts Institute of Technology), an dem das Internet maßgeblich entwickelt wurde, befindet sich der Firmensitz von Limelight in Tempe, Arizona.

Die unterschiedliche Größe der beiden CDN-Platzhirsche verdeutlichte der maximale Datenverkehr von Limelight: Gray und Jones berichteten einen Traffic-Rekord von 25 Terabit pro Sekunde. Um die Latenz zu verkürzen, verfolgt Limelight ähnliche Strategien wie Akamai: Die Größe der sogenannten Chunks, also der Datenpakete in den HLS-Streams, würden verkürzt. Parallel – also für andere Endgeräte – setze man auf das MPEG-DASH-Streaming-Protokoll, dessen Datenrate sich adaptiv an die verfügbare Bandbreite anpasst. Damit erreiche Limelight Latenzen von gut vier bis sechs Sekunden, der Spitzenwert läge bei einer Latenz von zwei Sekunden. Wie bei Akamai erstaunliche Werte, mit denen die Verbreitungsnetzwerke (CDN) durchaus auf Augenhöhe mit traditioneller Broadcast-Übertragung spielen. Doch die enormen Zuschauerzahlen von Großereignissen werden vorerst eine Herausforderung für die CDN-Netzwerke bleiben.

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Autor

Jan Fleischmann

Recording, Musikproduktion und Schlagzeug zählen ebenso zu meinen Interessen wie Medientechnik und Broadcast. Nach Stationen bei Tonstudio Zuckerfabrik, R&P Showtechnik & Veranstaltungsservice, SWR, WDR und Axel Springer arbeite ich als freiberuflicher Technikjournalist und Medieningenieur. Dabei biete ich Fachartikel, Produktbeschreibungen und Content-Marketing für Verlage und Unternehmen.

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